Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Lời nói đầu
Nhu cầu về năng lợng nói chung, và nhu cầu về năng lợng điện nói riêng ngày càng
gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nớc trên thế giới. Việc sử dụng các nguồn
năng lợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lợng mới, trong đó có năng lợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lợng mà còn là
một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xà hội, xuất phát từ thực tế và sau
khi học xong chơng trình của ngành hệ thống điện. Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy, công
suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung áp
110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV.
Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy .
Em xin đợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện
- Khoa điện - Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, đà trang bị kiến thức cho em trong quá
trinh học.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà.
ĐÃ nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này.
Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong các thầy, cô giáo trong hội đồng coi và chấm thi tốt nghiệp chỉ dẫn
và giúp đỡ.
Em xin trân trọng cảm ơn !

Sinh viên

Trần Việt Hng

1

Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Phần I
Phần điện của nhà máy nhiệt điện ngng hơi 440MW.
Chơng I. Tính toán phụ tải - chọn sơ đồ nối dây.

1-1. Chọn máy phát điện.
Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng. Ngoài ra với
khả năng điều chỉnh đợc công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng
trong việc đảm bảo chất lợng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu
của nhà máy nhiệt điện ngng hơi gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức P =
110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là:
TB - 120 -2T3 : với các thông số kỹ thuật nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1- 1
S
(MVA)
129,412

P
(MW)
110

n
(V/p)
3000

U

(kV)
10,5

Co
0,85

IdmStato
(A)
7760

IdmRoto
(A)
1830

Xd
0,190

'

Xd
0,278

Xd
1,91

1-2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
Để đảm bảo chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điện
phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong các
mạng điện). Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là
vô cùng quan trọng.

Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian.
Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rất
quan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn
đợc phơng án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lợng
của máy biến áp, phân bố đợc công suất tối u giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ
máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lợng và tính toán tổn thất trong máy
biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đ ợc chọn theo công
suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân
bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. Công
thức chung
S để tính toán
HTthiết kế nh sau:
S
C

S=

T

P%
.Pmax
100.Cos

(1-1)

Trong đó:
S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp.
Pmax: Công suất tác dụng cực đại.
P % : Công suất tínhMáy

theobiến
của công suất cực đại.
% áp
Cos : Hệ số công suất phụ tải.

F

2

SUF

STD


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Sơ đồ chung của một nhà máy điện
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Phụ tải nhà máy theo thời gian đợc xác định theo công thức (1-1)
với Pmax = 440 (MW).
Cos = 0,85
=> SNMmax =

Pmax
Cos

=

440
0,85

=517,647 (MVA)

KÕt qu¶ tÝnh toán ghi ở bảng 1-2:

Bảng 1-2
Thời gian t(h)
STNM%
STNM(t)(MVA)

010
80
414,118

1012
90
465,882

1218
100
517,647

1824
90
465,882

Ta có đồ thị phụ tải sau:
STNM(MVA)

600
500

517,647
414,118

465,882

465,882

400

200

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
1.2.2 Đồ thị phụ tải trung áp
10 110
24
12 kV.
18
Đồ thị phụ tải trung áp 110kV cũng đợc xác định tơng tự nh trên
0
với Pmax = 160 (MW).

~

Cos = 0,86.
=> S T

max

P

160

max
= Cos  0,86 = 186,047 (MVA).

3

t(h)


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-3.

Bảng 1-3
Thời gian t(h)
ST %
(t)
ST (MVA)

06
90
167,442

610
80

148,837

1014
90
167,442

1416
100
186,047

1620
90
167,442

2024
80
148,837

Ta có đồ thị phụ tải sau:
ST(MVA)

200

186,047
167,442

150

167,442

167,442

148,837

148,837

100

0
Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm trên trung áp
1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
6
10
14 16
0
20
24
Víi :U®m = 10,5 kV
Pmax = 18 (MW).
Cos = 0,83 .

t(h)

=> S UF = 21,687 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ë b¶ng 1-4:
max

B¶ng 1-4

SUF(MVA)

Thêi gian t(h)
08
80
SUF%
20
17,349
SUF(t)(MVA) 17,349

812
1214
19,518
70
80
15,18117,349
17,349
15,181

15

21,687

1416
1618
9019,581 100
19,518 21,687
17,349

1822
90
19,518

2224
80
17,349

Ta có đồ thị phụ tải sau:
10

`

0

8

12 14
4

16 18

22 24

Hình 1-3: Đồ thị phụ tải ngày đêm cấp điện áp máy ph¸t

t(h)


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

1.2.4 Đồ thị phụ tải tự dùng.
Đồ thị phụ tải tự dùng đợc xác định theo công thức sau:
(t )

STD(t) =  .

p NM
S
(0,4  0,6. NM ) (1-2)
CosTD
S NM

Trong đó:
STD(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
PNM = 440 MW công suất tác dụng của nhà máy.
SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
SNM: Công suất đạt của toàn nhà máy. SNM = 517,647MVA.
: Số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 7%).).
CosTD =0,82.
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-5 :

Bảng 1-5
Thời gian t(h)

010

1012

1218

1824

SNM(t)(MVA)
STD(t)(MVA)

414,118
33,054

465,882
35,307

517,647
37,561

465,882
35,307

Ta có đồ thị phụ tải nh sau:
F2

40

33,054

35,307

37,651

35,307

30
20

0
Hình
1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy
10 12

1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.

5

18

24

t(h)


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Với: Pmax =130 MW.
Cos = 0,86.
=> SCmax=

Pmax
130

151,163 (MVA).

Cos
0,86

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-6:

Bảng 1-6
Thời gian t(h)
SC%
SC(t)(MVA)

04
70
105,814

412
80
120,930

1220
90
136,047

2022
100
151,163

2224
80
120,930

SC(MVA)
151,163

150

136,047
120,930

120,930

105,814

100

50

Hình 1-5 Đồ thị phụ tải ngày đêm bên cao áp.
0 suất phát
1.2.6. Công
vào hệ thống.
12
20 22 24
4
Công suất phát vào hệ thống đợc xác định theo công thức sau:
SVHT (t) = STNM (t) - [ STD(t) + ST(t) + SUF(t) + SC (t)]
Trong đó:
SNM(t): Công suất của nhà máy tại thời điểm t
STD(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t.
ST(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
SUF(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.

SC(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t.
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1- 7:

t(h)

Bảng 1-7
t(h)
SNM(t)
STD(t)
SC(t)
ST(t)
SUF(t)
SVHT(t)

0 4
414,118
33,054
105,814
167,442
17,349
90,459

46
414,118
33,054
102,930
167,442
17,349
75,343

68
414,118
33,054
102,930
148,837
17,349
93,948

810
414,118
33,054
102,930
148,837
15,181
96,116

1012
465,882
35,307
102,930
167,442
15,181
127,022

Ta có đồ thị phụ t¶i nh sau:

6

1214
517,647

37,561
136,407
167,442
17,349
159,248

1416
517,647
37,561
136,407
186,047
19,518
138,474

1618
517,647
37,561
136,047
167,442
21,687
154,910

1820
465,882
35,307
136,407
167,442
19,518
107,568

2022
465,882
35,307
151,163
148,837
19,518
111,057

2224
465,882
35,307
102,930
148,837
17,349
143,459


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

S (MVA)
517,647

500
465,882

465,882

450

414,118

SNM

400
379,173

SVHT

362,737

358,399

350

358,314 354,825

338,860

338,775

322,423

320,170
318,002

323,659

300

Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
SC

250

243,126
217,845

217,930
199,240

200

222,352

226,690 222,267
203,662 201,493

197,072

150
ST
100
57,079 59,248
50,488 54,910
48,235
1.3. Chọn các phơng pháp nối dây:
50,403

50

54,825

52,656

Qua kết quả tính
thấy nhiệm vụ chính của nhà máy
STDtoán cân bằng công suất ta nhận
21,687
19,5
19,518
thiết kế
cung cấp điện cho hệ15,181
thống điện
qua lới
cho phụ tải cấp
17,349
17,349
18 điện 220kV và cung cÊp17,349
SUF

7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

t(h)


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

điện áp 110kV và 220 kV. Nh vậy ta có thể đa ra một số nhận xét về xây dựng các phơng
án nối dây nh sau:
- Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một lợng điện:
max

SUF
21,687
2 =
=10,844 (MVA)
2

Khi đó lợng điện cấp cho phụ tải địa phơng chiếm:
max
SUF
.100 21,687.100

8,379(%) 15(%)
2.S dmF
2.129,412

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải địa phơng.
UC = 220kV; UT = 110kV
Trung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp. Mặt khác hệ số có lợi lµ
=

U C  U T 220  110

0,5
UC
220

Do vËy cã thể dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc
- Cấp điện áp 110KV có công suÊt :STmax = 186,047 (MVA)
STmin = 148,837(MVA)
Mµ: SdmF = 129,4(MVA).VËy cã thĨ ghÐp tõ 12 bé m¸y ph¸t - m¸y biến áp ba pha

hai cuộn dây lên thanh góp 110 kV.
- Cấp điện áp 220kVcó:
Phụ tải cao220kV:
SCmax =151,163 (MVA)
SCmin =105,814 (MVA)
Công suất phát về hệ thống:
SHTmax = 159,248 (MVA)
H
SHTmin = 75,343MVA)
T
Sdt = 200(MVA)
220kVDo vËy cã thĨ ghÐp tõ 2 ®Õn 3 bộ máy phát110kV
- máy biến áp kể cả máy biến áp tự
ngẫu và 2 cuộn dây bên cao áp.
Trên cơ sở phân tích trên, ta có thể đa ra 1 số phơng án nối dây nh sau:
1.3.1 Phơng án I: (Hình 2-1)
ở phơng pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung
áp 110kV
để cung cấp điện cho phụ tải trung áp.
AT1
AT2
T3biến áp tự ngẫu.
T4
Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dïng hai m¸y
Sc

~

F1

~

ST

8
F2

~

F3

~

F4


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phơng án I
* Ưu điểm: chỉ có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao
đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu t ít.
* Nhợc điểm: Công suất cđa hai bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p lín hơn công
suất phụ tải phía trung vào thời điểm phụ tải max nên nguồn công suất thừa đi về phía hệ
thống do đó tổn thất công suất trong máy biến áp là cao.
1.3.2 Phơng án II: (Hình 2-2)
ở phơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5
kV, 110kV, 220kV. Nhng phía 110kV ta chỉ để một bộ máy phát - máy biến áp và
chuyển một bộ máy phát - máy biến áp sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cung

cấp thêm nguồn công suất phát về phía hệ thống.
* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tơng ứng
* Nhợc ®iĨm: do cã 1 bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn áp bên cao nên vốn đầu t ban
đầu so với phơng án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn
SC

ST

H
T

220kV

T1

110kV

AT3

AT2

~

F1

~

9

F2

~

F3

T4

~

F4


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Hình 2-2. Sơ đồ nối điện của phơng án II.
1.3.3 Phơng án III: (Hình 2-3)
ở phơng án này ta dïng 2 bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p ba pha 2 cuộn dây để cung
cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV. Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bé m¸y ph¸t.
M¸y biÕn ¸p 3 pha 2 cuén dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV
và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạ
cung cấp cho phụ tải địa phơng và trích ra một phần cho dự phòng tự dùng.

H
T

SC

ST

110kV

220kV

T1 T 1

T2

AT2

AT1

T3

T4

Hình 2-3. Sơ đồ nối điện của phơng án III.
F4
F3 ~
F2
STD
SUF
~ F1* Ưu~điểm:
~
Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận
~hành. Do phụ tải địa phơng đợc trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảm bảo
cung cấp điện 1 cách liên tục.
* Nhợc điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía
cao phức tạp nên vốn đầu t cao.

10


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Chơng II: Tính toán 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 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 bình thờng và khi xảy ra sự cố
nặng nề nhất.
Các máy biến áp đà đợc hiƯu chØnh theo ®iỊu kiƯn khÝ hËu nhiƯt ®íi. Do vậy không
cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng.
A. Phơng án I.
SCmax =151,163 (MVA)
STmax = 186,047 (MVA)
SCmin =105,814 (MVA)
STmin = 148,837(MVA)
H
T

SC

ST

220kV

110kV

AT2

AT1

F1

~

~

T4

T3

F3

F2

2.1a. Chän m¸y biÕn ¸p.

11

~

~

F4


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

- Máy biến áp T3; T4 đợc ghép bộ với máy phát điện F3 ; F4 đợc chọn giống nhau.
Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn theo công suất định mức của máy phát
điện.
max
SđmT SđmF - S TD 129,412  37,561 = 120,022 (MVA)

4

4

Trong ®ã:
SdmF : Công suất định mức của máy phát điện
SdmT: Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn.
Vậy ta chän m¸y biÕn ¸p TДц 125.000 - 121/10,5 cã c¸c thông số nh sau:
Sdm
(MVA)
125

UCdm
(kV)
121

P0
(kW)
100

UHdm

(kV)
10,5

PN
(kW)
400

UN%).
10,5

Giá thành
(103 USD)
650

I0 %).
0,5

- Với các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2:
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công suất định mức
của máy phát điện.
SdmAT

1

(SđmF -



max
S TD

1
37,561
)
(129,412
) = 240,044(MVA)
4
0,5
4

SdmAT : Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn.
Với hệ số có lợi là:
=

UC UT
220  110

= 0,5.
UC
220

VËy ta chän m¸y biÕn ¸p tù ngÉu AT TH - 250.000 - 242/121/10,5 có các

thông số kỹ thuật nh sau:
Điện áp kV

Sdm(MVA)
250

UC

UT

UH

242

121

10,5

P0

PN

(kW)

(kW)

I0 %).

120

520

0,5

UN%).
C-T

C-H

T-H

11

32

20

Giá thành
(103 USD)
1500

2.1.1a Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Máy phát điện ghép bộ F3, F4 phát một phần cho tự dùng của khối, phần còn lại đợc đa thẳng lên thanh góp 110kV.
- Để thuận tiện cho quá trình vận hành và tính toán, ta luôn cho tổ máy F 3, F4 phát
với công suất định mức SđmF = 129,412 (MVA). Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến
áp T3 và T4 là:
ST3 = ST4 = SFđm -

1
S max = 129,412 - 9,390 = 120,022 (MVA)
4 TD

+ Ph©n bè công suất trong các máy biến áp AT1 và AT2.

12


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Tổ máy phát điện F1 ; F2 cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa phơng,
phần còn lại đẩy lên thành góp 110 kV hoặc 220kV. Với phân bố công suất nh trên, ta
tính luồng công suất chảy qua các cuộn dây 2 máy biến áp ngẫu:
C
- Công suất truyền qua cuộn cao áp: S TN
(t ) 

SVHT (t )  S C (t )
2

Trong ®ã:
SC(t): Công suất phụ tải phía cao theo thời gian.
S VHT (t ) : Công suất phát về phía hệ thống theo thêi gian.
C

S TN (t ) : C«ng st trun qua phía cao của máy biến áp tự mẫu tại thời điểm t.
- Công suất truyền qua phía trung áp.
S TTN (t ) 

S T ( t )  ( S T 3( t )  S T 4 ( t ) )
2

T

S TN (t ) : C«ng st trun qua phÝa trung ¸p cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu tại thời
điểm t.
ST

(t )

ST3

: Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t.

(t )

, ST4

(t )

: Công suất máy biến áp T3 ; T4 truyền lên mạng điện áp

110 kV tại thời điểm t.
Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu.
H
C
S TN
(t ) = S TN
(t ) + S TTN (t )
S TTN : mang dấu dơng (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải
công suất về thanh góp trung áp và ngợc lại, mang dấu âm (-) các cuộn dây trung áp
mang tải công suất từ thanh gãp trung ¸p vỊ hƯ thèng.
Sau khi tÝnh to¸n, thu đợc bảng phân bố công suất cho các cuộn d©y :
t(h)
C
S TN

0 4
98,137

46
98,137

68
107,439

810
108,523

1012
123,976

1214 1416
147,648 137,261

1618
145,479

1820
121,808

2022 2224
131,110 132,195

ST
TN

-36,301

-36,301

-45,604

-45,604

-36,301

-36,301

-12,867

-36,301

-36,301

-45,604 -45,604

H
S TN

61,836

61,836

61,835

62,919

87,675

111,347 110,262

109,178

85,507

85,506

Ta thÊy:

86,591

C max
S TN
= 147,648 (MVA) < Sdm = 250 (MVA)

S TTNmax = 45,604 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
H max
S TN
= 111,347 (MVA) < Stt = 125 (MVA)

Do vËy khi làm việc bình thờng không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.
2.1.2a.Kiểm tra quá tải khi sù cè cđa c¸c m¸y biÕn ¸p:
1) Sù cè 1:Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ máy phát - máy biến áp bên trong (giả sử T 4)
tại thời điểm : S Tmax = 186,047 (MVA)
Khi ®ã :

SVHT =138,474 (MVA)

13


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiƯt ®iƯn
SC =136,047 (MVA)
SUF = 19,518 (MVA)

S Tmax = 186,047 (MVA)

S C = 136,047 (MVA)
H
T

220kV

110kV
77,250

120,022

77,250

AT1

AT2

33,013

T3

T4

33,013
110,263

110,263

~

~

F1

F3

F2

~

F4

~

dm
§iỊu kiƯn kiĨm tra: 2. . K 3qtC . S TN
 S Tmax - SBé

dm
Víi 2. . K 3qtC . S TN
= 2. 0,5. 1,4 . 250 = 350 (MVA)

S Tmax - SBé = 186,047 - 120,022 = 66,025(MVA)
350(MVA) > 66,025 (MVA) thoả mÃn điều kiện.
Để xác định lợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc :
1 mÃ
1
S T S bo [186,047- 120,022] = 33,013 (MVA)
2
2
1
1 max
1
1
= S®mF - .SUF - S TD
= 129,412 - .19,518  37,561 =110,263(MVA)
2
4
2
4

SCT =
SCH





SCC = SCH - SCT = 110,263 - 33,013 = 77,250 (MVA)
Ta nhËn thÊy r»ng SCT = 33,013 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
SCH = 110,263 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
dm
SCC = 77,250 (MVA) < S TN
= 250 (MVA)

14


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Vậy không có cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.
Sthiếu = SVHT +SC - 2. SCC =138,474 +136,047 - 2.77,250 = 120,021 (MVA)
SthiÕu = 120,021 (MVA) < S d tr÷ = 200 (MVA) (HƯ thèng bï đủ công suất thiếu hụt).
Nh vậy các máy biến áp làm việc bình thờng khi hỏng bộ máy phát- máy biến áp
bên trung.
2)Sự cố 2 :Khi hỏng hóc xảy ra ở máy biến áp liên lạc tại thời điểm:
S Tmax = 186,047 (MVA).

Khi ®ã: SVHT = 138,474( MVA)
SC =136,047 (MVA)
SUF =19,518 (MVA)

SVHT 138,474( MVA) S C 136,047 ( MVA)

S Tmax 186,047( MVA)

H
T

220kV

110kV
120,022
120,022

154,501

AT2

AT1

T3

T4

53,997
100,504

~

F1

~

15

F2

F3

~

~

F4


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Điều kiện kiểm tra:
dm
K ttcc . .S TN
S Tmax  2.S bo

K ttSC . .S Tdm = 1,4. 0,5. 250 = 175 (MVA)

S Tmax  2.S bo = 186,047 - 2. 120,01 = - 53,997(MVA) (Đủ điều kiện thoả mÃn).

Dấu (-) chỉ lợng công suất truyền từ phía trung sang phía cao.
Để xác định lợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc.
Sự phân bố công suất trên máy biến áp liên lạc:
SCT = S Tmax - 2.SBé = 186,047- 2. 120,022 = - 53,997 (MVA)
1 max

1
S td
4
SCH= S®mF - SUF = 129,412- 19,518- 4 . 37,561 = 100,504 (MVA)

SCC = SCH - SCT = 100,504 + 53,997 = 154,501(MVA)
- Công suất của cuộn dây nối tiếp:
Snt=

UC  UT
UC

( PT  PH ) 2 (QT  QH ) 2

SH = 100,504 (MVA)  PH = SH.cos  H =100,504.0,83 = 83,418(MW)
QH = SH. 1  cos 2 H = 100,504.

= 56,057(MVAR)

1  0,83 2

ST = 53,997(MVA)  PT = ST.cos  T = 53,997.0,86 = 46,437(MW)
QT = ST. 1  cos 2 T = 53,997.

1  0,86 2

= 27,554(MVAR)

220  110
. (53,997  83,418) 2 (27,554  56,057) 2 = 77,222(MVA)

 Snt =
220

- C«ng st cđa cn d©y chung:
Sch =
=

(

U C  UT
U  UT
U
U
.PT  T .PH ) 2  ( C
.QT  T .QH ) 2
UC
UC
UC
UC

(0,5.46,437  0,5.86,418) 2  (0,5.27,544  0,5.56,057) 2

= 23,345(MVA)

- C«ng st cđa cn thø ba:
Sha = SH = SCH = 100,504 (MVA)
Ta nhËn thÊy:

dm
Snt = 77,222(MVA) < Stt = . S TN

= 0,5.250 = 125 (MVA)

Sch = 23,345(MVA) < Stt = 125 (MVA)
Sha = 100,504 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
Sthiếu = SVHT + SC - Scc = 138,474 +136,047 - 154,501 = 120,020 (MVA)
SthiÕu = 120,020 (MVA) < S dù tr÷ = 200 (MVA), nên khi bị sự cố 1 MBA tự ngẫu thì
hệ thống huy động đủ lợng công suất thiếu hụt.
3)Sự cố 3: Trờng hợp nguy hiểm nhất là khi hỏng MBA liên lạc tại thời điểm:

16


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiƯt ®iƯn
S Tmin = 148,837( MVA)
Khi ®ã : SVHT = 96,116 (MVA)
SC =120,930 (MVA)
SUF = 15,181(MVA)
Phân bố công suất trên máy liên lạc:

S = 96,116(MVA)

S = 120,930(MVA)

S = 148,837(MVA)

H
T

110kV

220kV
196,048

AT1

120,022

120,022

AT2
T3

T4

91,207
104,841

Lúc này 2 bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p T 3; T4 cung cấp cho phụ tải một lợng công
suất là: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)
F3 ~
~ F4
~ F1
~ F2
Vậy lợng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là:
SCT = 240,044 - S Tmin = 240,044 - 171,429 = 91,207 (MVA)
Máy phát điện đa công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố 1
lợng công suất là:

SCH = SđmF -

1
max
S TD
- SUF = 129,412 - 9,390 - 15,181 = 104,841(MVA)
4

C«ng suất truyền qua cuộn cao lên hệ thống là:
SCC = SCT + SCH = 91,207+ 104,841 = 196,048 (MVA)

SH = 104,841(MVA)  PH = SH.cos  H =104,841.0,83 = 87,018(MW)
17


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiƯt ®iƯn
QH = SH. 1  cos 2 H =104,841.

= 58,476(MVAR)

1  0,83 2

ST = 91,207 (MVA)  PT = ST.cos  T = 91,207.0,86 = 78,438(MW)
QT = ST. 1  cos 2 T = 91,207.

1  0,86 2

= 46,542(MVAR)

- Công suất của cuộn dây nối tiếp:
Snt=

UC UT
UC

( PT  PH ) 2 (QT  QH ) 2

= 220  110 . (78,438  87,018) 2 (46,542  58,476) 2 = 97,985(MVA)
220

- Công suất của cuộn dây chung:
Sch =
=

(

U C  UT
U  UT
U
U
.PT  T .PH ) 2  ( C
.QT  T .QH ) 2
UC
UC
UC
UC

(0,5.78,438  0,5.87,018) 2  (0,5.46,542  0,5.58,476) 2

= 7,349(MVA)

- C«ng st cđa cuén thø ba:
Sha = SH = SCH = 104,841 (MVA)
Ta nhËn thÊy: Snt = 97,985(MVA) < Stt = 125 (MVA)
Sch = 7,349 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
Sha = 104,841 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải
Sthiếu = SVHT +SC - SCC = 96,116 + 120,930 - 196,048 = 20,998(MVA)
SthiÕu= 20,998(MVA) < Sdù tr÷ = 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ lợng công suất thiếu
hụt).
Nh vậy máy biến áp đà chọn là phù hợp.
2.2.a. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.
- Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây T 3 ; T4, vì máy biến
áp vận hành độc lập nên tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây đợc xác
định nh sau:
A = n. P0.T + nPN (

Sb 2
) .T
S dm

Trong ®ã :
n: số máy biến áp
P0 : tổn thất không tải của máy biến áp
PN : tổn thất ngắt mạch của máy biến áp
Sb: Công suất tải qua một máy biến áp
T = 8760h số giờ làm việc trong 1 năm của máy biến áp
Thay số vào ta có:

A = 2.0,1.8760 + 2.0,4 (

120,022 2
) . 8760 = 8212,941 MWh
125

- TÝnh to¸n tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu AT1; AT2

18


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Công thức tính nh sau:

SC
A = n. P0.T + n.365 .   C  i
1 
 S dm

24

2

2


 S 
 S

  T  i   H  i

 S dm 
 S dm





2


 . ti


Trong đó:
T= 8760(h)
T
H
SC
Công suất chảy qua cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t đÃ
i , Si , Si

đợc tính ở phần phân bố công suất (MVA)
P0: tổn thất không tải m¸y biÕn ¸p.
P CN ; P TN ; P H
N : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung,

hạ

của máy biến áp tự ngẫu.
ti : Là thời gian trong ngµy tÝnh theo giê.
C T

P CN H    
2



520
= 260 (kW) = 0,26(MW)
2

C  H T  H

2
2


 = 260 (kW) = 0,26(MW)


1  C   T  H  C  H
P    
2
2


 = 260 (kW) = 0,26(MW)


1  C   T  H  T  H
P    
2
2


 = 780 (kW) = 0,78(MW)


1
2

P C   C   
T


H


AAT 1 + AT 2 = 2.0,120.8760 +

365

+2. 250 2


  98,137  2 .6  107 ,439 2 .2   108,523 2 .2   




2
2
2

 123,976 .2   147,648 .2  137 ,261 .2   
  0,26 

2
2
2

   145,479  .2  121,808 .2  131,110 .2   

2


   132,195  .2


  0,26 (36,301)2 .14   45,604  2 .8   26,999 2 .2




  61,836  2 .6   61,835 2 .2   62,919  2 .2   



2

2
2

   87 ,675 .2   111,347  .2  110,262 .2  
  0,78 

2
2
2


109
,
178

.
2


85
,
507

.
2


85
,
506


.
2





2


   86 ,591 .2







Đờng dây kép
AAT 1 + AT 2 = 4858,434(MWh)
Đờng dây đơn
Đờngcủa
dâyphơng
đơn án 1 là:
Vậy tổng tổn thất điện năng
HTHT
A1 = 8212,941 + 4858,834 = 13071,375 (MWh)
2.3.a. Tính toán dòng
bức.

(8) cỡng(9)
(1)
(4)
(3)
bản:
220kVCác khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ 110kV
- Trạng thái làm việc bình thờng Ibt: xác định dòng làm việc bình thờng để chọn các
khí cụ điện(2)theo điều kiện kinh (2
tế.) Ibt đợc xác định(6)
theo luồng công suất (5)
cực đại chảy qua
thiết bị đó (Không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ).
- Trạng thái làm việc cỡng bức Icb đợc xác định để chọn các thiết bị theo điều kiện
ổn định nhiệt (phát nóng). Icb đợc xác định khi 1 phần tử của nhà máy bị sự cố và tách ra,
AT2
gây lên trên phần tử đang xét trạng
thái làm việc nặng nề nhất. T3
(5
AT1
T4
Đờng dây kép
(7)

(7)

~

F1

~

19
F2

F3

~

F4

~


Đồ án tốt nghiệp

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Phía hệ thống 220(kV):
max
Công suất đa về hệ thống cực đại : S VHT
= 159,248(MVA)

Dòng làm việc bình thờng là: I bt(1)

max
SVHT

2. 3.U c

159,248
2. 3.220

= 0,209(kA)

Dòng cỡng bức xảy ra khi đứt một mạch trong bộ kép này.
1)
(1)
I (cb
= 2. I bt
= 2.0, 209 = 0,418 (kA)

Cuén cao áp của máy biến áp liên lạc S C :
max
-Trong điều kiện vận hành bình thờng: S CC
= 147,648(MVA)

-Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung: S bCC = 77,250 (MVA)
-Sự cố biến áp liên lạc:
(max)
Khi S Tmax : S TN
= 154,501 (MVA)
CC
(min)
Khi S Tmin : S TN
= 196,048 (MVA)
CC

VËy I

( 2)
cb





max
b
TN (max)
TN (min)
max SCC
; SCC
; SCC
; SCC
196,048


= 0,514 (kA)
3.U C
3.220

Đờng dây phụ tải 220kV:
Đờng dây kép :90 MW)
(8)
I bt
=

Ppt

2. 3.U C .COS C



90
2. 3.220.0,86

Dßng cìng bøc khi đứt một mạch: I

8
cb

0,137 kA

= 2.0,137 = 0,274(kA)

Đờng dây đơn :40 MW
I bt(9)

pt
3.U C .Cos C



40
3.220.0,86

20

= 0,275 (kA)