thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Lời nói đầu
Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy
mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh những ngành công nghiệp
khác thì nghành công nghiệp năng lượng những năm gần đây cũng đạt được những
thành tựu đáng kể, đáp ứng được nhu cầu của đất nước. Cùng với sự phát triển của
hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực
công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Hiện nay nền kinh tế
nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân được nâng cao, dẫn đến phụ
tải điện ngày càng phát triển. Do vậy việc xây dựng xem thêm các nhà máy điện là
điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu của phụ tải. Việc quan tâm quyết định đúng đắn
vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ
mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc doanh. Do đó việc tìm
hiểu nắm vững công việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo được độ tin cậy cung
cấp điện, chất lượng điện, an toàn và kinh tế là yêu cầu quan trọng đối với người
kỹ sư điện
Nhiệm vụ đồ án thiết kế của em là thiết kế nhà máy điện. Với những kiến thức
thu nhận được qua các năm học tập và sự hướng dẫn tận tình của thầy Đào Quang
Thạch đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp.
Vì thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn đồ án không tránh khỏi những sai
sót kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo thêm để em nắm vững kiến thức
trước khi ra trường.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn cùng các thầy cô đã
truyền thụ kiến thức cho em để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt
nghiệp.
Nguyễn Thanh Tùng - 1- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy 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/ Giới thiệu về nhiệm vụ thiết kế:
Nhiệm vụ thiết kế được giao là thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện có
tổng công suất là: 600 MW, bao gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 150
MW, nhà máy cung cấp cho các phụ tải
• Phụ tải địa phương: U
dm
= 6 kV ; P
max
= 15 MW ; cosϕ = 0,85 và có bảng
biến thiên của phụ tải theo thời gian.
• Phụ tải phía trung áp: U
dm
= 110 kV ; P
max
= 180 MW ; cosϕ = 0,87 và bảng
biến thiên của phụ tải theo thời gian.
• Phụ tải phía cao áp: U
dm
= 220 kV ; P
max
= 250 MW ; cosϕ = 0,88 và bảng
biến thiên của phụ tải theo thời gian.
• Phụ tải tự dùng của nhà máy với: U
dm
= 380/220V; P
max

= 1,2 % công suất
toàn nhà máy ; cosϕ = 0,85
• Công suất thừa của nhà máy sẽ phát về hệ thống qua đường dây kép ở cấp
điện áp 220 kV.
1.2/ 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).
Nguyễn Thanh Tùng - 2- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Theo yêu cầu nhiệm vụ thiết kế là thiết kế phần điện nhà máy thủy điện có
tổng công suất là 600MW gồm 4 tổ máy công suất 150MW, trong khi thiết kế,
chọn máy phát ta cần lưu ý những điểm sau:
• Máy phát điện càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nước để sản suất và chi phí
vận hành hàng 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 của máy phát lớn, cosϕ của máy phát càng lớn
thì dòng diện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do
đó sẽ dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn.
Từ yêu cầu thiết kế và những điểm cần lưu ý ở trên, tra bảng phụ lục trang
111 giáo trình Thiết Kế Nhà Máy Điện và Trạm Biến Áp( Nguyễn Hữu Khái) ta
chọn được máy có các thông số sau:
Loại máy phát
n
v/ph
S

MVA
P
MW
U
kV
cos
ϕ
I
kA
"
d
X
B
Γ
C 1260/200 - 60 100 176,5 150 18 0,85 5,67 0,25
Như vậy ta chọn 4 máy phát loại B
Γ
C 1260/200 – 60 cho toàn nhà máy.
1.3 / 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 gian 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 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 tác dụng P
max
và hệ số công suất Cos
ϕ
tb
của từng phụ tải tương ứng.
Nguyễn Thanh Tùng - 3- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến:
P(t)

=
( )
100
tp%
.P
max
(1)
Và S(t) =
tb Cos
tP
ϕ







(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
: Phụ tải cực đại (MW).
- Cos
ϕ
tb
: Hệ số công suất trung bình của phụ tải.
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 B
Γ
C 1260/200 – 60 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 ÷ 7 7 ÷ 11 11 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24
P% 80 100 85 100 85
P
NM
(t), MW 480 600 510 600 510
S
NM
(t), MVA 564,7 706 600 706 600
Nguyễn Thanh Tùng - 4- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện

Đồ thị công suất phát của toàn nhà máy
2) Công suất tự dùng của nhà máy.
Đối với nhà máy thủy điện, điện tự dùng của nhà máy thường nhỏ và ít thay
đổi khi phụ tải của nhà máy thay đổi. Do vậy để đơn giản và với sai số không lớn,
người ta coi phụ tải tự dùng của nhà máy thuỷ điện là không đổi. Từ đó ta tính
được phụ tải tự dùng của nhà máy:
P
td
= P
tdmax
=
100
%
α
. P
maxNM
=
100
2,1
. 600 = 7,2 (MW)
S
td
= S
tdmax
=
td
max
cos
P
ϕ

td
=
85,0
2,7
= 8,47 (MVA)
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
= 15 MW; cos
ϕ
= 0,85
Gồm: 3 đường dây cáp kép × 3 MW × 3 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
Nguyễn Thanh Tùng - 5- ĐKT_K27
t(h)
0
7
11
15
20
24
564,7
706
600
706

600
S
NM
(MV
A)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24
P% 60 100 85 90 65
P
ĐP
(t), MW 9 15 12,75 13,5 9,75
S
ĐP
(t), MVA 10,59 17,65 15 15,88 11,47
Đồ thị phụ tải địa phương
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
= 180 MW; cos
ϕ
= 0,87
Gồm: 2 đường dây kép × 50 MW cung cấp cho phụ tải quan trọng
Nguyễn Thanh Tùng - 6- ĐKT_K27
t(h)

8
24
14
12
10,59
17,65
15
15,88
11,47
18
0
S
đf
(MVA)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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 85 90 100 70
P
T
(t), MW 126 153 162 180 126
S
T
(t), MVA 144,83 175,86 186,2 206,90 144,83
Đồ thị phụ tải trung áp
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
= 0,88
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
Nguyễn Thanh Tùng - 7- ĐKT_K27
S
T
(MVA)
0
24
t(h)
144,83
175,86
186,2
144,83
15 20128
206,90
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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 ÷ 7 7 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24
P% 65 100 85 90 75

P
C
(t), MW 162,5 250 212,5 225 187,5
S
C
(t), MVA 184,66 284,09 241,48 255,68 213,07
Đồ thị phụ tải cao áp
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
Nguyễn Thanh Tùng - 8- ĐKT_K27
t(h)
0
20
184,66
284,09
241,48
255,68
213,07
S
C
(MVA)
7
11 14 24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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,
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)] (1-3)
Công suất tổng ở phía cao áp:
S
C

Σ
(t) = S
C
(t) + S
HT
(t) (1-4)
Dựa vào công thức (1-3), (1-4) 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.
Nguyễn Thanh Tùng - 9- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Nguyễn Thanh Tùng - 10- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Bảng 1.6:
20 ÷ 24
600
213,07
144,83
8,47
11,47
222,16
435,23
18 ÷ 20
705,88
255,68
206,90
8,47
11,47
223,36
479,04
15 ÷ 18

705,88
255,68
206,90
8,47
15,88
218,95
474,63
14 ÷ 15
600
255,68
186,2
8,47
15,88
133,77
389,45
12 ÷ 14
600
241,48
186,2
8,47
15
148,85
390,33
11 ÷ 12
600
241,48
175,86
8,47
17,65
156,54

398,02
8 ÷ 11
705,88
284,09
175,86
8,47
17,65
219,81
503,99
7 ÷ 8
705,88
284,09
144,83
8,47
10,59
257,9
541,99
0 ÷ 7
564,7
184,66
144,83
8,47
10,59
216,15
400,81
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
Nguyễn Thanh Tùng - 11- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Đồ thị công suất phát vào hệ thống
Nguyễn Thanh Tùng - 12- ĐKT_K27
S
HT
(MVA)
216,15
257,9
156,54
219,81
223,36

218,95
222,16
148,85
133,77
0
7 8
11 12
14
15
18 20
24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Bảng 1.7: Bảng biến thiên phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy
20 ÷ 24
8,47
19,94
164,77
377,84
600
18 ÷ 20
8,47
19,94
226,84
482,52
706
15 ÷ 18
8,47
24,35
231,25
486,93

706
14 ÷ 15
8,47
24,35
210,55
466,23
600
12 ÷ 14
8,47
23,47
209,67
451,15
600
11 ÷ 12
8,47
26,12
201,98
443,46
600
8 ÷ 11
8,47
26,12
201,98
486,07
706
7 ÷ 8
8,47
19,06
163,89
447,98

706
0 ÷ 7
8,47
19,06
163,89
348,55
564,7
Nguyễn Thanh Tùng - 13- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy 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 TOÀN NHÀ MÁY
Nguyễn Thanh Tùng - 14- ĐKT_K27
S
TD
+S
DF
+S
T
+S
C
8,47
226,84
164,77

348,55
447,98
486,07
443,46
451,15
466,23
482,52
377,84
564,7
S
TD
S
TD
+S
DF
S
TD
+S
DF
+S
T
0
7
8
11 12 14
18
24
15
t(h)
20

19,06
26,12
23,47
24,35
19,94
163,89
201,98
209,67
210,55
231,25
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
STD+SĐP
STD
0 7 8 11 12 14 15 18 20 24
t(h)
200
400
600
700
STD+SĐP+ST
STD+SĐP+ST+SC+SHT=SNM
S(MVA)
STD+SĐP+ST+SC
Nguyễn Thanh Tùng - 15- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
7) Nhận xét chung
Công suất dự trữ quay của hệ thống:
S
HTdt
=

7
100
×
3500 = 245 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
= 17,65 MVA; ứng với 8÷12 h
S
ĐPmin
= 10,59 MVA; ứng với 0÷7 h
- Phụ tải trung áp:
S
Tmax
= 206,90 MVA; ứng với 15÷20 h
S
Tmin
= 144,83 MVA; ứng với 0÷8 h và 20 ÷ 24 h
- Phụ tải cao áp:
S
Cmax
= 284,09 MVA; ứng với 7÷11 h
S
Cmin
= 184,66 MVA; ứng với 0÷7 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:
+Công suất cực đại của nhà máy phát về hệ thống S
HTmax
= 257,9 MVA,
lớn hơn công suất dự trữ quay của hệ thống S
HTdt
= 245 MVA. Nên khi nhà máy bị
sự cố tách ra khỏi hệ thống thì ảnh hưởng đến hệ thống. Chiếm 36,53% tổng công
suất toàn nhà máy.
+Công suất cực tiểu của nhà máy phát về hệ thống S
HTmin
= 133,77 MVA ,
chiếm 18,95% 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.
Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọng
trong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện. Căn cứ vào kết quả tímh toán phụ
tải và cân bằng công suất để đề xuất các phương án nối điện.
Nguyễn Thanh Tùng - 16- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện

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 cấp điện của 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 áp 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 sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn.
- 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:
- Vì có 3 cấp điện áp: điện áp máy phát, điện áp trung và điện áp cao và thỏa
mãn cả hai điều kiện:
+ Lưới điện phía trung và phía cao đều là trung tính trực tiếp nối đất
Nguyễn Thanh Tùng - 17- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
+ Hệ số có lợi
α
=
0,5
U U
c
T

U
c
−
≤

Nên dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa 3 cấp điện áp.
- Phụ tải địa phương có công suất S
ĐPmax
= 17,65 MVA, chiếm 5% công
suất của hai máy phát. Do đó không dùng thanh góp điện áp máy phát
mà nối theo sơ đồ đồng bộ. Phụ tải địa phương sẽ lấy rẽ nhánh từ đầu
cực máy phát của sơ đồ bộ MF-MBA tự ngẫu qua máy biến áp. 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.
- Công suất 1 bộ MF-MBA = 176,5 MVA nhỏ hơn công suất dự trữ
quay của hệ thống nên có thể dùng sơ đồ bộ
Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án:
Nguyễn Thanh Tùng - 18- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
2.1.1. Phương án I
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.
Nguyễn Thanh Tùng - 19- ĐKT_K27
~~~~
HT
S
T
110 kV220 kV
S
df
TD
TD
TD
TD
AT
1
G
3
G
2
G
3
G
4
AT
2
T

2
T
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
2.1.2. Phương án II
- Để khắc phục nhược điểm trên, chuyển bộ G
3
– T
1
từ thanh góp 220Kv sang
phía 110Kv. Phần còn lại của PA.II giống như PA.I
Ưu điểm:
+ Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo
+ Vốn đầu tư vào ít hơn phương án I do chỉ chọn máy biến áp bộ ở cấp điện
áp 110 kV
Nhược điểm
+ Khi phụ tải bên trung cực tiểu nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc
định mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của
MBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA.
Nguyễn Thanh Tùng - 20- ĐKT_K27
~
~
HT
S
T
110 kV220 kV
S
df
TD
TD

TD
AT
1
G
1
G
2
G
4
AT
2
T
2
~
TD
G
3
T
1
~
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
2.1.3. Phương án III: Sử dụng 4 bộ MF- MBA và 2 MBA tự ngẫu để làm máy
biến áp liên lạc và cung cấp cho phụ tải địa phương. Phương án này sử dụng nhiều
MBA gây tốn kém về vốn đầu tư, gây tổn thất công suất trong MBA 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 3 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 máy biến áp và tổn thất
công suất lớn nhất. Nên ta chọn phương án 1 và 2 để đưa vào tính toán.
Nguyễn Thanh Tùng - 21- ĐKT_K27
TDTD TD TD
~~~~
S
df
110 kV220 kV
HT
S
T
AT
1
AT
2
T
3
T
4
G
3
G
4
T
2
G
2

G
1
T
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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
220 110
220
U U
T
C
U
C
α
−
−
= =
= 0,5
S
AT1đm
= S
AT2đm
≥
1
0,5
×
176,5 = 353 MVA
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.
Nguyễn Thanh Tùng - 22- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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
M
BA
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 - 0,45
T2 TДЦ 200 121 - 18 140 - 550 - - 10,5 - 0,5
AT
1
AOДЦ
TH 120
242/
3
121
/
3
18 210 345 220 235 11 32 20 3,2
AT
2
AOДЦ
TH 120
242/
3
121
/
3
18 210 345 220 235 11 32 20 3,2
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
-

ax
S
TDm
n
= 176,5 -
8,47
4
= 174,38 MVA
Trong đó:
S
Tdmax
: công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy
n: số tổ máy phát trong nhà máy
Nguyễn Thanh Tùng - 23- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
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:
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
Nguyễn Thanh Tùng - 24- ĐKT_K27
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện
Bảng 2.2:
20÷24
435,23
174,38
144,83

174,38
130,43
-14,78
115,65
18÷20
479,04
174,38
206,90
174,38
152,33
16,26
168,59
15÷18
474,63
174,38
206,90
174,38
150,13
16,26
166,39
14÷15
389,45
174,38
186,2
174,38
107,54
5,91
113,45
12÷14
390,33

174,38
186,2
174,38
108,98
5,91
114,89
11÷12
398,02
174,38
175,86
174,38
111,82
0,74
112,56
8÷11
503,99
174,38
175,86
174,38
164,81
0,74
165,55
7÷8
541,99
174,38
144,83
174,38
183,81
-14,78
169,03

0÷7
400,81
174,38
144,83
174,38
113,22
-14,78
98,44
Nguyễn Thanh Tùng - 25- ĐKT_K27