Thiết kế Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp pot

Đồ án môn học: Nhà máy điện
LỜI NÓI ĐẦU
==========
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, điện năng đóng vai
trò đặc biệt quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân và đời sống nhân dân. Điện
năng được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân vì nó dễ sản
xuât, truyền tải và đặc biệt là điện năng rất dễ chuyển hóa thành các dạng năng
lượng khác.
Tuy nhiên cũng giống như các dạng năng lượng khác,điện năng là hữu hạn nên
vấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ thống truyền tải và cung cấp điện hợp lí và tố ưu:
Vận hành đơn giản, an toàn, thuận tiện cho bảo trì sửa chữa, vừa giảm đươc chi phí
đầu tư thi công, chi phí vận hành và tổn thất điện năng đồng thời đảm bảo được chất
lượng điện năng.
Vì vậy đồ án môn học “Phần điện trong nhà máy điện” là một bước thực dược
quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng
dụng thực tế. Đây cũng là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong
tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất.
Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của cô giáo Phùng Thị Thanh
Mai cùng với các bài giảng của cô trên lớp. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế
nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô
trong bộ môn góp ý để bản đồ án của được hoàn thiện hơn.
Tài liệu sử dụng: ‘’Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp’’
của PGS.TS Phạm Văn Hòa
Hà nội, tháng 12 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Danh Đức
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 1
ỏn mụn hc: Nh mỏy in
CHNG I
TNH TON PH TI V CN BNG CễNG SUT,
XUT CC PHNG N NI IN

1.1. Chn mỏy phỏt in
Theo nhim v thit k phn in cho nh mỏy nhit in ngng hi gm
4 t mỏy x 50MW U
m
= 10,5 kV. Cung cấp cho phụ tải địa phơng, phụ tải trung áp,
còn tha phát lên cao áp.
Chn mỏy phỏt in loi TB-50-2 cú cỏc thụng s sau:
Loại Thông số định mức Điện kháng tơng đối
TB 502
N v/phút S(MVA) P(MW) U(kV)
Cos
I
KA
Xd" Xd' Xd
3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84
Bảng 1.1
1.2. Tớnh toỏn ph ti v cõn bng cụng sut
1.2.1 th ph ti ton nh mỏy
th ph ti ton nh mỏy c xỏc nh theo cụng thc sau:
S
TNM
(t) =
dmF
TD
P% (t)
.S
cos


- S

TNM
(t) : Cụng sut phỏt ca ton nh mỏy ti thi im t.
- P% (t) : phn trm cụng sut phỏt ca ton nh mỏy ti thi im t.
- S
m
: tng cụng sut biu kin nh mc ca nh mỏy
- S
m
= n.S
mF
, õy : S
m
- cụng

sut nh mc ca 1 t MF; n- s t
mỏy
Vy: S
m
= 4.50 = 200 MVA
Tớnh toỏn theo cụng thc trờn ta c bng kt qu sau:
t(h) 0ữ4 4ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90
S
FNM
(t),MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225
Bng 1.2
th ph ti ton nh mỏy:
Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 2
ỏn mụn hc: Nh mỏy in

Hỡnh 1.2
1.2.2 th ph ti t dựng
Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức của nhà
máy.
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm đợc xác định theo công thức sau:
S
TD
(t) =
dmF
TD
. ( )
. . 0,4 0,6.
os
FNM
FNM
n P S t
c S



+
ữ

(1.2)
Trong ú : - - s phn trm lng in t dựng , =8%
- Cos
TD
= 0,82.
- S
TD

(t) : cụng sut t dựng ca nh mỏy ti thi im t, MVA.
- S
FNM
(t) : cụng sut nh mỏy phỏt ra ti thi im t, MVA.
0,4 : lợng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát.
0,6 :lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát.
Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức(1.2) ta có bảng biến
thiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng:
t(h) 0ữ4 4ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90
S
FNM
(t), MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225
S
TD
(t), MVA 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975
Bng 1.3
T ú ta cú th:
Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 3
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 1.3
1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV
P
max
= 100 MW, cosφ= 0,85 => S
UTmax
= 117,674 MW
Gồm 1 kép ×60 MW. 1 đơn × 40 MW
Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời
điểm trong bảng sau:

t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
P(%) 90 90 80 90 95 100 90 90 80
P
UT
(t),MVA 90 90 80 90 95 100 90 90 80
S
UT
(t),MVA 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,674 105,88 105,88 94,12
Bảng 1.4
Từ đó ta có đồ thị:
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 4
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 1.4
1.2.4 Đồ thị phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát)
P
max
= 16 MW, cosφ= 0,85 => S
UFmax
= 18,824 MW
Ta có công thức tính toán công suất phụ tải địa phương như sau:
max
P
S (t) .P%(t)
100.cos
UF
ϕ
=
Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời
điểm trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24

P(%) 90 90 80 70 90 100 90 90 80
P
UF
(t),MVA 14,4 14,4 12,8 11,2 14,4 16 14,4 14,4 12,8
S
UF
(t),MVA 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06
Bảng 1.5
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 5
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 1.5
1.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống
Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức
sau:
S
VHT
(t) = S
FNM
(t) - [S
UF
(t) + S
UT
(t) + S
UC
(t) + S
TD
(t) ]
Ngoài ra công suất tại thanh góp cao:
S
TGC

(t) = S
VHT
(t) + S
UC
(t)=S
VHT
(t)
Kết quả tính toán cho trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
VHT
(t),MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
TGC
(t),MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
Bảng 1.6
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 6
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Ta có đồ thị:
Hình 1.6
Bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp:
t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
FNM
(t), MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225
S
UF
(t), MVA 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06
S
UT

(t), MVA 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
TD
(t), MVA 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975
S
VHT
(t), MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
TGC
(t), MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
Bảng 1.7
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 7
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Ta có đồ thị:
Hình 1.7
NHẬN XÉT:
- Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng khá nhỏ (S
UFmax
=18,824 MVA,
S
UFmin
=15,06 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (S
UTmax
=117,674
MVA,S
UTmin
= 94,12 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công suất

yêu cầu. Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung là các phụ tải loại
1,2 được cung cấp điện bằng các đường dây kép và đơn.
- Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là 3000 MVA,
dự trữ công suất của hệ thống là 200 MVA, giá trị này lớn hơn công suất cực
đại mà nhà máy có thể phát về hệ thống S
VHTmax
=104,74 MVA nên trong
trường hợp sự cố hỏng 1 hoặc vài tổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ
cho phụ tải của nhà máy. Công suất phát của nhà máy vào hệ thống tương
đối nhỏ so với tổng công suất của toàn hệ thống ⇒ nhà máy chỉ có thể chạy
vận hành nền và không có khả năng điều chỉnh chất lượng điện năng cho hệ
thống.
- Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy không cao.Ta tiếp tục duy trì
vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứng một
phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 8
S
TD
(t)
25
50
75
100
125
150
175
200
225
2
4 8 10

12
14
18
20
22 2416
S
UF
(t)
S
TD
(t)
S
TGC
(t),S
VH
(t)
S
UT
(t)
S
FNM
(t)
250
S, MVA
t (giôø)
0
S
TGC
(t)
S

VH
(t)
S
UT
(t)
S
FNM
(t)
S
UF
(t)
Đồ án môn học: Nhà máy điện
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY
2.1. Đề xuất các phương án
Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy. Các phương án phải đảm
bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả
thi và có hiệu quả kinh tế cao.
Ta có bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp, MVA
Bảng 2.1
Nhận thấy:
Phụ tải cấp điện áp máy phát: S
UFmax
=18,824 MVA,
18,824
9,42
2
=
MVA

9,42
.100%
62,5
= 15,05% ≈15% S
Fđm
,
Vì vậy, không cần có thanh góp cấp điện áp máy phát (TG U
F
).
Cấp điện áp cao U
C
= 220 kV
Cấp điện áp trung U
T
= 110 kV
Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp
nối đất, hệ số có lợi:
220 110
0,5
220
C T
C
U U
U
α
−
−
= = =
.
Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.

Phụ tải cấp điện áp trung: S
UTmax
= 117,674 MVA.
S
UTmin
= 94,12 MVA.
Công suất định mức của 1 máy phát : S
Fđm
= 62,5 MVA
→ Có thể ghép 1- 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV
và cho các máy phát này vận hành bằng phẳng.
Công suất phát về hệ thống : S
VHTmax
= 104,74 MVA.
S
VHTmin
= 81,205 MVA.
→ Có thể ghép 2-3 máy phát lên thanh góp cao áp,
Dự trữ công suất hệ thống: S
dt
HT
= 200 MVA.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 9
Công suất toàn nhà máy 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225
Phụ tải địa phương 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06
Phụ tải cấp điện áp trung 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,674 105,88 105,88 94,12
Phụ tải tự dùng 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975
Công suất phát về hệ thống 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
Phụ tải phía thanh góp cao 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
Đồ án môn học: Nhà máy điện

Công suất của bộ 2 máy phát là : S
bộ
= 2.(62,5-5)= 115 MVA.
Như vậy về nguyên tắc có thể ghép chung bộ 2 máy phát với máy biến áp 2 cuộn
dây.
Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1.1. Phương án 1
Hình 2.1
Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp
điện cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với máy
biến áp tự ngẫu. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và
phát điện lên hệ thống, Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy, phụ tải địa
phương được trích từ đầu cực máy MF1, MF2.
Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành, ®¶m b¶o cung
cÊp ®iÖn liên tục cho c¸c phô t¶i ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p, hai m¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã
dung lîng nhá, số lượng các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư.
Công suất của các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung
gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp
của máy biến áp liên lạc rất nhỏ do đó giảm được tổn thất điện năng làm giảm
chi phí vận hành.
2.1.2. Phương án 2
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 10
HT
Ñ
220
kV
110
kV
S
UT

TN
1
TN
2
B
3
B
4
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 2.2
Trong phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, 1 bộ máy phát-
máy biến áp ghép bộ bên phía điện áp cao 220 kV, 1 bộ bên phía điện áp trung
110 kV. Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy, phụ tải địa phương được
trích từ đầu cực máy MF1, MF2.
- Ưu điểm là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công
suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều.
- Nhược điểm của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau
gây khó khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này,công
suất của 1 bộ máy phát -máy biến áp không đủ cung cấp cho bên trung
nên gây tổn hao khi phải truyền công suất từ máy biến áp liên lạc sang.
Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành
cao hơn nhiều so với ở cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư.

2.1.3. Phương án 3
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 11
HT
Ñ
220
kV
110
kV
SU
T
TN
1
TN
2
B
3
B
4
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 2.3
Phương án này ghép bộ 2 máy phát với 1 máy biến áp 2 cuộn dây để cấp điện
cho phụ tải trung áp.

Ưu điểm của phương án này là giảm được 1 máy biến áp nhưng nhược điểm rất
lớn là khi có ngắn mạch thì dòng ngắn mạch lớn, khi máy biến áp 2 cuộn dây
hỏng thì cả bộ hai máy phát không phát được công suất cho phụ tải trung áp nên
độ tin cậy cung cấp điện không cao bằng các phương án trên.
Từ phân tích sơ bộ các ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất, nhận
thấy các phương án 1, 2 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên sử
dụng các phương án 1 và 2 để tính toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu.
2.2. Chọn máy biến áp cho các phương án
Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp nối bộ máy phát -máy biến áp
không cần phải dùng loại có điều áp dưới tải vì các máy phát này vận hành bằng
phẳng, khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát
nối bộ là đủ.
Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại có điều áp dưới tải vì phụ tải
của chúng thay đổi gồ ghề, trong các chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổi
nhiều nên nêú chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy phát thì vẫn không đảm bảo
được chất lượng điện năng.
2.2.1. Chọn lọc công suất máy biến áp trong nhà máy điện
a. Phân bố công suất cho máy biến áp
Máy biến áp 2 dây quấn trong sơ đồ bộ: Máy biến áp này mang tải bằng phẳng
trong suốt 24h/ngày. Phần công suất thừa hoặc thiếu do máy biến áp liên lạc
đảm nhận.
 Máy biến áp liên lạc (tự ngẫu)
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 12
HT
Ñ
220
kV
110
kV
S

U
T
TN
1
TN
2
B3,
4
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Phân bố công suất cho các phía của MBA TN1 và TN2, Ta có công suất
cuộn cao, cuộn trung, cuộn hạ tại thời điểm t: S
CC
(t), S
CT
(t), S
CH
(t) theo
công thức sau:
 Phương án 1
[ ]
[ ]










+=
=
−=
)()()(
)(
2
1
)(
)(
2
1
)(
4,3
tStStS
tStS
StStS
CTCCCH
VHTCC
boFUTCT

S
bộF3,4

= 2.S
đmF
-
4
2
.S
TD
= 2.62,5-
2
1
.20= 115 MVA
Bảng 2.2
Phương án 2
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 13
S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,67 105,88 105,88 94,12
S
bộF3,4
115 115 115 115 115 115 115 115 115
Máy TN1,2 S
CH
36,043 36,043 36,98 43,81 47,81 46,87 47,81 36,04 36,983
S
CT
-4,56 -4,56 -10,44 -4,56 -1,625 1,337 -4,56 -4,56 -10,44
S

CC
40,603 40,603 47,42 48,37 49,44 45,53 52,37 40,6 47,423
Đồ án môn học: Nhà máy điện
[ ]
[ ]









+=
−=
−=
)()()(
)(
2
1
)(
)(
2
1
)(
3
4
tStStS
StStS

StStS
CTCCCH
bôFVHTCC
bôFUTCT
S
bộF3
,S
bộF4
= S
đmF
-
4
1
.S
TD
= 62,5-
4
1
.20= 57,5 MVA
Bảng 2.3
2.2.2. Chọn máy biến áp cho phương án 1
1. Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn
§èi víi m¸y biÕn ¸p ghÐp bé th× ®iÒu kiÖn chän m¸y biÕn ¸p lµ:
S
B®m
≥ S
F®m
-
max
1

TD
S
n
= 57,5.
Tra phụ lục Bảng 2.5 “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp”
(PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007), chän hai m¸y
biÕn ¸p B1, B2 cã S
B®m
= 80 MVA. C¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p đîc tæng hîp
trong b¶ng 2.5.
2. Chọn máy biến áp liên lạc
Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp
220/110/10 kV. Loại điều chỉnh dưới tải.
Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu
S
TNđm
≥
α
1
max
thua
S
Trong đó :
α : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, α =
C
TC
U
UU −
= 0,5
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 14

S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
bộF3,4
57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5
Máy
TN1,2
S
CH
36,043 36,043 36,983
43,811
5
47,81 46,868 47,81 36,042 36,983
S
CT
24,19 24,19 18,31 24,19 27,125 30,087 24,19 24,19 18,31
S
CC
11,853 11,853 18,6725 19,622 20,685 16,781 23,62 11,853 18,673
Đồ án môn học: Nhà máy điện
max
thua
S

: là công suất thừa lớn nhất.
Phương án 1 là trường hợp công suất từ trung đồng thời từ hạ lên cao => cuộn
nối tiếp mang tải nặng nhất.
max
thua
S
=
max
nt
S
≈ Max {α[S
CH
(t) + S
CT
(t)]}= 26,1865 MVA
S
ttTN
= 52,37 MVA. Chọn máy biến áp tự ngẫu AtдцтH S
TNđm
= 63 MVA.
Hình vẽ
Hình 2.4
Các thông số kỹ thuật chính của các máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau:
CÊp
®iÖn
¸p,
kV
Lo¹i
S
®m

MVA
§iÖn ¸p cuén
d©y, kV
Tæn thÊt c«ng suÊt,
kW
U
N
%
I
o
%
Gi¸,
10
3
R
C T H
P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110
Тдц
80 115 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55 75
220
ATдцтH
63 230 121 11 37 215 - - 11 35 22 0,5
108,
7

Bảng 2.4
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 15
HT
Ñ
220
kV
110
kV
S
UT
дцт
H -63000
AT
дцт
H -63000
Тдц -80000/110
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Тдц -80000/110
AT
Đồ án môn học: Nhà máy điện
2.2.3. Chọn máy biến áp cho phương án 2
1. Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn.
§èi víi m¸y biÕn ¸p ghÐp bé th× ®iÒu kiÖn chän m¸y biÕn ¸p lµ:

S
B®m
≥ S
F®m
-
max
1
TD
S
n
= 57,5.
Tra phụ lục Bảng 2.5 “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp”
(PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007), chän hai m¸y
biÕn ¸p B
1
, B
2
cã S
B®m
= 80 MVA với 2 cấp điện áp 110kV, 220kV. C¸c th«ng sè
cña m¸y biÕn ¸p đîc tæng hîp trong b¶ng 2.5.
2. Chọn máy biến áp liên lạc
Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp
220/110/10 kV, Loại điều chỉnh dưới tải.
Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu:
S
TNđm
≥
α
1

max
thua
S
Trong đó :
α : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, α = 0,5.
max
thua
S
: là công suất thừa lớn nhất, Phương án 1 là cuộn hạ mang tải nặng nhất.
max
thua
S
=
max
CH
S
= Max{S
CH
(t)}= 47,81 MVA
S
ttTN
= 95,62 MVA. Chọn máy biến áp tự ngẫu AtдцтH S
TNđm
= 100 MVA.
Hình 2.5
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 16
Тдц
-80000/220
HTÑ
220 kV

110 kV
S
UT
MF1 MF2
MF3
MF4
-80000/110
Тдц
Тдц
-100000
Тд
ц
-100000
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Các thông số kỹ thuật chính của các máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau
CÊp
®iÖn
¸p,
kV
Lo¹i
S
®m
MVA
§iÖn ¸p cuén d©y,
kV
Tæn thÊt c«ng suÊt, kW U
N
%
I
o

%
Gi¸,
10
3
R
C T H
P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110
Тдц
80 115 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55 75
220
Тдц
80 242 - 10,5 80 - 320 - - 11 - 0,6 90
220
ATдцтH
100 230 121 11 65 260 - - 11 31 19 0,5 108,7
Bảng 2.5
2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của máy biến áp
2.3.1. Phương án 1
Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp
Quy ước chiều dương của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp
đối với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung, từ phía
trung lên phía cao đối với máy biến áp liên lạc.
a. Với máy biến áp hai dây quấn
Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng.

Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:
S
B3
= S
B4
=S
Fđm
-
1
.
4
td
S
= 62,5-
1
.20
4
= 57,5< S
Bđm
= 80 MVA.
a) Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công thức:
[ ]
[ ]










+=
=
−=
)()()(
)(
2
1
)(
)(
2
1
)(
4,3
tStStS
tStS
StStS
CTCCCH
VHTCC
boFUTCT
Trong đó:
S
CC
(t),S
CT
(t)

, S

CH
(t): Công suất tải qua phía cao, trung, hạ của một
máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
S
UT
(t), S
VHT
(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và
công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: S
tt
= α,S
TNđm
= 0,5,63= 31,5 MVA,
Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch¬ng I, tÝnh theo tõng kho¶ng thêi
gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phÝa cña c¸c m¸y biÕn
¸p nh sau.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 17
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Bảng 2.6
Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả
các máy biến áp đều hoạt động non tải.
Xét các trường hợp sự cố:
Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung
có phụ tải cực đại.
Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:
S
UTmax
=117,674 MVA,
maxUT

VHT
S


= 91,062 MVA,
max
UF
UT
S
= 18,824 MVA
max
TD
UT
S
= 22,44 MVA.
1. Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

Hình 2.6
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 18
S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
bộF3,4

115 115 115 115 115 115 115 115 115
Máy
TN1,2
S
CH
36,043 36,043 36,983 43,812 47,81 46,868 47,81 36,043 36,983
S
CT
-4,56 -4,56 -10,44 -4,56 -1,625 1,337 -4,56 -4,56 -10,44
S
CC
40,603 40,603 47,423 48,373 49,435 45,531 52,37 40,603 47,423
HTÑ
220 kV 110 kV
S
U
T
дцт
H -63000
AT
дц
т
H -63000
Тдц -80000/110
MF1 MF2
MF3
MF4
Тдц -80000/110
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Trong trường hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các

tổ máy còn lại được vận hành với công suất định mức.
- Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp là:
2.K
qt
SC
α.S
TNđm
≥ S
UTmax
=2.1,4.0,5.63 ≥ 117,674.
Trong ®ã:
K
qt
SC
: HÖ sè qu¸ t¶i sù cè cho phÐp; K
qt
SC
= 1,4
 Phân bố công suất khi sự cố:
[ ] [ ]









=−=−=

=−=−=
=−=−=
MVAtStStS
MVASStS
MVAStStS
CTCHCC
UT
UFđmFCH
boFUTCT
001,18087,30088,48)()()(
088,48]824,185,57.2[
2
1
].2[
2
1
)(
087,305,57674,117
2
1
)(
2
1
)(
max
3
 Công suất thiếu được tính theo biểu thức:
S
thiếu
=

max
VHT
UT
S
- 2.
max
CC
UT
S
= 91,062 –2.18,001 = 55,06 MVA
 Kiểm tra điều kiện công suất phát thiếu :
S
thiếu
≤
DP
HT
S
= 200 MVA ( thỏa mãn)
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì các máy biến áp còn
lại không bị quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công
suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng S
thiếu
= 55,6 MVA nhỏ hơn nhiều so với
dự trữ quay của hệ thống.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 19
Đồ án môn học: Nhà máy điện
2. Hỏng 1 máy biến áp liên lạc.
Hình 2.7
- Điều kiện kiểm tra quá tải là:
2.K

qt
SC
α.S
TNđm
+ S
bôF3,F4
≥ S
UTmax
<=> 2.1,4.0,5.63 + 115 ≥ 117,674 ( thõa mãn).
- Phân bố công suất khi sự cố:
[ ]
[ ]





=−=−=
=−−=
=−=−=
MVAtStStS
MinSKSSSMintS
MVAStStS
CTCHCC
dmTN
SC
qt
F
TD
UT

UFđmFCH
FboFUTCT
002,36674,2676,38)()()(
MVA 38,676 =44,1) ;676,83( ),{()(
674,2115674,117)()(
2max
4,3
α
 Kiểm tra sự quá tải của máy biến áp tự ngẫu:
Trường hợp này, cuộn hạ mang tải năng nhất, ta kiểm điều kiện:
dmTN
. .
SC
qt H
S S S
α
≥
<=> 1,4.38,676≥ 0,5.63 <=> 54,1464≥ 31,5 (thõa mãn).
 Công suất thiếu được tính theo công thức:
S
thiếu
=
CC
UT
VHT
SS −
max
= 91,062- 36,002= 55,06(MVA).
Công suất dự trữ của hệ thống là 200MVA nên thõa mãn.
Kết luận:

Khi một trong các máy biến bộ hư hỏng thì các máy biến áp còn lại không bị
quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất phát về hệ
thống bị thiếu một lượng S
thiếu
= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự trữ quay
của hệ thống, Nếu 1 máy biến áp liên lạc bị sự cố thì máy còn lại bị quá tải với
hệ số quá tải K
qt
SC
= 1,4= K
qt
SC
cp
. Công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 20
HTÑ
220 kV 110 kV
S
UT
дцт
H -63000
A
T
дцт
H -63000
Тд
ц
-80000/110
MF1 MF2
MF3

MF4
Тд
ц
-80000/110
Đồ án môn học: Nhà máy điện
S
thiếu
=55,06 là không đáng kể. Như vậy các máy biến áp đã lựa chọn lµm viÖc
tèt trong ®iÒu kiÖn b×nh thêng còng nh sù cè.
2.3.2. Phương án 2
Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp
Quy ước chiều dương của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp
đối với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung, từ phía
trung lên phía cao đối với máy biến áp liên lạc.
a. Với máy biến áp hai dây quấn
Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng.
Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:
S
B3
= S
B4
=S
Fđm
-
1
.
4
td
S
= 62,5-

1
.20
4
= 57,5< S
Bđm
= 80 MVA.
b. Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công thức:
[ ]
[ ]









+=
−=
−=
)()()(
)(
2
1
)(
)(
2
1

)(
3
4
tStStS
StStS
StStS
CTCCCH
bôFVHTCC
bôFUTCT
S
bộF3
,S
bộF4
= S
đmF
-
4
1
.S
TD
= 62,5-
4
1
.20= 57,5 MVA
Trong đó:
- S
CC
(t),S
CT
(t)

, S
CH
(t): Công suất tải qua phía cao, trung, hạ của một máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
- S
UT
(t), S
VHT
(t) : Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và công suất
phát về hệ thống tại thời điểm t.
Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: S
tt
= α.S
TNđm
= 0,5.100= 50 MVA.
Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch¬ng I, tÝnh theo tõng kho¶ng thêi
gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phÝa cña c¸c m¸y biÕn
¸p nh sau:
S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
bộ F3,4

57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5
Máy
TN1,2
S
CH
36,043 36,043
36,98
3
43,812 47,81 46,868 47,81 36,043 36,983
S
CT
24,19 24,19 18,31 24,19 27,125 30,087 24,19 24,19 18,31
S
CC
11,853 11,853
18,67
3
19,622 20,685 16,781 23,62 11,853 18,673
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 21
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Bảng 2.7
Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả
các máy biến áp đều hoạt động non tải.
 Xét các trường hợp sự cố
Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung
có phụ tải cực đại.
Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:
S
UTmax
=117,674 MVA,

maxUT
VHT
S


= 91,062 MVA,
max
UF
UT
S
= 18,824 MVA
max
TD
UT
S
= 22,44 MVA
1. Hỏng máy biến áp hai dây quấn bên trung áp
Hình 2.8
Trong trường hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các
tổ máy còn lại được vận hành với công suất định mức.
- Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp là:
2.K
qt
SC
α.S
TNđm
≥ S
UTmax
<=>2.1,4.0,5.100 ≥ 117,674
<=> 140 > 117,674 (thõa mãn)

 Phân bố công suất khi sự cố:
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 22
HT
Ñ
220
kV
110
kV
S
UT
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
-80000/110
Тдц -100000 Тдц -100000Тдц
-80000/220
Тдц
Đồ án môn học: Nhà máy điện










−=−=−=
=−=−=
===
MVAtStStS
MVASStS
MVAtStS
CTCHCC
UT
UFđmFCH
UTCT
749,10837,58088,48)()()(
088,48]824,185,57.2[
2
1
].2[
2
1
)(
837,58674,117.
2
1
)(.
2
1
)(
max
 Công suất thiếu được tính theo biểu thức:
S

thiếu
=
max
VHT
UT
S
- (S
bộ
+ 2.
max
CC
UT
S
)= 91,062 – (57,5 - 2,10,749)= 55,06 MVA.

 Kiểm tra điều kiện công suất phát thiếu :
S
thiếu
≤
DP
HT
S
= 200 MVA ( thỏa mãn)
Như vậy khi một máy biến áp bộ bên trung bị hư hỏng thì các máy biến áp còn
lại không bị quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công
suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng S
thiếu
= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so
với dự trữ quay của hệ thống…
2. Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

Hình 2.9
- Điều kiện kiểm tra quá tải là:
2.K
qt
SC
α.S
TNđm
+ S
bôF4
≥ S
UTmax
<=> 2.1,4.0,5.100 + 57,5 ≥ 117,674
<=> 197,5 > 117,674 ( thõa mãn)
- Phân bố công suất khi sự cố:
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 23
HTÑ
220 kV
110 kV
S
UT
MF1 MF2
MF3
MF4
-80000/110
Тдц-100000 Тдц-100000Тдц
-80000/220
Тдц
Đồ án môn học: Nhà máy điện
[ ] [ ]






−=−=−=
=−−=−−=
=−=−=
MVAtStStS
SSStS
MVAStStS
CTCHCC
F
TD
UT
UFđmFCH
boFUTCT
498,21174,60676,38)()()(
MVA 676,385824,185,62)(
174,605,57674,117)()(
2max
4
 Kiểm tra sự quá tải của máy biến áp tự ngẫu:
Trường hợp này, cuộn chung mang tải năng nhất, ta kiểm điều kiện:
dmTN
. .
SC
qt ch
S S S
α
≥

<=> 1,4.60,174≥ 0,5.100 <=> 82,2436≥ 50 (thõa mãn).
 Công suất thiếu được tính theo công thức:
S
thiếu
=
)(
3
max
CCboB
UT
VHT
SSS +−
= 91,062- (57,5+36,002)= -2,44 (MVA)
Công suất dự trữ của hệ thống là 200MVA nên thõa mãn.
Kết luận:
Khi một máy biến áp bộ bên trung bị hư hỏng thì các máy biến áp còn lại
không bị quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất
phát về hệ thống bị thiếu một lượng S
thiếu
= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự
trữ quay của hệ thống. Nếu 1 máy biến áp liên lạc bị sự cố thì máy còn lại bị quá
tải với hệ số quá tải K
qt
SC
= 1,4= K
qt
SC
cp.
Công suất phát về hệ thống còn thừa một
lượng S

thừa
= 2,44 MVA. Như vậy các máy biến áp đã lựa chọn lµm viÖc tèt
trong ®iÒu kiÖn b×nh thêng còng nh sù cè.
2.3. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
Tæn thÊt c«ng suÊt trong m¸y biÕn ¸p bao gåm hai thµnh phÇn:
- Tæn thÊt s¾t kh«ng phô thuéc vµo phô t¶i cña m¸y biÕn ¸p vµ b»ng tæn thÊt
kh«ng t¶i.
- Tæn thÊt ®ång trong d©y dÉn phô thuéc vµo phô t¶i cña m¸y biÕn ¸p.
2.3.1. Phương án 1
1. Tổn thất điện năng hàng năm của mỗi máy biến áp bộ hai cuộn dây B
3
, B
4

được tính theo công thức:
∆A
bộ
= ∆P
0
.t + ∆P
N
2
2
dmB
bo
S
S
.t, kWh
Trong đó:
- ∆P

0
, ∆P
N
: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch máy biến áp, kW.
- t : Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm, h.
- S
Bđm
: Công suất định mức của máy biến áp, MVA.
- S
bộ
: Công suất tải của máy biến áp bộ, MVA.
Do máy biến áp B
3
và B
4
luôn làm việc bằng phẳng với công suất truyền tải
S
bộ
=57,5 MVA suốt cả năm với t = 8760 h nên:
∆A
bộ
= ∆A
B3
= ∆A
B4
= 70, 8760 + 310 .
2
2
80
5,57

8760 = 2,016 GWh.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 24
Đồ án môn học: Nhà máy điện
2. Tổn thất điện năng của bộ 2 máy biến áp tự ngẫu TN
1
, TN
2
được

tính theo
công thức:

( )
C 2 T 2 H 2
TN 0 N Ci i N Ti i N Hi i
2
dmB
365
A P .T P .S . t P .S . t P .S . t
S
∆ = ∆ + Σ∆ ∆ + Σ∆ ∆ + Σ∆ ∆
Trong đó:
- S
Ci
, S
Ti’
S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự
ngẫu trong khoảng thời gian t

i
.
-
C
N
P∆
,
H
N
P∆
,
H
N
P∆
: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ.
Các loại tổn thất này được tính theo các công thức sau :
C H T H
C C T C T
N N
N N N
2
T H C H
T C T CT
N N
N N N
2
C H T H
H C T
N N
N N

2 2
1 P P 1 1
P P . P .215 107,5kW
2 2 2
1 P P 1 1
P P . P .215 107,5kW
2 2 2
1 P P 1 0,5.215 0,5.215
P P . 215 645kW
2 2 0,5
− −
− −
− −
−
− −
−
∆ − ∆
 
∆ = ∆ + = ∆ = =
 ÷
α
 
∆ − ∆
 
∆ = ∆ + = ∆ = =
 ÷
α
 
∆ + ∆ +
   

∆ = − ∆ = − =
 ÷
 ÷
α
 
 
Ta có:
2
Ci
S
.∆t
i
= 40,603
2
.4 + 40,603
2
. 4 + 47,423
2
. 2 + 48,372
2
. 2 + 49,435
2
. 4 +
45,531
2
. 2 + 52,37
2
.2 + 40,063
2
. 2+ 47,423

2
.2= 49567 MWh.
2
Ti
S
,∆t
i
= 4,56
2
. 4 + 4,56
2
.4 + 10,44
2
.2 + 4,56
2
.2 + 1,625
2
.4 + 1,337
2
.2 + 4,56
2
. 2 +
4,56
2
.2 + 10,44
2
.2 = 741,22 MWh.
2
Hi
S

.∆t
i
= 36,043
2
. 4 + 36,043
2
. 4 + 36,938
2
. 2 + 43,812
2
.2 + 47,81
2
.4 + 46,868
2
.2
+ 47,81
2
. 2 + 36,983
2
.2= 40408 MWh.
( )
C 2 T 2 H 2
TN 0 N Ci i N Ti i N Hi i
2
dmB
365
A P .T P .S . t P .S . t P .S . t
S
∆ = ∆ + Σ∆ ∆ + Σ∆ ∆ + Σ∆ ∆
= 0,037.8760 +

2
365
63
(0,1075.49567 + 0,1075. 741,22 + 0,645.40408)
= 3,218 GMh .
Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án 1 là:
∆A
Σ

= 2.∆A
TN
+ ∆A
B3
.2
= 3,218.2+ 2,016.2= 10,468 GWh.
2.3.2 Phương án 2:
Tính tương tự phương án 1, ta có:
1. Tổn thất điện năng hàng năm của mỗi máy biến áp bộ hai cuộn dây B
3
, B
4
∆A
B3
= 80, 8760 + 320.
2
2
80
5,57
.8760= 2,149 GWh.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 25