Đồ án thiết kế phần điện nhà máy NĐNH 4x50 MW

LỜI NÓI ĐẦU
.
Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy
điện, mạng điện, đến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các
dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện
năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện
không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên, với thế mạnh
về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc
hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn
phát triển hiện nay.
Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà
máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với
mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc.
Với yêu cầu như vậy, Đồ án môn học Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành gồm bản
thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện. Bản thuyết minh gồm 6 chương
trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp,
cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so
sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em xin chân thành cảm ơn TS Trương Ngọc Minh cùng
các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành
đồ án này.
[1]
MỤC LỤC
Trang
Chương I. Chọn máy phát điện và cân bằng công suất
1. Chọn máy phát điện 4
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4
Chương II. Đề xuất các phương án và chọn máy biến áp
1. Đề xuất các phương án 10
2. Chọn máy biến áp cho phương án I 13
3. Chọn máy biến áp cho phương án II 24

Chương III. Tính toán dòng điện ngắn mạch 35
1. Chọn các đại lượng cơ bản 35
2. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 1 34
3. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 2 53
Chương IV. So sánh kinh tế- kỹ thuật các phương án, lựa chọn 70
phương án tối ưu
1. Chọn máy cắt điện 70
2. Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu 75
Chương V. Chọn khí cụ điện và dây dẫn 81
1. Chọn thanh dẫn, thanh góp 81
2. Chọn máy cắt, dao cách ly 89
3. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 90
4. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương 96
Chương VI. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 102
[2]
1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp I 102
2. Chọn máy biến áp dự trữ cấp I 103
3. Chọn máy biến áp tự dùng cấp II 104
4. Chọn máy biến áp dự trữ cấp II 104
5. Chọn máy cắt phía mạch tự dùng cấp 10 kV 104
6. Chọn máy cắt phía mạch 6.3 kV 104
7. Chọn ap-to-mat cho phụ tải tự dùng cấp 0.4 kV 105
[3]
CHƯƠNG I
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt là giữ vững tần số công nghệ 50HZ điện năng do các
nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ( kể cả tổn thất). Như vậy
điều kiện cân bằng công suất là rất quan trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn
thay đổi, việc biết được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với
người thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp lý đảm bảo

các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu công suất giữa
các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện , từ đó người vận hành sẽ chọn
được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị
điện.
1. Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm 4 máy
phát điện 4 x 50MW,
8,0cos =ϕ
, U
đm
= 6,3. Chọn máy phát điện loại TB-50-3600 có các
thông số :
S
Fđm
MVA
P
Fđm
MW
cosϕ
đm
U
Fđm
kV
I
đm
kA
X
d
’’

X
d
’
X
d
62,5 50 0,8
10,5
5,73
0,1356
0,36
1,84
2. Công suất phát của nhà máy
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :
P
F
= 50 MW, cosϕ = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
MVA5,62
8,0
50
cos
P
S
F
F
==
ϕ
=
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
[4]
MW20050.4P4P

FNM
===
MVA2505,62.4S4S
FNM
===
Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng
thời điểm trong ngày:
%
( )
100
( )
( )
cos
NM
NM NM
NM
NM
MFD
P
P t P
P t
S t
ϕ
= ×
=
Thời gian, h
0 - 8 8 - 11 11 - 14 14 -20 20 - 24
p, % 75 90 80 100 90
P
NM

, MW 150 180 160 200 180
S
NM
, MVA 187.5 225 200 250 225
3. Phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 6.5% điện năng phát ra của nhà
máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:
( )
( ) 0,4 0,6
100 cos
NMdm NM
TD
TD NMdm
P S t
S t
S
α
ϕ
 
= × × + ×
 ÷
 
trong đó:
S
NM
: công suất đặt của nhà máy,
MVA250S
NM
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy:

[5]
Thời gian, h
0 - 8 8 - 11 11 - 14 14 -20 20 - 24
S
NM
, MVA 187.5 225 200 250 225
S
TD
, MVA 13,81 15,275 14,3 16,25 15,275
4. Phụ tải địa phương
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
2 đường dây kép x 5MW x 6km
2 đường dây đơn x 4MW x 4km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có P
đfmax
= 18MW, cosϕ
đf
= 0,87. Suy ra:
Từ đồ thị phụ tải tính theo P
đfmax
(%) , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong
ngày:
max
(%)
( )
100 cos
df df
df
df
P P

S t
ϕ
= ×
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.2
Thời gian, h
Công suất
0 - 7 7 - 12 12 - 15 15 -20 20 - 24
P
đf
(%)

, MW 80 95 80 100 80
S
đf
, MVA 16,55 19,66 16,55 20,69 16,55
[6]
5. Phụ tải cấp điện áp trung 110kv
Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép x 30MW
Và 3 đường dây đơn x 25MW
Phụ tải cấp điện áp trung có P
UTmax
= 105 MW, cosϕ = 0,87 . Suy ra:
Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong
ngày:
max
%( )
( )

100 cos
UT UT
UT
UT
P t P
S t
ϕ
= ×
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
Thời gian, h
Công suất
0 - 7 7 - 12 12 - 15 15 -20 20 - 24
P
đf
(%)

, MW 90 100 90 90 75
S
TA
, MVA 108,62 120,69 108,62 108,62 90,52
6. Công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 1 đường dây kép 220kV, chiều dài 120km.
Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức:
( )
VHT NM df UT TD
S S S S S
= − + +
trong đó:
NM
S

: công suất đặt của toàn nhà máy.
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.
[7]
Thời gian, h 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24
S
NM
, MVA 187,5 187,5 225 200 200 250 250 225
S
UF
, MVA 16,55 19,66 19,66 19,66 16,55 16,55 20,69 16,55
S
UT
, MVA
108,6
2
120,6
9
120,6
9
120,6
9
108,6
2
108,6
2
108,6
2
90,52
S

TD
, MVA 13,81 13,81
15,27
5
14,3 14,3 16,25 16,25
15,27
5
S
VHT
, MVA 48,52 33,34
69,37
5
45,35 60,53
108,5
8
104,4
4
102,6
6
NX:
- Nhà máy luôn cung cấp đủ cho các phụ tải và phát công suất thừa lên hệ thống.
- Svht max < dự trữ quay của hệ thống nên tách nhà máy thì hệ
thống làm việc bình thường.
- Ta có = =16.55 % > 15 %
nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp điện cho phụ tải địa phương trên
thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một máy phát điện, số tổ máy nối trên một máy
phát đảm bảo sao cho khi một máy phát lớn nhất ngừng làm việc thì các máy khác còn lại
phải cung cấp đủ điện cho phụ tải cực đại của địa phương và tự dùng giữa các thanh góp
phân đoạn máy phát điện phải có kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch
- S

đf
max
+ S
tđ
max
=20,69+16,25=36,94(MVA)
S
Fđm
= 62,5 vậy ta ghép được lớn hơn hoặc bằng hai máy phát lên thanh góp điện
áp máy phát
Phụ tải địa phương lấy bên cao qua một kháng điện trường dòng nối với hai thanh
góp điện áp máy phát kiểu này rất thuận lợi vì nếu hỏng một trong số máy phát ghép trên
thanh góp điện áp máy phát thì công suất từ hệ thống sẽ cấp cho phụ tải địa phương chỉ
qua một lần máy biến áp tự ngẫu
CHƯƠNG II
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
[8]
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính toán
thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho
các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế.
1. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau:
Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi α
= 0,5 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.
Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:
- PHƯƠNG ÁN I:
 Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp
 Có bốn mạch nối vào thanh góp trung áp
 Hai máy phát góp trên thanh góp điện áp máy phát

 Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát máy biến áp,
hai dây quấn đặt bên trung
 Bố trí nguồn phụ tải cân xứng
 Khi phụ tải trung áp cực tiểu S
T
min
=90,52(MVA) < 2.S
Fđm
=125(MVA) nên
công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này hợp lý đối với máy biến áp tự
ngẫu

[9]
- PHƯƠNG ÁN II
 Có ba mạch nối vào thành góp cao áp
 Có ba mạch nối vào thành góp trung áp
 Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát máy biến áp
2 dây quấn đặt bên trung áp, máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp
 Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật nhưng bộ máy
phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp 220 kV đắt tiền hơn so với lối
bên trung áp 110kV
 Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận tiện lắp ghép
và vân hành
- PHƯƠNG ÁN III
[10]

Nhận xét:
 Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp
 Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp

 Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ máy phát máy
biến áp đặt bên trung
 Phương án đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu lớn vì phải tải
công suất của ba máy phát
 Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản hơn
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức tạp, thiết kế bảo vệ Rơ le sẽ
phức tạp hơn so với phương án trên
 Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại với khả
năng quá tải máy biến áp bộ vẫn có thể cấp cho phụ tải phía trung vì công suất
máy biến áp lớn
 Dòng điện cướng bức qua kháng lớn
- PHƯƠNG ÁN VI
[11]
Nhận xét:
 Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp
 Có hai mạch nối vào thanh góp trung áp
 Phương án này cũng đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp giảm đi, chỉ còn hai máy biến áp bên cao áp 220 kV và số công
suất rất lớn, rất cồng kềnh
 Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều so với phương
án trên vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le phức tạp .
 Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn và có thể không chọn được
kháng điện phân đoạn.
KẾT LUẬN:
Trong hai phương án 1 và 2 cơ bản tương đương nhau về kỹ thuật nhưng phương án hai
kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết kế, vận hành không thuận tiện bằng phương án một. Ta quyết
định loại phương án hai và giữ phương án một để thiết kế chi tiết tiếp.

Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về kỹ thuật dẫn
đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi hơn phương án 3. Do vậy ta
quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3 để tính toán tiếp .
Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp.
2.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án I
2.1 Chọn máy biến áp
a. Chọn máy biến áp_B3_B4:
B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều kiện
S
B3đm
= S
B4đm
≥ S
Fđm
S
Fđm
=62,5(MVA) nên ta chọn máy biến áp loại TPDU-63/115/10,5. Tra bảng thông số
sau:
loại S
đm
điện áp cuộn dây kV U
N
% I
0
% số lượng
[12]
(MVA)
giá 10
3
rúpC T H P

0
P
N
TPDU 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,2

b. Chọn MBA tự ngẫu B1, B2:
Vì nhà máy có xây dựng thanh góp cấp điện áp máy phát nên máy biến áp tự ngẫu B1, B2
được chọn theo điều kiện:
S thừa = Tổng Sfđm- Sufmin- Stdmax
= 2. 62,5- 16,55-16.25/2
= 100,325 (MVA)
MVASS
dmBdmB
325,100325,100
1
.2
21
=≥=
α
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2:
bảng 2.2
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U
N
% I
0

%
C T H
∆P
0
∆P
N
C-
T
C-
H
T-
H
C-T
C-
H
T-
H
ATAUTH 125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0,6
2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
i. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta
cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng.
Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:
[13]
MVASSS
tdFdmb
44.58
4
25.16
5,62

max
=−=−=
ii. Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau :
htC.B
S
2
1
S =
- Công suất qua cuộn dây điện trung được phân bố theo biểu thức sau :
( )
43.
2
1
bbUTTB
SSSS −−=
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau :
HB
S
.
=
TB
S
.
+
CB
S
.
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng:
Thời gian, h 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24

CB
S
.

, MVA
24.26 16.67 34.69 22.68 30.27 54.29 52.22 51.33
TB
S
.

, MVA
-4.13 1.91 1.91 1.91 -4.13 -4.13 -4.13 -13.18
HB
S
.

, MVA
20.13 18.58 36.6 24.59 26.14 50.16 48.09 38.15
Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ
cuộn hạ áp va trung áp sang cuộn cao áp.
2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA
i. Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
[14]
Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện. Đồng
thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần
trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong những khoảng thời gian
từ 0 - 24h: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ
CAHA&TA →

, phụ tải
phía cao là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải
bình thường là:
ttbtnt
SkS ≤
Công suất tính toán của máy biến áp tự ngẫu:
MVASS
dmTNtt
5,62125.5,0
.
===
α
Hệ số quá tải bình thường:
MVASk
k
ttbt
bt
25,815,62.3,1
3,1
==⇒
=
Do hệ số công suất
TH
coscos ϕ=ϕ
nên công suất qua cuộn dây nối tiếp:
( )
THnt
SSS +α=
Do đó:
( ) ( )

MVASkMVAS
SSS
ttbtnt
THnt
25,81.67.31
16.5018.13.5,0
max.
max
max.
=<=
+=+=
α
nên khi làm việc bình thường trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị
quá tải
Quá tải sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại
[15]
S
Tmax
=120,69 (MVA) lúc 7
h
- 12
h
tương ứng với thời điểm này phụ tải các cấp điện áp
khác là:
S
đP
=19,66 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)

S
td
=15,275(MVA) S
HT
=69,375 (MVA)
Trường hợp 1: khi sự cố một bộ máy phát _ máy biến áp bên trung (sự cố B
3
, B
4
) giả sử hỏng
B
3
. khi máy biến áp B
4
ngừng làm việc thì biến áp B
3
còn lại, kể cả B
1
, B
2
với khả năng quá tải
phải đảm bảo cho S
T
max

- Điều kiện:
K
∆
C
qTảI

.α. ( S
B1đm
+ S
B2đm
) + S
bộT
≥ S
max
T
1,4.0,5.(125+125)+58,44=233,44(MVA) > 120,69(MVA)
)(44,58
4
25,16
5,62
4
max
ˆ
MVA
S
SS
td
FdmToB
=−=−=
•
Trong đó: S
Bộ T
là công suất một máy biến áp bên trung tải
Phân bố công suất khi sự cố như sau:
Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(6,48]66,19

2
25,16
5,622[
2
1
]
2
2[
2
1
21
MVAS
S
SSS
dp
td
FdmHBHB
=−−⋅=−−⋅⋅==
phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
[16]
)(125,31
2
44,5869,120
2
ˆ
max
21
MVA
SS
SS

TobT
TBTB
=
−
=
−
==
•
phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(475,17125,316,48
)(2)(1)(2)(1
MVASSSS
TBHBCBCB
=−=−==
Công suất thiếu về hệ thồng so với lúc bình thường là:
)(150)(425,34475,172375,69
)(1
ˆ
MVAMVASSS
CBHTuethi
<=⋅−=−=
′
)(125
)(
MVASS
BdmCB
=<
)(5,62125.5,0.
)(
MVASSS

BdmtHB
===<
α
5,62
)(
=<
tTB
SS
(MVA)
Vậy máy biến áp không bị quá tải. Công suất thiếu nhỏ hơn công suất dự phòng.
Kết luận: máy biến áp chọn đạt yêu cầu.
Trường hợp 2: Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 hoặc B2, giả sử B1 sự cố, khi
đó máy biến áp B3,B4 còn lại và B2 kể cả khả năng quá tải phải đảm bảo S
T
max
Điều kiện:
max
322
.2.α.
TBdmBqtB
SSSK
≥+
1,4.0,5.125+ 2.58,44 = 204,38 > 120,69(MVA)
(Điều kiện thoả mãn)
Phân bố công suất khi sự cố như sau:
[17]
Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 mang tải như sau:
Khả năng phát
)(215,9766,19
4

25,16
.25,62.2
4
.2.2
)(2
MVAS
S
SS
dp
td
FdmHB
=−−=−−=
)(5,87125.5,0.4,1 MVAS
qt
==
Khả năng tải:
Vậy: Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 chỉ tải được 87,5 (MVA)
Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải sau:
S
B2(T)
= S
T
max
- 2.S
bộT
= 120,69 - 2.58,44=3,81 (MVA)
Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu B2 sẽ mang tải như sau:
)(69,8381,35,87
)(2
max

)(2)(2
MVASSS
TBHBCB
=−=−=
Như vậy: Máy biến áp tự ngẫu chỉ bị quá tải phía hạ trong phạm vi cho phép vì khả năng
tải của nó là:
S
qt
= 1,4.2.S
Bdm
= 1,4.0,5.125 = 87,5 (MVA)
Về phía hạ, hai cấp còn lại cao và trung đều không quá tải
2.4. Tính Tổn Thất Điện Năng
[18]
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3 và B4
Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm
MVAS
b
44.58=
nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây cuốn có hai cuộn dây
phân chia điện áp là:
8760.
S
S
.P
S
S
.P8760.PA
2
Bdm

ma x.H
H
N
2
Bdm
max.C
C
N0
















∆+









∆+∆=∆

trong đó:
0
P
∆
: tổn thất không tải của máy biến áp, kW
N
P∆
: tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW
max.C
S
: công suất cuộn cao cực đại,
bmax.C
SS
=
max.H
S
: công suất cuộn hạ cực đại,
bmax.H
SS =
b
S
: công suất của bộ máy biến áp – máy phát, kVA
Bdm
S
: công suất định mức của máy biến áp, kVA

C
N
P∆
: tổn thất ngắn mạch cuộn cao,
N
C
N
P5,0P
∆=∆
H
N
P∆
: tổn thất ngắn mạch cuộn hạ,
N
H
N
P5,0P
∆=∆
8760.
S
S
.P8760.PA
2
Bdm
b
N0









∆+∆=∆⇒
Thay số ta có:
[19]
MWhkWhAA
AA
BB
BB
6,23632363596
8760.
63
44.58
.2458760.59
43
2
43
≈=∆=∆






+=∆=∆
Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:
MWhAAA
BBb

2,47276,2363.2
43
==∆+∆=∆
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:
∑








∆+∆+∆+∆=∆
i
2
Bdm
2
iH
H
N
2
Bdm
2
iT
T
N
2
Bdm

2
iC
C
N0
t.
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P.365T.PA
trong đó:
H
N
T
N
C
N
P,P,P ∆∆∆
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu, kW
iHiTiC
S,S,S
: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu vận hành với thời gian t
i
trong ngày, MVA

- Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
kW145
5,0
145
5,0
145
290.5,0P
PP
P5,0P
22
C
N
2
HT
N
2
HC
N
TC
N
C
N
=







−+=∆








α
∆
−
α
∆
+∆=∆
−−
−
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
[20]
kW145
5,0
145
5,0
145
290.5,0P
PP
P5,0P
22
T
N

2
HC
N
2
HT
N
TC
N
T
N
=






−+=∆








α
∆
−
α

∆
+∆=∆
−−
−
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ
kW435290
5,0
145
5,0
145
.5,0P
P
PP
5,0P
22
H
N
TC
N
2
HT
N
2
HC
N
H
N
=







−+=∆








∆−
α
∆
+
α
∆
=∆
−
−−
Thời gian, h 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24
CB
S
.

, MVA
24.26 16.67 34.69 22.68 30.27 54.29 52.22 51.33
TB

S
.

, MVA
-4.13 1.91 1.91 1.91 -4.13 -4.13 -4.13 -13.18
HB
S
.

, MVA
20.13 18.58 36.6 24.59 26.14 50.16 48.09 38.15
∆A
N
,
kWh
101.97 12.22 145.48 21.64 55.37 97.56 449.24 266.33
Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày:
kWhAA
iNN
81.1149
24
=∆=∆
∑
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu:
MWhkWhAA
AA
BB
BB
68.107665,1076680
81.1149.3658760.75

21
21
≈=∆=∆
+=∆=∆
Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc:
[21]
MWhAAA
BBTN
36.215368.1076.2
21
==∆+∆=∆
Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng:
MWhAAA
TNb
56.688036.21532.4727
1
=+=∆+∆=∆
CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Phụ tải điện áp máy phát
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét các trường hợp sau:
- Khi bình thường, dòng qua kháng phân đoạn bằng không : I
btk
= 0 (A)
- Khi sự cố máy phát một: (F1)
Công suất qua máy biến áp B1, B2 là:
)(87,18)
87,0
18
-
4

25,16
-5,62.(
2
1
)-
4
(
2
1
max
max
21
MVAS
S
SSS
dm
td
FdmquaBquaB
====
Công suất qua kháng K là:
)(21,29
87,0
45
87,18
1
MVAS
SSS
quaK
pdtquaBquaK
=

+
+=
+=
Trong đó:
87,0cos
pdl
m
pdl
pdt
PP
S ==
φ
[22]
- Khi sự cố máy biến áp B2, công suất qua máy biến áp B1 là:
)(9,345,62
4
25,16
87,0
45
125.5,0.4,1
4
4,1
max
11
MVAS
S
S
SSS
quaK
Fdm

td
pddmBquaK
=−+
+
+=
−++=
α

Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua kháng là:
)(92,1
35,10
5.23
3
max
KA
U
S
I
quaK
cbK
===
Từ đó ta chọn loại PbA-10-2000-10.
2.5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC
a. Phía hạ áp 10kV:
Dòng điện cưỡng bức của máy phát
)(608,3
35,10
5,62
.05,1
3

.05,1.05,1 kA
U
S
II
F
dm
pdmCb
====
Dòng cưỡng bức mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu
[23]
)(8,4
3.5,10
125.4,1.5,0
3

)2(1
kA
U
SK
I
F
BdmBqt
Cb
===
α
Dòng điện cưỡng bức mạch kháng phân đoạn là
I
Cb
= 1,92 (kA)
b. Phía trung 110 kV:

- Dòng điện cưỡng bức của thanh góp điện áp trung
Về phía phụ tải trung áp:
Căn cứ vào giả thiết ở phụ tải cấp điện áp trung ta có dòng điện lớn nhất một đường dây
kép:
)(25,0
3110
87,0
105
5
1
.2
3
cos
5
1
.2.2 KA
U
P
II
btcb
====
φ
- Về phía máy biến áp nội bộ:
)(344,0
3110
5,62
.05,1
3110
.05,1 kA
S

I
Fdm
Cb
===
- Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu:
Theo kết quả tính toán ở mục máy biến áp tự ngẫu (chương II_I_2 ) và phân bố công suất
ở bảng II_3 ta có:
Khi bình thường: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 13,18MVA
Khi sự cố 1: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 31,125MVA
Khi sự cố 2: S
B2(T)
= 3,81 MVA
)(163,0
3110
125,31
3115
max
max
kA
S
I
cb

===⇒
Kết luận: Dòng điện cưỡng bữc lớn nhất bên trung là:
)(344,0
max
kAI
cb
=
c. Phía cao 220kV
Dòng điện cưỡng bức 220kV
Về phía hệ thống:
)(285,0
3220
58,108
3
max
kA
U
S
I
HT
cb
===
Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu
[24]
Theo kết quả đã tính ở mục chọn máy biến áp tự ngẫu (I-1-b); mục phân bố công suất ở
bảng II-3 ta có:
Khi bình thường:
( ) ( )
( )
MVASS

CBCB
29,54
max
2
max
1
==
Khi sự cố 1 :
475,17
)(2)(1
==
TBTB
SS
(MVA)
Khi sự cố 2 :
( )
( )
MVAS
TB
69,83
2
=


)(22,0
3220
69,83
3230
max
max

kA
S
I
Cb
===⇒
Kết luận: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là:
I
max
Cb
= 0,285 (kA)
3.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án II
3.1. Chọn máy biến áp
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
Chọn giống phương án một ta cũng chọn máy biến áp loại TPDU-63/115/10,5
Loại

S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây (kA) U
N
%
I
0
%
Số
Lượng
Giá
10
3

rúp
[25]