Đồ án nhà máy điện 5 tổ máy 150 MW

nhà máy điện

Lời nói đầu
Lời nói đầu
* ******* *
Trong giai đoạn đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá,
hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển
của đất nớc .Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản
xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà
máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện , tạo điều kiện cho sự phát
triển của đất nớc.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong môn học Nhà máy điện
và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Phạm Văn Hoà ,em đã hoàn
thành nhiệm vụ thiét kế môn học nhà máy điện
Em xin chân thành cám ơn sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong Bộ
môn trong quà trình thiết kế môn học qua đó giúp cho em nhiều kinh
nhiệm để chuẩn bị cho quá trình tốt nghiệp sắp tới
Sinh viên thực hiện

NGUyễn THế VĩNH
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 2
nhà máy điện
Chơng I
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện
năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng
tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là
rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm
bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất

của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với
nhau và giữa các nhà máy điện với nhau.
I.1. Chọn máy phát điện
Nhà máy thiết kế có tổng công suất 5ì150 MW = 750 MW.
Do đã biết
Do đã biết
số l
số l
ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau
ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng
+ Chọn điện áp định mức của máy phát 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
ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện
sẽ giảm thấp.
sẽ giảm thấp.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh
vận hành nên chọn các máy
vận hành nên chọn các máy
phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đ
phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đ
ợc loại máy phát sau:
ợc loại máy phát sau:
+ Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-150-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1-1
Ký hiệu
S
MVA
P

MW
cos
U
KV
I
KA
Điện kháng t
Điện kháng t
ơng đối
ơng đối
X
X
d
d


X
X
d
d


X
X
d
d
TB-150-
2
175 150 0,86 10,5 4,125 0,146 0,217 1,66
I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp

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 ỏ
các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn 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 đồ thị phụ tải mà ta có
thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và
kỹ 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 phát điện 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 tác dụng P
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 theo công thức sau :
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 2
nhà máy điện
TB
t
t
Cos
P
S

=
với :

100
P%.p
P
max
t
=
Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t
cos
TB
là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
P% : Phần trăm công suất cực đại.
P
max
: Công suất của phụ tải cực đại
I.2.1 Đồ thị phụ tải nhà máy .
Từ P
NMđm
= 750 MW ; cos
NM
= 0,86 Theo công thức tổng quát (4) tính
toán đợc kết quả nh bảng 1.1 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.1
B
ảng 1.1
t(h)
0-10 10-14 14-18 18-22 22-24
P
NM
%
80 90 100 90 80
P

NM
(MW)
600 675 750 675 600
S
NM
(MVA)
698 785 872 785 698

Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
t (h)
8 1
2
1
6
S
220
(M
VA)
4
00
3
00
2
00
1
00

0
2
4

27
6,241
32
2,699
30
6,047
Trang 3
nhà máy điện


Đồ thị phụ tải nhà máy (Hình 1.1 )
I.2.2 Đồ thị phụ tải địa phơng (22 kV) .
Theo nhiệm vụ thiết kế : P
22m
= 26 MW ; cos
tb
= 0,86
Tính toán tơng tự ta đợc kết quả nh bảng 1.2 và đồ thị phụ tải cho trên
hình 1.2

Bảng1.2
t(h)
0-8 8-12 12-14 14-16 16-20 20-22 22-24
P
22
%
80 70 80 90 100 90 80
P
22
(MW)

20,8 18,2 20,8 23,4 26 23,4 20,8
S
22
(MVA)
23 21 23 27 30 27 23
đồ thị phụ tảI địa phơng hình 1.2
I.2.3 Đồ thị phụ tải trung áp (110 kV) .
Nhiệm vụ thiết kế cho : P
110 m
= 240 MW ; cos = 0,87
Ta tính đợc kết quả nh bảng 1.3 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.3
Bảng1.3
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
t (h)
8 1
2
1
6
S
220
(M
VA)
4
00
3
00
2
00
1
00

0
2
4
27
6,241
32
2,699
30
6,047
Trang 4
nhà máy điện
t (h) 0-6 6-10 10-14 14-16 16-20 20-24
P
110
%
90
90
80 90 100 90 80
P
110
(MW)
216
216
192 216 240 216 192
S
110
(MVA)
248
248

220 248 276 248 220

Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV ( Hình 1.3 )
I.2.4 Đồ thị phụ tải cao áp (220 kV) .
Nhiệm vụ thiết kế cho : P
220 m
= 300 MW ; cos =0.87
Ta tính đợc kết quả nh bảng 1.4 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.4
Bảng1.4
t (h)
0-8 8-12 12-16 16-24
P
220
%
90
90
100 90 80
P
220
(MW)
270
270
300 270 240
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
S
110
(M
VA)
1
80

1
60
1
40
1
20
1
00

0
8
1
2
1
6
2
4
t(h)
12
2,5
17
5
14
0
12
2,5
Trang 5
nhà máy điện
S
220

(MVA)
310
310
345 310 276

Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV ( Hình 1.4 )
IV. Đồ thị phụ tải tự dùng.
Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện đợc tính theo công thức sau
S
td
= .S
NMdm
( 0,4 + 0,6
NMdm
NM
S
S
) MVA
Trong đó : = 6% là phần trăm lợng điện tự dùng của nhà máy mà nhiệm
vụ thiết kế đã cho.
S
NM
: là tổng công suất phát của nhà máy tại thời điểm theo
bảng 1.1
Ta có
S
NMdm
=
0,86
750

= 872 MVA
Từ đó ta đợc bảng kết quả tính toán phụ tải tự dùng của nhà máy nh bảng
1.5 và đồ thị cho trên hình 1.5
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
S
110
(M
VA)
1
80
1
60
1
40
1
20
1
00

0
8
1
2
1
6
2
4
t(h)
12
2,5

17
5
14
0
12
2,5
Trang 6
nhà máy điện
Bảng 1.5
t (h)
0-10 10-14 14-18 18-22 22-24
S
NM
(MVA)
698 785 872 785 698
S
td
(MVA)
46
46
49
49
52 49 46


Đồ thị phụ tải tự dùng (Hình 1.5)
V. Cân bằng công suất phát vào hệ thống (220 kV).
Công thức cân bằng công suất toàn nhà máy.
S
NM

= S
220
+ S
110
+ S
22
+ S
td
+ S
VHT
+

S
Với

S là tổn thất công suất trong hệ thống tại thời điểm t. Sơ bộ bỏ qua
thành phần này.
Vậy công suất nhà máy phát vào hệ thống đợc tính theo công thức sau :
S
VHT
= S
NM
- ( S
110
+ S
22
+ S
td
+ S
220

)
Qua tính toán ta đợc kết quả nh bảng 1.6 và đồ thị cho trên hình 1.6
Bảng 1.6
t (h)
0-6 6-8 8-
10
10-
12
12-
14
14-
16
16-
18
18-
20
20-
22
22-
24
S
NM
(MVA) 698 698 698 785 785 872 872 785 785 698
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
t (h)
8 1
2
1
6
S

220
(M
VA)
4
00
3
00
2
00
1
00

0
2
4
27
6,241
32
2,699
30
6,047
Trang 7
nhà máy điện
S
220
(MVA) 310 310 345 345 310 310 276 276 276 276
S
110
(MVA) 248 220 220 248 248 276 248 248 220 220
S

22
(MVA) 23 23 21 21 23 27 30 30 27 23
S
td
(MVA) 46 46 46 49 49 52 52 49 49 46
S
VHT
(MVA) 71 99 66 122 155 207 266 182 213 133
Đồ thị phụ tải cung cấp cho hệ thống 220kV (Hình 1.5)
Từ các kết quả tính toán với các phụ tải trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của
toàn nhà máy nh hình 1.7

Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
t (h)
8 1
2
1
6
S
220
(M
VA)
4
00
3
00
2
00
1
00

0
2
4
27
6,241
32
2,699
30
6,047
t (h)
S

(MVA)
5
00
4
00
3
00
2
00
1
00

0
8
1
2
1

6
2
4
47
0,588
58
8,235
52
9,412
6
00
27
6,241
32
2,699
30
6,047
12
2,5
17
5
14
0
41,
412
47,
058
44,
235
47

0,588
27
6,241
12
2,5
41,
412
30,
435
43,
478
39,
13
30,
435
S
NM
S
HT
S
110
S
td
S
22
Trang 8
nhà máy điện
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy (Hình 1.6)
Nhận xét :
Qua kết quả và đồ thị phụ tải ta thấy nhà máy luôn luôn cung cấp đủ công

suất cho các phía tự dùng, địa phơng, trung áp và phát lên hệ thống một lợng
công suất cực đại S
220 max
= 276 MVA nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ
thống là 250 MVA
I.3 Đề xuất phơng án nối điện chính
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan
trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại
lợi ích kinh tế lớn mà còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật
Cơ sở để để xác định các phơng án có thể là số lợng và công suất máy
phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới và phụ tải tơng ứng , trình tự xây
dựng nhà máy điện và lới điện
Chọn phơng án nối dây sơ bộ theo một số nguyên tẵc sau :
+) Nếu S
uF
max
(15ữ23)% S
đmF
thì không cần thanh góp điện áp máy phát
+) Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lợng máy phát nối vào thanh góp
phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn
lại phải đảm bảo phụ tải địa phơng và tự dùng
+) Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi 0,5
thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp.
+) Sử dụng số lợng bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và
trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó.
Nếu cấp điện áp 110 kV thì điều kiện ghép bộ bên trung phải S
T
min
S

bộ
trung
S
T
min
+) Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm
bảo S
bộ
S
dự phòng ht

+) Nếu phụ tải U
T
quá nhỏ thì không nhất thiết dùng MBA 3 cuộn dây ,TN
liên lạc mà chỉ coi đó là một trạm địa phơng đợc lấy điện từ thanh góp cao
hoặc từ đầu cực máy phát
Nhà máy có 5 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 150
MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 9
nhà máy điện
Vì (15% - 23%)S
dmF
= (15% - 23%).175 = (26,25 40,25)
Nên U
UF
Max
= 21.176 >(11,25 17,25) Cần thanh góp phía hạ áp
Dự trữ quay của hệ thống S
dp

= 100 MVA.Ta không thể ghép chung hai
máy phát với một máy biến áp vì
S
bộ
= 2.75 = 150 MVA > S
dp ht
= 100 MVA
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau:
Phơng án I:
Hình 2-1: Sơ đồ nối điện phơng án 1
Phơng án II:
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
G
5
G
4
G
1
G
2
G
3
S
220max
= 345 MVA
S
220min
= 276 MVA
S
110max

= 276 MVA
S
110min
= 220 MVA
10,5/22
kV
Hình 2.1
T
5
T
4
T
1
T
2
T
3
G
5
G
1
G
2
G
3
G
4
10,5/22 kV
S
220max

= 345 MVA
S
220min
= 276 MVA
S
110max
= 276 MVA
S
110min
= 220 MVA
T
5
T
2
T
1
T
3
T
4
Trang 10
nhà máy điện
Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II
Chơng iI
Chọn máy biến áp - tính tổn thất điện năng
A. Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp .
Máy biến áp là một một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Chọn
máy biến áp trong các 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 bình thờng và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất.

I. Phơng án I.
1. Máy biến áp bộ T
3
Đợc chọn theo công suất máy phát điện : S
T dm
S
G dm
ta có
S
Gdm
=
dm
Gdm
cos
P

=
0,86
150
= 175 MVA
Từ đó ta chọn loại TDU - 175/121. Thông số kỹ thuật cho theo bảng 3.1
B
ảng3.1
Loạ S
đ
U U
P
0
P
n

U Giá(
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 11
nhà máy điện
i MBA
m
(MVA)
Cdm
(kV)
Hdm
(kV)
(kW) (kW)
n
%
USD)
TD
U-
175/121
17
5

121
1
0,5
1
00
4
00
1
0,5

120
000
2. Máy biến áp bộ T
4
, T
5
Máy biến áp bộ T
4
, T
5
đợc chọn theo công suất máy phát điện : S
Tdm

S
Gdm

Với
S
Gđm
= 175 MVA
Từ đó ta chọn loại TDU - 175/242. Thông số kỹ thuật cho theo bảng
3.2



Bảng 3.2
Loại
MBA
S
đm

(MVA)
U
Cđm
(kV)
U
Hđm
(kV)
P
0
(kW)
P
n
(kW)
U
n
%
TDU
-175/242
175 242 10,5 115 380 11
3. Máy biến áp tự ngẫu T
1
, T
2
Đ
Đ
ợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp d
ợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp d
ới tải , có công suất định
ới tải , có công suất định
mức theo công thức

mức theo công thức
S
T1đm
= S
T2đm


1
S
Gđm
=
0,5
1
.175 = 350 MVA
Với
=
0,5
242
121242
U
UU
C
TC
=

=



Từ đó ta chọn loại ATDUTH - 350/242/121/10,5

Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 12
nhà máy điện
Thông số kỹ thuật cho theo bảng 3.3
B
ảng3.3
Loại
MBA
S
đ
m
(MVA)
U
đm
(kV)

P
N
(kW)
P
0
(kW)
U
n
%
Giá10
3
(USD)
U
c

U
T
U
H
C
-T
C
-H
T
-H
C
-
T
C
-
H
T
-
H
ATD
UTH -
350
350
2
42
1
21
1
0,5
5

20
2
60
2
60
120
1
1
3
2
2
0
260
4. Phân bố phụ tải cho các máy biến áp .
Để vận hành thuận tiện và kinh tế cho bộ máy phát điện - máy biến áp
hai cuộn
dây G
3
-T
3
, G
4
-T
4
và G
5
-T
5
phát với đồ thị phụ tải bằng suốt cả năm
Do đó công suất tải của mỗi máy biến áp là

S
T3
= S
T4
= S
T5
= S
Gđm
=
5
1
S
tđmax
= 175 -
5
1
.52 = 164,6 MVA
Phụ tải qua máy biến áp tự ngẫu T
1
, T
2
đợc tính nh sau
- Phụ tải truyền lên cao áp mỗi máy là
S
C-T1
= S
C-T2
=
2
)S(SS

T5T4220
+
- Phụ tải truyền lên trung áp mỗi máy là
S
T-T1
= S
T-T2
=
2
SS
T3110

- Phụ tải của cuộn hạ áp mỗi máy là
S
H-T1
= S
H-T2
= S
T-T1
+ S
C-T1
= S
T-T2
+ S
C -T2

Khi đó ta có bảng kết quả nh ở bảng 3 - 4

t (h)
0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-20 20-24

S
220
310 310 345 345 310 310 276 276
S
110
248 220 220 248 248 276 248 220
S
T3
= S
T4
= S
T5
164, 164, 164, 164,6 164,6 164,6 164,6 164,6
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 13
nhà máy điện
6 6 6
S
C-T1
= S
C-T2
-9
-9
7,9 7,9 -9 -9 -26,6 -26,6
S
T-T1
= S
T-T2
41,7 27,7 27,7 41,7 41,7 27,7 41,7 27,7
S

H-T1
= S
H-T2
32,7 18,7 35,6 49,6 32,7 32,7 15,1 15,1
Từ trên bảng ta thấy
S
T2T1,
Hmax
= 49,6 < S
H
=

.S
T1đm
= 0,5.350 = 175 MVA
Trong đó :
S
tt
là công suất mẫu của MBA. Nh vậy các máy biến áp đã chọn
không bị quá tải khi làm việc bình thờng
5. Kiểm tra các MBA khi bị sự cố .
Coi sự cố nghiêm trọng nhất là sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại.
S
110max
= 276 MVA
Tơng ứng với thời điểm đó ta có
S
220
= S
220max

= 345 MVA
S
22
= S
22max
= 30 MVA
Đối với máy biến áp 2 cuộn dây T
3
, T
4
,T
5
ta không cần kiểm tra quá tải
vì công suất định mức của nó chọn theo công suất định mức của máy phát.
Việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét với máy biến áp T
1
và T
2 .
a. Giả thiết sự cố máy biến áp T
3
Khi đó máy biến áp T
1
, T
2
phải cung cấp công suất cho phụ tải trung áp
lớn nhất là 276 MVA
Lợng công suất tải qua phía trung mỗi máy là:
S
T-T1,T2
=

2
1
.S
110max
=
2
1
.276 = 138 MVA
Trong lúc sự cố cho máy phát G
1
, G
2
phát hết công suất nên công suất của
cuộn hạ mỗi máy là :
S
H-T1,T2
=
2
1
( 2.S
Gđm
- S
22 max
-
5
2
.S
td max
) =
2

1
( 2.175 - 30 -
5
2
.52)
= 134 MVA
Công suất tải qua phía cao mỗi máy T
1
, T
2
là :
S
C-T1,T2
= S
H-T1
- S
T-T1
= 134 - 138 = - 4 MVA
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 14
nhà máy điện
Lúc này có thể coi MBA làm việc theo chế độ truyền công suất từ hạ lên
cao và trung vì S
C - T1,T2
rất nhỏ.
Lợng công suất nhà máy cấp cho cao áp còn thiếu là :
S
thiếu
= S
220

- 2.S
T4
- 2.S
C -T1,T2
= 345 - 2.164,6 +4
= 19,8 MVA
Ta thấy lợng sông suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống
250 MVA
Do đó MBA tự ngẫu T
1
, T
2
làm việc hoàn toàn bình thờng
b. Giả thiết sự cố máy biến áp T
1
( hoặc T
2
) .
Khi sự cố T
1
thì máy phát điện G
1
ngừng làm việc ta kiểm tra quá tải T
2
.
Công suất tải qua phía trung của T
2
là:
S
T-T2

= S
110max
- S
T3
= 276 164,6 = 111,4 MVA
Công suất tải qua phía hạ của T
2
là.
S
H-T2
= S
Gđm
- S
22max
-
5
1
.S
tdmax
= 175 - 30 -
5
1
52
= 134,6 MVA
Công suất tải qua phía cao của MBA T
2
là
S
C -T2
= S

H - T2
- S
T -T2
= 134,6 111,4 = 23,2 MVA
Vậy các máy biến áp đã chọn cho Phơng án I đều thoả mãn điều kiện
làm việc bình thờng cũng nh khi xảy ra sự cố
II. Phơng án II.
1. Chọn máy biến áp bộ T
3
, T
4

Máy biến áp bộ T
3
, T
4
đợc chọn theo công suất máy phát điện: S
Tdm

S
Gdm
Ta có S
Gđm
= 175 MVA
Từ đó ta chọn loại TDU - 175/121. Thông số kỹ thuật nh bảng 3.1
2. Chọn máy biến áp T
5

Máy biến áp T
5

đợc chọn theo công suất máy phát điện : S
Tdm
S
Gdm
Với S
Gđm
= 175 MVA
Từ đó ta chọn loại TDU - 175/242. Thông số kỹ thuật nh bảng 3.2
3. Chọn máy biến áp liên lạc T
1
, T
2
.
Máy biến áp T
1
, T
2
đợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp
dới tải. Có công suất định mức đợc chọn theo công thức.
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 15
nhà máy điện
S
T1đm
= S
T2đm


1
.S

Gđm
=
5,0
1
.175 =350 MVA
Từ đó ta chọn loại ATDUTH - 350/242/121/10,5. Thông số kỹ thuật nh
bảng 3.3
4. Phân bố phụ tải cho các máy biến áp.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế cho bộ máy phát điện - máy biến áp
hai cuộn dây G
3
-T
3
; G
4
- T
4
và G
5
-T
5
phát với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả
năm.
Do đó công suất tải của mỗi máy biến áp là
S
T3
= S
T4
= S
T5

= S
Gđm
-
5
1
.S
tđmax
= 175 -
5
1
.52 = 164,6 MVA
Phụ tải qua máybiến áp tự ngẫu T
1
, T
2
đợc tính nh sau
- Phụ tải truyền lên cao áp mỗi máy là
S
C-T1
= S
C-T2
=
2
SS
T5220

- Phụ tải truyền lên trung áp mỗi máy là
S
T-T1
= S

T-T2
=
2
)S(SS
T4T3110
+
- Phụ tải truyền qua cuộn hạ áp mỗi máy là
S
H-T1
= S
H-T2
= S
T-T1
+ S
C -T1
= S
T-T2
+ S
C -T2
.
Từ đó ta đợc bảng kết quả 3 - 5
Bản
g 3 5
t (h)
0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-20 20-24
S
220
310 310 345 345 310 310 276 276
S
110

248 220 220 248 248 276 248 220
S
T3
= S
T4
= S
T5
164,
6
164,
6
164,
6
164,6 164,6 164,6 164,6 164,6
S
C-T1
= S
C-T2
-9
-9
7,9 7,9 -9 -9 -26,6 -26,6
S
T-T1
= S
T-T2
41,7 27,7 27,7 41,7 41,7 27,7 41,7 27,7
S
H-T1
= S
H-T2

32,7 18,7 35,6 49,6 32,7 32,7 15,1 15,1
Từ bảng trên ta thấy .
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 16
nhà máy điện
Máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ tải từ hạ và trung áp lên cao áp.
Khi đó cuộn nối tiếp có tải lớn nhất
* Kiểm tra cuộn nối tiếp
Khoảng thời gian từ 0 - 6 h
S
nt
= (S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(32,7 +41,7) = 37,2 MVA
Khoảng thời gian từ 6-8 h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(27,7 +18,7) = 23,2 MVA
Khoảng thời gian từ 8-10h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(27,7 + 35,6) = 31,65 MVA
Khoảng thời gian từ 10 -12 h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(41,7 + 49,6) = 45,65 MVA
Khoảng thời gian từ 12-14h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(41,7 + 32,7) = 37,2 MVA
Khoảng thời gian từ 14 -16h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(27,7 + 32,7) = 30,2 MVA
Khoảng thời gian từ 16-20h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(41,7 + 15,1) = 28,4 MVA
Khoảng thời gian từ 20 -24h
S
nt
=

(S
H - C
+ S
T - C
) = 0,5(27,7 + 15,1) = 21,4 MVA
Ta thấy công suất truyền qua cuộn nối tiếp trong khoảng thời gian từ 10 -
12 h là lớn nhất S
nt
= 45,65 MVA < S

ntdm
=175 MVA. Nên MBA làm việc bình
thờng
5. Kiểm tra các MBA khi bị sự cố.
Coi sự cố nghiêm trọng nhất là sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại
S
110max
= 276 MVA
Tơng ứng với thời điểm đó ta có:
S
220
= S
220max
= 345 MVA
S
22
= S
22max
= 30 MVA
Đối với máy biến áp 2 cuộn dây T
3
, T
4
, T
5
ta không cần kiểm tra quá tải
về công suất định mức của nó chọn theo công suất định mức của máy phát.
Việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét với máy biến áp T
1
, T

2
.
a. Giả thiết sự cố máy biến áp T
3
(hoặc T
4
).
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 17
nhà máy điện
Khi đó tải của T
1
, T
2
nh sau:
Lợng công suất tải phía trung áp mỗi máy .
S
T-T1
=
2
1
( S
110max
- S
T4
) =
2
1
(276- 164,6) = 55,7 MVA
Lợng công suất tải phía hạ áp .

S
H-T1
=
2
1
( 2. S
Gđm
- S
22max
-
5
2
.S
tdmax
) =
2
1
( 2.175 - 30 -
5
2
.52 )
= 149,6 MVA
Công suất tải qua phía cao mỗi máy T
1
, T
2
là.
S
C -T1
= S

H-T1
- S
T-T1
= 149,6 55,7 = 93,9 MVA
Lúc này MBA làm việc theo chế độ truyền công suất từ hạ áp sang trung
áp và cao áp. Trong chế độ này cuộn hạ mang tải lớn nhất .
Lợng công suất nhà máy cấp cho cao áp còn thiếu là
S
thiếu
= S
c
- S
T-5
- 2.S
C-T1
= 276-164,6 - 2.93,9 = -76,4 MVA.
Ta thấy lợng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống
250MVA
b. Giả thiết sự cố máy biến áp T
1
( hoặc T
2
) .
Khi sự cố T
1
thì máy phát điện G
1
ngừng làm việc ta kiểm tra quá tải T
2
.

Công suất tải qua phía trung của T
2
là.
S
T-T2
= S
110max
- ( S
T3
+ S
T4
)= 276 - ( 164,6 + 164,6 )
= -53,2 MVA
Công suất tải qua phía hạ của T
2
là .
S
H-T2
= S
Gđm
- S
22
-
5
1
.S
tđm
= 175 - 30 -
5
1

.52
= 134,6 MVA
Công suất tải qua phía cao của MBA T
2
là.
S
C-T2
= S
H-T2
- S
T-T2
= 134,6 - (- 53,2)
= 187,8 MVA
Trong trờng hợp này máy biến áp T
2
làm việc theo chế độ truyền công
suất từ hạ lên cao áp và từ trung áp sang cao áp. Do đó cuộn cao mang tải lớn
nhất
Kiểm tra cuộn nối tiếp
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 18
nhà máy điện
Ta có
S
nt
= (S
H

C
+ S

T

C
) = 0,5(187,8 + 134,6) = 161,2 MVA
Do S
nt
= 161,2 MVA < S
nt đm
= 175 MVA. Nên T
2
làm việc không bị quá
tải .
Lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu là
S
thiếu
= S
220
- S
T5
- S
C-T2
= 276 164,6 187,8
= -76,6 MVA
Ta nhận thấy lợng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ
thống 250 MVA .
Vậy các máy biến áp đã chọn cho phơng án II đều thoả mãn điều kiện
làm việc bình thờng cũng nh khi xảy ra sự cố.
B. Tính tổn thất điện năng.
Tính tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong việc
đánh giá một phơng án về kinh tế và kỹ thuật. Tổn thất trong MBA gồm 2

phần.
- Tổn thất sắt phụ thuộc vào phụ tải của MBA và bằng tổn thất không tải của
nó
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của MBA .
Sau dây ta tiến hành tính tổn thất điện năng hàng năm với từng phơng án
đã nêu.
I. Phơng án I.
1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
3
.
Tổn thất điện năng hàng năm của MBA T
3
đợc tính nh sau:
A = P
0
.T + P
n
.
.365
S
.tS
Tdm
i
24
1i
2
i

=
Trong đó .

T = 8760 h thời gian làm việc của máy biến áp
S
i
= 164,6 MVA = cosnt : là phụ tải của máy biến áp trong thời
gian t
i
đợc lấy theo đồ thị phụ tải ngày.
Máy biến áp T
3
có ký hiệu : TDU - 175/121 có
P
0
= 100 kW ; P
n
= 400 kW.
Từ đó ta tính đợc tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
3
.
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 19
nhà máy điện
A
T3
= 0,1. 8760

+ 0,4.
.365
175
.24164,6
2

2
= 3976 MWh
2. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
4
, T
5
.
áp dụng công thức .
A
T4
= P
0
.T + P
n
.
.365
S
.tS
Tdm
24
1i
i
2
i

=
Máy biến áp T
4
, T
5

là MBA kiểu TDU-175/243 Có
P
0
= 115 kW ; P
n
= 380 kW
Do đó ta có
A
T4
= 0,115. 8760 + 0,38 .
.365
175
.24164,6
2
2
= 3046 MWh
3. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
1
, T
2
.
Để tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu ta coi MBA tự ngẫu
nh máy biến áp 3 cuộn dây. Khi đó cuộn dây nối tiếp, cuộn dây chung và cuộn
dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tơng ứng với cuộn cao, trung và hạ của
MBA 3 cuộn dây.
Tổn thất công suất các cuộn dây nh sau:

)

PP

(
2
1
P
2
HT
N
HC
N
TC
N
C
N



+=

)

PP
(
2
1
P
2
HC
N
HT
N

TC
N
T
N



+=

)

PP
P(
2
1
P
2
HT
N
HC
N
TC
N
H
N



+=
Từ đó ta tính đợc.

0,26)
0,5
0,260,26
(0,52
2
1
P
2
C
N
=

+=

0,78)
0,5
0,260,26
0,52(
2
1
P
0,26)
0,52
0,260,26
(0,52
2
1
P
2

H
N
2
T
N
=
+
+=
=

+=
áp dụng công thức tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 20
nhà máy điện

=
+++=
24
1i
i
2
iH
H
N
2
iT
T
N
2

iC
C
N
2
Tdm
0
).t.SP.SP.S(.
S
365
.TPA
Trong đó
S
iC
, S
iT
, S
iH
là phụ tải phía cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi MBA tại
thời điểm t
i
.
Thay số ta đợc :
MWh 1415,008363,808105,2
.4)]}60,67.486,496.1670,78(37,01.4)115,882.433,382
.160,26(7,132.4)44,788.453,114.16885{[0,26(29,
250
365
0,12.8760A
22222
2222

2
T1
=+=
+++++
++++=
Từ các giá trị tổn thất điện năng trên ta có tổng tổn thất điện năng hàng năm
của phơng án I là
MWhAAAA
TTTI
455,13339161,3503.2117,3503008,1415.2.2.2
431
=++=++=

Tính % tổn thất điện năng

.100
A
A
%A



=

Với A

là tổng điện năng qua các MBA cho phụ tải chính là lợng điện
năng tiêu thụ ở cao áp và trung áp
Ta có
MWh 2965213,28.0,8]306,047.4)322,699.46(276,241.1

140).0,8175.4.16365[(122,5)costS.cos.t(S365.A
CiT
24
1i
iCTiTiT
=+++
+++=+=

=

Vậy

0,45%.100
2965213,28
13339,455
%A

==
Kết quả này phù hợp với thực tế
II. Phơng án II.
1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
3
, T
4
áp dụng công thức.
.365
S
.tS
P.TPA
Tdm

24
1i
i
2
i
N0

=
+=
Máy biến áp T
3
, T
4
kiểu TDU - 175/124 có
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 21
nhà máy điện

kW 100P
0
=
;
kW 400P
N
=
Do đó tổn thất điện năng của T
3
, T
4
cũng giống nh tổn thất của T

3
đã tính
ở phơng án I.
MWh 3976AA
43
TT
==
2. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
5
.
áp dụng công thức
.365
S
.tS
.P.TPA
Tdm
24
1i
i
2
i
N0T5

=
+=
Máy biến áp T
5
kiểu TDU - 175/242 có
kW 115P
0

=
;
kW 380P
N
=
Do đó tổn thất điện năng của T
5
cũng giống nh đã tính ở phơng án I.

MWh 3046A
T5
=
3. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T
1
, T
2
.
Theo công thức tính
H
N
T
N
C
N
P,P,P
ở phơng án I ta có .

0,78P0,26;P0,26;P
H
N

T
N
C
N
===
Và cũng từ công thức tính tổn thất điện năng cho MBA tự ngẫu ở phơng
án I. Kết hợp với số liệu ở bảng 3 - 6 ta tính đợc tổn thất điện năng trong các
MBA tự ngẫu T
1
và T
2
là.
MWh 1720,276669,0761051,2.4)]}60,671
.486,497.1680,78(37,01.4)38,235.420,735.1650,26(46,98
.4)98,906107,232.4.16003{[0,26(84,
250
365
0,12.8760AA
2
22222
22
2
T2T1
=+=+
++++++
++++==
Tổng tổn thất điện năng hàng năm của phơng án II là .
MWhAAAA
TTTII
947,1394916,3503117,3503.2276,1720.2.2.2

531
=++=++=

ở phơng án I ta đã tính đợc :

A
= 2965213,28 MWh
Vậy A

% của phơng án II là.

0,47%.100
2965213,28
13949,947
.100
A
A
%A

II

===
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 22
nhà máy điện
Nh vậy tổn thất điện năng ở hai phơng án là tơng đơng nhau và phù hợp
với thực tế .
Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
Trang 23
nhà máy điện

Chơng III
Tính toán dòng điện ngắn mạch
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và
dây dẫn của nhà máy theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định
nhiệt khi xảy ra ngắn mạch .
Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng
ngắn mạch 3 pha .
Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phơng pháp
gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản
bằng điện áp định mức trung bình ( U
cb
= U
tb
) .
Công suất cơ bản đợc chọn là: S
cb
= 100 MVA.
I. Phơng án I.
1. Chọn điểm ngắn mạch (Hình 4 - 1).
Để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV điểm ngắn mạch tính toán là N
1
.
Nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát điện và hệ thống.
Đối với mạch 110 kV điểm ngắn mạch tính toán là N
2
. Nguồn cung cấp
là máy phát và hệ thống .
Đối với mạch tự dùng điểm ngắn mạch tính toán là N
4
. Nguồn cung cấp

là toàn bộ máy phát và hệ thống.
Đối với mạch máy phát cần so sánh dòng điện ngắn mạch tại N
3
và N
3

Ngắn mạch tại N
3
. Nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và nhà máy trừ
máy phát G
2
. Ngắn mạch tại N
3
nguồn cung cấp là máy phát G
2
.

Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH
G
2
G
5
G
4
G
1
G
3
N
1

HT
N
3

N
3
N
4
N
2
Hinh 3.1
Trang 24
nhµ m¸y ®iÖn
2. X¸c ®Þnh ®iÖn kh¸ng.
-§iÖn kh¸ng hÖ thèng

0,022
4000
100
1,3.
S
S
.XX
dmHT
cb
*
HTHT
===
-§iÖn kh¸ng ®êng d©y.

0,0151
230
100
.0,4.40.
2
1
U
S
.l.x
2
1
X
22
tb
cb
0d
===
-§iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p 3 pha 2 cuén d©y T
3

0,084
125
100
.
100
10,5
S
S
.
100

%U
X
T3dm
cb
n
T3
===
- §iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p 3 pha 2 cuén d©y T
4
, T
5
.

0,088
125
100
.
100
11
S
S
.
100
%U
XX
T4dm
cb
n
T5T4
====

Ta l¹i cã .

20,511)20(32
2
1
%)UU(U
2
1
%U
0,5)3220(11
2
1
%)U%U%(U
2
1
%U
11,5)2032(11
2
1
%)U %U%(U
2
1
%U
TC
N
H - T
N
H - C
N
H

N
H - C
N
H - T
N
TC
N
T
N
H - T
N
H - C
N
TC
N
C
N
=−+=−+=
−=−+=++=
=−+=++=
−
−
−
- Do ®ã ®iÖn kh¸ng cña MBA tù ngÉu
Sinh viªn:NGUYÔN THÕ VÜNH
Trang 25