Nhà máy điện và trạm biến áp

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 1
lời nói đầu
Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chú
trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có những
bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh
tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số
công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất
hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản
lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao.
Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng
các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh
tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh
tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm. Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển
của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng
các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn
Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không
nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy
nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự
củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trớc
khi xâm nhập thực tế
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS TS Đào Quang Thạchđã
hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này.
Sinh viên
Hoàng văn đồng

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 2

CHƯƠNG I
TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất
Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện
đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình
phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi
và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu
kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó
lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý.
Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp
điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng
ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị
phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp,
phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của
nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu,
loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung
cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra.
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S
(MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp
thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính
toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày.
1.1 Chọn máy phát điện :
Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 55 MW.
- Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau :
Loại
máy phát
Thông số định mức
Điện kháng tơng đối
n
v/ph
S

MVA
P
MW
U
KV
cos
I
KA
X
d
X
d
X
d
TB-55-2
3000
68,75
55
11,5
0,8
3,462
0,123
0,182
1,452
1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :
Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có :
% (t) =
100.
P
)t(P

max
P (t) =
max
P.
100
)t%(P
(1) ; S (t) =
Cos
)t(P
. (2)
Trong đó :
- S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t.
- P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
- Cos : là hệ số công suất phụ tải.
- Cos : là hệ số công suất phụ tải.
1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) :

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 3
U
đm
= 10 KV ; P
max
= 13 MW ; Cos = 0,84
theo các công thức (1) và (2) ta có bảng thông số sau
t(h)
0-6
6-8
8-12

12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
P
df
%
60
65
85
80
90
100
70
65
P
df
(t)MVA
7,8
8,45
11,05
10,4
11,7
13
9,1
8,45
S
df
(t)MVA

9,296
10,06
13,155
12,381
13,929
15,476
10,833
10,06
Đồ thị phụ tải địa phơng
2. Phụ tải điện áp trung :
Uđm = 110 KV ; Pmax = 60 MW ; Cos = 0,88 ;
t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
P
T
%
60
70
95
85
100
85
70

60
P
T
(t)MVA
36
42
57
51
60
51
42
36
S
T
(t)MVA
40,909
47,727
64,773
57,955
68,182
57,955
47,727
40,909
Đồ thị phụ tải trung áp
9.296
13.155
12.381
13.929
10.833
10.06

0
5
10
15
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
S (MVA)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 4
3. Phụ tải toàn nhà máy :
P
NMmax
= P
đm
= n.P
đmF
= 4.55 = 220(MW) .
S
NMmax
= S
đm
= n.S
đmF
= 4.68,75 =275 (MVA) .
Cos = 0,8.
t(h)
0-6

6-8
8-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
P
NM
%
75
80
90
85
100
85
80
80
P
NM
(t)MVA
165
176
198
187
220
187
176
176
S

NM
(t)MVA
206,25
220
247,5
233,75
275
233,75
220
220
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
4. Công suất tự dùng :
- Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau :
S
td
(t) = . S
NMmax
. ( 0,4 + 0,6.
maxNM
NM
S
)t(S
) ;
- Trong đó :
40.909
64.773
57.955
68.182
47.727
47.727

0
20
40
60
80
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
S (MVA)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 5
S
td
(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
S
NMmax
: công suất đặt của toàn nhà máy.
S
NM
(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
: số phần trăm lợng điện tự dùng.
S
NMmax
275 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 6,8 % ;
- Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau :
t(h)
0-6
6-8
8-12

12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
S
NM
(t)MVA
206,25
220
247,5
233,75
275
233,75
220
220
S
td
(t)MVA
15,895
16,456
17,578
17,017
18,7
17,017
16,456
16,456
206.25
233.75
247.5

220
275
220
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S (MVA)
t(h)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 6
Đồ thi phụ tải tự dùng của nhà máy
5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :
- Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức :
S
NM
(t) = S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t) + S
HT

(t)
- Công suất phát vào hệ thống :
S
HT
(t) = S
NM
(t) [S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t)]
- Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :
t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
S
df
(t)MVA
9,286
10,06
13,155
12,381

13,929
15,476
10,83
10,06
S
td
(t)MVA
15,895
16,456
17,578
17,017
18,7
17,017
16,456
16,456
S
T
(t)MVA
40,909
47,727
64,773
57,955
68,182
57,955
47,727
40,909
S
HT
(t)MVA
140,16

145,76
151,99
146,4
174,19
143,302
144,99
152,575
S
NM
(t)MVA
206,25
220
247,5
233,75
275
233,75
220
220
15.895
17.578
17.017
18.7
16.456
16.456
15.5
16
16.5
17
17.5
18

18.5
19
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
S (MVA)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 7
1.3 Nhận xét :
Nhà máy điện đủ khả năng cung cấp cho phụ tải yêu cầu ở cấp điện áp và phụ
tải ở các cấp điện áp ,ngoài ra nhà máy còn phát công suất về hệ thống.
-tính chất các phụ tải điện áp
Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10kv
S
dfmax
=15,476MVA từ (16-18)h
S
dfmin
=10,06MVA từ(6-8)và (20-24)
Phụ tải cấp điện áp 110kv có
S
Tmax
=68,182MVA từ (14-16)
S
Tmin
=40,909MVA từ (0-6)h và (20-24)
Phụ tải của nhà máy phân phối không đều nhau trên 3 cấp điện áp và giá trị cực đại
xuất hiện không đồng thời với các phụ tải
0

50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
S (MVA)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 8
-vai trò của nhà máy điện thiết kế đối với hệ thống :
Nhà máy phát công suất thừa vào hệ thống có
S
HTmax
=174,19MVA từ (14-16)h
S
HTmin
=140,16 MVA từ (0-6)h
-Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà
máy ,đia bàn nhà máy ,nguồn nhiên liệu ,
-do
df max
F dm
16,667
S
= .100 = 12,121% <15%
2.S 2.68,75

nên không cần dùng thanh góp
điện áp máy phát
-Nhà máy điện thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở cấp điện áp
và tự dùng cũng phát về hệ thống một lợng công suất đáng kể (lớn hơn công suất dự
trữ quay của hệ thống )nên ảnh hởng rất lớn đến độ ổn định của hệ thống

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 9
chơng ii
Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy
2.1 Đề xuất phơng án :
A. Sơ đồ nối điện chính :
Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ
nối điện chính.
Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất
phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t
Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện :
+ Về kỹ thuật :
- đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu.
- Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị.
+ Về kinh tế :
- Vốn đầu t ít .
- Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa.
- Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp).
- Có khả năng phát triển về sau.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá
trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên
tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp
điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối

vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v
- Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ
thống.
- Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với công
suất không quá 15 % công suất bộ.
- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy sẽ
lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
- Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến
áp tự ngẫu để liên lạc.
Từ đó ta đề xuất các phơng án :
B. Các phơng án :
1. Phơng án I :

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 10
+ Ưu điểm :
Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về
mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối
đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng
loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tin cậy cao,
cung cấp điện đảm bảo .
+ Nhợc điểm :
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất.
Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất
không đáng kể, có thể bỏ qua.
2. Phơng án II:
+ Ưu điểm :
F3
F1

F2
F4
220 KV
110 KV
S
T
F3
F1
F2
F4
220 KV
HT
S
T
110 KV

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 11
Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung
cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy. Do
đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể.
+ Nhợc điểm :
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa.
Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một
3. Phơng án III:
Nhận xét :
Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp đều nối vào thanh góp điện áp cao
(220 kV) .Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho
thanh góp điện áp trung. Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc,

máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp bên
trung (110 kV).
Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây
khó khăn trong tính toán thiết kế cũng nh trong vận hành, sửa chữa.
* Kết luận :
So sánh 3 phơng án :
- Hai phơng án đầu đều có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp và có cấu tạo tơng đối đơn giản, dễ vận hành.
- Phơng án III tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp gây
nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Bên trung áp không có bộ máy phát -
máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho
phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
F1
F4
F3
H
T
F
2
220 KV
110 KV
S
T

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 12
Do đó, ta thấy hai phơng án I & II có nhiều u điểm hơn, đảm bảo độ an toàn ,
độ tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phơng án này để
so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u.

2.2 Chọn máy biến áp
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất
các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy phát điện.
Do đó vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số
lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho
các hộ tiêu thụ. Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách
hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy biến áp,
không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp.
Trong hệ thống điện ngời ta thờng dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2
cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây đợc sử
dụng rộng rãi trong hệ thống điện.
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thờng dùng
máy biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có điểm u việt hơn MBA thờng : giá thành
chi phí vật liệu và tổn hao năng lợng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA
thờng có cùng công suất.
2.3 phơng án I
- sơ đồ nối dây
1.Chọn máy biến áp cho phơng án I :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai cuộn dây :
S
đmB
= S
đmF
= 68,75(MVA).
F3
F1
F2
F4
220 KV
HT

S
T
110 KV

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 13
- Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu :
S
đmTN
=

1
.S
đmF
; : Hệ số có lợi ; (
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=

=

=
)
- Ta có : S

đmB
75,68
5,0
1
ì
= 137,5 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phơng án I :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV)
U
N
%
P
0
P
N
I
0
%
C
T
H
C-
T

C-H
T-
H
C-T
C-H
T-H
T
80
121
_
10,5
_
10,5
_
70
_
310
_
0,55
ATTH
160
230
121
11
11
32
20
85
380
_

_
0,5
2. Phân phối công suất : các máy biến áp và các cuộn dây :
+ Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng
suốt trong năm :
S
BT
=S
B3
=S
B3
= S
đmF
-
4
1
.S
tdmax
= 68,75 -
4
1
.18,7 = 64,075(MVA)
+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :
S
c
(t) =
2
1
.S

HT
(t)
- Công suất truyền qua cuộn trung :
S
t
(t) =
2
1
.[S
T
(t) 2.S
BT
]
- Công suất truyền qua cuộn hạ :
S
h
(t) = S
T
(t) + S
c
(t)
- Sau khi tính toán ta có bảng phân phối công suất :
t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-16
16-18
18-20

20-24
S
c
70,08
72,88
75,995
73,2
87,095
71,654
72,495
76,288
S
T
-43,621
-40,211
-31,69
-35,098
-29,984
-35,098
-40,211
-43,621
S
H
26,459
31,211
44,265
38,102
57,111
36,556
32,284

32,667
3. Kiểm tra quá tải :
* Khi làm việc bình thờng :
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 14
Khi sự cố
a. Sự cố một bộ máy phát máy biến áp bên trung
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
BT
= S
đmF
-
4
1
S
td
= 68,75
4
1
.18,7 = 64,075 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố : 2K
qt
.S
đmTN
S

Tmax
- S
BT
S
đmTN
qt
BTmaxT
K2
SS



S
đmTN
4,1.5,0.2
075,64182,68

= 2,93 (MVA)
S
đmTN
= 160 (MVA) > 2,93 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu:
S
T
=
2
1
.(S
Tmax

S
BT
) =
2
1
.(68,182 - 64,075) = 2,054 (MVA)
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
).(111,57929,13
2
1
7,18
4
1
75,68
2
1
4
1
MVASSSS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
).(057,55054,2111,57 MVASSS
THC
===
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 174,19 (MVA), vì thế lợng công suất thiếu
là :
S
thiếu
=

).(076,64057,55.219,1742 MVASS
CHT
==
Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã chọn
thoả mãn .
B sự cố một máy biến áp từ ngẫu liên lạc
F3
F1
F2
F4
220 KV
HT
S
T
110 KV
55,057
55,057
2,054
2,054
57,111
64,075

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 15
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
.K
qt
.S
đmTN

S
Tmax
- 2.S
BT
S
đmTN
qt
BTmaxT
K
S.2S



S
đmTN
= 160 (MVA)
)(67,85
4,1.5,0
075,64.2182,68
MVA=


thỏa mãn điều kiện.
+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung :
).(969,59075,64.2182,68.2
max
MVASSS
BTTT
===

(Công suất truyền từ bên trung áp (110 kV) sang nên mang dấu âm)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :
).(146,50929,137,18
4
1
75,68
4
1
MVASSSS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
).(115,110)969.59(146,50 MVASSS
THC
===
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 174,19 (MVA), vì thế lợng công suất thiếu
là :
S
thiếu
=
).(075,64115,11019,174 MVASS
CHT
==
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã chọn
thoả mãn .
2.4. phơng án II
F3
F1
F2
F4

220 KV
HT
S
T
110 KV
110,115
50,146
64,075
64,075
59,969

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 16
- Bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
đmB
S
đmF
= 68,75 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên cao :
S
đmB
S
đmF
= 68,75 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu :
S
đmB
75,68.

5,0
1

= 137,5 (MVA).
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV)
U
N
%
P
0
P
N
I
0
%
C
T
H
C-
T
C-H
T-
H

C-T
C-H
T-H
T
80
121
-
10,5
-
10,5
-
70
-
310
-
0,55
T
80
242
-
10,5
-
11
-
80
-
320
-
0,6
ATTH

160
230
121
11
11
32
20
85
380
-
-
0,5
2. Tính dòng phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây :
+ Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng
suốt trong năm :
S
BC
= S
BT
= S
đmF
-
4
1
.S
tdmax
= 68,75 -
4
1
.18,7 = 64,075 (MVA)

+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :
[ ]
BCHTc
S)t(S
2
1
)t(S =
- Công suất truyền qua cuộn trung:
F3
F1
F2
F4
220 KV
110 KV
S
T

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 17
[ ]
BTTt
S)t(S
2
1
)t(S =
- Công suất truyền qua cuộn hạ :
)t(S)t(S)t(S
cth

+=
t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
S
c
38,043
40,843
43,958
41,163
55,058
39,614
40,208
44,25
S
T
-11,583
-8,174
0,349
-3,06
2,054
-3,06
-8,174
-11,583

S
H
26,46
32,669
44,307
38,103
57,112
36,554
32,034
32,667
3. kiểm tra quá tải.
Khi làm việc bình thờng.
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng
Khi sự cố:
a). Xét sự cố bộ máy phát máy biến áp bên trung.
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn :
tddmFB
S
4
1
SS =
= 68,75 -
4
1
.18,7 = 64,075 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
2
maxTdmTNqt
SS.K

max
68,182
48,701( )
2. . 2.0,5.1,4
T
dmTN
qt
S
S MVA
K

= =
Ta có :
dmTN
S
= 160 (MVA) > 48,701 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
F3
F1
F2
F4
220 KV
110 KV
S
T
HT

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 18

- Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là :
T Tmax
1 68,182
S = .S = = 34,091 (MVA).
2 2
- Công suất truyền tải qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu là :
H dmF td df
1 1 1 1
S = S - S - S = 68,75 - 18,7 - 13,929 =57,111 (MVA).
4 2 4 2
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu là :
57,111 34,091 23,02( ).
C H T
S S S MVA= = =
Công suất cần phát vào hệ thống là 174,19 MVA, công suất còn thiếu là:
S
thiếu
= S
HT
- S
C
= 174,19 - 23,02 = 151,17 MVA
Lợng công suất thiếu ngỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp
đã chọn thỏ mãn.
b). sự cố một máy biến áp liên lạc ( máy biến áp tự ngẫu, S
T max
)
- Điều kiện kiểm tra sự cố : .
qt
K

.S
đmTN
S
Tmax
- S
B
max
68,182 64,075
5,867( )
. 0,5.1,4
T B
dmTN
qt
S S
S MVA
K



= =
Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì
160 5,867
dmTN
S = >
- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp :
max
68,182 64,075 4,107( ).
T T B
S S S MVA= = =

- Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp :
1 1
68,75 18,7 13,929 50,146( ).
4 4
H dmF td df
S S S S MVA= = =
- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
50,146 4,107 46,039( ).
C H T
S S S MVA= = =
F3
F1
F2
F4
220 KV
110 KV
S
T
HT

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 19
- Công suất cần phát vào hệ thống là 174,19 MVA ,lợng công suất còn thiếu là :
S
thiếu
= S
HT
- (S
C

+ S
B
) = 174,19 - ( 46,039 + 64,075) =64,076 (MVA)
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200MVA) nên máy biến
áp đã chọn thoả mãn .
2.5 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng :
- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không
tải của nó.
+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một
năm :
A
2cd
= 365.(P
o
.t + P
N
.
2
dmB
i
2
i
S
t.S

)
+ Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha :
A

TN
= 365.P
o
.t +

++ )t.S.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
i
2
HiNHi
2
TiNTi
2
CiNC
2
dmB
Trong đó :
- S
Ci
, S
Ti
, S
Hi
: là công suất tải qua cuộn trung, cao, hạ của máy biến áp tự ngẫu
trong thời gian t.
- S
i
: là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t.
- P

o
: tổn hao sắt từ.
- P
Nm
: tổn thất ngắn mạch.
* Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu :
P
N.C
= 0,5.(P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N






P
N.T
= 0,5.(P
N.C-T
-
)
PP

2
HT.N
2
HC.N


+



P
N.C
= 0,5.(- P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N


+



* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính đợc tổn thất điện năng trong máy
biến áp trong từng phơng án :
I. Phơng án I :

a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
= 64,075 (MVA)
trong cả năm, do đó :
A
B
= 8760.(70 + 310.
2
2
64,075
80
) = 2355259,78 (KWh).

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 20
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có P
NC-T
do đó ta lấy P
NC-H
= P
NT-H
=
2
1
P
NC-T
= 190 KW.

P
NC
= 0,5.(380 +
2 2
190 190
0,5 0,5

) = 190 KW
P
NT
= 0,5.(380 -
2 2
190 190
0,5 0,5
+
) = 190 KW
P
NH
= 0,5.(-380 +
2 2
190 190
0,5 0,5
+
) = 570 KW

i
2
Ci
t.S
= 70,08

2
.6 + 72,88
2
.2 + 75,995
2
.2 + 73,2
2
.2 + 87,095
2
.2 + 71,654
2
.2
+ 72,495
2
.2 + 76,288
2
.4 = 133113,51 kWh

i
2
Ti
t.S
= 43,621
2
.6 + 40,211
2
.2 + 31,69
2
.2 + 35,098
2

.2 + 29,984
2
.2 + 35,098
2
.2
+ 40,211
2
.2 + 43,621
2
.4 = 36238,2 kWh

i
2
Hi
t.S
= 26,459
2
.6 + 31,211
2
.2 + 44,265
2
.2 + 38,102
2
.2 + 57,111
2
.2 + 36,556
2
.2
+ 32,284
2

.2 + 32,667
2
.4 = 32438,87 kWh
- Từ đó ta có :
A
TN
= 8760.85 +
2
365
160
(190.133113,51 + 190.36238,2 + 570.32438,87 )
= 1467000,312 kWh.
* Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
A
I
= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
= 2 . 2355259,78 + 2 .1467000,312 = 7644520,184 kWh
II. Phơng án II :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
= 64,075 MVA trong
cả năm, do đó :

Máy biến áp 4 bên trung áp :
A
B4
= 8760.(70 + 310.
2
2
64,075
80
) = 2355259,78 (KWh).
Máy biến áp 3 bên cao :
A
B3
= 8760.(80 +320.
2
2
64,075
80
) = 2499055,26 (KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có P
NC-T
do đó ta lấy P
NC-H
= P
NT-H
=
2
1
P
NC-T

= 190 KW.
P
NC
= 0,5.(380 +
2 2
190 190
0,5 0,5

) = 190 KW

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 21
P
NT
= 0,5.(380 -
2 2
190 190
0,5 0,5
+
) = 190 KW
P
NH
= 0,5.(-380 +
2 2
190 190
0,5 0,5
+
) = 570 KW

i
2
Ci
t.S
= 28,043
2
.6 + 40,843
2
.2 + 43,958
2
.2 + 41,163
2
.2 + 55,058
2
.2 + 39,614
2
.2
+ 40,028
2
.2 + 44,25
2
.4 = 37393,255 kWh

i
2
Ti
t.S
= 11,583
2
.6 + 8,174

2
.2 + 0,349
2
.2 + 3,06
2
.2 + 2,054
2
.2 + 3,06
2
.2
+ 8,174
2
.2 + 11,583
2
.4 = 1655,295 kWh

i
2
Hi
t.S
= 26,46
2
.6 + 32,669
2
.2 + 44,307
2
.2 + 38,103
2
.2 + 57,112
2

.2 + 36,554
2
.2
+ 32,034
2
.2 + 32,667
2
.4 = 32608,271 kWh
- Từ đó ta có :
A
TN
= 8760.85 +
2
365
160
(190. 37393,255 + 190. 1655,295 + 570. 32608,271)
= 1115387,802 kWh.
Phơng án II có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
A
II
= A
B1
+ A
B2
+ A
B4
+ A
B3
= 2. 1115387,802 + 2499055,26 + 2355259,78 = 7085090,644 KWh
2.2.4 .Tính dòng điện làm việc bình thờng và dòng điện làm việc cỡng bức

1. Phơng án I :
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
- Mạch đờng dây :
I
bt
=
max
174,19
0,229( )
2 3. 2 3.220
HT
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 2.I
bt
= 2.0,229 = 0,458 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:
I
bt
=
max
87,095
0,229( ).
3. 3.220

C
dm
S
KA
U
= =
Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
55,057
0,144( )
3. 3.220
C
dm
S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu (S
Tmax
):

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 22
I
cb
=

110,115
0,289( )
3. 3.220
C
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= max{0,458; 0,289 ; 0,144) = 0,458 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
* Mạch đờng dây (1 đờng dây kép):
I
bt
=
max
1 1 68,182
. .
2 2
3. 3.110
T
dm
S
U
=
= 0,179 (KA).
I
cb

= 2.I
bt
=2.0,179 = 0,358 (KA)
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=
68,75
0,361( )
3. 3.110
dmF
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,361 = 0,379 (KA)
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng :
I
bt
=
43,621
0,229( ).
3. 3.110
T

dm
S
KA
U
= =
Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
2,054
0,011( )
3. 3.110
T
dm
S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
I
cb
=
59,969
0,315( )
3. 3.110
T
dm

S
KA
U
= =
I
cb
= max (0,379 ; 0,011 ; 0,315 ; 0,358 ) = 0,379 (KA).
c. Các mạch phía 10,5 kV :
- Mạch máy phát :
I
bt
=
68,75
3,78( )
3. 3.10,5
dmF
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05. 3,78 = 3,969 (KA).
Tổng hợp kết quả ta có bảng sau:
Cấp điện áp
220 KV
110 KV

10,5 KV
Dòng điện
0,458 KA
0,379 KA
3,969 KA
I
cb
(kA)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 23
II. Phơng án II :
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
- Mạch đờng dây :
I
bt
=
max
174,19
0,229( )
2 3. 2 3.220
HT
dm
S
KA
U
= =
I
cb

= 2.I
bt
= 2.0,229 = 0,458 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:
I
bt
=
max
55,508
0,146( ).
3. 3.220
C
dm
S
KA
U
= =
Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
23,02
0,060( )
3. 3.220
C
dm
S
KA

U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu (S
Tmax
):
I
cb
=
46,039
0,121( )
3. 3.220
C
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= max{0,458; 0,06 ; 0,121) = 0,458 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
* Mạch đờng dây (1 đờng dây kép):
I
bt
=
max
1 1 11,583
. . 0,03
2 2
3. 3.110

T
dm
S
U
= =
(kA).
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,03 = 0,06 (KA)
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=
68,75
0,361( )
3. 3.110
dmF
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,361 = 0,379 (KA)
* Máy biến áp liên lạc :

- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng :
I
bt
=
max
11,583
0,061( ).
3. 3.110
T
dm
S
KA
U
= =
Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :

ĐỒ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆNVÀ TRẠM BIẾN ÁP
2010
HOÀNG VĂN ĐỒNG Page 24
I
cb
=
34,091
0,179( )
3. 3.110
T
dm
S
KA

U
= =
+ Khi sù cè m¸y biÕn ¸p tù ngÉu t¹i thêi ®iÓm S
Tmax
:
I
cb
=
4,107
0,022( )
3. 3.110
T
dm
S
KA
U
= =
⇒I
cb
= max (0,06 ;0,379; 0,179 ; 0,022) = 0,379 (KA).
c. C¸c m¹ch phÝa 10,5 kV :
- M¹ch m¸y ph¸t :
I
bt
=
68,75
3,78( )
3. 3.10,5
dmF
dm

S
KA
U
= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05. 3,78 = 3,969 (KA).
Tæng hîp kÕt qu¶ ta cã b¶ng sau:
CÊp ®iÖn ¸p
220 KV
110 KV
10,5 KV
Dßng ®iÖn
0,458 KA
0,379 KA
3,969 KA
I
cb
(kA)

N NH MY INV TRM BIN P
2010
HONG VN NG Page 25
Chơng Iii
Tính toán dòng điện ngắn mạch
I - Mục đích :
Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các
phần tử khi có dòng điện chạy qua, những thiết bị đó phải thoả mãn điều kiện làm

việc bình thờng và có tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch. Do vậy việc tính
toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện
chạy qua,đờng cong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị
quan hệ giữa độ lớn tơng đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng tính toán của
mạch điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau.
Để tính đợc dòng điện ngắn mạch trớc hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn
các đại lợng cơ bản nh : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các
phần tử.
3.1. Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế
Ta chọn : S
cb
=100 MVA
U
cb
= U
tb
= U
đmtb
.
Cấp điện áp 220 KV có U
tb
= 230 kV
Cấp điện áp 110 KV có U
tb
= 115 kV
Cấp điện áp 10 KV có U
tb
= 10,5 kV
- Hệ thống :
cb

ht
N
S
100
X = = = 0,026
S 3800
- Đờng dây: Nhà máy thiết kế đợc nối với hệ thống bằng một đờng dây kép có
chiều dài L = 97 km ; S
HTmax
= 174,19 MVA
Dòng điện làm việc bình thờng là :
HTmax
vbt
C
S
174,19
I = = 0,229kA
2 3.U 2 3.220
l
=
24
max HTi i
i=0
HTmax
1 365
T = . S .t = (140,16.6 + 145,76.2 + 151,99.4 + 146,4.2 + 174,19.2
S 174,19
+ 143,302.2 + 144,99.2 + 152,575.4)= 7904,818h

Tra bảng với dây nhôm lõi thép và T

max
= 7904,818 h ta đợc J
kt
= 1 A/mm
2
Tiết diện của đờng dây nối nhà máy với hệ thống :