thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG 1
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1. Chọn máy phát điện 4
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 5
CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1. Nêu các phương án 18
2.2. Chọn máy biến áp cho các phươn án 21
2.2.1. Phương án I 22
2.2.2. Phương án II 30
2.3. Xác định dòng điện cưỡng bức cho các phương án 37
2.3.1 Phương án I 38
2.3.2 Phương án II 39
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
3.1. Mục đích tính toán ngắn mạch 41
3.2. Xác định các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 41
3.3. Tính dòng điện ngắn mạch theo đường cong tính toán 42
3.3.1. Phương án I 42
3.3.2. Phương án II 51
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
4.1. Phương pháp đánh giá hiệu quả các phương án 59
4.2. Chọn máy cắt cho các phương án 61
4.3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối 62

4.3.1. Phương án I 62
4.3.2. Phương án II 63
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 1 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
4.4. Tính toán cho từng phương án 64
4.4.1. Phương án I 64
4.4.2. Phương án II 65
CHƯƠNG 5
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP
5.1. Chọn thanh dẫn nối từ máy phát đến máy biến áp 68
5.2. Chọn sứ đỡ thanh dẫn 71
5.3. Chọn dây dẫn và thanh góp mềm 73
5.4. Chọn máy cắt điện và dao cách ly 78
5.5. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 79
5.6. Chọn chống sét van 86
5.7. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương 88
CHƯƠNG 6
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG
6.1. Chọn máy biến áp cấp một 99
6.2. Chọn máy biến áp cấp hai 100
6.3. Chọn máy cắt cho mạch tự dùng 100
6.4. Chọn dao cách ly cho mạch tự dùng 102
6.5. Chọn Áptomát cho cấp điện áp 0,4 kV 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO 105
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 2 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải, y tế, giáo dục và đời sống con người Điện năng
được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Tốc độ

tăng trưởng của ngành điện trung bình hằng năm khoảng 15%. Trong những
năm tới nước ta cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp
để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải.
Thiết kế, xây dựng và vận hành một nhà máy nhiệt điện có hiệu quả
kinh tế cao, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, ổn định hệ thống đòi hỏi có sự tính
toán chính xác, kỹ lưỡng và chi tiết của các nhà chuyên môn.
Trong đồ án này em được giao thiết kế phần điện của một nhà máy nhiệt
điện có tổng công suất là 600 MW, bao gồm 4 tổ máy. Nhà máy cung cấp điện
cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp 6 kV, phụ tải trung áp ở cấp 110 kV, phụ
tải cao áp và liên lạc với hệ thống ở cấp 220 kV.
Được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo hướng dẫn TS. Đào
Quang Thạch, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế của mình. Em xin chân
thành cảm ơn thầy TS. Đào Quang Thạch và các thầy cô trong khoa đã tận tình
giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này.
Tuy nhiên thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một mảng đề tài
rộng, đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế, với thời gian
hạn hẹp và vốn nghiệm thực tế còn ít nên bản đồ án không tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy cô
để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Quy Nhơn, tháng 05 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Anh Lộc
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 3 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
CHƯƠNG 1
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Tính toán các phụ tải và cân bằng công suất rất quan trọng. Nó là cơ sở
để tính các dữ liệu cho cả quá trình tính toán của đồ án. Vì vậy ta cần phải tính

toán và cân bằng công suất. Vì hệ số công suất của các phụ tải không khác
nhau nhiều, để đơn giản tính toán, một cách gần đúng, ta tính theo công suất
biểu kiến, xây dựng đồ thị phụ tải các cấp điện áp để xây dựng nên đồ thị phụ
tải của toàn nhà máy.
1.1. Chọn máy phát điện
Trong các nhà máy điện, thiết bị chính và quan trọng nhất là máy phát
điện. Nó làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành điện năng, tạo thành các nguồn
cung cấp cho hệ thống. Ngoài ra máy phát điện còn có khả năng điều chỉnh
công suất của mình, giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện
năng (điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống điện).
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có
tổng công suất là: 600 MW, gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là: 150 MW
Khi ta chọn máy phát điện ta cần lưu ý những điểm sau:
Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên
liệu để sản xuất và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung
cấp điện đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ
quay của hệ thống.
Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn
các máy phát điện cùng loại.
Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức,
dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí
cụ điện hơn.
Từ yêu cầu thiết kế và những đặc điểm cần lưu ý ở trên, tra bảng phụ lục
trang 100, giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu
Khái, ta chọn được máy phát có các thông số sau:
Loại máy
phát
n
v/ph
S

đm
MVA
P
đm
MW
U
đm
kV
cos
dm
ϕ
I
đm
kA
"
d
X
TBB-165-2 300
0
176,5 150 18 0,85 5,67 0,213
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 4 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Đặc điểm cơ bản của điện năng là không tích trữ được vì thế việc đảm
bảo sự cân bằng công suất phát ra và công suất tiêu thụ là một yêu cầu quan
trọng khi thiết kế và vận hành nhà máy điện.
Vì phụ tải điện thay đổi theo thời gian nên để giải quyết bài toán cân
bằng công suất ta phải xác định sự biến thiên của phụ tải theo thời điểm tức là
thiết lập đồ thị phụ tải của nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể thiết kế và
vận hành tối ưu hệ thống, phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy trong nhà

máy, chọn thiết bị có các thông số kỹ thuật phù hợp và kinh tế. Nhờ đó đảm
bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống và của nhà máy.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho biến thiên đồ thị phụ tải hàng ngày ở các
cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tương ứng. Ngoài phần phụ tải của
hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phần công suất phát vào hệ thống còn có phụ tải
tự dùng của nhà máy. Nhà máy cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp 6 kV,
110 kV, 220 kV và được nối chung với hệ thống điện ở cấp 220 kV.
Đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp cho dưới dạng bảng
theo phần trăm công suất tác dụng cực đại P
max
và hệ số công suất Cos
ϕ
tb
của
từng phụ tải tương ứng . Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo
công suất biểu kiến : P(t)

=
( )
p% t
100
×
P
max
(1-1)
S(t)=
(
)
tb
P t

Cosϕ
(1-2)
Trong đó:
- S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA.
- P(t): Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải, MW.
- P%(t): Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải được
tính bằng phần trăm của P
max
.
- P
max
: Công suất tác dụng của phụ tải cực đại, MW.
- Cos
tb
ϕ
: Hệ số công suất trung bình của phụ tải .
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 5 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
1) Công suất phát của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế của nhà máy có tổng công suất là 600 MW,
gồm 4 tổ máy phát điện kiểu TBB-165-2 có:
P
đmMF
= 150 MW; cos
ϕ
= 0,85
S
đmMF
= 176,5 MVA; U
đmMF

= 18 kV
Tổng công suất đặt toàn nhà máy
P
maxNM
= P
đmNM
= 4×P
đmMF
= 4×150 = 600 MW
S
maxNM
= S
đmNM
= 4×S
đmMF
= 4×176,5 = 706 MVA
Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất của nhà máy
biến thiên theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.1
Bảng 1.1:
t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24
P% 85 100 80 95 85
P
NM
(t), MW 510 600 480 570 510
S
NM
(t), MVA 600 705,88 564,7 670,59 600
Đồ thị công suất phát của toàn nhà máy:
Hình 1.1
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 6 Lớp: ĐKT-K.27

8
11
15
20
24
600
S
NM
(MVA)
705,88
564,7
670,59
600
t(h)
0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
2) Công suất tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế thì công suất tự dùng cực đại của nhà máy
bằng 6% công suất định mức của nhà máy, với cos
ϕ
=0,85, tức là bằng hệ số
công suất của nhà máy (cos
dmF
ϕ
=0,85).
Vì đề tài thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) cho nên 40%
tự dùng của nhà máy là cố định còn 60% thay đổi theo phụ tải. Công suất tự
dùng của nhà máy được xác định theo công thức:
S
TD

(t) =
%
100
α
×
S
NM

×
(0,4+0,6
NM
NM
S (t)
S
×
) MVA (1-3)
Trong đó:
S
TD
(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t,
tính bằng MVA
α%: Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, đề tài thiết kế đã
cho α% = 6%
S
NM
(t): Công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t,
tính bằng MVA
S
NM
: Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA

Từ các kết quả tính toán công suất phát của nhà máy (bảng 1.1) và
công thức (1-3) ta tính được công suất tự dùng của nhà máy biến thiên theo
thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.2.
Bảng 1.2:
t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24
P% 85 100 80 95 85
S
NM
(t), MVA 600 705,88 564,7 670,59 600
S
TD
(t), MVA 38,54 42,35 37,27 41,08 38,54
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 7 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Đồ thị công suất tự dùng của toàn nhà máy:

Hình 1.2
3) Phụ tải địa phương
Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải địa phương có các số liệu:
U
đm
= 6 kV; P
max
= 18 MW; cos
ϕ
= 0,84
Gồm : 4 đường dây cáp kép × 3 MW × 2,5 km cung cấp cho phụ
tải quan trọng
3 đường dây cáp đơn × 2 MW × 3 km cung cấp cho phụ
tải không quan trọng

Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên
phụ tải địa phương theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.3
Bảng 1.3:
t(h) 0 ÷ 7 7 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24
P% 60 85 80 100 70
P
ĐP
(t), MW 10,8 15,3 14,4 18 12,6
S
ĐP
(t), MVA 12,86 18,21 17,14 21,43 15
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 8 Lớp: ĐKT-K.27
S
TD
(MVA)
38,54
42,35
37,27
41,08
38,54
0
8
11 15 20 24
t(h)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Đồ thị phụ tải địa phương:
Hình 1.3
4) Phụ tải trung áp
Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải trung áp có các số liệu:
U

đm
= 110 kV; P
max
= 170 MW; cos
ϕ
= 0,87
Gồm: 2 đường dây kép × 40 MW cung cấp cho phụ tải quan trọng
3 đường dây đơn × 30 MW cung cấp cho phụ tải không
quan trọng
Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên
phụ tải trung áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.4
Bảng 1.4:
t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24
P% 70 100 85 90 75
P
T
(t), MW 119 170 144,5 153 127,5
S
T
(t), MVA 136,78 195,4 166,09 175,86 146,55
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 9 Lớp: ĐKT-K.27
S
ĐP
(MW)
12,86
18,21
17,14
21,43
15
0

7
12 14 18
24
t(h)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Đồ thị phụ tải trung áp:
Hình 1.4
5) Phụ tải cao áp
Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải cao áp có các số liệu:
U
đm
= 220 kV; P
max
= 250 MW; cos
ϕ
= 0,89
Gồm: 2 đường dây kép × 90 MW cung cấp cho phụ tải quan trọng
1 đường dây đơn × 70 MW cung cấp cho phụ tải không
quan trọng
Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên
phụ tải cao áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.5
Bảng 1.5:
t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24
P% 70 90 85 100 70
P
C
(t), MW 175 225 215,5 250 175
S
C
(t), MVA 196,63 252,81 238,76 280,9 196,63

Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 10 Lớp: ĐKT-K.27
S
T
(MVA)
136,78
195,4
166,09
175,86
146,55
0 8 12
15
20
24
t(h)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Đồ thị phụ tải cao áp:
Hình 1.5
6) Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào
hệ thống
Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần cung cấp cho phụ tải
địa phương và tự dùng, một phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110 kV, một
phần cung cấp cho phụ tải cao áp 220 kV, phần còn lại phát vào hệ thống
Ta thiết lập biểu thức cân bằng công suất của nhà máy theo công suất
biểu kiến :
S
NM
(t) = S
HT
(t) + S
C

(t) + S
T
(t) + S
ĐP
(t) + S
TD
(t) + ∆S
B
(t)
Trong đó:
S
NM
(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát ra, MVA
S
HT
(t):công suất biểu kiến của nhà máy phát về hệ thống MVA
S
C
(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát lên phụ tải cao
áp, MVA
S
T
(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát lên phụ tải trung
áp, MVA
S
ĐP
(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát cho phụ tải địa
phương, MVA
S
TD

(t): công suất biểu kiến của nhà máy cung cấp cho tự dùng,
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 11 Lớp: ĐKT-K.27
S
C
(MVA)
196,63
252,81
238,76
280,9
196,63
0 8
11
14 20 24
t(h)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
MVA
∆S
B
(t): tổn thất công suất biểu kiến của máy biến áp, MVA
Vì là tính toán sơ bộ, các MBA ngày nay được chế tạo có hiệu xuất
cao nên có thể bỏ qua ∆S
B
(t)
Như vậy công suất phát về hệ thống của nhà máy được xác định:
S
HT
(t) = S
NM
(t) - [S
C

(t) + S
T
(t) + S
ĐP
(t) + S
TD
(t)] (1-4)
Công suất tổng ở phía cao áp:
S
C
Σ
(t) = S
C
(t) + S
HT
(t) (1-5)
Dựa vào công thức (1-4), (1-5) và các kết quả tính ở các bảng ở trên,
ta tính được công suất phát vào hệ thống biến thiên theo thời gian và kết quả
cho ở bảng 1.6.
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 12 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Bảng 1.6:
20 ÷ 24
600
196,63
146,55
15
38,54
203,28
399,91

18 ÷ 20
670,59
280,9
175,86
15
41,08
157,75
438,65
15 ÷ 18
670,59
280,9
175,86
21,43
41,08
151,32
432,22
14 ÷ 15
564,7
280,9
166,09
21,43
37,27
59,01
339,91
12 ÷ 14
564,7
238,76
166,09
17,14
37,27

105,44
344,2
11 ÷ 12
564,7
238,76
195,4
18,21
37,27
75,06
313,82
8 ÷ 11
705,88
252,81
195,4
18,21
42,35
197,11
449,92
7 ÷ 8
600
196,63
136,78
18,21
38,54
209,84
406,47
0 ÷ 7
600
196,63
136,78

12,86
38,54
215,19
441,82
t(h)
S
NM
(t), MVA
S
C
(t), MVA
S
T
(t), MVA
S
ĐP
(t), MVA
S
TD
(t), MVA
S
HT
(t), MVA
S
C
Σ
(t), MVA
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 13 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Đồ thị công suất phát vào hệ thống:

Hình 1.6
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 14 Lớp: ĐKT-K.27
S
HT
(MVA)
215,19
209,84
197,11
75,06
105,44
59,01
151,32
157,75
203,28
0
7
8
1112 14
15
18
20
24
t(h)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Bảng 1.7: Bảng biến thiên phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy
20 ÷ 24
38,54
53,54
200,09
396,72

600
18 ÷ 20
41,08
56,08
231,94
512,84
670,59
15 ÷ 18
41,08
62,51
238,37
519,27
670,59
14 ÷ 15
37,27
58,7
224,79
505,69
564,7
12 ÷ 14
37,27
54,41
220,5
459,26
564,7
11 ÷ 12
37,27
55,48
250,88
489,64

564,7
8 ÷ 11
42,35
60,56
255,96
508,77
705,88
7 ÷ 8
38,54
56,75
193,53
390,16
600
0 ÷ 7
38,54
51,4
188,18
384,81
600
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 15 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
t(h)
S
TD
(t)
S
TD
(t)+S
ĐP
(t)

S
TD
(t)+S
ĐP
(t)+S
T
(t)
S
TD
(t)+S
ĐP
(t)+S
T
(t)+S
C
(t)
S
TD
(t)+S
ĐP
(t)+S
T
(t)+S
C
(t)+S
HT
(t)=S
NM
(t)
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy:

Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 16 Lớp: ĐKT-K.27
S
TD
S
TD
+S
ĐP
S
TD
+S
ĐP
+S
T
S
TD
+S
ĐP
+S
T
+S
C
S
TD
+S
ĐP
+S
T
+S
C
+S

HT
=S
NM
0
7
8
11
12
14
15
18
20
24
t(h)
S(MVA)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Hình 1.7
7) Nhận xét chung
Công suất dự trữ quay của hệ thống:
S
HTdt
=
7
100
×
4500 = 315 MVA
Nhà máy điện đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp,
ngoài ra nhà máy còn phát công suất vào hệ thống
Phụ tải ở các cấp điện áp của nhà máy khi cực đại và cực tiểu:
- Phụ tải địa phương:

S
ĐPmax
= 21,43 MVA; ứng với 14÷18 h
S
ĐPmin
= 12,86 MVA; ứng với 0÷7 h
- Phụ tải trung áp:
S
Tmax
= 195,40 MVA; ứng với 8÷12 h
S
Tmin
= 136,78 MVA; ứng với 0÷8 h
- Phụ tải cao áp:
S
Cmax
= 280,9 MVA; ứng với 14÷20 h
S
Cmin
= 196,63 MVA; ứng với 0÷8 h và 20÷24 h
Phụ tải của nhà máy phân phối không đều nhau trên 3 cấp điện áp và
giá trị cực đại xuất hiện không đồng thời đối với các phụ tải.
Công suất của nhà máy phát về hệ thống:
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 17 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Công suất cực đại của nhà máy phát về hệ thống S
HTmax
= 215,19
MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống S
HTdt

= 315 MVA. Nên khi
nhà máy bị sự cố tách ra khỏi hệ thống không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống.
Chiếm 30,48% tổng công suất toàn nhà máy.
Công suất cực tiểu của nhà máy phát về hệ thống S
HTmin
= 59,01
MVA , chiếm 8,36% tổng công suất của toàn nhà máy.
Cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV là lưới điện trung tính
trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi
hơn.
CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1. Nêu các phương án
Trong nhà máy điện và trạm biến áp các thiết bị được nối với nhau theo
một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện. Việc chọn sơ đồ nối điện chính của
nhà máy là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế. Căn cứ vào yêu cầu cung
cấp điện cho các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề
ra các phương án sao cho đảm bảo những yêu cầu sau:
- Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải
thỏa mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các
máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát và
phụ tải điện tự dùng.
- Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không được lớn hơn
dự trữ quay của hệ thống.
- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ
nhánh từ các bộ máy phát – máy biến áp, nhưng công suất lấy rẽ nhánh không
được vượt quá 15% công suất của bộ.
- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để
liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn.
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 18 Lớp: ĐKT-K.27

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và
cao đều có trung tính trực tiếp nối đất (U ≥ 110 kV).
- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống
thì phải đặt ít nhất hai máy biến áp.
- Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến
áp ba cuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù
hợp với điều kiện để vận hành song song.
Nhận xét về nhà máy thiết kế:
- Phụ tải địa phương có công suất S
ĐPmax
= 21,43 MVA, chiếm 6,07%
công suất của hai máy phát. Do đó không dùng thanh góp điện áp máy phát mà
nối theo sơ đồ bộ. Phụ tải địa phương sẽ lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát
điện, máy phát – máy biến áp hai cuộn dây luôn vận hành với công suất bằng
phẳng để dễ vận hành và chọn máy biến áp hai cuộn dây không điều áp dưới
tải. Nhằm giảm về mặt kinh tế, dễ vận hành mà còn đảm bảo yêu cầu về mặt
kỹ thuật.
- Vì cấp điện áp cao áp 220 kV và trung áp 110 kV là lưới điện có
trung tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa ba
cấp điện áp với nhau.
- Vì công suất phát lên hệ thống của nhà máy khá lớn so với công
suất dự trữ quay của hệ thống nên ta sử dụng hai máy biến áp liên lạc.
2.1.1. Phương án I
Hình 2.1
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 19 Lớp: ĐKT-K.27
S
Tmax
=195,40 MVA
S

Tmin
=136,78 MVA
220 kV
110 kV
S
C
S
HT
S
ĐP
T
1
AT
1
AT
2
T
2
G
2
G
4
G
1
∼
∼
∼
∼
G
3

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Phương án này dùng một bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn
G
4
-T
2
nối vào trung áp 110 kV. Dùng hai bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu
và một bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn nối bên cao áp 220 kV. Phụ tải
địa phương được cung cấp ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu. Phụ tải tự
dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát.
Nhận xét:
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp.
- Dùng ba chủng loại máy biến áp do đó việc vận hành và lắp đặt
không thuận tiện. Số máy biến áp nối vào phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư lớn
2.1.2. Phương án II
Hình 2.2
Phương án này dùng hai bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn G
3
-T
1
và G
4
-T
2
nối vào trung áp 110 kV. Dùng hai bộ máy phát – máy biến áp tự
ngẫu nối vào cao áp 220 kV. Phụ tải địa phương được cung cấp ở phía hạ áp
của máy biến áp tự ngẫu. Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát.
Nhận xét:
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp. Phương án
này chỉ dùng hai loại máy biến áp nên việc lắp ráp, vận hành và sửa chữa

thuận tiện hơn. Ngoài ra, giảm vốn đầu tư vì số lượng mạch nối vào cao áp ít.
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 20 Lớp: ĐKT-K.27
S
Tmax
=195,40 MVA
S
Tmin
=136,78 MVA
AT
1
AT
2
S
HT
220 kV
S
C
110 kV
S
ĐP
T
1
G
2
G
3
G
1
∼
∼

∼
T
2
G
4
∼
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
- Dòng ngắn mạch ở trung áp 110 kV lớn và tổn thất công suất lớn.
Do số bộ nối với phía trung áp có công suất lớn hơn cả thời điểm phụ tải trung
áp cực đại nên một phần công suất phải tải sang phía cao áp qua hai lần máy
biến áp.
2.1.3. Phương án III
Hình 2.3
Phương án này dùng hai bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn
G
3
-T
3
và G
4
-T
4
nối vào trung áp 110 kV. Dùng hai bộ máy phát – máy biến áp
tự ngẫu và hai bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn G
1
-T
1
và G
2
-T

2
nối
vào cao áp 220 kV. Phụ tải địa phương được cung cấp ở phía hạ áp của máy
biến áp tự ngẫu. Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát.
Nhận xét:
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp.
- Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong
quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.
2.1.4. Nhận xét chung:
Các phương án nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật, đảm bảo cung
cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp trong mọi trường hợp.Tuy nhiên
mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng. Do đó cần phải phân tích sơ bộ
để loại trừ phương án ít sử dụng và giữ lại các phương án thông dụng nhất, sau
đó tính toán cụ thể để tìm ra phương án tối ưu.
So sánh giữa ba phương án 1, 2 và 3 để chọn ra hai phương án đưa
vào tính toán. Cả ba phương án đều có độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo
về mặt kỹ thuật, nhưng phương án ba sử dụng số lượng máy biến áp nhiều nhất
nên vốn đầu tư lớn nhất, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 21 Lớp: ĐKT-K.27
S
Tmax
=195,40 MVA
S
Tmin
=136,78 MVA
S
ĐP
S
C
S

HT
220 kV
110 kV
T
3
G
3
∼
AT
3
AT
4
T
4
G
4
∼
G
2
∼
T
2
G
1
∼
T
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
máy biến áp và tổn thất công suất lớn nhất. Nên ta chọn phương án 1 và 2 để
đưa vào tính toán.

2.2. Chọn máy biến áp cho các phương án
Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công
suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các
máy phát điện. Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất cao. Do đó trong
thiết kế, người ta mong muốn chọn công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy
biến áp ít để giảm tổn thất điện năng, giảm vốn đầu tư nhưng vẫn đảm bảo
cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp
được chọn phù hợp với nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu
chỉnh công suất của chúng.
Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số
lượng, công suất định mức và hệ số biến áp.
2.2.1. Phương án I:
1) Chọn máy biến áp:
Chọn máy biến áp hai dây quấn T
1
,T
2
, ta chọn theo điều kiện:
S
T1đm
= S
T2đm
≥ S
đmMF
= 176,5 MVA
Trong đó:
S
T1đm
, S
T2đm

: công suất của hai máy biến áp hai dây quấn
S
đmMF
: công suất định mức của máy phát
Chọn máy biến áp liên lạc (máy biến áp tự ngẫu) AT
1
, AT
2
, ta
chọn theo điều kiện:
S
AT1
= S
AT2
≥
1
α
S
đmMF
Trong đó:
S
AT1
, S
AT2
: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
S
đmMF
: công suất định mức của máy phát
α
: hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

C T
C
U U
220 110
U 220
−
−
α = =
= 0,5
S
AT1đm
= S
AT2đm
≥
1
0,5
×
176,5 = 353 MVA
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 22 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
Vì công suất của máy phát lớn nên ta không chọn được máy biến
áp tự ngẫu ba pha có công suất lớn hơn hay bằng 353 MVA với điện áp cuộn
cao 220 kV, vì vậy ta chọn ba máy biến áp tự ngẫu một pha ghép thành ba pha.
Như vậy với phương án này ta chọn sáu máy biến áp tự ngẫu một pha.
Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà
máy điện và trạm biến áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án I có các
thông số cho dưới bảng sau:
Bảng 2.1 : Thông số của các máy biến áp
MBA
Loại

MBA
S
dm
Điện áp cuộn dây kV
Tổn thất
KW
U
N
%
I
0
%
C T H P
0
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
T1 TДЦ 200 242 - 18 170 - 580 - - 11 - 0,5
T2 TДЦ 200 121 - 18 140 - 550 - - 10,5 - 0,5
AT1 AOДЦTH 120 242/
3
121/
3
18 210 345 220 235 11 32 20 0,5
AT2 AOДЦTH 120 242/
3
121/
3
18 210 345 220 235 11 32 20 0,5

2) Tính toán phân phối công suất cho các máy biến áp
a) Công suất qua máy biến áp hai dây quấn T
1
,T
2
:
Ở phương án này có hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn
dây, trong đó một bộ nối trực tiếp vào thanh góp 110 kV, còn một bộ nối trực
tiếp vào thanh góp 220 kV. Để kinh tế và vận hành thuận tiện, cho hai bộ máy
phát-máy biến áp hai cuộn dây G
3
-T
1
và G
4
-T
2
làm việc với đồ thị phụ tải bằng
phẳng. Do đó công suất tải của mỗi máy biến áp T
1
,T
2
là:
S
bC
= S
bT
= S
T1
= S

T2
= S
đmMF
-
TDmax
S
n
= 176,5 -
42,35
4
= 165,91 MVA
Trong đó:
S
Tdmax
: công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy
n: số tổ máy phát trong nhà máy
b) Công suất qua máy biến áp tự ngẫu AT
1
, AT
2
:
Phía cao:
S
CTN
(t) =
1
2
[ S
C
Σ

(t) – S
bC
]
Phía trung:
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 23 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
S
TTN
(t) =
1
2
[ S
T
(t) – S
bT
]
Phía hạ:
S
HTN
(t) = S
CTN
(t) + S
TTN
(t)
Từ những số liệu của bảng 1.6 trong chương I, ta tính được công
suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu trong vòng 1 ngày, số liệu được
tổng hợp ở bảng 2.2
Bảng 2.2:
20÷24
399,91

165,91
146,55
165,91
117
-9,68
107,32
18÷20
438,65
165,91
175,86
165,91
136,37
4,98
141,35
15÷18
432,22
165,91
175,86
165,91
133,16
4,98
138,14
14÷15
339,91
165,91
166,09
165,91
87
0,09
87,09

12÷14
344,2
165,91
166,09
165,91
89,15
0,09
89,24
11÷12
313,82
165,91
195,4
165,91
73,96
14,57
88,71
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 24 Lớp: ĐKT-K.27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
8÷11
449,92
165,91
195,4
165,91
142
14,57
156,75
7÷8
406,47
165,91
136,78

165,91
120,28
-14,57
105,71
0÷7
441,82
165,91
136,78
165,91
122,96
-14,57
108,39
t(h)
S
C
Σ
(t), MVA
S
bC,
MVA
S
T
(t), MVA
S
bT,
MVA
S
CTN
(t), MVA
S

TTN
(t), MVA
S
HTN
(t), MVA

Qua bảng số liệu ta xác định dòng công suất cực đại truyền qua
các phía của máy biến áp tự ngẫu AT
1
và AT
2
S
CTNmax
= 142 (MVA) < 3×S
đmTN
= 3×120 = 360 MVA
S
TTNmax
=14,75 (MVA) < 3×α×S
đmTN
=3×0,5×120=180 MVA
Như vậy khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị
quá tải nên ta chỉ cần kiểm tra sự cố máy biến áp.
3) Kiểm tra sự cố máy biến áp
a) Sự cố một bộ bên trung áp
Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 25 Lớp: ĐKT-K.27
S
Tmax
=195,4 MVA
S

CΣ
=449,92 MVA
S
ĐP
T
1
AT
1
AT
2
T
2
G
2
G
4
G
1
∼
∼
∼
∼
G
3
220 kV
110 kV
165,91
97,7
156,81
59,11

156,81
59,11
97,7