Đồ án nhà máy điện (1)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN Độc lập – Tự do –Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP

ĐỀ SỐ 1

Họ tên sinh viên: HUỲNH VĨNH TÂN

Hệ đào tạo: Chính quy

Lớp: DHDDTCK15 (HTD) Ngành: Điện-Điện Tử

I. Tên đề tài:

Thiết kế phần điện nhà máy điện

II. Số liệu

1. Nhà máy điện có 4 tổ máy 60 MW, Uđm= 10,5 kV

Bảng biến thiên công suất phát hàng ngày theo thời gian:

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024
85 71
P(%) 50 65 95 66 73
1720 2024

2. Phụ tải địa phương (10,5 kV) 86 74

Pmax= 20 MW, cosφ = 0,85 1720 2024
83 70
t(h) 04 47 710 1014 1417

P(%) 55 65 92 74 73

3. Cấp điện áp 110 kV

Pmax= 120 MW, cosφ = 0,88

t(h) 04 47 710 1014 1417

P(%) 60 75 70 74 70

4. Hệ thống: Uđm = 220 kV, SHT = 2000 MVA

Dự trữ hệ thống 10%.

Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 80 km.

III. Nhiệm vụ thiết kế:

1. Tính phụ tải và cân bằng công suất

2. Chọn sơ đồ nối điện chính nhà máy

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 1 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

3. So sánh kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu Giáo viên hướng dẫn
4. Tính chọn khí cụ điện Nguyễn Thị Thanh Ngân
5. Tính chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng.
IV. Ngày giao nhiệm vụ đồ án
Ngày…tháng … năm 2022
V. Ngày hoàn thành đồ án
Ngày…tháng … năm 2022
Trưởng Bộ môn

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 2 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

..........................................................................................................................

Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN:

.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

..........................................................

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 3 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

MỤC LỤC

ĐỀ SỐ 1 ............................................................................................................................................ 1
Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: .............................................................. 3
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................................. 7
CHƯƠNG I ....................................................................................................................................... 8
TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ............................................................................ 8
1.1. Chọn máy phát điện................................................................................................................. 8
1.2. Tính tốn phụ tải và cân bằng cơng suất ................................................................................. 8
1.2.1. Cơng suất phát tồn nhà máy................................................................................................... 8
1.2.2. Cơng suất phụ tải tự dùng của nhà máy .................................................................................. 9
1.2.3. Công suất phụ tải các cấp điện áp ......................................................................................... 10
a) Phụ tải địa phương................................................................................................................. 10
b) Phụ tải cấp điện áp 110 KV ................................................................................................... 11
1.2.4. Công suất phát về hệ thống ................................................................................................... 12
1.3. Nhận xét chung...................................................................................................................... 13
CHƯƠNG II.................................................................................................................................... 15
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN ........................................................ 15
2.1 Đề xuất phương án ................................................................................................................ 15
2.1.1. Phương án 1 ........................................................................................................................... 15
2.1.2. Phương án 2 ........................................................................................................................... 16
2.1.3. Phương án 3 ........................................................................................................................... 16
2.2. Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án ................................................................... 17
2.2.1. Phương án 1 ........................................................................................................................... 17
a) Chọn máy biến áp .................................................................................................................. 18
b) Phân bố công suất cho các máy biến áp ................................................................................ 18
c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp .......................................................................................... 19
d) Tính tốn tổn thất điện năng trong máy biến áp .................................................................... 22
 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B3,B4 ..................................................... 22

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1,B2........................................................... 22
e) Tính dịng điện làm việc bình thường và dịng điện cưỡng bức............................................ 23
2.2.2. Phương án 2 ........................................................................................................................... 24
a) Chọn máy biến áp .................................................................................................................. 25
b) Phân bố công suất cho các máy biến áp ................................................................................ 25
c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp .......................................................................................... 26
d) Tính tốn tổn thất điện năng trong máy biến áp .................................................................... 28
 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B1,B4 ..................................................... 28

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 4 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B2,B3........................................................... 29
e) Tính dịng điện làm việc bình thường và dòng điện cưỡng bức............................................ 30
CHƯƠNG III .................................................................................................................................. 32
SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU.............................................. 32
3.1. Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án................................................................................ 32
3.2. Tính tốn kinh tế - kỹ thuật chọn phươn án tối ưu ................................................................ 32
3.2.1. Phương án 1 ........................................................................................................................... 32
a) Sơ đồ nối điện........................................................................................................................ 32
b) Tính tốn kinh tế - kỹ thuật ................................................................................................... 33
c) Chi phí tính tốn .................................................................................................................... 34
3.2.2. Phương án 2 ........................................................................................................................... 34
a) Sơ đồ nối điện........................................................................................................................ 34
b) Tính tốn kinh tế - kỹ thuật ................................................................................................... 34
c) Chi phí tính tốn .................................................................................................................... 35
3.3. Lựa chọn phương án tối ưu ................................................................................................... 36
CHƯƠNG IV .................................................................................................................................. 37
TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN ......................................................................................................... 37

4.1. Tính tốn ngắn mạch ............................................................................................................. 37
4.1.1. Xác định điểm ngắn mạch tính tốn ...................................................................................... 37
4.1.2. Xác định điện kháng các phần tử .......................................................................................... 38
4.1.3. Lập sơ đồ thay thế và xác định dòng ngắn mạch................................................................... 39
a) Điểm ngắn mạch N1 .............................................................................................................. 39
b) Điểm ngắn mạch N2 .............................................................................................................. 41
c) Điểm ngắn mạch N3 .............................................................................................................. 42
d) Điểm ngắn mạch N4 .............................................................................................................. 44
e) Điểm ngắn mạch N5 .............................................................................................................. 45
4.2. Tính tốn dịng điện làm việc bình thường và dịng cưỡng bức............................................ 45
4.3. Chọn máy cắt điện và dao cách ly ......................................................................................... 46
4.3.1. Chọn máy cắt điện ................................................................................................................. 46
4.3.2. Chọn dao cách ly ................................................................................................................... 47
4.4. Chọn cáp và kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương ................................................ 47
4.4.1. Chọn cáp ................................................................................................................................ 47
a) Chọn cáp kép ......................................................................................................................... 48
b) Chọn cáp đơn......................................................................................................................... 49
4.4.2. Chọn kháng điện.................................................................................................................... 50
a) Điều kiện chọn kháng điện .................................................................................................... 50

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 5 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

b) Chọn điện kháng Xk% ........................................................................................................... 50
c) Chọn máy cắt MC1................................................................................................................ 51
d) Tính tốn kiểm tra lại với kháng đơn và cáp đã chọn ........................................................... 52
4.5. Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát điện..................................................................... 52
4.5.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn ............................................................................................ 52
4.5.2. Kiểm tra ổn định nhiệt ........................................................................................................... 53

4.5.3. Kiểm tra điều kiện ổn định động ........................................................................................... 53
4.5.4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi có xét đến dao động riêng ................................... 54
4.6. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng ................................................................................................... 54
4.7. Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm ....................................................................................... 55
4.7.1. Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 220 kV ...................................................................... 56
4.7.2. Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 110 kV ...................................................................... 58
4.8. Chọn máy biến áp đo lường .................................................................................................. 61
4.8.1. Chọn máy biến điện áp BU ................................................................................................... 61
a) Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV ........................................................................ 61
b) Chọn BU cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV ....................................................................... 63
4.8.2. Chọn máy biến dòng điện BI................................................................................................. 64
a) Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV ...................................................... 64
b) Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV ..................................................... 65
4.9. Chọn van chống sét ............................................................................................................... 66
4.9.1. Chọn chống sét van cho thanh góp........................................................................................ 66
CHƯƠNG V ................................................................................................................................... 68
TÍNH CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG .......................................................................... 68
5.1. Chọn sơ đồ tự dùng ............................................................................................................... 68
5.2. Chọn các thiết bị và khí cụ điện tự dùng ............................................................................... 68
5.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV .................................................................................. 68
5.2.2. Chọn khí cụ điện tự dùng ...................................................................................................... 69
a) Chọn máy cắt trước máy biến áp tự dùng.............................................................................. 69
b) Chọn aptomat cho phía hạ áp 0,4 kV .................................................................................... 69
KẾT LUẬN..................................................................................................................................... 71

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 6 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

LỜI NĨI ĐẦU

Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trị hết
sức quan trọng trong q trình cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy
điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển
của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát
triển của các nhà máy điện.

Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ
mang lại lợi ích khơng nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống
điện nói riêng... .Sau khi học xong chương trình của nghành hệ thống điện, và xuất
phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau:

“Thiết kế phần điện trong nhà máy điện”, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là
60MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp 110 kV, phụ tải cấp điện
áp cao áp 220 kV và phát công suất về hệ thống qua đường dây kép dài 80 km.

Em xin chân thành cám ơn: các thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh
đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập.

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô giáo trực tiếp hướng dẫn
em trong suốt q trình làm đồ án mơn học là cô giáo Nguyễn Thị Thanh Ngân.

Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này khơng thể tránh khỏi
nhưng thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô để em
rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu.
Em xin chân thành cám ơn !

Vinh, ngày 22 tháng 05 năm 2023

Sinh viên thực hiện

HUỲNH VĨNH TÂN

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 7 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

CHƯƠNG I
TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.1. Chọn máy phát điện

Theo yêu cầu thiết kế: nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy phát, công suất mỗi tổ máy phát
là 60 MW

Từ bảng phụ lục 1.2. Máy phát điện, ta chọn được máy phát điện TBФ - 60 – 2 có các
thơng số như sau:

Bảng 1.1. Thơng số kỹ thuật máy phát TBФ – 60 -2

Loại Sđm Pđm Uđm Iđm Cosφ Xd’’ Xd’ Xd

máy MVA MW kV kA

TBФ - 75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691
60 - 2

1.2. Tính tốn phụ tải và cân bằng cơng suất
1.2.1. Cơng suất phát tồn nhà máy

Cơng suất tác dụng của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau:

PFNM(t) = P%(t). PđmFΣ (1.1)

Công suất phát ra của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau:

𝑃%(𝑡) (1.2)

SFNM(t) = Cosφđ𝑚𝐹. PđmFΣ

Trong đó:

+ PFNM(t) : Cơng suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t, MW
+ SFNM(t) : Công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t, MVA.
+ P%(t) : Phần trăm cơng suất tồn nhà máy tại thời điểm t.
+ cosφđmF : Hệ số công suất định mức của máy phát, cosφđmF = 0,8.
+ PđmFΣ : Tổng cơng suất tác dụng định mức của tồn nhà máy, MW.
PđmFΣ = 4.60 = 240 (MW).

Từ các cơng thức trên ta lần lượt tính công suất tác dụng và công suất phát ra của
nhà máy tại từng thời điểm trong ngày.

 Tại thời điểm t1 04 (h) :
- Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t1:

PFNM = P%(t). PđmFΣ

= 50%.240 = 120 (MW)

- Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t1:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 8 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

SFNM = 𝑃%(𝑡) . PđmFΣ = 𝑃𝐹𝑁𝑀

Cosφđ𝑚𝐹 Cosφđ𝑚𝐹

120

= 0,8 = 150 (MVA)

 Tại thời điểm t2 47 (h) :
- Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t2:

PFNM = P%(t). PđmFΣ

= 65%.240 = 156 (MW)

- Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t2:

SFNM = 𝑃%(𝑡) . PđmFΣ = 𝑃𝐹𝑁𝑀

Cosφđ𝑚𝐹 Cosφđ𝑚𝐹

156

= 0,8 = 195 (MVA)

Tương tự như vậy ta tính được cơng suất tác dụng và cơng suất phát của nhà máy tại các
thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính tốn cho ta bảng cân bằng công suất của
nhà máy như sau:

Bảng 1.2. Công suất tác dụng và cơng suất phát của tồn nhà máy tại thời điểm t

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024
66 73 85 71
P(%) 50 65 95 204
158,4 175,2 255 170,4
PFNM 120 156 228 198 219 213

SFNM 150 195 285

1.2.2. Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy

Công suất tự dùng cho tồn nhà máy coi như khơng đổi theo thời gian và được xác định
theo công thức sau:

 SNM(t) 
STD  .SNM.0,4  0,6.  (1.3)
SNM 


Trong đó:
+ STD : Công suất phụ tải tự dùng.

+ α% : Hệ số công suất tự dùng phần trăm, α%= 6,8 %.

Tính tốn theo cơng thức (1.3) ta có STD trong khoảng thời gian t(04):

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 9 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

150
STD = 6,8%.240.(0,4+06.300) = 12,65 (MVA)
Tính tốn tương tự ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.3. Cơng suất phụ tải tự dùng của nhà máy điện tại thời điểm t

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024
213
SFNM 150 195 285 198 219 255 15,22
MVA
STD 12,65 14,5 18,16 14,61 15,5 16,93
MVA

1.2.3. Công suất phụ tải các cấp điện áp

Công suất tác dụng các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức:

P(t) = P%(t). Pmax (1.4)

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

𝑃%(𝑡) (1.5)

S(t) = Cosφ . Pmax

Trong đó :

+ P(t): Cơng suất tác dụng các cấp tại thời điểm t, MW.
+ S(t) : Công suất phụ tải các cấp tại thời điểm t, MVA.
+ P%(t) : Phần trăm công suất tại thời điểm t
+ Pmax : Công suất tác dụng lớn nhất của phụ tải, MW.
+ cosφ : hệ số công suất từng cấp phụ tải.

a) Phụ tải địa phương.

Uđm = 10,5 (kV) ; Pmax = 20 (MW) ; cosφ = 0,85.

Từ các cơng thức trên ta lần lượt tính cơng suất tác dụng và công suất phụ tải của địa phương
tại từng thời điểm trong ngày.

 Tại thời điểm t1 04 (h) :
- Công suất tác dụng của phụ tải địa phương tại thời điểm t1:

PĐP = P%(t). Pmax

= 55%.20 = 11 (MW)

- Công suất phụ tải của địa phương tại thời điểm t1:

SĐP = 𝑃%(𝑡). Pmax = 𝑃Đ𝑃
Cosφ Cosφ

11

= 0,85 = 12,94 (MVA)

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 10 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

 Tại thời điểm t2 47 (h) :
- Công suất tác dụng của phụ tải địa phương tại thời điểm t2:

PĐP = P%(t). Pmax

= 65%.20 = 13 (MW)

- Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t2:

SĐP = 𝑃%(𝑡). Pmax = 𝑃Đ𝑃
Cosφ Cosφ

13

= 0,85 = 15,29 (MVA)

Tương tự như vậy ta tính được cơng suất tác dụng và công suất phát của nhà máy tại các
thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính tốn cho ta bảng cơng suất phụ tải của địa
phương như sau:

Bảng 1.4. Công suất tác dụng và công suất phụ tải của địa phương tại thời điểm t

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024
P(%) 55 65 92 74 73 86 74
PĐP 11 13 18,4 14,8 14,6 17,2 14,8

SĐP 12,94 15,29
21,65 17,41 17,17 20,24 17,41

b) Phụ tải cấp điện áp 110 KV
Uđm = 110 (kV) ; Pmax = 120 (MW) ; cosφ = 0,88.

Từ các công thức trên ta lần lượt tính cơng suất tác dụng và cơng suất phụ tải của địa phương
tại từng thời điểm trong ngày.

 Tại thời điểm t1 04 (h) :
- Công suất tác dụng của phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t1:

PUT = P%(t). Pmax

= 60%.120 = 72 (MW)

- Công suất phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t1:

SUT = 𝑃%(𝑡). Pmax = 𝑃𝐹𝑁𝑀
Cosφ Cosφ

72

= 0,88 = 81,82 (MVA)

 Tại thời điểm t2 47 (h) :

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 11 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

- Công suất tác dụng của phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t2:

PUT = P%(t). Pmax

= 75%.120 = 90 (MW)

- Công suất phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t2 :

SUT = 𝑃%(𝑡). Pmax = 𝑃𝐹𝑁𝑀
Cosφ Cosφ

90

= 0,88 = 102,3 (MVA)

Tương tự như vậy ta tính được công suất tác dụng và công suất phát của nhà máy tại các
thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính tốn cho ta bảng cơng suất phụ tải của địa
phương như sau:

Bảng 1.5. Công suất tác dụng và công suất phụ tải cấp điện áp 110KV tại thời điểm t

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024

P(%) 60 75 70 74 70 83 70

PUT 72 90 84 88,8 84 99,6 84

SUT 81,82 102,3 95,45 100,91 95,45 113,18 95,45

1.2.4. Công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 80km.

Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức:

SVHT = SFNM(t) – (STD + SĐP + SUT) (1.6)

Trong đó:

SVHT: Cơng suất phát về hệ thống tại thời điểm t.

SFNM: Cơng suất phát tồn nhà máy tại thời điểm t.

STD: Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.

SĐP: Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t.

SUT: Công suất phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t.

Dựa vào các kết quả tính tốn trước ta tính được cơng suất phát về hệ thống của nhà
máy tại từng thời điểm trong ngày như bảng dưới đây.

Bảng 1.6. Bảng tổng hợp phụ tải nhà máy và các cấp điện áp tại thời điểm t

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 12 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024
150 195 285 198 219 255 213

SFNM 12,65 14,5 18,16 14,61 15,5 16,93 15,22
(MVA) 12,94 15,29 21,65 17,41 17,17 20,24 17,41
81,82 102,3 95,45 100,91 95,45 113,18 95,45
STD 42,59 62,91 149,74 65,07 90,88 104,65 84,92
(MVA)

SĐP
(MVA)

SUT
(MVA)

SVHT
(MVA)

1.3. Nhận xét chung
- Nhà máy thiết kế có tổng cơng suất là 4.75 = 300 MVA so với hệ thống có tổng cơng
suất là 2000 MVA thì nhà máy thiết kế chiếm 15 %.

- Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:

Công suất đặt của nhà máy: 4 x 60 MW

Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): SHT  2000 MVA

Dự trữ công suất hệ thống là : 10 % (200 MVA)

- Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là:SVHTmax  149,74 MVA tức là chiếm

149,74 149,74

200 .100 = 74,87 % công suất dự trữ quay về của hệ thống và chiếm 2000 .100 = 7,487

% cơng suất tồn hệ thống.

- Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai

Nhà máy có khả năng mở rộng trong tương lai và tăng lượng công suất phát về hệ thống
và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.

Câu

Máy biến áp được thiết kế để hoạt động ở mức tải nhất định. Tuy nhiên, đôi khi do những
yếu tố bất khả kháng như tình trạng sự cố trong hệ thống điện, hoặc nhu cầu sử dụng
điện tăng đột biến, mà tải trên máy biến áp có thể vượt quá giới hạn cho phép. Khi máy
biến áp quá tải, nó sẽ làm tăng nhiệt độ bên trong máy, gây ra nhiều vấn đề như hao mòn,
suy giảm tuổi thọ, thậm chí là gây cháy nổ trong trường hợp nghiêm trọng.

Nối đất trung tính của máy biến áp được sử dụng để cân bằng điện áp giữa các pha và
giảm thiểu nhiễu điện từ. Khi có sự cố xảy ra trên hệ thống, điện áp có thể tăng đột ngột
hoặc giảm đột ngột trên một pha nào đó, nếu khơng có nối đất trung tính, điện áp trên
các pha khác sẽ khơng được cân bằng và có thể gây ra hư hỏng cho các thiết bị kết nối.

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 13 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Nối đất trung tính cũng giúp giảm thiểu nhiễu điện từ, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu
cầu độ chính xác cao như trong hệ thống điện tử.

Việc máy biến áp quá tải 1,4 sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy. Khi máy biến áp quá tải,

nó sẽ hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với mức độ tải bình thường. Điều này sẽ gây ra
một khối lượng lớn nhiệt độ và áp lực trên các bộ phận của máy biến áp, chẳng hạn như
cuộn dây. Điều này sẽ dẫn đến một sự mòn, tổn thương nhanh hơn các bộ phận của máy
biến áp, và do đó làm giảm tuổi thọ của máy. Nếu máy biến áp quá tải quá nhiều thời
gian, nó có thể dẫn đến hư hỏ

Để vận hành 2 máy biến áp làm việc song song, cần đảm bảo các điều kiện sau: 1. Cùng
loại máy biến áp: Hai máy biến áp nên có cùng kiểu, cùng công suất và cùng điện áp định
mức để đảm bảo tính đồng bộ trong q trình vận hành. 2. Điện áp thứ cấp cùng pha:
Điện áp thứ cấp của hai máy biến áp phải cùng pha và có cùng giá trị để tránh tình trạng
mất đồng bộ và tổn thất công suất. 3. Điều chỉnh hệ số công suất: Cần điều chỉnh hệ số
công suất cho hai máy biến áp sao cho giữ được đúng hệ số cơng suất u cầu và tránh
tình trạng q

+ cùng chỉ số biến áp, cùng tổ nối dây,cùng điện áp ngắn mạch

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 14 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính tốn
thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy
cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế.

2.1 Đề xuất phương án
Từ kết quả tính tốn ở chương I ta có một số nhận xét sau:

+ Đây là nhà máy thủy điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của nhà
máy điện, nên khơng dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực máy
phát.
+ Do có cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110kV nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên
lạc giữa các cấp điện áp cao và trung .
+ Không nối song song máy biến áp 2 cuộn dây với máy biến áp tự ngẫu.
+ Ta cũng không dùng nhiều hơn 2 máy biến áp để liên lạc giữa các cấp điện áp vì sơ đồ
thiết bì phân phối sẽ phức tạp
+ Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:
2.1.1. Phương án 1

Nhận xét: Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh
góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến
áp tự ngẫu dây liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống,
vừa truyền tải cơng suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.

Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát
điện F1, F2.

- Ưu điểm:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 15 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

+ 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:

+ Có một phần cơng suất truyền qua hai lần máy 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 khơng
đáng kể, có thể bỏ qua
2.1.2. Phương án 2

Nhận xét: Phương án 2 khác phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp
2 cuộn dây nối lên thanh cái điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110KV, bộ còn lại
nối lên thanh cái 220 KV cùng với 2 bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu dây liên lạc
giữa các cấp điện áp.

- Ưu điểm:

+ Giống như phương án 1, luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải dù gặp phải sự cố
ngừng một trong các máy, đảm bao cung cấp điện liên tục, độ tin cậy cao.

- Nhược điểm:
+ Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó hkhăn trong vận hành và sửa chữa
+ Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án 1.

2.1.3. Phương án 3

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 16 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Nhận xét: Tất cả các bộ máy phát điện – máy biến áp đều nối vào thanh cái điện áp 220
KV. Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho thanh cái 110
KV. Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại
không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp cấp 110 KV.

Số lượng và chủng loại nhiều nên khơng có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính
tốn thiết kế cũng như vận hành, sửa chửa.
 Kết luận:

Qua 3 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản
và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên
tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án
1 và phương án 2 để tính tốn kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho
nhà máy điện.
2.2. Tính tốn chọn máy biến áp cho các phương án
2.2.1. Phương án 1

- Sơ đồ nối dây:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 17 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

a) Chọn máy biến áp
 Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4:

Máy biến áp hai dây quấn B3, B4 được chọn theo điều kiện:

SđmB3, B4 ≥ SđmF3 = SđmF = 75 (MVA)

 Chọn MBA tự ngẫu B1, B2

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:

1

SđmTN ≥ 𝛂 .SđmF

Trong đó:   UC UT  220 110  0,5
UC 110

Ta có: 1

SđmTN ≥ 𝛂 .75 = 150 (MVA)

Từ kết quả trên ta chọn được MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu 3 pha có các thơng số kỹ
thuật như sau:

Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật của MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu 3 pha

Loại Sđm Uđm (KV) UN% PN
MBA MVA CT H
C- C- T- P0 C- C- T- I0%

TH H T HH

2 cuộn TДTH 80 121 - 10,5 - 10,5 - 70 - 310 - 0,55
dây

Tự ngẫu ATДЦTH 160 230 121 11 11 32 20 85 380 - - 0,5

b) Phân bố công suất cho các máy biến áp
 Đối với MBA 2 cuộn dây B3, B4:

Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây,
ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng
phẳng. Khi đó cơng suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

1 1
SB0= SđmB3= SđmB4 = SđmF - 4. STDmax = 75 - 4.18,16 = 70,46 (MVA)

 Đối với MBA tự ngẫu B1, B2:
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau :

SB.C  1Svht
2

- Công suất qua cuộn dây điện áp trung được phân bố theo biểu thức sau :

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 18 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

1
SB.T = 2 (2.SB0 – SUT)
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau :

SB.H  SB.C  SB.T

Kết quả tính tốn phân bố cơng suất cho các cuộn dây của MBA B1,B2 được ghi trong bảng:
Bảng 2.2.

t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024
21,3 31,45 74,87 32,54 45,44 52,33 42,46

SB.C 29,55 19,31 22,74 20,005 22,74 13,87 22,74
MVA 50,85 50,76 97,61 52,55 68,18 66,2 65,2

SB.T
MVA

SB.H
MVA

c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp

Máy biến áp nối bộ B3, B4
Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện. Đồng

thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong
phần trước, nên đối với máy biến áp B3, B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.

Máy biến áp liên lạc (tự ngẫu) B1, B2

 Q tải bình thường:

Từ bảng phân bố cơng suất các cuộn dây ta thấy công suất cuộn cao là lớn nhất và điều kiện
kiểm tra quá tải bình thường là:

SB.c  kbtSTNdm

Có : SB.Cmax = 74,87

Hệ số quá tải bình thường:

 kbtSTNdm  1,4.160 = 224 MVA > 74,87 MVA

nên khi làm việc bình thường máy biến áp khơng bị q tải.

 Quá tải sự cố:
 Xét trường hợp sự cố MBA nối bộ B3 hoặc B4 vào thời điểm phụ tải bên trung cực đại:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 19 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

2kqt. α. STNđm ≥ SUTmax – SB0 => STNđm ≥ 𝑆𝑈𝑇𝑚𝑎𝑥−𝑆𝐵0
2.𝑘𝑞𝑡.𝛂

113,18−70,46
=> SđmTN ≥ 2.1,4.0,5 = 30,5 < SdmTN = 160 (MVA)

Vậy máy biến áp tự ngẫu thoả mãn điều kiện sự cố.

Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :

+ Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu :

ST = 1 .(SUTmax – SB3) = 1 .(113,18 – 70,46) = 42,72 (MVA)
2 2

+ Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :

SH = (SđmF - 1 .SĐPmax - 𝟏.STDmax ) = (75 - 1 .21,65 - 𝟏.18,16)
2 𝟒 2 𝟒

= 55,095 (MVA)

+ Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

SC = SH – ST = 55,095 – 42,72 = 12,375 (MVA)

+ Khi đó, cơng suất phát lên hệ thống là SVHTmax = 149,74 (MVA), vì thế lượng công suất
thiếu là :

Sthiếu = SHT  2SC  149,74 – 2.12,375 = 124,99 (MVA) < 200 (MVA)

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 20 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN