thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 3 tổ máy ,mỗi tổ công suất 110 MW

Lời nói đầu
Năng lợng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy
nhiên, nguồn năng lợng mà con ngời có thể khai thác phổ biến hiện nay
đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới.
Đó là bởi vì để có năng lợng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lợng sơ cấp
phải trải qua nhiều công đoạn nh khai thác, chế biến, vận chuyển và
phân phối. Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật
và các ràng buộc xã hội. Hiệu suất các công đoạn kể từ nguồn năng lợng
sơ cấp đến năng lợng cuối nói chung là thấp. Vì vậy đề ra lựa chọn và
thực hiện các phơng pháp biến đổi năng lợng từ nguồn năng lợng sơ cấp
đến năng lợng cuối để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất là một nhu cầu và
cũng là nhiệm vụ của con ngời.
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng, bao gồm
các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà
máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lợng sơ cấp nh: than, dầu, khí đốt,
thuỷ năng thành điện năng. Hiện nay ở n ớc ta lợng điện năng đợc sản
xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn
nh thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu nh ở nớc ta
thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là
một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay.
Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính
toán chế độ vận hành tối u 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 trớc khi thâm nhập vào thực tế.
Với yêu cầu nh vậy, đồ án môn học đợc hoàn thành gồm bản
thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện
Bản thuyết minh gồm: 6 chơng.
Các chơng này trình bày toàn bộ quá trình tính toán 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 phơng án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ
thuật, so sánh chọn phơng án tối u đến chọn khí cụ điện cho phơng án đ-

ợc lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A
0
.
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn
Văn Hoà cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hớng dẫn một
cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này.
Sinh viên :Nguyễn Hoàng Minh
Mục lục Trang
Chơng I:
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Chọn máy phát điện 3
I.1 Chọn máy phát điện và cân bằng công suất 3
I.2 Nhận xét 8
Chơng II:
Chọn sơ đồ nối điện chính 9
II.1.Đề xuất các phơng án thiết kế nhà máy 9
II.2.Chọn máy biến áp tăng áp 12
Chơng III:
Đồ án môn học nhà máy điện
Tính toán dòng điện ngắn mạch 27
III.1.Tính ngắn mạch 27
III.2.Chọn máy cắt của các phơng án 39
Chơng IV:
Tính toán kinh tế kĩ thuật chọn phơng án tối u 40
IV.1.Phơng án 1 42
Iv.2.Phơng án 2 43
Chơng V:
Chọn khí cụ điện dây dẫn và thanh góp 45
V.1.Chọn máy cắt điện và dao cách ly 45
V.2.Chọn thanh dẫn cứng 47
V.3.Chọn sứ đỡ thanh dẫn 50

V.4.Chọn dây dẫn và thanh góp mềm 50
V.5.Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 54
V.6.Chọn cáp ,kháng ,máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng 57
V.7.Chọn chống sét van 62
Chơng VI:
Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị tự dùng 64
VI.1.Chọn máy biến áp tự dùng 64
VI.2.Chọn khí cụ điện tự dùng 67
Chơng I
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất-Chọn máy phát điện
I.1Chọn máy phát điện và cân bằng công suất
1.Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt
điện gồm 3 tổ máy 110MW.Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải địa
phơng cấp điện áp máy phát điện ,phụ tải trung áp 110kVvà phát về hệ
thống ở cấp điện áp 220kV.Do đã biết số lợng và công suất của từng tổ
máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau:
+Chọn điện áp định mức của máy phát điện lớn thì dòng điện định mức
,dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại
khí cụ điện sẽ giảm thấp
+Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy
phát điện cùng loại .Từ đó tra sổ tay đợc loại máy phát điện 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-110-2
3000 125 110 10,5 0,88 6,873 0,183 0,263 1,79
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
2
Đồ án môn học nhà máy điện
2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Để đảm bảo vận hành an toàn ,tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà
máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu
thụ kể cả tổn thất điện năng .Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các
hộ dùng điện luôn thay đổi .Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm
đợc đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận
hành .Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn đợc các
phơng án nối điện hợp lí ,đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật ,nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện .Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho
phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất
giữa các tổ máy trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các
nhà máy điện với nhau. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ
tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dới dạng bảng

theo phần trăm công suất biểu kiến S
max
và hệ số cos
tb
của từng phụ tải
tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo công suất
biểu kiến nhờ các công thức sau:

max
0
0
t
S.
100
S
S =
với
tb
max
max
cos
P
S

=
Trong đó :
S
t
:công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng MVA
S%: công suất biểu kiến tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất

cực đại
P
max
:công suất của phụ tải cực đại tính bằng MW
cos
tb
:hệ số công suất trung bình của từng phụ tải .
Ta có tổng công suất phát của toàn nhà máy phải bằng tổng công suất
tiêu thụ:

)t(S)t(S)t(S)t(S)t(S
VHTTUFTDTNM
+++=
Trong đó :
a.Công suất toàn nhà máy
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là :

375125.3S.3S
FdmNMdm
===
MVA
Nhà máy phát công suất theo bảng sau
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
NM
%
90 90 80 80 80 90
S
NM
(t) MVA 337,5 337,5 300 300 300 337,5

Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
NM
%
100 100 100 100 90
S
NM
(t) MVA 375 375 375 375 337,5
Ta xây dựng đợc đồ thị công suất phát của toàn nhà máy

Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
3
0 2
4
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
h
S,
MVA

300
200
100
400
Đồ án môn học nhà máy điện
b.Công suất phụ tải các cấp
+Phụ tải cấp điện áp máy phát
Phụ tải cấp máy phát điện có U
đm
=10,5 kV P
UFmax

=10MW,cos
tb
=0,85
Để xác định đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát điện ta phải căn cứ vào
sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và dựa vào công thức:

maxUF
0
0
UF
S.
100
S
)t(S =
với
tb
maxUF
maxUF
cos
P
S

=
Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho trong bảng
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
UF
%
70 70 70 80 80 90
P

UF
(t)MW 7 7 7 8 8 9
S
UF
(t) MVA 8,235 8,235 8,235 9,412 9,412 10,588
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
UF
%
100 100 90 80 70
P
UF
(t)MW 10 10 9 8 7
S
UF
(t) MVA 11,765 11,765 10,588 9,412 8,235
Ta xây dựng đợc đồ thị công suất phát của toàn nhà máy
+Công suất phụ tải phía trung áp 110kV
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P
110max
=180MW và cos
tb
=0,88
S
110max
=204,545MVA
Tính toán tơng tự ta lập đợc bảng
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
4

140 2
4
86 10 12
5
15
h
2016 18 22 24
S,
MVA

10
Đồ án môn học nhà máy điện
S
NM
%
90 70 70 70 70 80
S
NM
(t) MVA 184,091 143,182 143,182 143,182 143,182 163,636
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
NM
%
80 80 100 100 90
S
NM
(t) MVA 163,636 163,636 204,545 204,545 184,091
Ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải phía trung áp
+Công suất tự dùng của nhà máy
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức

)
S
)t(S
.6,04,0.(S.)t(S
NM
NM
NMtd
+=
Trong đó :
Hệ số tự dùng =6%
Sau khi tính toán ta lập đợc bảng
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
TD
(t) MVA 21,15 21,15 19,8 19,8 19,8 21,15
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
TD
(t) MVA 22,5 22,5 22,5 22,5 21,15
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
5
140 2 4 86 10 12 h2016 18 22 24
S,
MVA

200
150
100
50

250
Đồ án môn học nhà máy điện
Ta có đồ thị phụ tải nh sau
+Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo biểu thức sau

)t(S)t(S)t(S)t(S)t(S
TDTUFTNMVHT
=
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả sau
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
NM
(MVA) 337,5 337,5 300 300 300 337,5
S
UF
(MVA) 8,235 8,235 8,235 9,412 9,412 10,588
S
UT
(MVA) 184,091 143,182 143,182 143,182 143,182 163,636
S
TD
(MVA) 21,15 21,15 19,8 19,8 19,8 21,15
S
VHT
(MVA) 124,024 164,933 128,783 127,606 127,606 142,126
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
NM
(MVA) 375 375 375 375 337,5

S
UF
(MVA) 11,765 11,765 10,588 9,412 8,235
S
UT
(MVA) 163,636 163,636 204,545 204,545 184,091
S
TD
(MVA) 22,5 22,5 22,5 22,5 21,15
S
VHT
(MVA) 177,099 177,099 137,367 138,543 124,024
Ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
6
140 2
4
86 10 12
h
2016 18 22 24
S,
MVA

25
20
15
10
5
140 2 4 86 10 12 h2016 18 22 24
S,

MVA

150
400
350
300
250
200
100
50
S
S
S
S
S
Đồ án môn học nhà máy điện
I.2.Nhận xét :
- Phụ tải điện áp trung nhỏ nhất là 143,182 MVA, gần bằng công
suất định mức của một máy phát (117,5MVA) nên có thể ghép một máy
phát vào phiá thanh góp này và cho vận hành định mức liên tục.
- Phụ tải điện áp máy phát không lớn,
dmF
maxUF
S.2
S
.100% = 4,7%
- Cấp điện áp cao (220 kV) và trung áp (110 kV) là lới trung tính
trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ
có lợi hơn.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh

vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu Riêng về phần
điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp
điện áp sẵn có.
Chơng II
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
II.1Đề xuất các phơng án thiết kế nhà máy
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 phải đảm bảo độ tin
cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đợc tính khả thi và đem
lại hiệu quả kinh tế.
Khi xây dựng phơng án sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau:
+Có hay không có thanh góp điện áp máy phát điện nếu
S
UF
max
25%S
đmTM
thì không dùng thanh góp điện áp máy phát điện
+Nếu có thanh góp điện áp máy phát điện thì số lợng máy phát điện nối
vào thanh góp phải đảm bảo khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những
máy phát điện còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
7
Đồ án môn học nhà máy điện
máy phát điện và phụ tải điện áp trung (trừ phần phụ tải do các bộ hoặc
các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp đợc)
+Nếu phía điện áp cao ,trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi 0,5
thì nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp
+Công suất mỗi bộ máy phát điện máy biến áp không đợc lớn hơn dự
trữ quay của hệ thống

+Chỉ đợc ghép bộ máy phát điện máy biến áp 2 cuộn dây vào thanh
góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này
+Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì
phải đặt ít nhất 2 máy biến áp
+Có thể ghép chung một số máy phát điện với một máy biến áp nhng
phải đảm bảo
DTHTbộ
SS

trong đó
S
bộ
:công suất của tổ máy nối với máy biến áp
S
DTHT
:công suất dự trữ quay của hệ thống
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 3 tổ máy phát ,công suất định mức
của mỗi tổ máy là 110MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở các
cấp điện áp sau
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát điện U=10,5kVcó:
S
max
= 11,765 (MVA)
S
min
= 8,235 (MVA)
+ Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110kV có:
S
Tmax
= 204,545 (MVA)

S
Tmin
= 143,182 (MVA)
+ Công suất phát vào hệ thống:
S
HTmax
= 177,099 (MVA)
S
HTmin
= 124,024(MVA)
Theo đề ra ta nhận thấy:
+ Dự trữ quay của hệ thống: S
DT
= 150 (MVA)
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát điện nhỏ nên nhà máy không sử dụng
thanh góp điện áp máy phát.
+ Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ
quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến
áp.
+ Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đợc trực
tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp
điện áp.
+ Phụ tải trung áp:
S
max
= 204,545(MVA)
S
min
= 143,182(MVA)
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45

8
Đồ án môn học nhà máy điện
Do vậy có thể ghép một bộ máy phát điện _ máy biến áp hai cuộn
dây lên thanh góp trung áp hoặc không
Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết
kế:
Phơng án 1
Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện
áp.Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu tăng áp để làm liên lạc giữa điện áp
cao và điện áp trung.Công suất đợc truyền tải từ phía hạ lên cao áp và
trung áp ,đồng thời có thể truyền từ phía điện áp trung sang phía điện áp
cao và ngợc lại .
Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng 2 loại máy biến áp.Số mạch nối
vào thiết bị phân phối điện áp cao nhỏ
Phơng án 2
Trong sơ đồ này ta chuyển bộ máy phát điện máy biến áp 2 cuộn dây
từ bên điện áp trung sang bên điện áp cao .
Nhợc điểm của phơng án này là cách điện của máy biến áp 2 cuộn dây
yêu cầu cao hơn và dung lợng máy biến áp tự ngẫu lớn hơn so với phơng
án 1.Số mạch nối vào thiết bị phân phối điện áp cao lớn hơn so với ph-
ơng án 1
Phơng án 3
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
9
SUF
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện

Sơ đồ này ta dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa điện áp cao và điện

áp trung,công suất có thể truyền từ cao sang trung và ngợc lại tuỳ thuộc
vào sự biến đổi công suất của lới,sự thay đổi công suất làm việc của nhà
máy ,thay đổi sơ đồ hệ thống điện và các nguyên nhân khác .Cuộn dây
hạ áp của máy biến áp tự ngẫu nối vào lới cấp điện áp máy phát điện
Nhợc điểm của phơng án này là máy biến áp nhiều cả về số lợng và
chủng loại và số lợng,tổn thất công suất trong các máy biến áp lớn,số
mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế
Tóm lại :qua những phân tích trên đây ta thấy phơng án 3 có vốn đầu t
lớn hơn cả. Phơng án 1 và phơng án 2 cần phân tích kĩ hơn mới có thể
đánhgiá đợc ,do đó ta để lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán và so
sánh cụ thể hơn về kinh tế và kĩ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ tối u cho nhà
máy
II.2.Chọn máy biến áp tăng áp
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện.Tổng công
suất của các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát
điện .Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại ,số lợng ,công
suất định mức và hệ số biến áp . Máy biến áp đợc chọn phải đảm bảo
hoạt động an toàn trong điều kiện nặng nề nhất Nguyên tắc chung để
chọn máy biến áp là trớc tiên chọn S
Bđm
công suất cực đại có thể qua
máy biến áp trong điều kiện làm việc bình thờng ,sau đó kiểm tra lại điều
kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp xác định công suất
thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống .
Ta lần lợt chọn máy biến áp cho từng phơng án .Giả thiết các máy biến
áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trờng nơi lắp đặt nhà
máy điện do vậy không cần hiệu chỉnh công suất của chúng
Phơng án 1
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
10

S
UF
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện
1.Công suất của máy biến áp bộ B
3
chọn theo điều kiện
S
B3đm
S
Fđm
= 125 (MVA)
Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp có thông số
nh sau:
S
đm
(MVA)
U
C
(kV)
U
H
(kV)
P
0
(kW)
P
n
(kW)

Un%
I
0
%
Giá 10
3
(rup)
125 121 10,5 100 400 10.5
0.5
152
2. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo điều kiện:

Fdmdm2Bdm1B
S.
1
SS

=


Trong đó:
: Hệ số có lợi của MBATN

5.0
220
110220

U
UU
C
TC
=

=

=
Thay số ta có:

)MVA(250125.
5.0
1
S
1
SS
Fdmdm2Bdm1B
==

=
Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại
ATTH có S
đm
= 250 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
U
C
U
T
U

H
P
0
P
N
(kW)
U
N
% I
0
% Giá
10
3
(rup)
(kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H C-T C-H T-H
230 121 13.8 120 520 11 32 20 0.5 256
3.Kiểm tra quá tải máy biến áp
Trờng hợp sợ cố nặng nề nhất khi phụ tải bên trung S
Tmax
+Hỏng B3
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
11
S
UF
§å ¸n m«n häc nhµ m¸y ®iÖn
C«ng suÊt phÝa bªn trung ¸p thiÕu lµ:
S
thiÕu
=S
Tmax

=204,545MVA
Tæng c«ng suÊt cã thÓ t¶i qua phÝa trung cña c¶ 2 m¸y biÕn ¸p tù ngÉu lµ
MVA350250.5,0.4,1.2S k.2S
dm1BqtscPT
==α=
S
CT
>S
thiÕu
→phô t¶i bªn trung ¸p ®îc ®¶m b¶o
TÝnh c«ng suÊt thiÕu vÒ hÖ thèng
C«ng suÊt qua phÝa trung biÕn ¸p tù ngÉu
MVA273,102545,204.
2
1
S.
2
1
S
thiÕu
PTB
===
C«ng suÊt qua cuén h¹ biÕn ¸p tù ngÉu
UFmaxtdFdmCH
S.
2
1
S.
3
1

SS −−=
MVA206,112588,10.
2
1
5,22.
3
1
125S
CH
=−−=
C«ng suÊt qua phÝa cao biÕn ¸p tù ngÉu
MVA933,9273,102206,112SSS
PTBCHPCB
=−=−=
C«ng suÊt thiÕu vÒ hÖ thèng
MVA501,117933,9.2367,137S.2SS
PCBVHT
thiÕuVHT
=−=−=
S
thiÕu
<S
dtquay
=150MVA
+Háng 1 m¸y biÕn ¸p liªn l¹c (B2)
NguyÔn Hoµng Minh HT§3 – K45
12
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện

Công suất thiếu bên trung áp là:
MVA045,875,117545,204SSS
bộmaxT
thiếu
===
Công suất có thể tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu B1 là:
MVA175250.5,0.4,1S kS
dm1Bqtsc1PTB
===
S
CT
>S
thiếu
phụ tải trung áp đợc đảm bảo
Tính công suất thiếu về hệ thống
Công suất qua phía trung của biến áp tự ngẫu:
S
PT
=S
thiếu
=87,045MVA
Công suất qua cuộn hạ biến áp tự ngẫu :
UFmaxtdFdmCH
SS.
3
1
SS =
MVA912,106588,105,22.
3
1

125S
CH
==
Công suất qua cuộn cao biến áp tự ngẫu:

MVA867,19045,87912,106SSS
PTBCHPCB
===
Công suất thiếu về hệ thống
MVA5,117867,19367,137SSS
PCBVHT
thiếuVHT
===
S
thiếu
<S
dtquay
=150MVAmáy biến áp chọn thoả mãn sự cố nặng nề nhất
4.Phân bố công suất cho các máy biến áp
+Máy biến áp 2 cuộn dây
Máy biến áp 2 cuộn dây để cho vận hành đơn giản ta cho máy mang
công suất bằng phẳng
MVA5,1175,7125SSS
maxTDFdmbộ
===
Máy biến áp biến áp tự ngẫu B1,B2
Công suất theo phía cao biến áp tự ngẫu
VHTPCB
S
2

1
S =
Công suất theo phía trung biến áp tự ngẫu
)SS.(
2
1
S
bộUTPTB
=
Công suất theo cuộn hạ
TCH
SSS +=
Ta lập đợc bảng phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc :
t (h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
C
(MVA) 62,012 82,467 64,392 63,803 63,803 71,063
S
T
(MVA) 33,296 12,841 12,841 12,841 12,841 23,068
S
H
(MVA) 95,308 95,308 77,233 76,644 76,644 94,131
t (h) 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
C
(MVA) 88,55 88,55 68,684 69,272 62,012
S
T
(MVA) 23,068 23,068 43,523 43,523 33,296

S
H
(MVA) 111,618 111,618 112,207 112,795 95,308
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
13
Đồ án môn học nhà máy điện
5.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây
T.)
S
S
.(PT.PA
2
Bdm
bộ
n0
+=
Trong đó:
P
0
, P
N
: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của
máy biến áp (cho trong số liệu củaMBA).
T : Thời gian vận hành của máy biến áp rtrong năm.
S
Bđm
: Công suất định mức của máy biến áp.
S
bộ

:

Công suất bộ của máy biến áp.
MWh.134,39728760.)
125
5,117
.(4,08760.1,0A
2
=+=
b.Tổn thất trong biến áp tự ngẫu

=

+++=
24
1I
i
2
dmB
2
iH
HN
2
dmB
2
iT
TN
2
dmB
2

iC
CN0
t).
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P(.365T.PA
)t.S.Pt.S.Pt.S.P.(
S
365
T.PA
i
24
1
2
iHHNi
24
1
2
iTTNi
24
1
2
iCCN
2

dmB
0


+++=
Trong đó:
P
0
: Tổn thất không tải.
P
N-C
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao áp.
P
N-H
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây hạ áp.
P
N-T
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây trung áp.
S
Ci
, S
Ti
, S
Hi
: Công suất tải qua cấp cao, cấp trung, cấp hạ
của MBATN.
Tính P
N-C
, P
N-H

, P
N-T
:
P
NC
= 0,5.











+


2
HNT
2
HNC
TNC
PP
P
P
NT
= 0,5.

+


2
HNC
2
HNT
TNC
PP
P
P
NH
= 0,5.

+




TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP
Theo thông số máy biến áp tự ngẫu ta có
kW520P
TNC
=

kW260
2
520
P.
2
1
PP
TNCHNTHNC
====

Ta có: P
NC
= 0,5








+
22
5,0
260
5,0
260
520
= 260 kW
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
14
Đồ án môn học nhà máy điện
P
NT
= 0,5

+
22
5,0
260
5,0
260
520
= 260 kW
P
NH
= 0,5








+
520
5,0
260
5,0
260
22
= 780 kW

Ta tính đợc
h.MVA005,121747t.S
2
24
1
i
2
iC
=

h.MVA674,18740t.S
2
24
1
i
2
iT
=

h.MVA520,213023t.S
2
24
1
i
2
iH
=

Tính đợc tổn thất trong biến áp tự ngẫu B1 là
MWh257,2295A

)850,226277.78,0674,18740.26,0005,121747.26,0.(
250
365
8760.12,0A
2
=
+++=
Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là :
MWh648,8562134,3972257,2295.2AAAA
3211pa
=+=++=
6.Tính dòng điện cỡng bức
Mạch 220kV
kA465,0
220.3
099,177
U.3
S
I
C
maxVHT
1cb
===
Khi hỏng máy biến áp B2 vào lúc S
Tmin
Công suất tải sang phía trung biến áp tự ngẫu B1 là

MVA682,255,117182,143SSS
bộminT1PTB
===

Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
15
SUF
Icb1
Icb2
Icb7
Icb3
Icb6
Icb5
Icb8
Icb4
Đồ án môn học nhà máy điện
Công suất tải qua phía cao biến áp tự ngẫu B1 là :

MVA583,83682,25235,85,22.
3
1
125S
SSS.
3
1
SS
1PCB
1PTBUFmaxTDFdm1PCB
==
=

kA219,0
220.3
583,83

U.3
S
I
C
cb
2cb
===

kA656,0
220.3
250
U.3
S
I
C
Bdm
3cb
===
Cấp 220kV I
cb
=0,656kA
Mạch 110kV

kA689,0
110.3
125.05,1
U.3
S.05,1
I
T

Fdm
4cb
===

kA239,0
110.3.88,0
40
U.3.cos
P
U.3
S
I
T
maxd
T
maxd
5cb
==

==

kA418,0
110.3.88,0
70
U.3.cos
P
U.3
S
I
T

maxkép
T
maxkép
6cb
==

==
Tính I
cb7
+Khi hỏng B3
kA537,0
110.3.2
545,204
U.3.2
S
I
T
maxT
1.7cb
===
+Khi hỏng B1

kA457,0
110.3
5,117545,204
U.3
SS
I
T
bộmaxT

2.7cb
=

=

=
Vậy cấp 110kV I
cb
=0,689kA
Cấp 10,5kV
kA217,7
5,10.3
125.05,1
U.3
S.05,1
I
H
Fdm
8cb
===
Dòng cỡng bức cực đại I
cb
dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều
kiện phát nóng lâu dài
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
16
§å ¸n m«n häc nhµ m¸y ®iÖn
Ph¬ng ¸n 2
1.Chän m¸y biÕn ¸p bé trong s¬ ®å m¸y ph¸t ®iÖn –m¸y biÕn ¸p 2 cuén
d©y

§iÒu kiÖn chän :
MVA125SS
FdmBdm
=≥
Ta chän ®îc m¸y biÕn ¸p cã S
B®m
=125MVA th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p nh
sau
S
®m
(MVA)
U
C
(kV)
U
H
(kV)
∆P
0
(kW)
∆P
n
(kW)
Un%
I
0
%
Gi¸ 10
3
(rup)

125 242 10,5 115 380 11 0.5 185
2. Chän c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B
1
, B
2
C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ®îc chän theo ®iÒu kiÖn:
Fdmdm2Bdm1B
S.
1
SS
α
≥=
Trong ®ã:
α: HÖ sè cã lîi cña MBATN

5.0
220
110220
U
UU
C
TC
=
−
=
−
=α
)MVA(250125.
5.0
1

S
1
SS
Fdmdm2Bdm1B
==⋅
α
≥=
NguyÔn Hoµng Minh HT§3 – K45
17
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện
Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại
ATTH có S
đm
=250 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
U
C
U
T
U
H
P
0
P
N
(kW)
U
N
% I

0
% Giá
10
3
(rup)
(kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H C-T C-H T-H
230 121 13.8 120 520 11 32 20 0.5 256
3.Kiểm tra quá tải máy biến áp
Trờng hợp sợ cố nặng nề nhất khi phụ tải bên trung S
Tmax
+Hỏng B3
Công suất phía trung áp thiếu là :
S
thiếu
=S
Tmax
=204,545MVA
Công suất có thể qua phía trung của cả 2 biến áp tự ngẫu là :
MVA350250.5,0.4,1.2S k.2S
dm1BqtscPT
===
S
PT
>S
thiếu
phụ tải bên trung áp đợc đảm bảo
Tính công suất thiếu về hệ thống
Công suất qua phía trung của 1biến áp tự ngẫu là:
MVA273,102545,204.
2

1
S.
2
1
S
thiếu
PTB
===
Công suất qua cuộn hạ biến áp tự ngẫu
UFmaxtdFdmCH
S.
2
1
S.
3
1
SS =
MVA206,112588,10.
2
1
5,22.
3
1
125S
CH
==
Công suất qua phía cao của 1 biến áp tự ngẫu là:
MVA933,9273,102206,112SSS
PTBCHPCB
===

Công suất thiếu về hệ thống
MVA501,117933,9.2367,137S.2SS
PCBVHT
thiếuVHT
===
S
thiếu
<S
dtquay
=150MVA
+Hỏng 1 máy biến áp liên lạc (B2)
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
18
S
UF
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện
Công suất phía trung áp thiếu là:
MVA545,204SS
maxT
thiếu
==
Công suất qua cuộn hạ biến áp tự ngẫu là :

UFmaxtdFdmCH
SS.
3
1
SS =

MVA912,106588,105,22.
3
1
125S
CH
==
Công suất lấy từ phía cao biến áp tự ngẫu B1 truyền sang phía trung là :
MVA633,97912,106545,204SSS
CH
thiếu
PCB
===
Công suất qua cuộn chung biến áp tự ngẫu là :
MVA729,155912,106633,97.5,0SS.S
CHPCBch
=+=+=
Ta có
MVA175250.5,0.4,1S kS
TNdmqtch
==<
Vậy khi đó biến áp tự ngẫu B1 quá tải trong giới hạn cho phépphụ tải
trung áp đợc đảm bảo
Tính công suất thiếu về hệ thống
Công suất qua phía trung biến áp tự ngẫu B1 là :
S
PTB1
=S
thiếu
=204,545MVA

Công suất qua cuộn hạ biến áp tự ngẫu

UFmaxtdFdmCH
SS.
3
1
SS =

MVA912,106588,105,22.
3
1
125S
CH
==
Công suất từ phía cao truyền sang phía trung biến áp tự ngẫu B1 là:
MVA633,97912,106545,204SSS
CH1PTB1PCB
===
Công suất thiếu về hệ thống
MVA5,1175,117633,97367,137SSSS
bộ1PCBVHT
thiếuVHT
=+=+=
S
thiếu
<S
dtquay
=150MVAmáy biến áp chọn thoả mãn sự cố nặng nề nhất
4.Phân bố công suất cho các máy biến áp
+Máy biến áp 2 cuộn dây

Máy biến áp 2 cuộn dây để cho vận hành đơn giản ta cho máy mang
công suất bằng phẳng
MVA5,1175,7125SSS
maxTDFdmbộ
===
+Máy biến áp biến áp tự ngẫu B1,B2
Công suất phía cao của 1 máy biến áp tự ngẫu
)SS(
2
1
S
bộVHTPCB
=
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
19
Đồ án môn học nhà máy điện
Công suất phía trung của 1 máy biến áp tự ngẫu
UTPTB
S.
2
1
S =
Công suất theo cuộn hạ
PTBPCBCH
SSS +=
Ta lập đợc bảng phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc
t (h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
C
(MVA) 3,262 23,717 5,642 5,053 5,053 12,313

S
T
(MVA) 92,046 71,591 71,591 71,591 71,591 81,818
S
H
(MVA) 95,308 95,308 77,233 76,644 76,644 94,131
t (h) 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
C
(MVA) 29,8 29,8 9,934 10,522 3,262
S
T
(MVA) 81,818 81,818 102,273 102,273 92,046
S
H
(MVA) 111,618 111,618 112,207 112,795 95,308
5.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây
T.)
S
S
.(PT.PA
2
Bdm
bộ
n0
+=
Trong đó:
P
0

, P
N
: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của
máy biến áp (cho trong số liệu củaMBA).
T : Thời gian vận hành của máy biến áp rtrong năm.
S
đmB
: Công suất định mức của máy biến áp.
S
bộ
:

Công suất bộ của máy biến áp.
MWh728,39488760.)
125
5,117
.(38,08760.115,0A
2
=+=
b.Tổn thất trong biến áp tự ngẫu

=

+++=
24
1I
i
2
Bdm
2

iH
HN
2
Bdm
2
iT
TN
2
Bdm
2
iC
CN0
t).
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P(.365T.PA
)t.S.Pt.S.Pt.S.P.(
S
365
T.PA
i
24
1
2

iHHNi
24
1
2
iTTNi
24
1
2
iCCN
2
Bdm
0


+++=
Trong đó:
P
0
: Tổn thất không tải.
P
N-C
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao áp.
P
N-H
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây hạ áp.
P
N-T
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây trung áp.
S
Ci

, S
Ti
, S
Hi
: Công suất tải qua cấp cao, cấp trung, cấp hạ
của MBATN.
Sử dụng kết quả tính toán ở phơng án 1 ta tính đợc:
P
NC
= 260 kW
P
NT
= 260 kW
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
20
§å ¸n m«n häc nhµ m¸y ®iÖn
∆P
NH
= 780 kW
Ta tÝnh ®îc
h.MVA805,5628t.S
2
24
0
i
2
iC
=
∑
h.MVA144,173841t.S

2
24
0
i
2
iT
=
∑
h.MVA850,226277t.S
2
24
0
i
2
iH
=
∑
TÝnh ®îc tæn thÊt trong biÕn ¸p tù ngÉu B1 lµ
MWh448,2354A
)850,226277.78,0144,173841.26,0805,5628.26,0.(
250
365
8760.12,0A
2
=∆
+++=∆
Tæng tæn thÊt c«ng suÊt trong m¸y biÕn ¸p lµ :
MWh624,8657728,3948448,2354.2AAAA
3211pa
=+=∆+∆+∆=∆

6.TÝnh dßng ®iÖn cìng bøc
M¹ch 220kV
kA465,0
220.3
099,177
U.3
S
I
C
maxVHT
1cb
===
Khi háng m¸y biÕn ¸p B2
MVA633,97)588,105,7125(545,204SSS
CHPTB2cb
=−−−=−=
NguyÔn Hoµng Minh HT§3 – K45
21
S
UF
I
cb1
I
cb2
I
cb4
I
cb6
I
cb5

I
cb7
I
cb3
Đồ án môn học nhà máy điện

kA256,0
220.3
633,97
U.3
S
I
C
2cb
2cb
===

kA344,0
220.3
125.05,1
U.3
S.05,1
I
C
Fdm
3cb
===
Cấp 220kV I
cb
=0,465kA

Mạch 110kV
Tính I
cb4
trong trờng hợp nguy hiểm nhất là phụ tải bên trung max và
hỏng 1 máy biến áp liên lạc

kA074,1
110.3
545,204
U.3
S
U.3
S
I
T
maxT
T
cb
4cb
====

kA239,0
110.3.88,0
40
U.3.cos
P
U.3
S
I
T

maxd
T
maxd
5cb
==

==

kA418,0
110.3.88,0
70
U.3.cos
P
U.3
S
I
T
maxkép
T
maxkép
6cb
==

==
Vậy cấp 110kV I
cb
=1,074kA
Cấp 10,5kV
kA217,7
5,10.3

125.05,1
U.3
S.05,1
I
H
Fdm
7cb
===
Dòng cỡng bức cực đại I
cb
dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều
kiện phát nóng lâu dài
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
22
Đồ án môn học nhà máy điện
Chơng III
Tính toán dòng điện ngắn mạch
III.1.Tính ngắn mạch
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện
và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định
nhiệt khi ngắn mạch.
Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí
cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhng phải phù hợp với
điều kiện làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí
cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha.
Ta tính toán ngắn mạch trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản
Chọn S
cb
=1000 MVA
U

cb
=U
tb
Phơng án 1
Chọn các điểm ngắn mạch
Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 220kV có
nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống.
Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện phía 110kV có
nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống.
Chọn điểm ngắn mạch N3: để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp
của máy biến áp liên lạc coi nh G2 nghỉ, nguồn cung cấp là các máy
phát điện khác và hệ thống.
Chọn điểm ngắn mạch N4: Khi tính toán chỉ kể thành phần do G2
cung cấp.
Điểm ngắn mạch N5 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, thực
ra có thể lấy I
N5
= I
N3
+ I
N4
.
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
23
220kV
110kV
N
1
N
2

N
3
N
4
N
5
B
3
B
1
B
2
G
1
G
2
G
3
§å ¸n m«n häc nhµ m¸y ®iÖn
M¸y ph¸t ®iÖn
183,0x
"
d
=
464,1
125
1000
.183,0
S
S

.XX
Fdm
cb
"
d
*
F
===
§iÖn kh¸ng ®êng d©y
378,0
230
1000
.
2
100.4,0
U
S
.
2
l.x
X
22
tb
cb0
*
D
===
§iÖn kh¸ng hÖ thèng
2,0
5000

1000
S
S
X
N
cb
*
HT
===
®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p B
3
84,0
125
1000
.
100
5,10
S
S
.
100
U
X
Bdm
cb0
0
N*
3B
===
®iÖn kh¸ng biÕn ¸p tù ngÉu

Ta cã:
+ §iÖn kh¸ng cña cuén cao ¸p
X
C
=
( )
Bdm
cb
HNTHNCTNC
S
S
UUU
200
1
−−−
−+
=
46,0
250
1000
)203211.(
200
1
=−+

+ §iÖn kh¸ng cuén trung ¸p
X
T
=
( )

Bdm
cb
HNCHNTTNC
S
S
UUU
200
1
−−−
−+
=
0
250
1000
).322011.(
200
1
=−+
+ §iÖn kh¸ng cuén h¹ ¸p:
X
H
=
( )
Bdm
cb
TNCHNTHNC
S
S
UUU
200

1
−−−
−+
=
82,0
250
1000
).112032(
200
1
=−+

NguyÔn Hoµng Minh HT§3 – K45
24
§å ¸n m«n häc nhµ m¸y ®iÖn
Ng¾n m¹ch t¹i N1
Ta cã s¬ ®å thay thÕ tÝnh to¸n ng¾n m¹ch
Sau khi biÕn ®æi ta cã s¬ ®å t¬ng ®¬ng sau
X
HT
=X
1
+X
2
=0,578
X
34
=X
3
//X

4
=0,23
X
G12
=(X
5
+X
7
)//(X
6
+X
8
)=1,142
X
G3
=X
9
+X
10
=2,304
S¬ ®å t¬ng ®¬ng
X
N1
=X
34
+X
11
//X
13
=

994,0
304,2142,1
304,2.142,1
23,0 =
+
+

373,0
1000
375
.994,0
S
S
.XX
cb
dm
1N1ttN
===
∑
Tra ®êng cong tÝnh to¸n ta cã
I
ttN1
(0)=2,6
I
ttN1
(∞)=2,1

kA941,0
230.3
375

U.3
S
I
tb
dm
1Ndm
===
∑
∑

kA510,2
230.3
1000
U.3
S
I
cb
cb
cb
===

1Ndm1ttN
HT
cb
1N
I).t(I
X
I
)t(I
∑

+=
NguyÔn Hoµng Minh HT§3 – K45
25