THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP VỚI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI HAI BẬC

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2
1.1.Chọn máy phát điện. 2
1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 2
1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy. 3
1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy. 3
1.2.3 Phụ tải ở các cấp điện áp. 4
1.2.4 Công suất phát về hệ thống 5
1.3 Đề xuất các phương án nối điện.
7
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP. 13
A. Phương án 1: 13
2.1a. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA. 13
2.2a. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 14
2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu. 19
B. Phương án 2. 20
2.1b. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA. 21
2.2b. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 21
2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong nhà máy. 25
2.3.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây. 25
2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu. 25
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27
3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối. 27
3.1.1. Phương án 1 28
3.1.2. Phương án 2 29
3.2.Tính toán kinh tế,kỹ thuật,chọn phương án tối ưu 30

A.Phương án 1 30
B.Phương án 2. 32
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34
4.1. Chọn điểm ngắn mạch. 34
4.2. Lập sơ đồ thay thế 35
4.2.1. Xác định các thông số của sơ đồ. 35
4.2.2. Sơ đồ thay thế. 36
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
4.3. Tính toán ngắn mạch 37
4.3.1 Tại điểm N-1 37
4.3.2 Tại điểm N-2 38
4.3.3 Ngắn mạch tại điểm N3 40
4.3.4 Ngắn mạch tại điểm N4. 42
4.3.5 Ngắn mạch tại điểm N5. 42
CHƯƠNG 5:CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN. 44
5.1. Tính dòng điện cuỡng bức trong các cấp điện áp. 44
5.1.1 Phía cao áp 220kV. 44
5.1.2. Cấp điện áp trung 110kV. 44
5.1.3Cấp điện áp máy phát 10,5kV. 45
5.2.Chọn máy cắt và dao cách ly. 46
5.2.1 Chọn máy cắt 46
5.2.2.Chọn loại dao cách ly 47
5.3.Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát. 48
5.4.Chọn thanh góp mềm. 53
5.5.Chọn cáp và kháng điện đường dây. 59
5.5.1.Chọn cáp. 59
5.5.2.Chọn kháng điện đường dây. 63
5.6.Chọn máy biến áp đo lường. 67

5.6.1Chọn máy biện điện áp(BU). 67
5.6.2.Máy biến dòng điện. 69
5.7.Chọn chống sét van(CSV). 72
5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp. 72
5.7.2 Chọn chống sét van cho Máy biến áp. 73
CHƯƠNG 6:TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 75
6.1 Chọn sơ đồ nối điện tự dùng 75
6.2.Lựa chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng. 76
6.2.1Chọn các máy biến áp tự dùng 76
6.2.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. 76




Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
PHẦN II:TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 79
CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT VỀ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 80
1.1.Chế độ nhiệt của máy biến áp. 80
1.2.Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong trạng thái xác lập khi
phụ tải khác định mức. 81
1.3.Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong quá trình
quá độ. 82
1.4.Chế độ nhiệt của máy biến áp khi đồ thị phụ tải hai bậc. 84
CHƯƠNG 2 : ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT MÁY BIẾN ÁP 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-2 Bảng cân bằng công suất của nhà máy 3
Bảng 1-3: Bảng cân bằng công suất tự dùng cho nhà máy 4
Bảng 1-4: Bảng cân bằng công suất cho cấp điện áp máy phát. 4
Bảng 1-5: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp trung. 5
Bảng 1-6: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp cao. 5
Bảng 1-7: Bảng kết quả cân bằng công suất về hệ thống. 5
Bảng 2-1: Phân bố công suất cho các phụ tải ở các cấp. 14
Bảng 2-2: Bảng thông số MBA 2 cuộn dây B1,B4 trong sơ đồ bộ TДЦ125 15
Bảng 2-3: Thông số máy biến áp tự ngẫu AtдцTH 125 15
Bảng 2-4: Phân bố công suất cho các phụ tải ở các cấp. 21
Bảng3-1 : Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án 1. 30
Bảng 3-2 : Vốn đầu tư mạch cấp điện phương án 1. 31
Bảng 3-3: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án 2 32
Bảng 3-4 : Vốn đầu tư mạch cấp điện phương án I : 32
Bảng 3-5:Bảng so sánh về mặt kinh tế giữa 2 phương án 33
Bảng 4-1: Dòng điện ngắn mạch trong phương án. 43
Bảng 5-1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp. 46
Bảng 5-2. Bảng chọn máy cắt điện. 47
Bảng 5-3: Bảng chọn dao cách ly. 48
Bảng 5-4: Bảng chọn thanh dẫn cứng 49
Bảng 5-6: Thông số của thanh dẫn mềm. 54
Bảng 5-7: Dòng ngắn mạch tại N
1
tại các thời điểm 56
Bảng 5-8: Dòng ngắn mạch tại N
2
tại các thời điểm 57
Bảng 5-9: Tổng hợp các dòng ngắn mạch tại các thời điểm 57

Bảng 5-10: Chọn lại thanh dẫn mềm 220kV 59
Bảng 5-11: Thông số chọn cho cáp kp 61
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
Bảng 5-12: Thông số chọn cho cáp đơn 62
Hình 5.3. Phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 63
Bảng 5-13: Bảng thông số máy cắt MC1. 66
Bảng 5-14: Thông số của BU cấp 110kV, 220kV 67
Bảng 5-15: Bảng phụ tải đồng hồ cho sơ đồ 68
Bảng 5-16:Thông số của BU cho cấp 10,5 kV 69
Bảng 5-17: Thông số BI cấp 110,220kV. 70
Bảng 5-18: Thông số BI cấp 10,5 kV. 71
Bảng 5-19: Phụ tải đồng hồ cho sơ đồ. 71
Bảng 6-1:Thông số kỹ thuật máy biến áp loại TMH4000 76
Bảng 6-2: Chọn máy biến áp ABB có các thông số sau: 76
Bảng 6-3:Thông số kỹ thuật máy cắt 8BM20 77
Bảng 6-4: Thông số kỹ thuật aptomat S415 78



Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 6
Hình 1-2.Phương án nối điện phương án 1. 9
Hình 1-3.Phương án nối điện phương án 2. 10
Hình 1-4.Sơ đồ nối điện phương án 3. 11

Hình 1-5.Sơ đồ nối điện chính phương án 4. 12
Hình 3-1. Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 28
Hình 3-2.Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 29
Hình 4-1.Sơ đồ các điểm ngắn mạch tính toán. 34
Hình 5-1. Thanh dẫn hình máng 49
Hình 5-2 Sứ đỡ thanh dẫn cứng. 53
Hình 5-3. Phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 63
Hình 6-1.Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy điện 75
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 1 Lớp Đ4H3












PHẦN I
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN
TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 2 Lớp Đ4H3
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng trong thiết kế
đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta
tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ
tải các cấp điện áp hằng ngày vì hệ số công suất các cấp không giống nhau.
1.1.Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất
200 MW với 4 tổ máy, mỗi tổ 50MW, ta tra phụ lục 1 trang 113 sách “Thiết kế phần
điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS.Phạm Văn Hoà - ThS. Phạm Ngọc Hùng,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007[1]. Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do
CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 0-1.Chọn máy phát điện.

Loại máy phát

Các thông số ở chế độ định mức
Điện kháng tương đối
n,
v/ph
S,
MVA
P,
MW
U,
kV
Cos
Φ
I
đm
,
kA
X
d
”
X
d
’
X
d

TBΦ-50-3600
3000
62,5
50
10,5

0,8
5,73
0,1336
0,1786
1,4036

1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
Đồ thị phụ tải là đường biểu diễn qui luật biến thiên của của công suất, dòng điện,
điện năng theo thời gian. Đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống
điện, khi biết đồ thị phụ tải toàn HTĐ có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà
máy điện trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu, chọn máy biến áp, tính
toán tổn thất điện năng do vậy công việc đầu tiên của thiết kế phần điện là tính toán
phụ tải và xây dựng đồ thị phụ tải.
Ta xây dựng được đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất
biểu kiến theo các công thức sau :
max
.
100
(%)
)( P
P
tP 
;

cos
)(
)(
tP
tS 

Trong đó:
- P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
- S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
- cos - hệ số công suất của phụ tải.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 3 Lớp Đ4H3
1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy.
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :P
F
=
50MW, cos = 0,8.
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:


 
4.50 200 W
NM
M
P


 
200
250
cos 0,8
NM
NM
P
MVA

S

  

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.
Ta có kết quả:
Bảng 1-2 Bảng cân bằng công suất của nhà máy
giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
p, %
90
80
80
80
100
100
100
90
S
NM
,MVA
225

200
200
200
250
250
250
225

1.2.2 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,loại tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 7% tổng công suất
phát.Công suất tự dùng gồm hai thành phần:
- Thành phần thứ nhất(chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát
của nhà máy.
- Phần còn lại(chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy.
Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện
theo công thức sau:
. ( )
( ) . . 0,4 0,6.
100 cos .
Fdm tnm
TD
td dmF
n P S t
St
nS








Trong đó:
S
TD
(t): công suất đặt của nhà máy.

α : Lượng điện phần trăm tự dùng nhà máy,
7%


.

n: Số tổ máy.
P
Fdm
và S
dmF
: Công suất tác dụng và công suất biểu khiến định mức của
1 tổ máy phát .

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 4 Lớp Đ4H3

cos
td

: Hệ số công suất phụ tải tự dùng,

cos
td

=0,83.

()
tnm
St
: Công suất phát toàn nhà máy ở thời điểm t.
Ta có kết quả:
Bảng 1-3: Bảng cân bằng công suất tự dùng cho nhà máy
giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
TD
,MVA
10.390
9.986
9.986
9.986
10.795
10.795
10.795

10.390

1.2.3 Phụ tải ở các cấp điện áp.
a. Phụ tải cấp điện áp máy phát.
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
2 đường dây kép x 3 MW x 3 Km
2 đường dây đơn x 2 MW x 3 Km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có P
UFmax
=8MW, cosφ=0,86.
 
max
max
8
9,302
cos 0,86
UF
UF
P
S MVA

  

Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời
điểm trong ngày.
Ta có kết quả:
Bảng 1-4: Bảng cân bằng công suất cho cấp điện áp máy phát.
giờ

0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
UF
,MVA
8.372
8.372
8.372
9.302
9.302
9.302
9.302
8.372

b. Phụ tải cấp điện áp trung áp 110kV.
Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép x 70MW.
Phụ tải cấp điện áp trung có P
UTmax
=70 MW, cosφ= 0,85.
 
UTmax
UTmax
UT
P

70
S = = =82,353
cosφ 0,85
MVA

Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm
trong ngày.
Ta có kết quả:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 5 Lớp Đ4H3
Bảng 1-5: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp trung.
Giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
UT
,MVA
74.118
65.882
65.882

74.118
74.118
82.353
74.118
74.118

c. Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV.
Phụ tải cấp điện áp cao bao gồm 1 đường dây đơn x 60.
Phụ tải cấp điện áp cao có P
Ucmax
=60 MW, cosφ= 0,89.
 
max
max
60
67,416
cos 0,89
UC
UC
UC
P
S MVA

  

Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm
trong ngày.
Ta có kết quả:

Bảng 1-6: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp cao.
giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
UC
,MVA
60.674
60.674
53.933
64.045
64.045
64.045
64.045
60.674

1.2.4 Công suất phát về hệ thống
Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 80km.
Công suất phát về hệ thống
 
VHT NM TD UF UT UC
S S S S S S    

Ta có kết quả:

Bảng 1-7: Bảng kết quả cân bằng công suất về hệ thống.
giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
NM
,MVA
225
200
200
200
250
250
250
225
S
TD
,MVA
10.390
9.986
9.986
9.986
10.795
10.795

10.795
10.390
S
UF
,MVA
8.372
8.372
8.372
9.302
9.302
9.302
9.302
8.372
S
UT
,MVA
74.118
65.882
65.882
74.118
74.118
82.353
74.118
74.118
S
UC
,MVA
60.674
60.674
53.933

64.045
64.045
64.045
64.045
60.674
S
VHT,
MVA
71.446
55.086
61.827
42.550
91.740
83.505
91.740
71.446
Ta có đồ thị phụ tải toàn nhà máy:
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 6 Lớp Đ4H3
Hình 1-1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

Nhận xét :
-Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
S
NMđm
= S
đm
= n.S
đmF

= 4.62,5=250 (MVA)
-So với công suất hệ thống S
HT
= 2500 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 10% công
suất của hệ thống.
-Công suất dự trữ của hệ thống:S
dtHT
= 100 (MVA)
- Công suất phát vào hệ thống:
S
vht max
= 91.740(MVA) từ :14h - 17h và 20h-22h
S
vht min
= 42.550(MVA) từ :11 h – 14h.
Ta thấy S
vht max
< S
dtHT
 nhà máy làm việc ổn định với hệ thống.
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240
50
100
150
200
250
t,h
S(t),MVA
225
200

250
225
18,762
10,390
18,358
9,986
19,288
20,097
10,795
18,762
10,390
92,880
82,240
93,406
94,215
102,450
94,215
92,880
153,554
144,914
138,173
157,451
158,260
166,495
158,260
153,554
sUF
sT
sC
sVHT

sTD
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 7 Lớp Đ4H3
-Phụ tải trung áp :
+ S
UTmax
=82.353(MVA) từ 17h–20h chiếm 32,94% công suất nhà máy.
+ S
UTmin
= 65.882(MVA) từ5h-11h chiếm 26,35%công suất nhà máy.
-Phụ tải cao áp:
+Sucmax =64,045(MVA) từ 11h-22h chiếm 25,62%công suất nhà máy.
+Sucmin = 53,933(MVA) từ 8h-11h chiếm 21,57%công suất nhà máy.
Nhà máy được thiết kế cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung 110 kV và cấp lên
hệ thống 220 kV. (ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất).
Phụ tải địa phương có :
S
UFmax
= 9,302 (MVA) từ11h-22h
S
UFmin
= 8,372(MVA) từ 0h-11h và 22h-24h
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 1 số phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
1.3 Đề xuất các phương án nối điện.
Chọn phương án nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan
trọng trong thiết kế nhà máy điện.Các phương án nối điện phù hợp không chỉ đem lại
lợi ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các tiên chuẩn kĩ thuật.

Các nguyên tắc cần tuân thủ:
Nguyên tắc 1:Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện
áp MF, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ các đầu cực. Quan trọng là nó phải thỏa
mãn điều kiện cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá
15%.
DPmax
dmF
S 9,302
.100 .100 7,44% 15%
2.S 2.62,5
  

Vậy ta không cần thanh góp điện áp máy phát.
Nguyên tắc 2: Chọn MBA liên lạc.
- Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất(ở đây 2
cấp điện áp đều >=110kvđều có trung tính nối đất trực tiếp).
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 8 Lớp Đ4H3
- Hệ số có lợi
cT
c
UU
220 110
0,5
U 220

=>Ta dùng 2MBA tự ngẫu làm MBA liên lạc.
Nguyên tắc 3: Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây.
Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn công suất dự phòng của

hệ thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp.
Do S
UTmax
/S
UTmin
=82,353 / 65,882MVA và công suất phát của 1 tổ máy là S
Fđm

= 62,5 MVA, cho nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba
pha hai cuộn dây bên trung áp.
Nguyên tắc 4:
Vì
2. 2.62,5 125 100   
HT
dmF dp
SS
nên không thể ghép 2 máy phát chung một máy biến
áp được.

Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài
việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn và
linh hoạt trong quá trình vận hành sau này.
Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn,
liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố không bị
tách rời các phần có điện áp khác nhau .

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 9 Lớp Đ4H3
a. Phương án 1

F3 F1 F2 F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B3 B1 B2
B4

S
UC

Hình 1-2.Phương án nối điện phương án 1.

Nhận xét:
Phương án này gồm có hai bộ máy phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây. Mỗi bộ lại nối
lên một thanh góp điện áp cấp 220 kV và cấp 110 kV để cấp cho phụ tải từng cấp đó.

Ngoài ra còn có 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ vừa phát công suất lên hệ
thống, vừa truyền tải công suất thừa hay thiếu cho phía 110kV.
Phụ tải địa phương U
F
được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với máy phát F2
và F3.
Ưu điểm:
-Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải lúc bình thường, sự cố.
-Bố trí nguồn và tải cân đối.
-Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công
suất nhỏ.
-Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục.
-Vận hành đơn giản.
Nhược điểm:
Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.


Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 10 Lớp Đ4H3
b. Phương án 2
F2
F3
110 kV220 kV
HT
S
UT
B1 B2
B
3

S
UC
S
dp
S
dp
F1
F4
B
4

Hình 1-3.Phương án nối điện phương án 2.
Nhận xét:
Phương án này gồm có hai bộ máy phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây. 2 bộ đều nối
lên thanh góp cấp 110 kV để cấp cho phụ tải từng cấp đó. Ngoài ra còn có 2 máy biến
áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ vừa phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công
suất thừa hay thiếu cho phía 110kV.
Phụ tải địa phương U
F
được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với máy phát F1và
F2.
Ưu điểm:
-Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn
giá máy biến áp 220kV.
-Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm:
Tổn thất công suất lớn khi S
Tmin
.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 11 Lớp Đ4H3
c. Phương án 3
F2
F3
110 kV
220 kV
HT
S
UT
B1
B2
B
3

S
UC
S
dp
S
dp
F1

F4
B4

Hình 1-4.Sơ đồ nối điện phương án 3.
Nhận xét :
Trong phương án này ta dùng hai bộ máy biến áp B3, B4 máy phát điện F3, F4 làm
việc song song với nhau cung cấp lên thanh góp cao áp 220 kV và hai cặp F1, F2 máy
biến áp B1, B2 làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 làm
nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau.
Ưu điểm :
-Lượng công suất truyền tải qua cuộn trung nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ.
-Đảm bảo cung cấp điện.
Nhược điểm :
-Các MBA bố trí hết bên cao lên giá thành thiết bị cao không kinh tế.
-Có sự cố thì cuộn trung của MBATN sẽ quá tải, gây tổn thất lớn.









Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 12 Lớp Đ4H3
d. Phương án 4
F1
Sdp

F4
F3
110 kV220 kV
HT
S
UT
B1
B4
B5
F2
B
3
B2
SUC
B6

Hình 1-5.Sơ đồ nối điện chính phương án 4.
Nhận xét
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV và dùng hai
máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp
điện áp máy phát.
Ưu điểm:
-Đảm bảo cung cấp điện liên tục
-Chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía cao sang trung và hạ nên giảm
được tổn thất trong máy biến tự ngẫu.
Nhược điểm:
-Sử dụng nhiều máy biến áp, nên giá thành cao và tổn thất cũng lớn.
-Vận hành phức tạp hơn các phương án khác.
Kết luận:
Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 là đơn

giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa nó vẫn đảm bảo các chỉ tiêu
về kĩ thuật. Do đó ta giữ lại 2 phương án đó để tính toán chi tiết và so sánh.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 13 Lớp Đ4H3
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP.
Ta thấy điện năng được truyền tải từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều
lần biến đổi điện áp bằng các MBA tăng và giảm áp, do đó tổng công suất đặt của các
MBA trong HTĐ thường gấp 4 – 6 lần tổng công suất của các MPĐ có trong hệ
thống. Mặc dù hiệu suất MBA tương đối cao ( ≈ 98% ) nhưng tổn thất điện năng trên
MBA rất lớn, vì vậy việc tính toán chọn MBA trong thiết kế NMĐ là phần rất quan
trọng, việc lựa chọn và sử dụng MBA trong những mạng điện thích hợp không chỉ giúp
giảm công suất đặt của các MBA, sử dụng chúng đặt hiệu quả trong thiết kế mà còn
góp phần nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm chi phí cho việc thiết kế NMĐ.
A. Phương án 1:
F3 F1 F2 F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B3 B1 B2
B4

S
UC

2.1a. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA.
Nguyên tắc:Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây là
bằng phẳng trong suốt 24h,phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ

sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu,không xét tới tổn thất trong MBA.
2.1.1a. Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây.
Ta có công thức chọn MBA:
max
bo dmF td
1
62,5 10,795 59,801(MVA)
4
1
S S .S
n

Trong đó :
-
max
td
S
: công suất tự dùng lớn nhất.
- n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 4.
- S
dmF
: công suất của một tổ máy phát.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 14 Lớp Đ4H3
Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận.
2.1.2a. Máy biến áp liên lạc.
Giả thiết:-MBATN làm việc ở chế độ truyền tải điện áp từ hạ lên trung và cao.
-Không xét tới tổn thất trong MBA.
Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy biến

áp như sau :
 
1
()
( ) 4
2
1
( ) ( )
3
2
( ) ( ) ( )
S S t S
CT t UT bo
S S t S t S
VHT UC bo
CC t
S S S
CH t CC t CT t








  









Ta phân bố công suất


Bảng 2-1: Phân bố công suất cho các phụ tải ở các cấp.

giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
CC
, MVA
36.160
27.980
27.980
23.397
47.992
43.875
47.992
36.160

S
CT
,MVA
7.159
3.041
3.041
7.159
7.159
11.276
7.159
7.159
S
CH,
MVA
43.318
31.020
31.020
30.556
55.151
55.151
55.151
43.318
Nhận xét:
Ta thấy S
CT
khi tính toán có giá trị dương tức là MBA tự ngẫu làm việc ở chế độ:tải
công suất từ hạ lên cao và trung.

2.2a. Chọn loại và công suất định mức của MBA.
2.2.1a. Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây.

Công suất định mức được tính:
1
S
F
dmB dmF TD dmF
S S S  

S
dmF
: công suất định mức máy phát.
S
dmB
: công suất định mức máy biến áp ta chọn.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 15 Lớp Đ4H3
Ta đã có S
dmF
=62,5 MVA ta chọn MBA có thông số:

Bảng 2-2: Bảng thông số MBA 2 cuộn dây B1,B4 trong sơ đồ bộ TДЦ125
Mã Hiệu

S
đm
( MVA )
U
c

( kV )

U
H

(kV)
ΔP
0

( kW)
ΔP
N

(kW)
U
N
%
I
o
%
Giá
10
3
rup
TPДЦ
(Bộ B3)
63
230
10,5
67
300
12

0,8
109
TДЦ
(Bộ B4)
63
115
10,5
59
245
10,5
0,6
91
Đối với MBA loại này không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi 1 trong 2 phần tư MF
hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc , không thể xảy ra hiện tượng làm việc
trong chế độ sự cố. Cũng vì vậy vậy mà ta chỉ cần chọn máy cắt (MC) phía cao , phía
hạ chỉ cần dùng cao cách ly sửa chữa (CL) phụ cho sửa chữa.

2.2.2a. MBA liên lạc.
Như đã nhận xét ở chương I ta sẽ dùng máy biến áp tự ngẫu với hệ số độ lợi là ∝= 0,5
Ta có công suất chọn MBA tự ngẫu:
dmTN dmF
11
S .S .62,5 125(MVA)
0,5

  

Ta có thông số MBATN:
Bảng 2-3: Thông số máy biến áp tự ngẫu AtдцTH 125.

2.2.3a. Kiểm tra điều kiện quá tải.
- Đối với MBA 2 cuộn dây: MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu
cầu điều chỉnh điện áp phía hạ, như vậy chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp

Mã hiệu

S
đm

(MVA)
U ( kV )
ΔP
o

(Kw)
ΔP
N
(kw)
ΔU
N
%
I
o
%

C
T
H
C-T
C-H

T-H
CT
C
H
T
H
ATдцTH

125
230
121
11
75
290
-
-
11
31
19
0,6
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 16 Lớp Đ4H3
và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều khiển kích thích (TĐK) của
MF.
- Đối với MBATN: Ta xt các trường hợp cố như sau:
TH1: Hỏng 1 bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại.
Trong khoảng thời gian 17h-20h ta có S
UT
=82,353 (MVA)

Ta kiểm tra điều kiện điều kiện quá tải:

max
qtsc dmB2(B3) UT
2. .k .S S
2.0,5.1,4.125 175 82,353 (MVA)


  

=>Thỏa mãn điều kiện quá tải.

F3 F1 F2 F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B3 B1 B2
B4

S
UC

Phân bố lại công suất:
 
max
CT UT
UTmax UTmax
CH dmF UF TD
CC CH CT

11
S .S .82,353 41,177(MVA)
22
1 1 1 1
S S .S .S 62,5 .9,302 .10,795 55,150 MVA
2 4 2 4
S S S 55,150 41,177 19,973(MVA)
  
      
    


MBA tự ngẫu truyền tải công suất từ cuộn hạ lên cuộn trung và cuộn cao, cuộn hạ
mang tải nặng nhất.
Ta có
max max
thua CH
S S 55,150(MVA)

Ta kiểm tra điều kiện quá tải:
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 17 Lớp Đ4H3
max sc
thua qt dmB
S k . .S
55,150 1,4.0,5.125 87,5(MVA)


  

Vậy thỏa mãn điều kiện.
Xác định công suất thiếu phát về hệ thống:
UTmax ax
VHT C 4C
= 85,505+64,045 -2.19,973-59,801=49,803(MVA)<S 100
S =S 2.S
()
UTm
UC boB
HT
DP
thieu
SS
MVA

Vậy hệ thống đã bù đủ công suất =>MBA đã chọn không bị quá tải khi sự cố mất B4.
TH2: Hỏng 1 máy biến áp liên lạc tại phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng B2)
F3 F1 F2 F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B3 B1 B2
B4

S
UC

Ta kiểm tra điều kiện quá tải:

max
qtsc dmB2(B3) boB4 UT
.k .S S S
0,5.1,4.125 59,801 147,301 82,353 (MVA)


   

Vậy thỏa mãn điều kiện quá tải.
Phân bố lại công suất:
4
ax a
max
UT
UTm UT
CH đmF UF TD
x
S S 82,353 59,801 22,552(MVA)
S S S .S
11
62,5 9,302 .10,795 50,499(
4
S 50,499 22,552 27,947 MVA
)
4
CT
CC CH C
boB
T
m

S
MV
SS
A

Cuộn hạ vẫn mang tải nặng nhất :
max max
thua CH
S S 50,499(MVA)

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 18 Lớp Đ4H3
Ta kiểm tra lại điều kiện quá tải :
max sc
thua qt dmB
S k . .S
50,499 0,5.1,4.125 87,5(MVA)


  

Vậy thỏa mãn điều kiện.
Xác định công suất thiếu phát về hệ thống:
U ax aTm x
3VHT
= 83,505 64,045 27,947 59
S =S
,801 59,802<S 100( )
t

UTm
UC boB
HT
h
D
ie C
P
uC
SSS
MVA

Vậy hệ thống đã bù đủ công suất=>MBA đã chọn không bị quá tải khi mất B2.

TH3:Hỏng 1 máy biến áp liên lạc tại phụ tải trung cực tiểu
F3 F1 F2 F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B3 B1 B2
B4

S
UC

Ta kiểm tra điều kiện quá tải:
min
qtsc dmB2(B3) boB4 UT
.k .S S S
0,5.1,4.125 59,801 147,301 65,882(MVA)



   

Thỏa mãn điều kiện quá tải.
Phân bố lại công suất:
4
min
min
UT
UTmin UT
CH đmF UF TD
S S 65,882 59,801 6,081(MVA)
S S S .S
11
62,5 8,372 .9,986 51,632(
4
S 51,632 6,081 45,551 MVA
)
4
boBCT
CC CH CT
S
MV
SS
A

Ta dễ nhận thấy cuộn hạ mang tải nặng nhất.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 19 Lớp Đ4H3
max max
thua CH
51,632(SS )MVA

Ta kiểm tra lại điều kiện quá tải :
max sc
thua qt dmB
S k . .S
51,632 0,5.1,4.125 87,5(MVA)


  

Vậy thỏa mãn điều kiện.
Xác định công suất thiếu phát về hệ thống:
UT min
1
min
VHT
= 55,086 53,933 45,551 59
S=
,801 3,667
S
100( )
th
UT
UC boB
HT
D

ieu CC
P
SS
S MV
S
A

Vậy hệ thống đã bù đủ công suất=>MBA đã chọn không bị quá tải.
Kết luận: Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong nhà máy.
2.3.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 dây quấn.
Máy biến áp mang tải bằng phẳng S
bo
cả năm:

∆P
o
: tổn thất công suất không tải.

∆P
N
: tổn thất công suất ngắn mạch.
2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu.
Đối với 2 MBATN B1 và B2 nhà chế tạo chỉ cho thông số của
C-T
N
290Δ )P (Wk
ta
coi như: