Đồ án thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 4x100 MW

Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 1

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nước ta chú trọng
đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Cùng với sự phát triển mạnh mẽ
của các nghành công nghiệp, nghành năng lượng Việt nam đã có những bước tiến vượt
bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây
dựng thành công đường dây tải điện Bắc – Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống
điện nước ta đã từng bước được cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy
điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lượng cũng như chất lượng điện năng
ngày càng được nâng cao.
Do địa hình nước 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
như kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu tư 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 trước mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy
nhiệt điện : có vốn đầu tư 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 ưu 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 trước khi xâm nhập
thực tế
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn : PGS –TS Nguyễn Hữu Khái đã
hướng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này.
Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2007
Sinh viên
Nguyễn Minh Đức
Nguyễn Minh Đức 1
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 2
1
LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I 3
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI & CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 3
I .Chọn máy phát điện : 3
II .Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : 4
9
CHƯƠNG II 9
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA NHÀ MÁY 9
I . ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN : 9
1 . Sơ đồ nối điện chính : 9
2 . Các phương án : 10
II .CHỌN MÁY BIẾN ÁP : 13
1 . Phương án I : 13
2 . Phương án II : 17
III - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng : 21
1 . Phương án I : 21
2 . Phương án II : 22
IV .Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức 23
1 . Phương án I : 23
2 . Phương án II : 24
26
CHƯƠNG III 26
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 26
V - Mục đích : 26
1 . Xác định tham số : 26
2 . Phương án I : 28
3 . Phương án II : 36
45
CHƯƠNG IV 46
SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT 46
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 46

VI . Chọn máy cắt điện : 46
VII . Chọn sơ đồ thanh góp : 46
VIII . Tính toán kinh tế : 47
1 . Phương án I : 47
2 . Phương án II : 49
CHƯƠNG V 51
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN 51
I . Chọn thanh dẫn : 51
1 . Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát (thanh dẫn cứng): 51
2 . Chọn sứ đỡ : 54
3 . Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 KV) 55
4 . Chọn thanh góp mềm phía trung áp :(110 KV) 56
5 . Chọn dao cách ly : 58
Nguyễn Minh Đức 2
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 3
6 . Chọn máy biến điện áp BU : 58
7 Chọn máy biến dòng điện BI : 60
8 . Chọn cáp và kháng điện đường dây : 63
9 . Chọn chống sét van : 67
68
CHƯƠNG VI 68
SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 68
II . Sơ đồ nối điện tự dùng : 68
III . Chọn máy biến áp tự dùng : 68
1 . Chọn máy biến áp tự dùng cấp I : 68
2 . Chọn máy biến áp tự dùng cấp II : 69
3 .Chọn máy cắt : 69
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI & CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đường 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 nước. Số hộ dùng điện và lượng 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 người
ta sử dụng các phương pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phương
thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý.
Trong nhiệm vụ thiết kế, người ta thường cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện
áp và hệ số công suất của phụ tải tương 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 thường vẽ theo công suất biểu kiến S
(MVA) để có được độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp
thường khác nhau. Như 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.
I .Chọn máy phát điện :
Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW.
- Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau :
Loại
máy phát
Thông số định mức Điện kháng tương đối
n
v/ph
S
MVA
P
MW
U

KV
cos ϕ
I
KA
X’’
d
X’
d
X
d
TBφ-100-2
3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79
Nguyễn Minh Đức 3
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 4
II.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :
Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có :
Ρ% (t) =
100.
P
)t(P
max
⇒ P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
ϕCos
)t(P
.

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 ϕ : là hệ số công suất phụ tải.
1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phương) :
U
đm
= 10 KV ; P
max
= 10 MW ; Cos ϕ = 0,87
Gồm : 4 đường dây kép × 2,5 MW × 2,5 km ;
- Ta có bảng phụ tải :
t(h)
công suất
0-8 8 14 14 20 20 24
P % (t)
65 80 100 70
P (t) (MW)
6.5 8 10 7
S (t) (MVA)
7.4713 9.1954 11.4943 8.046
Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec
.Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm
2
.
- Đồ thị phụ tải địa phương :
2. Phụ tải điện áp trung :
Nguyễn Minh Đức 4
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 5
Uđm = 110 KV ; Pmax = 200 MW ; Cos ϕ = 0,86 ;

Gồm 3 đường dây kép ; P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
ϕCos
)t(P
.
- Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp :
t (h)
công suất
0 – 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P % (t)
70 85 100 80
P (t) (MW)
140 170 200 160
S (t) (MVA)
162.7907 197.6744 232.5581 186.0465
- Đồ thị phụ tải trung áp :
3. Phụ tải toàn nhà máy :
P
NMmax
= ∑ P
đm
= n.P
đmF
= 4.100 = 400 (MW) .
S
NMmax

= ∑ S
đm
= n.S
đmF
= 4.117,65 = 470,6 (MVA) .
Cos ϕ = 0,85.
P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
ϕCos
)t(P
.
- Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy :
t (h)
công suất
0-7 7 14 14 20 20 24
P % (t)
75 90 100 80
Nguyễn Minh Đức 5
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 6
P (t) (MW)
300 360 400 320
S (t) (MVA)
352.9412 423.5294 470.5882 376.4706
- 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) = α . S
NMmax
. ( 0,4 + 0,6.
maxNM
NM
S
)t(S
) ;
- Trong đó :
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.
α : số phần trăm lượng điện tự dùng.
S
NMmax
= 470,5882 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : α = 6 % ;
- Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau :
Nguyễn Minh Đức 6
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 7
t (h)
công suất
0-7 7 14 14 20 20 24

S
NM
(t)
352.9412 423.5294 470.5882 376.4706
S
td
(t)
24 26.54 28.24 24.85
- Đồ thị phụ tải tự dùng :

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 :
thời gian 0 7 7 8 8 14 14 20 20 24
S
NM
(t) MVA 352.9412 352.9412 423.5294 470.5882 376.4706
S
df
(t) MVA 7.4713 9.1954 9.1954 11.4943 8.046
S
T
(t) MVA 162.7907 162.7907 197.6744 232.5581 186.0465
Nguyễn Minh Đức 7
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 8
S
td
(t) MVA 24 24 26.54 28.24 24.85
S
HT
158.6792 156.9551 190.1196 198.2958 157.5281
Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau :

 Nhận xét :
- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
S
NMđm

= ∑ S
đm
= n.S
đmF
= 4.117,65 = 470,6 (MVA)
- So với công suất hệ thống S
HT
= 2000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 23,53 % công
suất của hệ thống.
- Công suất phát vào hệ thống:
max = 198,2958 MVA từ :14 h - 20 h
min = 156,9551 MVA từ : 0 h – 8h
Nguyễn Minh Đức 8
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 9
- Phụ tải trung áp :
+ S
Tmax
= 232,5581 MVA từ 14 h – 20 h chiếm 49,42 % công suất nhà máy.
+ S
Tmax
= 162,7907 MVA từ 0 h – 7 h chiếm 34,59 % công suất nhà máy.
- Nhà máy được thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ
thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có
trung tính trực tiếp nối đất)
- Phụ tải địa phương có :
S
đfmax
= 11,4943 MVA
Với: S
đmF

= 117,65 MVA.
- Ta có :

dmF
maxdf
S
S
=
11,4943
117,65
= 0,0977
Công suất địa phương cực đại (S
đfmax
) chỉ bằng 9,77 % công suất định mức phát (S
đmF
).
* Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa
bàn phụ tải, nguồn 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.

CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA NHÀ MÁY
I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN :
1. Sơ đồ nối điện chính :
Thiết bị, MFĐ, MBA, được 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 tư
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 người và thiết bị.
+ Về kinh tế :
- Vốn đầu tư ít .
- Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa.
- Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phương 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 phương 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
Nguyễn Minh Đức 9
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 10
số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng 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 như 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 phương án :
2. Các phương án :
a. Phương án I :
HT
110 kV
220 kV
F
1

F
2
F
4
F
3
+ Ưu điểm :
Giảm được 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
Nguyễn Minh Đức 10
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 11
áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm
bảo .
+ Nhược điểm :
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhưng
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.
b. Phương án II:
HT
110 kV
220 kV
F
3
F
4
F
2
F
5

+ Ưu điểm :
Về mặt công suất khắc phục được nhược điểm của phương 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 được nâng cao, cải thiện đáng kể.
+ Nhược điểm :
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa.
Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án một.
Nguyễn Minh Đức 11
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 12
c. Phương án III:
F
2
F
1
F
3
F
4
220 kV
110 kV
HT
Nhận xét :
Có hai 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. Số lượng 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 như trong vận hành, sửa chữa.
* Kết luận :
So sánh 3 phương án :
- Hai phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành.

- Phương 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.
Nguyễn Minh Đức 12
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 13
Do đó, ta thấy hai phương án I & II có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn , độ
tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phương án này để so sánh
về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu.
II.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 ÷ 5 lần tổng công suất các máy phát điện. Do đó
vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng 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 được 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 người ta thường 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 được sử dụng
rộng rãi trong hệ thống điện.
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thường dùng máy
biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có điểm ưu việt hơn MBA thường : giá thành chi phí vật
liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA thường có cùng
công suất.
1. Phương án I :
- Sơ đồ nối dây :
HT
110 kV
220 kV
F

1
F
2
F
4
F
3
a.Chọn máy biến áp cho phương án I :
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây :
Nguyễn Minh Đức 13
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 14
S
đmB
≥ S
đmF
= 117,65 (MVA).
- Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu :
S
đmTN
≥
α
1
.S
đmF
; α : Hệ số có lợi ; (
5,0
220
110220
U
UU

C
TC
=
−
=
−
=α
)
- Ta có : S
đmB

65,117.
5,0
1
≥
= 235,3 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phương 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
TДЦ
125 121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5
ATДЦT
H
250 230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5
b. 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
đmF
-
4
1
.S
tdmax
= 117,65 -
4
1
.28,24 = 110,59 (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 :
Loại
Cấp
Công
THOI GIAN
0 - 7 7 – 8 8 –14 14 –20 20 –24
Tự
220 S
c
79.3396 78.4776 95.0598 99.1479 78.7641
Nguyễn Minh Đức 14
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 15
110 S
t
-29.195 -29.195 -11.753 5.689 -17.567
10,5 S
h
50.1449 49.2829 83.307 104.8369 61.1973
c Kiểm tra quá tải :
* Khi lµm viÖc b×nh thêng :
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 thường .
 Khi sự cố:
 Sự cố một MBA bên trung:
HT
110 kV
220 kV
F
1

F
2
F
4
F
3
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
BT
= S
đmF
-
4
1
S
td
= 117,65 –
4
1
.28,24 = 110,59 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố : 2αK
qt
.S
đmTN
≥ S
Tmax
- S
BT
⇒ S
đmTN

qt
BTmaxT
K2
SS
α
−
≥
S
đmTN

232,5581 110,59
2.0,5.1,4
−
≥
= 87,1201 (MVA)
S
đmTN
= 250 (MVA) > 87,1201 (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
.(232,5581 –110,59) = 60,9841 (MVA)
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
Nguyễn Minh Đức 15
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 16

1 1 1 1
117,65 .28,24 11,4943 104,8924( ).
4 2 4 2
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

C H T
S S S= − =
104,8924 – 60,9841 = 43,8858
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 198,2958 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là
S
thiếu
=
2
HT C
S S− =
198,2958 – 2.43,8858 = 110,5782 (MVA)
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160 MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
 Sự cố hỏng MBA tự ngẫu liên lạc:
F

3
F
4
F
2
F
1
220 kV
110 kV
HT
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
α.K
qt
.S
đmTN
≥ S
Tmax
- 2.S
BT
⇒ S
đmTN

qt
BTmaxT
K
S.2S
α
−
≥
S

đmTN
= 250 (MVA)
232,5581 2.110,59
16,2544( )
0,5.1,4
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 :

max
2.
T T BT
S S S= − =
232,5581 – 2.110,59 = 11,3781 (MVA)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :

1 1
117,65 28,24 11,4943 99,0957( ).
4 4
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

C H T
S S S= − =
99,0957 – 11,3781 = 87,7176 (MVA)
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 198,2958 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là

Nguyễn Minh Đức 16
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 17
S
thiếu
=
HT C
S S− =
198,2957 – 87,7176 = 110,5782 (MVA)
- Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
2. Phương án II :
- Sơ đồ nối dây :
HT
110 kV
220 kV
F
3
F
1
F
2
F
4
a. Chọn máy biến áp cho phương án II :
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
đmB
≥ S
đmF
= 117,65 (MVA).

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên cao :
S
đmB
≥ S
đmF
= 117,65 (MVA).
- Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu :
S
đmB

65,117.
5,0
1
≥
= 235,3 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phương án II :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV) U
N
%
∆P
0
∆P
N

I
0
%
Nguyễn Minh Đức 17
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 18
C T H C-
T
C-H T-
H
C-T C-H T-H
TДЦ
125 121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5
TДЦ
125 230 _ 10,5 _ 11 _ 115 _ 380 _ 0,5
ATДЦT
H
250 230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5
b. 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
= 117,65 -
4
1
.28,24 = 110,59 (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:

[ ]
BTTt
S)t(S
2
1
)t(S −=
- Công suất truyền qua cuộn hạ :


)t(S)t(S)t(S
cth
+=
Bảng phân phối công suất :
Loại

MBA
Cấp điện
áp
Công
suất
Thời gian
0 – 7 7 – 8 8 – 14 14- 20 20- 24
Tự ngẫu
220 S
C
24.0446 23.1826 39.7648 43.8529 23.4691
110
t
S
26.1004 26.1004 43.5422 60.9841 37.7283
10,5 S
h
50.145 49.283 83.307 104.837 61.1974
Nguyễn Minh Đức 18
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 19
c. Kiểm tra quá tải:
 Khi làm việc bình thường:
Do 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 thường.
 Khi sự cố:
 Sự cố máy biến áp bên trung.
220 kV
110 kV
HT
F

1
F
2
F
4
F
3
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn :

tddmFB
S
4
1
SS −=
= 117,65 –
4
1
.28,24 = 110,59 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
2α
maxTdmTNqt
SS.K ≥

max
232,5581
166,1192( )
2 2.0,5.1,4
T
dmTN
qt

S
S MVA
K
α
⇒ ≥ = =
Ta có :
dmTN
S
= 250 (MVA) > 116,1192 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là :

max
1 232,5581
. 116,2791( ).
2 2
T T
S S MVA= = =
Nguyễn Minh Đức 19
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 20
- Công suất truyền tải qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu là :

1 1 1 1
117,65 28,24 11,4943 104,8429( ).
4 2 4 2
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu là :

C H T

S S S= − =
104,8429 – 116,279 = -11,4362 (MVA)
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 198,2958 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là
S
thiếu
=
[ ]
2
HT C b
S S S− + =
198,2958 – [ 2.(-11,4362)+110,59] = 110,5782 (MVA)
- Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
 Sự cố máy biến áp liên lạc:
F
5
F
2
F
4
F
3
220 kV
110 kV
HT
- Điều kiện kiểm tra sự cố : α.
qt
K
.S

đmTN
≥ S
Tmax
– S
B


max
232,5581 110,59
174,2401( )
0,5.1,4
T B
dmTN
qt
S S
S MVA
K
α
−
−
⇒ ≥ = =
Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì
.
dmB
S =
250 > 174,2401
- 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 :

maxT T B

S S S= − =
232,5581 – 110,59 = 121,9681 (MVA)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp :

1 1
117,65 28,24 11,4941 99,0957( ).
4 4
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :

C H T
S S S= − =
99,0957 – 121,9681 = -22,8724 (MVA)
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Công suất cần phát vào hệ thống là 198,2958 MVA ,lượng công suất còn thiếu là :
S
thiếu
= S
HT
– (S
C
+ S
B
) = 198,2958 – ( -22,8724 + 110,59) = 110,5782 (MVA)
Nguyễn Minh Đức 20
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 21
- Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
III - 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
α
∆
−
α
∆
−−
∆P
N.T
= 0,5.(∆P
N.C-T
-
)
PP
2
HT.N
2
HC.N
α

∆
+
α
∆
−−
∆P
N.C
= 0,5.(- ∆P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N
α
∆
+
α
∆
−−
* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy
biến áp trong từng phương án :
1. Phương 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
=110,59MVA) trong cả
năm , do đó :

∆A
B
= 8760.(100 + 400.
2
2
110,59
125
) = 3618684(KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Nguyễn Minh Đức 21
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 22
Có ∆P
NC-T
do đó ta lấy ∆P
NC-H
= ∆P
NT-H
=
2
1
∆P
NC-T
= 260 KW.
∆P
NC
= 0,5.(520 +
22
5,0
260
5,0

260
−
) = 260 KW
∆P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW
∆P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
∑
i
2
Ci
t.S
= 188237,3
∑

i
2
Ti
t.S
= 9075,972

∑
i
2
Hi
t.S
= 142595,8
- Từ đó ta có :
∆A
TN
= 365.24.120 +
2
250
365
(260.188,237,3 + 260.9075,972 + 780.142595,8) =
= 2000353 (KWh).
* Phương 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 .2000353 + 2 . 3618684 =11238074 (KWh).
2. Phương 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
=110,59 (MVA) trong cả
năm , do đó :
Máy biến áp 4 bên trung áp :
∆A
B4
= 8760.(100 + 400.
2
2
110,59
125
) = 3618684 (KWh).
Máy biến áp 3 bên cao :
∆A
B3
= 8760.(115 +380.
2
2
110,59
125
) = 3612950 (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
= 260 KW.
∆P
NC
= 0,5.(520 +
22
5,0
260
5,0
260
−
) = 260 KW
∆P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW

Nguyễn Minh Đức 22
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 23
∆P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
∑
i
2
Ci
t.S
= 27813,52
∑
i
2
Ti
t.S
= 44833,45

∑
i
2
Hi
t.S

= 142596,1
- Từ đó ta có :
∆A
TN
= 365.24.120 +
2
250
365
(260.28813,45+260.44833,45+780.142596,1)=
= 1811061 (KWh).
Phương 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. 1811061 + 3618684 + 3612950 = 10853756 (KWh)
IV.Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức
1. Phương án I :
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
* Mạch đường dây :
I
bt
=
max

198,2958
0,2602( )
2 3. 2 3.220
HT
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,2602= 0,5204 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:
I
bt
=
max
99,1476
0,2489( ).
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
- Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :

+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
43,8588
0,1101( )
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu (S
Tmax
):
I
cb
=
87,7176
0,2202( )
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
⇒I
cb

= max (0,5204; 0,1101 ; 0,2202) = 0,5204 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
* Mạch đường dây : ( gồm 4 đường dây kép )
Nguyễn Minh Đức 23
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 24
I
bt
=
max
232,5581
1 1
4 4
. .
2 2
3. 3.110
T
dm
S
U
=
= 0,1526(KA).
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,11526= 0,3052 (KA).
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=

117,65
0,6175( )
3. 3.110
dmF
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,6175 = 0,6484 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường :
I
bt
=
29,1947
0,0271( ).
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :

I
cb
=
60,9841
0,291( )
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
I
cb
=
11,3781
0,0543( )
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
⇒I
cb
= max (0,3052 ; 0,6848 ; 0,291 ; 0,0543 ) = 0,6848 (KA).

c. Các mạch phía 10,5 KV :
- Mạch máy phát :
I
bt
=
117,65
6,4691( )
3. 3.10,5
dmF
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05. 6,4691 = 6,7926 (KA).
Tổng hợp kết quả ta có bảng sau:
Cấp điện áp 220 KV 110 KV 10,5 KV
Dòng điện
I
cb
(kA)
2. Phương án II :
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
* Mạch đường dây :
I
bt

=
max
198,2958
0,2602( )
2 3. 2 3.220
HT
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,2602= 0,5204 (KA).
Nguyễn Minh Đức 24
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 25
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=
117,65
0,3088( )
3. 3.220
dmF
dm
S
KA
U

= =
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,3088 = 0,3242 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:
I
bt
=
43,8529
0,1101( ).
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
- Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
11,4362
0,0287( )
3. 3.230
C
dm

S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
I
cb
=
22,8724
0,0574( )
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
⇒ I
cb
= max (0,5204; 0,3242; 0,0287; 0,0574) = 0,5204 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
- Mạch đường dây :
(gồm 4 đường dây kép ):
* Mạch đường dây : ( gồm 4 đường dây kép )
I
bt
=
max

232,5581
1 1
4 4
. .
2 2
3. 3.110
T
dm
S
U
=
= 0,1526(KA).
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,11526= 0,3052 (KA).
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=
117,65
0,6175( )
3. 3.110
dmF
dm
S
KA
U
= =

I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,6175 = 0,6484 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc :
I
bt
=
60,9841
0,291( ).
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
116,2791
0,5548( )
3. 3.121
T
dm
S

KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
Nguyễn Minh Đức 25