Đồ án môn học : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW gồm 4 tổ máy pdf

Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 1


Vấn đề năng lượng hiện đang là vấn đề được toàn thế giới quan tâm, trong đó điện
năng luôn là loại năng lượng quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực
của cuộc sống. Số lượng các nhà máy điện đang tăng lên nhanh chóng. Việc thiết kế các nhà
máy điện là một việc hết sức quan trọng trong quá trình cung cấp năng lượng.
Với sinh viên Hệ thống điện, đồ án môn học sẽ giúp sinh viên củng cố kiến thức đã
học, nâng cao kỹ năng cần thiết mà một kỹ sư điện cần có và dần tiếp cận với thực tế để có
thể vận dụng chúng sau này. Dưới đây là đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
công suất 200 MW gồm 4 tổ máy. Đồ án gồm những nội dung chính như sau:
 Chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
 Xác định các phương án nối dây, chọn máy biến áp, và tính toán tổn thất công
suất, điện năng.
 Tính toán ngắn mạch, lựa chọn các thiết bị chính của nhà máy điện.
 Tính toán chọn phương án tối ưu.
 Sơ đồ nối dây và các thiết bị tự dùng.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là
TS.Trương Ngọc Minh và ThS.Nguyễn Thị Nguyệt Hạnh đã tận tình hướng dẫn em hoàn
thành bản thiết kế này. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong các thầy cô trong bộ môn góp ý để bản thiết kế của
em được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, tháng 11 năm 2012
Sinh viên

Vũ Tiến Thắng









LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 2

CHƢƠNG I
Khi thiết kế một nhà máy điện thì việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất là
không thể thiếu để đảm bảo tính kinh tế trong thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy.
Lượng điện năng phát ra của nhà máy phải bằng tổng lượng công suất tiêu thụ và điện năng
tổn thất.
Ta thấy được hàng ngày thì điện năng tiêu thụ luôn thay đổi, do đó phải biết được đồ
thị phụ tải hàng ngày. Nhờ đó mà ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, các
phương án vận hành phù hợp. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn giúp ta chọn đúng các máy biến áp
(MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy với nhau.
1.1 Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thiết kế thì nhà máy điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất
50MW, nên tổng công suất của nhà máy 4 x 50 = 200MW. Chọn máy phát điện loại TBΦ-
50-2 có các thông số cho trong bảng sau
Bảng 1.1 Thông số máy phát
Loại MF

S
Fđm

MVA
P
Fđm

MW
cos
đm

U
Fđm

kV
I
đm

kA
X
d
’’
X
d
’

X
d

TB-50-2

62,5
50
0,8
10,5
5,95
0,135
0,3
1,84

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất cosφ của phụ tải tương
ứng, ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy và đồ thị phụ tải ở các cấp
điện áp theo công suất biểu kiến S (MVA).

max
P(%)
P(t) = .P
100
(1)

P(t)
S(t) =
cosυ
(2)
trong đó:
P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
P(%) - công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất max
cos - hệ số công suất của phụ tải (cos = 0,8)
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Nhà máy điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 50MW nên:
Tổng công suất đặt của nhà máy : P
NM
= 4x50 = 200MW  S
NM
= 235,29 MVA
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG
CÔNG SUẤT
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 3

Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :
Bảng 1.2 Biến thiên phụ tải hàng ngày của nhà máy
t(h)
0 – 8
8– 18
18– 21
21 – 24
P
NM
(%)
90
100
90
80
P
NM
(t),MW
180

200
180
160
S
NM
(t),MVA
225
250
225
200

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy



1.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày được tính theo
công thức sau :

NM NM
TD
TD NM
P S (t)
α%
S (t) = . . 0,4 + 0,6.
100 cosυS




Trong đó:

NM
P
- công suất tác dụng định mức của nhà máy,
NM
P
=200 MW

NM
S
- công suất biểu kiến định mức của nhà máy,
NM
S
=250 MVA
 - lượng điện phần trăm tự dùng,  = 8%
cos
TD
- hệ số công suất phụ tải tự dùng, cos
TD
= 0,85





120
140
160
180

200
220
240
260
0 4 8 12 16 20 24
Đồ thị phụ tải nhà máy
SNM(MVA)
t(h)
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 4

Bảng 1.3.Biến thiên hàng ngày của phụ tải tự dùng

t(h)
0 – 8
8 - 18
18 – 21
21 - 24
S
NM
(t),MVA
225
250
225
200
S
TD
(t),MVA
18,33

19,53
18,33
17,13

Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy




Phụ tải điện áp máy phát có
dm
U
= 10kV;
UFmax
P
= 10 MW; cos = 0,85.
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :

Bảng 1.4 Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải địa phƣơng

t(h)
0 – 10
10 – 18
18 – 21
21 - 24
P
UF
(%)
90
100

90
70
P
UF
(t),MW
9
10
9
7
S
UF
(t),MVA
10,588
11,765
10,588
8,235






14
15
16
17
18
19
20
21

22
23
24
0 4 8 12 16 20 24
Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy
Std(MVA)
t(h)
1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 5

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát


Phụ tải trung áp có
dm
U
= 110 kV;
UTmax
P
= 80 MW; cos = 0,85
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải điện áp trung áp
t(h)
0 – 10
10 – 18
18 – 21
21 - 24

P
UT
(%)
90
100
90
80
P
UT
(t),MW
72
80
72
64
S
UT
(t),MVA
61,2
68
61,2
54,4

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0 4 8 12 16 20 24
Đồ thị phụ tải địa phƣơng
SUF(MVA)
t(h)
1.2.4 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 6

Đồ thị phụ tải điện áp cấp trung áp


1.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống
Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức sau :
S

VHT
(t) = S
NM
(t) - [S
UF
(t) +S
UT
(t) +S
TD
(t) ]
Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà
máy tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính toán cho trong bảng sau:

Bảng 1.6 Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
t(h)
0 – 8
8 – 10
10 – 18
18 – 21
21 - 24
S
NM
(t)
225
250
250
225
200
S
UF

(t)
10,588
10,588
11,765
10,588
8,235
S
UT
(t)
61,2
61,2
68
61,2
54,4
S
TD
(t)
18,33
19,53
19,53
18,33
17,13
S
VHT
(t)
134,882
158,682
150,705
134,882
120,235

20
30
40
50
60
70
80
0 4 8 12 16 20 24
Đồ thị phụ tải điện áp trung
SUT(MVA)
t(h)
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 7

Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
0 4 8 12 16 20 24
Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
Snm
SuF
SuT
Std
SvHT
S(MVA)
t(h)
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 8

1.3. Nhận xét

1.3.1 Phụ tải địa phƣơng
Xét tỉ số:

UFmax
0 0 0 0
0 0 0 0
đmF
S
11,765
.100 = .100 = 9,412 < 15
2S 2.62,5

Như vậy, phụ tải điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát điện –
máy biến áp mà không cần thanh góp điện áp máy phát.
1.3.2. Hệ thống
Hệ thống có lượng công suất dự trữ là 240MVA
Nhận thấy:
đmF
đmF
F
P
50
S = = = 62,5
cosυ 0,8
(MVA) <
dtHT
S

Vì vậy nếu một máy phát bị hỏng không ảnh hưởng đến hệ thống.

Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 9

CHƢƠNG II:
ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN – LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP


Việc chọn các sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong
việc tính toán và thiết kế nhà máy điện. Chọn sơ đồ nối điện chính phải đảm bảo được các
yêu cầu về kĩ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác
nhau. Ngoài ra nó còn phải thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế khi thiết kế.
Dựa vào kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau:
- Gọi k là tỷ lệ của công suất cực đại mà máy phát truyền cho phụ tải địa phương với
công suất của máy phát
=>
UFmax
0 0 0
0 0 0
đmF
S
11,765
k = .100 = .100 = 9,412
2S 2.62,5

Từ kết quả trên ta thấy k < 15% nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát.
- Do các cấp điện áp 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ
số có lợi :
T
C
U
110

α = 1 - = 1 - = 0,5
U 220

nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp
điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
- Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ
thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp.
- Có thể ghép chung một số máy phát vào cùng một MBA nếu đảm bảo tổng công suất các tổ
máy phát nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống.
- Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho
các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố không bị tách rời các phần có điện
áp khác nhau.
Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:
2.1. Đề xuất các phƣơng án
2.1.1. Phƣơng án 1
- Nối một bộ MF - MBA hai cuộn dây vào thanh góp 220kV
- Nối một bộ MF - MBA hai cuộn dây vào thanh góp 110kV
- Nối hai bộ MF- MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp: vừa
truyền tải công suất về hệ thống vừa truyền công suất giữa hai cấp điện áp cao- trung.
- Phụ tải địa phương được cung cấp điện từ đầu cực của hai máy phát nối với MBA
tự ngẫu
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 10

- Điện tự dùng lấy từ đầu cực của mỗi máy phát

HTĐ
220kV
110kV

B3
F1 F2 F4
B1 B2 B4
S
UT
1/2S
UF
F3
1/2S
UF

- Ưu nhược điểm của sơ đồ:
+ Ưu điểm : Máy phát có thể phát bằng phẳng liên tục, tổn thất trong MBA trong
chế độ làm việc bình thường nhỏ.
+ Nhược điểm: Dùng ba loại máy biến áp gây ra khó khăn trong việc vận hành và
bảo vệ. Ngoài ra số thiết bị bên phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư cao.
2.1.2. Phƣơng án 2
- Hai bộ MF - MBA nối vào thanh góp điện áp 110kV
- Hai bộ MF - MBA nối vào thanh góp điện áp 220kV
- Hai MBA tự ngẫu chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp
- Phụ tải địa phương được cung cấp điện từ phía hạ của MBA tự ngẫu.
- Điện tự dùng lấy từ đầu cực mỗi MF
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 11

HTĐ
220kV 110kV
B6
F3

B1 B2 B3
S
UT
F2
1/2S
UF
B5
F1
B4
F41/2S
UF


- Ưu nhược điểm của sơ đồ
+ Ưu điểm: Có độ tin cậy cung cấp điện cao. Công suất truyền qua MBA liên lạc
nhỏ nên tổn thất trong các MBA tự ngẫu thấp.
+ Nhược điểm: Số lượng thiết bị nối với phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư lớn.
Dùng ba loại MBA nên khó khăn trong việc vận hành và bảo vệ. Sơ đồ phức tạp nên khó
khăn khi vận hành và sửa chữa.

2.1.3. Phƣơng án 3
- Hai bộ MF - MBA hai cuộn dây nối vào thanh góp 110kV
- Nối hai bộ MF- MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp: vừa
truyền tải công suất về hệ thống vừa truyền công suất giữa hai cấp điện áp cao - trung.
- Phụ tải địa phương được cung cấp điện từ đầu cực của hai máy phát nối với MBA
tự ngẫu
- Điện tự dùng lấy từ đầu cực của mỗi máy phát
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 12

HTĐ
220kV 110kV
F1 F2 F3
B1 B2 B3
S
UT
1/2S
UF
1/2S
UF
B4
F4

- Ưu nhược điểm của sơ đồ:
+ Ưu điểm: Dùng hai loại máy biến áp nên có lợi cho việc vận hành và bảo vệ. Số
lượng thiết bị nối với thanh góp điện áp cao ít nên vốn đầu tư thấp hơn.
+ Nhược điểm: Khi phụ tải phía điện áp trung min thì lượng công suất truyền từ
phía trung sang phía cao lớn nên gây tổn thất lớn trong MBA tự ngẫu.

2.2. Kết luận
Qua phân tích như trên ta thấy phương án 1 và 3 có nhiều ưu điểm như vận hành tin
cậy, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, vốn đầu tư ít, đơn giản nên dễ vận hành … hơn
phương án 2. Do đó ta chọn phương án 1(A) và phương án 3(B) để tính toán cụ thể, so sánh
các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật để chọn phương án tối ưu.

2.3. Tính toán lựa chọn MBA
Máy biến áp (MBA) là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, tổng công suất
của các máy biến áo rất lớn và bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát
điện. Vì vậy vốn đầu tư cho MBA cũng rất nhiều.

Do đó yêu cầu đặt ra là chọn lựa MBA sao cho mang lại tính kinh tế cao mà vẫn đảm
bảo được độ tin cậy cung cấp điện.


2.3.1. Phƣơng án A

Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 13

Sơ đồ nối điện phƣơng án A

HTĐ
220kV
110kV
B3
F1 F2 F4
B1 B2 B4
S
UT
1/2S
UF
F3
1/2S
UF


2.3.1.1. Chọn loại và công suất định mức của MBA
 Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4
Công suất định mức của MBA hai cuộn dây được chọn theo công thức sau

đmB đmF
S S
= 62,5MVA
Tra bảng phụ lục 2, bảng 5 (Thiết kế phần điện NMĐ & TBA – Phạm Văn Hòa – NXB
Khoa học và Kỹ thuật 2007) ta có:
+ MBA nối với thanh cái 110kV : chọn loại TДЦ ( thông số cho trong bảng 2.1)
+ MBA nối với thanh cái 220kV : chọn loại TДЦ (thông số cho trong bảng 2.1).
 Chọn MBA tự ngẫu T1, T2
Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo công thức sau
dmF
dmTN
S
62,5
S = = 125
α 0,5

(MVA)
Với α = 0,5 là hệ số có lợi.
Tra phụ lục 2 bảng 5 sách Thiết kế nhà máy điện và TBA – Nguyễn Hữu Khái –
NXB Khoa học kĩ thuật – 2006
+ Ta chọn MBA cấp 220kV loại ATДЦTH có các thông số cho trong bảng 2.1.



Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 14

Bảng 2.1 Thông số các MBA

Loại
MBA
S
đm

MVA
Điện áp cuộn dây
U
N
%
∆P
0

∆P
N

I
0
%
C
T
H
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
TДЦ
80

121
-
10,5
-
10,5
-
70
-
310
-
0,55
TДЦ
80
242
-
10,5
-
11
-
80
-
320
-
0,6
ATДЦT
H
160
230
121
11

11
32
20
85
380
-
-
0,5

2.3.1.2. Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
a. Phân bố dòng công suất trong các MBA
Ta quy ước chiều đi từ MFĐ lên thanh góp đối với MBA hai cuộn dây và chiều đi
từ phía cuộn hạ lên cuộn cao và trung đối với MBA tự ngẫu là chiều dương.
MBA bộ MFĐ – MBA hai cuộn dây luôn vận hành liên tục với phụ tải bằng phẳng.
Khi đó công suất tải qua cuộn dây MBA là

B3 B4 dmF tdmax
11
S = S = S - .S = 62,5 - .19,53 = 57,618
44
MVA
MBA tự ngẫu B1 và B2:
+ Dòng công suất truyền qua phía cao của MBA tự ngẫu
CTN VHT B3
1
S (t) = [S (t) - S (t)]
2

Trong đó :
S

CTN
(t): công suất truyền sang cao áp của MBA tự ngẫu B1, B2
S
VHT
(t): công suất về hệ thống tại thời điểm t
S
B3
( t) : công suất truyền qua MBA B3
+ Dòng công suất truyền qua phía trung áp của MBA tự ngẫu

TTN UT B4
1
S (t) = [S (t) - S (t)]
2

Trong đó:
S
TTN
(t): công suất truyền sang trung áp của MBA tự ngẫu B1, B2
S
UT
(t) : công suất của phụ tải trung áp tại thời điểm t
S
B4
(t) : công suất truyền qua MBA B4
+ Dòng công suất truyền lên từ phía hạ áp của MBA tự ngẫu
S
HTN
(t) = S
TTN

(t) + S
CTN
(t)
Trong đó:
S
HTN
(t): công suất truyền từ phía hạ của MBA tự ngẫu B1, B2
Dựa vào kết quả tính toán ở chương I ta có bảng sau

Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 15

Bảng 2.2 Phân bố công suất phƣơng án 1
t(h)
0 – 8
8 – 10
10 – 18
18 – 21
21 - 24
S
B3
,S
B4

57,618
57,618
57,618
57,618
57,618

S
CTN
(t)
38,632
50,532
46,544
38,632
31,309
S
TTN
(t)
1,791
1,791
5,191
1,791
-1,609
S
HTN
(t)
40,423
52,323
51,735
40,423
29,7
Nhận xét: Trong chế độ làm việc bình thường :
+ Từ 0h đến 21h công suất truyền từ phía hạ lên phía cao và phía trung.
+ Từ 21h đến 24h công suất truyền từ phía hạ và phía trung lên phía cao.

b. Kiểm tra chế độ làm việc của MBA liên lạc
Kiểm tra chế độ làm việc của MBA liên lạc chính là kiểm tra khả năng quá tải của

MBA trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố của MBA. Tùy vào chế độ truyền
công suất của MBA mà ta kiểm tra khả năng quá tải của các cuộn dây tương ứng.
Máy biến áp tự ngẫu:
+ Công suất định mức S
TNđm
: tải lớn nhất không đổi có thể truyền liên tục từ cao
sang trung và ngược lại.
+ Công suất tính toán S
tt
: công suất chế tạo MBA tự ngẫu

tt TNdm
S = αS

trong đó: α: hệ số có lợi,
CT
C
U - U
220 - 110
α = = = 0,5
U 220

Do đó công suất tính toán của MBA tự ngẫu đã chọn

tt
S
= 0,5.160 = 80MVA
Máy biến áp tự ngẫu có 3 cuộn dây : cuộn hạ, cuộn chung, cuộn nối tiếp có công
suất định mức bằng nhau và chỉ bằng α lần công suất định mức của MBA tự ngẫu.
 Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 trong chế độ làm việc bình

thường
Từ bảng trên ta thấy
+ Từ 0 – 21h công suất từ phía hạ áp lên phía trung áp và cao áp cho nên cuộn HA
mang tải nặng nhất

Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 thì ta kiểm tra khả năng
tải của cuộn hạ.
S
H
≤ S
Hđm
=
TNdm
αS
= 0,5.160 = 80MVA
Từ bảng 2.2 ta thấy S
H
(t) ≤ 80MVA nên MBA B1, B2 không bị quá tải trong chế độ
làm việc bình thường.
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 16

+ Từ 21 – 24h công suất truyền từ phía hạ và phía trung lên phía cao áp cho nên cuộn
nối tiếp mang tải nặng nhất

Kiểm tra quá tải B1, B2 là kiểm tra quá tải cuộn nối tiếp. Ta
có:

2

. 31,309 1,4.160
C qtbt dmB
S k S  
= 224 MVA
Vậy MBA B1 và B2 không bị quá tải ở chế độ bình thường trong khoảng 21-24h

 Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 trong chế độ sự cố
Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 trong chế độ sự cố ta kiểm tra
chế độ làm việc nặng nề nhất.
* Xét trường hợp hỏng bộ MF – MBA 2 cuộn dây F4-B4



Trường hợp nguy hiểm nhất là trường hợp mà phụ tải bên trung áp S
UT
đạt cực đại,
lúc đó thì MBA tự ngẫu B1 và B2 phải đảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải điện áp
trung áp
+ Với thời điểm phụ tải bên trung đạt cực đại ( 10 - 18h)
UTmax
S
= 68 MVA. Tương
ứng với thời điểm này thì phụ tải địa phương là S
UF
= 11,765 MVA.
- Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu
 Công suất qua cuộn phía trung

max
T UT

1
S = S
2
= 0,5.68 = 34 MVA

Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 17

 Công suất qua cuộn phía hạ

max
H dmF UF td
1 1 1 1
S = S - .S - .S = 62,5 - .11,765 - .19,53 = 51,735MVA
2 4 2 4

 Công suất qua cuộn phía cao

C H T
S =S - S = 51,735 - 34 = 17,735MVA

Như vậy trong chế độ này thì MBA truyền công suất từ phía hạ lên phía cao và phía
trung nên cuộn hạ là cuộn chịu tải lớn nhất.

H
S
= 51,735 MVA <
Hdm
S

=
TNdm
αS
= 0,5.160 = 80MVA
 MBA không bị quá tải.
- Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng
10 - 18h: S
thiếu
= S
VHT
– (S
B3
+ 2S
C
) = 150,705 – (57,618 +2.17,735)
= 57,617MVA
- Công suất dự trữ của hệ thống:
HT
dt
S =240MVA

Ta thấy lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên hệ thống
làm việc ổn định khi sự cố.
+ Với thời điểm phụ tải bên trung đạt cực tiểu là 21 – 24h: S
UTmin
= 54,4 MVA
Tương ứng lúc này thì phụ tải địa phương là S
UF
= 8,235 MVA
Ta thấy với trường hợp phụ tải phía trung max mà MBA thỏa mãn điều kiện quá tải

nên trong trường hợp phụ tải cực tiểu ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải của MBA. Ta
chỉ kiểm tra công suất thiếu về hệ thống
- Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu
 Công suất truyền lên từ cuộn hạ của MBA tự ngẫu

max
H dmF UF td
1 1 1 1
S = S - .S - .S = 62,5 - .8,235 - .19,53 = 53,5 MVA
2 4 2 4

 Công suất truyền lên phía trung áp của MBA tự ngẫu

min
T UT
1
S = .S
2
= 0,5.54,4 = 27,2 MVA
 Công suất truyền lên phía cao áp của MBA tự ngẫu

C H T
S = S - S = 53,5 - 27,2 = 26,3 MVA

- Công suất truyền về hệ thống bị thiếu 1 lượng
S
thiếu
= S
VHT
– (S

B3
+ 2S
C
) = 120,235 – (57,618 + 2.26,3) = 9,819 MVA
Ta thấy trong các khoảng thời gian 21 - 24h thì không cần phát tối đa công suất định
mức của các máy phát lúc sự cố. Hệ thống bù đủ công suất thiếu hụt.


* Xét trường hợp hỏng MBA liên lạc ( hỏng B2)
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 18

HTĐ
220kV 110kV
B3
F1 F2 F4
B1 B2 B4
S
UT
1/2S
UF
F3
1/2S
UF

+ Với thời điểm phụ tải trung áp đạt cực đại ( 10 - 18h)
UTmax
S
= 68 MVA. Tương

ứng với thời điểm này thì phụ tải địa phương là S
UF
= 11,765 MVA.
- Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu
 Công suất qua cuộn phía trung

max
T UT B4
S = S - S
= 68 – 57,618 = 10,382 MVA
 Công suất qua cuộn phía hạ

max
H dmF UF td
11
S = S - S - .S = 62,5 - 11,765 - .19,53 = 45,853 MVA
44

 Công suất qua cuộn phía cao
S
C
= S
H
– S
T
= 45,853 – 10,382 = 35,471 MVA
Như vậy trong chế độ này thì MBA truyền công suất từ phía hạ sang phía trung và
phía cao nên cuộn hạ là cuộn chịu tải lớn nhất.
S
H

= 45,853 MVA <
Hdm
S
=
TNdm
αS
= 0,5.160 = 80MVA
 MBA không bị quá tải.
- Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng
10 - 18h: S
thiếu
= S
VHT
– (S
B3
+ S
C
) = 134,882 – (57,618 +35,471) = 41,793 MVA
- Công suất dự trữ của hệ thống

HT
dt
S = 240 MVA

Ta thấy lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên hệ thống làm
việc ổn định khi sự cố.
+ Với thời điểm phụ tải bên trung đạt cực tiểu là 21 - 24h: S
UTmin
= 54,4 MVA.
Tương ứng lúc này thì phụ tải địa phương là S

UF
= 8,235 MVA
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 19

- Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu
 Công suất truyền lên từ cuộn hạ của MBA tự ngẫu

max
H dmF UF td
11
S = S -S - .S = 62,5 - 8,235 - .19,53 = 49,383 MVA
44

 Công suất truyền lên phía trung áp của MBA tự ngẫu

min
T UT B4
S = S - S
= 54,4 – 57,618 = -3,218 MVA
 Công suất truyền lên phía cao áp của MBA tự ngẫu

C H T
S = S - S = 49,383 +3,218
= 52,601 MVA

- Công suất truyền về hệ thống bị thiếu 1 lượng
S
thiếu

= S
VHT
– (S
B3
+ S
C
) = 120,235 – (57,618 + 52,601) = 10,016 MVA
Ta thấy trong các khoảng thời gian 21 - 24h thì không cần phát tối đa công suất định
mức của các máy phát lúc sự cố. Hệ thống bù đủ công suất thiếu hụt.
2.3.1.3. Tính tổn thất điện năng trong MBA
a. Tính tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây
Do các MBA hai cuộn dây vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng nên tổn thất
điện năng trong các MBA hai cuộn dây được tính như sau:

2
B
B 0 N
2
dmB
S
1
ΔA = n.ΔP .t + .ΔP . .τ
nS

trong đó:
+ ∆A
B
: tổn thất công suất trong máy biến áp hai cuộn dây
+ n : số máy biến áp làm việc song song
+ ∆P

0
: tổn thất không tải của MBA
+ t : thời gian vận hành của MBA
+ ∆P
N
: tổn thất ngắn mạch của MBA
+ S
B
: công suất bộ truyền qua MBA
+ S
đmB
: công suất định mức của MBA
+ τ : thời gian tổn thất công suất cực đại
MFĐ - MBA 2 cuộn dây luôn phát công suất bằng phẳng nên
t= τ = 8760h
Trong sơ đồ này ta dùng 2 loại MBA 2 cuộn dây vận hành riêng rẽ ở hai cấp điện
áp khác nhau.
Từ bảng 2.1 ta có tổn thất điện năng trong các MBA

2
B4
2
57,618
ΔA = (70.8760 + 310. .8760)
80
= 2021847,032 kWh

2
B3
2

57,618
ΔA = (80.8760 + 320. .8760)
80
= 2154887,259 kWh
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 20

b. Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu
Giả thiết có n MBA làm việc song song thì tổn thất điện năng hàng năm của MBA
tự ngẫu được xác định theo công thức:

2
22
iC
iT iH
0 NC NT NH i
2 2 2
đmB đmB đmB
S
SS
365
ΔA = n.ΔP .t + .Σ (ΔP + ΔP + ΔP ).t
n S S S




trong đó:
+

ΔA
: tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu ba pha
+ n : số MBA tự ngẫu làm việc song song
+ t : thời gian vận hành của MBA
+ t
i
: thời gian ứng với các khoảng trong ngày
+
NC
ΔP
: tổn thất ngắn mạch của cuộn dây điện áp cao của MBA tự ngẫu
+
NT
ΔP
: tổn thất ngắn mạch của cuộn dây điện áp trung của MBA tự ngẫu
+
NH
ΔP
: tổn thất ngắn mạch của cuộn dây điện áp hạ của MBA tự ngẫu
+
iC
S
: công suất tải qua cuộn cao của
n
MBA tự ngẫu
+
iT
S
: công suất tải qua cuộn trung của
n

MBA tự ngẫu
+
iH
S
: công suất tải qua cuộn hạ của
n
MBA tự ngẫu
+
đmB
S
: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
Tổn thất điện áp trong các cuộn dây điện áp cao, trung, hạ của MBA tự ngẫu được
xác định theo công thức

NC-H NT-H
NC NC-T
22
ΔP ΔP
ΔP = 0,5(ΔP + - )
αα


NT-H NC-H
NT NC-T
22
ΔP ΔP
ΔP = 0,5(ΔP + - )
αα

NC-H NT-H
NH NC-T
22
ΔP ΔP
ΔP = 0,5( + - ΔP )
αα

trong đó:
+
NC-T
ΔP
: tổn thất ngắn mạch giữa các cuộn dây điện áp cao và trung.
+
NT-H
ΔP
: tổn thất ngắn mạch giữa các cuộn dây điện áp trung và hạ.
+
NC-H
ΔP
: tổn thất ngắn mạch giữa các cuộn dây điện áp cao và hạ
+
α
: hệ số có lợi của MBA tự ngẫu
Trong trường hợp này nhà sản xuất chỉ cho biết
NC-T
ΔP
nên ta coi
NT-H
ΔP
=

NC-H
ΔP
=
NC-T
1
ΔP
2

Từ bảng 2.1 ta có
NC-T
ΔP
= 380kW 
NT-H
ΔP
=
NC-H
ΔP
= 190kW
Do đó:
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 21


NC
22
190 190
ΔP = 0,5.(380 + - ) = 190
0,5 0,5
kW

NT
22
190 190
ΔP = 0,5.(380 + - ) = 190
0,5 0,5
kW

NH
22
190 190
ΔP = 0,5.( + - 380) = 570
0,5 0,5
kW
Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

2
22
iC
iT iH
TN i
222
đmB đmB đmB
S
SS
ΔA = 85.8760 + 365.Σ (190. + 190 + 570 ).t
SSS




Dựa vào bảng 2.2 ta có tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu là

2 2 2
2 2 2
2 2 2
2 2 2
2 2 2
2 2 2
B1
38,632 1,791 40,423
190. + 190. + 570. .8 +
160 160 160
50,532 1,791 52,323
+ 190. +190. +570. .2+
160 160 160
46,544 5,191 51,735
+ 190. +190. +570. .8+
ΔA = 85.8760 + 365.
160 160 160
38
+ 190.










2 2 2
2 2 2
2 2 2
2 2 2
,632 1,791 40,423
+190. +570. .3+
160 160 160
31,309 ( 1,609) 29,7
+ 190. +190. +570. .3
160 160 160



























∆A
TN
= 1244634,234 kWh

Tổng tổn thất điện năng trong MBA ở phương án A là

Σ B4 B3 TN
ΔA = ΔA + ΔA + 2.ΔA


= 2021847,032 + 2154887,259 + 2.1244634,234 = 6666002,759
kWh





Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 22

2.3.2. Phƣơng án B
HTĐ

220kV 110kV
F1 F2 F3
B1 B2 B3
S
UT
1/2S
UF
1/2S
UF
B4
F4

2.3.2.1. Chọn loại và công suất định mức của MBA
Các MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu chọn như trong phương án 1. Các thông số
được cho trong bảng 2.1
2.3.2.2. Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
a. Phân bố dòng công suất trong các MBA
MBA bộ MFĐ – MBA hai dây cuốn luôn vận hành liên tục với phụ tải bằng phẳng.
Khi đó công suất tải qua cuộn dây MBA là

B3 B4 dmF tdMF
11
S = S = S - .S = 62,5 - .19,53 = 57,618
44
MVA
MBA tự ngẫu B1 và B2:
+ Dòng công suất truyền qua phía cao của MBA tự ngẫu

CTN VHT
1

S (t) = S (t)
2

Trong đó :
S
CTN
(t): công suất truyền sang cao áp của MBA tự ngẫu B1, B2
S
VHT
(t): công suất về hệ thống tại thời điểm t
+ Dòng công suất truyền qua phía trung áp của MBA tự ngẫu

TTN UT B4 B3
1
S (t) = (S (t) - S - S )
2

Trong đó: S
TTN
(t): công suất truyền sang trung áp của MBA tự ngẫu B1, B2
S
UT
(t) : công suất của phụ tải trung áp tại thời điểm t
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 23

S
B3
(t) : công suất truyền qua MBA B3

S
B4
(t) : công suất truyền qua MBA B4
+ Dòng công suất truyền lên từ phía hạ áp của MBA tự ngẫu
S
HTN
(t) = S
TTN
(t) + S
CTN
(t)
Trong đó: S
HTN
(t): công suất truyền từ phía hạ của MBA tự ngẫu B1, B2
Dựa vào kết quả tính toán ở chương I ta có bảng sau
Bảng 2.3 Phân bố công suất phƣơng án B
t(h)
0 – 8
8 – 10
10 – 18
18 – 21
21 - 24
S
B3
,S
B4

57,618
57,618
57,618

57,618
57,618
S
CTN
(t)
67,441
79,341
75,353
67,441
60,112
S
TTN
(t)
-27,017
-27,018
-23,618
-27,018
-30,418
S
HTN
(t)
40,423
52,323
51,735
40,423
29,7

Nhận xét: Trong chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía hạ và phía
trung lên phía cao nên cuộn nối tiếp là cuộn mang tải nặng nề nhất.
b. Kiểm tra chế độ làm việc của MBA liên lạc

 Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 trong chế độ làm việc bình
thường
Từ nhận xét trên ta thấy kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 thì ta
kiểm tra khả năng tải của cuộn nối tiếp
S
nt
≤ S
ntđm
= 80MVA
S
nt
= α(S
HTN
+ S
TTN
) = αS
CTN

Từ bảng 2.3 ta thấy S
nt
(t) < 80MVA nên MBA B1, B2 không bị quá tải trong chế độ
làm việc bình thường.
 Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 trong chế độ sự cố
Kiểm tra khả năng làm việc của MBA B1, B2 trong chế độ sự cố ta kiểm tra
chế độ làm việc nặng nề nhất.
* Xét trường hợp hỏng bộ MF – MBA 2 cuộn dây F4-B4
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 24

HTĐ
220kV 110kV
F1 F2 F3
B1 B2 B3
S
UT
1/2S
UF
1/2S
UF
B4
F4

Trường hợp nguy hiểm nhất là trường hợp mà phụ tải bên trung áp S
UT
đạt cực đại
hoặc cực tiểu. Do
UTmax
S
= 68 MVA; S
UTmin
= 54,4 MVA và S
B3
= 57,618 MVA nên ta chỉ
cần xét trường hợp phụ tải trung áp đạt cực đại.
+ Với thời điểm phụ tải bên trung đạt cực đại ( 10 - 18h)
UTmax
S
= 68 MVA. Tương
ứng với thời điểm này thì phụ tải địa phương là S

UF
= 11,765 MVA.
- Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu
 Công suất qua cuộn phía trung

max
T UT B3
1
S = (S - S )
2
=
1
.(68 - 57,618)
2
= 5,191 MVA
 Công suất qua cuộn phía hạ

max
H dmF UF td
1 1 1 1
S = S - .S - .S = 62,5 - .11,765- .19,53 = 51,735MVA
2 4 2 4

 Công suất qua cuộn phía cao
S
C
= S
H
– S
T

= 51,735 – 5,191 = 46,544 MVA
Như vậy trong chế độ này thì MBA truyền công suất từ phía hạ lên phía cao và phía
trung nên cuộn hạ là cuộn chịu tải lớn nhất.
S
H
= 51,735 <
Hdm
S
=
TNdm
αS
= 0,5.160 = 80MVA
 MBA không bị quá tải.
- Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng
10 - 18h: S
thiếu
= S
VHT
– 2S
C
= 150,705 – 2.46,544 = 57,617 MVA
Ta thấy S
thiếu
<
HT
dt
S
= 240 MVA nên hệ thống làm việc ổn định khi có sự cố.
Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 25

* Xét trường hợp hỏng MBA liên lạc ( hỏng B2)
HTĐ
220kV 110kV
F1 F2 F3
B1 B2 B3
S
UT
1/2S
UF
1/2S
UF
B4
F4

+ Với thời điểm phụ tải bên trung đạt cực đại ( 10 - 18h)
UTmax
S
= 68 MVA. Tương
ứng với thời điểm này thì phụ tải địa phương là S
UF
= 11,765 MVA.
- Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu
 Công suất qua cuộn phía trung

max
T UT B4 B3
S = S - S - S
= 68– 57,618 – 57,618 = -47,236 MVA

 Công suất qua cuộn phía hạ

max
H dmF UF td
11
S = S -S - .S = 62,5 - 11,765 - .19,53 = 45,853MVA
44

 Công suất qua cuộn phía cao
S
C
= S
H
– S
T
= 45,853 + 47,236 = 93,089 MVA
Như vậy trong chế độ này thì MBA truyền công suất từ phía hạ và phía trung sang
phía cao nên cuộn nối tiếp là cuộn chịu tải lớn nhất. Kiểm tra quá tải MBA trong trường hợp
này là kiểm tra quá tải cuộn hạ và cuộn nối tiếp.
S
H
= 45,853MVA <
Hdm
S
=
TNdm
αS
= 0,5.160 = 80MVA

nt c Hdm

S = α.S = 0,5.93,089 = 46,545 S = 80 MVA

 MBA không bị quá tải.

- Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng
10 - 18h: S
thiếu
= S
VHT
– S
C
= 150,705 – 93,089 = 57,616 MVA