Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW

Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy
là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát,
phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV.
1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV:
P
max
= 12 MW; cos = 0,85
Gồm 4 đờng dây kép ì 2,5 MW ì 2 km
Biến thiên phụ tải theo thời gian :
Thời gian 0 8 8 - 12 12 15 15 - 21
21 24
P(%) 60 90 80 100
70
Điện tự dùng của nhà máy là 6%.
2. Phụ tải điện áp trung 110 kV:
P
max
= 200 MW; cos = 0,86
Gồm 4 đờng dây kép
Biến thiên phụ tải theo thời gian :
Thời gian 0 7 7 - 12 12 - 15 15 - 21
21 - 24
P(%) 70 90 80 100
75
3. Phụ tải toàn nhà máy :
Thời gian 0 7 7 - 12 12 - 15 15 - 21
21 - 24
P(%) 80 90 85 100

75
4. Hệ thống :
Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 3000 MVA, dự trữ quay của hệ
thống là 180 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 160 km. Điện
kháng tính đến thanh cái hệ thống là X
đm
= 0,7
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 1 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
lời nói đầu
Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà n-
ớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự
phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, ngành năng lợng Việt nam đã
có những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong
nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và
một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng
cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối
điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao.
Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể
xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích
không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện
lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để
theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện
năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời
gian xây dựng nhanh hơn
Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi
ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần

điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm
vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành
hệ thống điện trớc khi xâm nhập thực tế
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS Nguyễn Hữu
Khái đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này.
Sinh viên
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 2 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
CHƯƠNG I
Tính toán phụ tải & cân bằng công suất
Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá,
hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong
quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không
ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ
thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý.
Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các
cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ
tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây
dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở
các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy.
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng
nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền
động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện
năng phát ra.
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến

S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp
điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến
hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng
ngày.

1.1 Chọn máy phát điện :
Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW.
- Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau :
Loại
máy phát
Thông số định mức Điện kháng tơng đối
n
v/ph
S
MVA
P
MW
U
KV
cos
I
KA
X
d
X
d
X
d
TB-100-2
3000 117,5 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :
Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có :
% (t) =
100.
P
)t(P
max
P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
Cos
)t(P
.
Trong đó :
- S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t.
- P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
- Cos : là hệ số công suất phụ tải.
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 3 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) :
U
đm
= 10 KV ; P
max

= 12 MW ; Cos = 0,85
12,14
85.0
12
cos
max
max
===

P
S
MVA
Gồm : 4 đờng dây kép ì 2,5 MW ì 2 km
- Ta có bảng phụ tải :
t(h)
0_8 8_12 12_15 15_21 21_24
P/P
max
(%)
60 90 80 100 70
P(MW)
7.2 10.8 9.6 12 8.4
S(MVA)
8.47 12.71 11.29 14.12 9.88
Đồ thị phụ tải địa phong

0
8
12
15

21
24
8,47
12,71
11,29
14,12
9,88
MVA
h
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 4 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
2. Phụ tải điện áp trung :
Uđm = 110 KV ; Pmax = 200 MW ; Cos = 0,86 ;
Gồm 4 đờng dây kép ; P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
Cos
)t(P
.
)(56,232
86.0
200
cos
max

max
MVA
P
S ===

- Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp :
t(h)
0_7 7_12 12_15 15_21 21_24
P/P
max
(%)
70 90 80 100 75
P(MW)
140 180 160 200 150
S(MVA)
162.79 209.30 186.05 232.56 174.42
- Đồ thị phụ tải trung áp :
186,05
h
MVA
174,42
232,56
209,3
162,79
24
21
15
12
7
0

3. Phụ tải toàn nhà máy :

P
NMmax
= P
đm
= n.P
đmF
= 4.100 = 400 (MW) .

S
NMmax
= S
đm
= n.S
đmF
= 4.117,5 = 470 (MVA) .

Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 5 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Cos = 0,85.

P (t) =
max
P.
100
)t%(P

; S (t) =
Cos
)t(P
.
Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy :
-
t(h)
0_7 7_12 12_15 15_21 21_24
P/P
max
(%)
80 90 85 100 75
P(MW)
320 360 340 400 300
S(MVA)
376.47 423.53 400.00 470.59 352.94
- Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :
0
376,47
MVA
h
423,53
400
470,59
352,94
7 12
15
21
24
Nguyễn Văn Học

Nguyễn Văn Học
- 6 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
4. Công suất tự dùng :
- Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau :
S
td
(t) = . S
NMmax
. ( 0,4 + 0,6.
maxNM
NM
S
)t(S
) ;
- Trong đó :
S
td
(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
S
NMmax
: công suất đặt của toàn nhà máy.
S
NM
(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
: số phần trăm lợng điện tự dùng.
S
NMmax
= 470 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 6 % ;

- Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau :
-
t(h) 0-7 7-12 12-15 15-21 21-24
S(MVA)
376.47 423.53 400.00 470.59 352.94
S
td
(MVA)
24.847 26.541 25.694 28.235 24.000
- Đồ thị phụ tải tự dùng :

h
24,847
26,541
25,694
28,235
24
0
7 12
15
21 24
MVA
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 7 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :
- Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức :
S

NM
(t) = S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t) + S
HT
(t)
- Công suất phát vào hệ thống :
S
HT
(t) = S
NM
(t) [S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t)]
- Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ
thống :
T(h) 0-7 7-8 8-12 12-15 15-21 21-24
S
NM
(MVA)
376.47 423.53 423.53 400.00
470.59 352.94

S
UF
(MVA)
8.47 8.47
12.71 11.29
14.12
9.88
S
UT
(MVA)
162.79
209.30 209.30 186.05
232.56
174.42
S
TD
(MVA)
24.85 26.541 26.541 25.694
28.24 24
S
VHT
(MVA)
180.36 179.22 174.98 176.97
195.68 144.64

Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 8 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện

Thiết kế môn học: Nhà máy điện
h
0
7
12
15
21
24
MVA
8
Phụ tải nhà
máy
Phụ tải
địa
phuơng
Phụ
tải tự
dùng
Phụ tải vào hệ
thống
Phụ tải trung áp
1.3 Nhận xét :
- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
S
NMđm
= S
đm
= n.S
đmF
= 4.117,5 = 470 (MVA)

- So với công suất hệ thống S
HT
= 3000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm
15,67 % công suất của hệ thống.
- Công suất phát vào hệ thống:
max = 195,68 MVA từ :15 h - 21 h
min = 144,64 MVA từ : 21 h-24 h
- Phụ tải trung áp :
+ S
Tmax
= 232,56 MVA từ 15 h 21 h chiếm 49,48 % công suất nhà máy.
+ S
Tmax
= 162,79 MVA từ 0 h 7 h chiếm 34,57 % công suất nhà máy.
- Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp
lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp
điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất)
- Phụ tải địa phơng có :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 9 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
S
đfmax
= 8,47 MVA
Với: S
đmF
= 117,5 MVA.
- Ta có :

dmF
maxdf
S
S
=
072,0
5,117
47,8
=

Công suất địa phơng cực đại (S
đfmax
) chỉ bằng 7,2 % công suất định mức phát
(S
đmF
).
* Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy,
địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có
khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 10 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
ch ơng ii
Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy
2.1 Đề xuất phơng án :
A. Sơ đồ nối điện chính :
Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ

đồ nối điện chính.
Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công
suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t
Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện :
+ Về kỹ thuật :
- đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu.
- Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị.
+ Về kinh tế :
- Vốn đầu t ít .
- Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa.
- Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp).
- Có khả năng phát triển về sau.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp
điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp
với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy
phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy
biến áp v.v
- Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của
hệ thống.
- Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với
công suất không quá 15 % công suất bộ.
- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh
vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
- Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy
biến áp tự ngẫu để liên lạc.

Từ đó ta đề xuất các phơng án :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học

- 11 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
B. Các ph ơng án :
1. Phơng án I :
+ Ưu điểm :
Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi
về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực
tiếp nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt
khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành,
độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo .
+ Nhợc điểm :
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công
suất. Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công
suất không đáng kể, có thể bỏ qua.
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 12 -
HT
S
T
F4F3
F2
F1
220 KV 110 KV
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
2. Phơng án II:
+ Ưu điểm :
Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung

cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các
máy. Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể.
+ Nhợc điểm :
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa.
Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một.
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 13 -
HT
110 KV220 KV
F3
F1
F2
F4
S
T
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
3. Phơng án III:
Nhận xét :
Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp đều nối vào thanh góp điện áp
cao (220 kV) .Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang
cho thanh góp điện áp trung. 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
bên trung (110 kV).
Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và
gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng nh trong vận hành, sửa chữa.
* Kết luận :
So sánh 3 phơng án :
- Hai phơng án đầu đều có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các

cấp điện áp và có cấu tạo tơng đối đơn giản, dễ vận hành.
- Phơng án III tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp
gây nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Bên trung áp không có bộ máy
phát - máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung
cấp đủ cho phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Do đó, ta thấy hai phơng án I & II có nhiều u điểm hơn, đảm bảo độ an toàn ,
độ tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phơng án này
để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u.
2.2 Chọn máy biến áp :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 14 -
F1
F4
F3
HT
F2
220 KV 110 KV
S
T
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công
suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy
phát điện. Do đó vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là
phải chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung
cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết kế hệ thống
điện một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải
của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp.
Trong hệ thống điện ngời ta thờng dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp,

2 cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây đợc
sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện.
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thờng dùng
máy biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có điểm u việt hơn MBA thờng : giá thành
chi phí vật liệu và tổn hao năng lợng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA
thờng có cùng công suất.
. Phơng án I :
Sơ đồ nối dây :
F1 F2
B1
B2
220 kV 110 kV
B3
B4
F3 F4
10 kV
1.Chọn máy biến áp cho phơng án I :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai cuộn dây :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 15 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
S
đmB
S
đmF
= 117,5 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu :
S

đmTN


1
.S
đmF
; : Hệ số có lợi ; (
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=

=

=
)
- Ta có : S
đmB

5,117.
5,0
1

= 235 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phơng án I :
Loại

MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV) U
N
%
P
0
P
N
I
0
%
C T H C-
T
C-H T-
H
C-T C-H T-H
T
125
121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5
ATTH
250
230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5
2. Phân phối công suất : các máy biến áp và các cuộn dây :
+ Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng
phẳng suốt trong năm :

S
BT
= S
đmF
-
4
1
.S
tdmax
= 117,5 -
4
1
.28,24 = 110,44 (MVA)
+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :
S
c
(t) =
2
1
.S
HT
(t)
- Công suất truyền qua cuộn trung :
S
t
(t) =
2
1
.[S

T
(t)

2.S
BT
]
- Công suất truyền qua cuộn hạ :
S
h
(t) = S
T
(t) + S
c
(t)
- Sau khi tính toán ta có
Bảng phân phối công suất :
t(h) 0-7 7-8 8 - 12 12-15 15-21 21-24
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 16 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
S
C
(MVA)
90.18 89.61 87.49 88.48 97.84 72.32
S
T
(MVA)
29.04 5.79 5.79 17.42 -5.84 23.23

S
H
(MVA)
61.14 83.82 81.70 71.07 103.68 49.09
Trên đây trong giờ mà ta xét nếu S
CT
mà có dấu dơng thì công suất sẽ đợc
truyền từ phía thanh góp trung áp sang cuộn trung áp MBA tự ngẫu, còn dấu âm
thì công suất đợc truyền từ phía trung MBA tự ngẫu cung cấp cho phụ tải điện áp
trung.
3. Kiểm tra quá tải :
* Khi làm việc bình thờng :
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .
* Khi sự cố :
a. Sự cố một bộ máy phát máy biến áp bên trung :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
BT
= S
đmF
-
4
1
S
td max
= 117,5
4
1
.28,24 = 110,44 (MVA).

+ Điều kiện kiểm tra sự cố : 2K
qt
.S
đmTN
S
Tmax
- S
BT
S
đmTN

qt
BTmaxT
K2
SS




23,87
4,1.5,0.2
44,11056,232
=


S
dmTN
(MVA)
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học

- 17 -
HT
110 KV
F1
F2
F3 F4
110,44
61,06
103,38103,38
61,06
42,32 42,32
S
T
= 232,56
220 KV
HT
110 KV
F1
F2
F3 F4
110,44
61,06
103,38103,38
61,06
42,32 42,32
S
T
= 232,56
220 KV
Thiết kế môn học: Nhà máy điện

Thiết kế môn học: Nhà máy điện
S
đmTN
= 250 (MVA) > 87,23 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu:
S
T
=
2
1
.(S
Tmax
S
BT
) =
2
1
.(232,56 110,44) = 61,06 (MVA)
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :

).(38,10312,14
2
1
24,28.
4
1
5,117
2
1

4
1
MVASSSS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

).(32,4206,6138,103 MVASSS
THC
===
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 195,68 (MVA), vì thế lợng công suất
thiếu là :
S
thiếu
=
).(04,11132,42.268,1952 MVASS
CHT
==
Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (180 MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
b. Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc (
maxT
S
):
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
.K
qt
.S
đmTN
S

Tmax
- 2.S
BT
S
đmTN

qt
BTmaxT
K
S.2S



S
đmTN
= 250 (MVA)
)(68,16
4,1.5,0
44,110.256,232
MVA=


thỏa mãn điều kiện.
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 18 -
96,32
220 KV
F1
F2

HT
F3
110,44 110,44
F4
84,64
11,68
S
T
= 232,56
110 KV
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung :

).(68,1144,110.256,232.2
max
MVASSS
BTTT
===
- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :

).(32,9612,1424,28.
4
1
5,117
4
1
MVASSSS
dftddmFH

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

).(64,8468,1132,96 MVASSS
THC
===
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 195,68 (MVA), vì thế lợng công suất
thiếu là :
S
thiếu
=
).(04,11164,8468,195 MVASS
CHT
==
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (180MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
2.2.2. Phơng án II :
- Sơ đồ nối dây :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 19 -
F3
F1
HT
F2
F4
220 KV 110 KV
S
T
Thiết kế môn học: Nhà máy điện

Thiết kế môn học: Nhà máy điện
1. Chọn máy biến áp cho phơng án II :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
đmB
S
đmF
= 117,5 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên cao :
S
đmB
S
đmF
= 117,5 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu :
S
đmB

5,117.
5,0
1

= 235 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phơng án II :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U

đm
(KV) U
N
%
P
0
P
N
I
0
%
C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H
T
125
121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5
T
125
230 _ 10,5 _ 11 _ 115 _ 380 _ 0,5
ATTH
250
230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5
2. Tính dòng phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây :
+ Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng
phẳng suốt trong năm :
S
BC
= S
BT
= S
đmF

-
4
1
.S
tdmax
= 117,5 -
4
1
.28,24 = 110,44 (MVA)
+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :

[ ]
BCHTc
S)t(S
2
1
)t(S =
- Công suất truyền qua cuộn trung:

[ ]
BTTt
S)t(S
2
1
)t(S =
- Công suất truyền qua cuộn hạ :


)t(S)t(S)t(S

cth
+=
Bảng phân phối công suất :
t(h) 0-7 7-8 8 - 12 12-15 15-21 21-24
S
C
(MVA)
34.96 34.388 32.27 33.263
42.62 17.1
S
T
(MVA)
26.18
49.431 49.431 37.803
61.06
31.99
S
H
(MVA)
61.14 83.819 81.701 71.066
103.7 49.09
3. Kiểm tra quá tải:
* Khi làm việc bình thờng :
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 20 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .

* Khi sự cố :
a. Sự cố bộ máy phát máy biến áp bên trung :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn :

tddmFB
S
4
1
SS =
= 117,5
4
1
.28,24= 110,44 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
2
maxTdmTNqt
SS.K

)(11,166
4,1.5,0.2
56,232
2
max
MVA
K
S
S
qt
T
dmTN

==

Ta có :
dmTN
S
= 250 (MVA) > 166,11 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là :

).(28,116
2
56,232
.
2
1
max
MVASS
TT
===
- Công suất truyền tải qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu là :

).(38,10312,14
2
1
24,28
4
1
5,117
2
1

4
1
MVASSSS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu là :

).(9,1228,11638,103 MVASSS
THC
===
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Công suất cần phát vào hệ thống là 195,68 (MVA), công suất còn thiếu là :
S
thiếu
=
[ ]
).(04,111.44,110)9,12.(268,195)2( MVASSS
BCHT
=+=+
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 21 -
- 12,9
103,38
110,44
HT
103,38
- 12,9
116,28
116,28

220 KV
110 KV
S
T
= 232,56
HT
F2
F4
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
b. .Sự cố máy biến áp tự ngẫu liên lạc (
maxT
S
) :
- Điều kiện kiểm tra sự cố : .
qt
K
.S
đmTN
S
Tmax
S
B

)(57,174
4,1.5,0
44,11056,232
max

MVA
K
SS
S
qt
BT
dmTN
=

=



Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì
57,174250 >=
dmB
S
- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp :

).(12,12244,11056,232
max
MVASSS
BTT
===
- Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp :

).(32,9612,1424,28
4
1

5,117
4
1
MVASSSS
dftddmFH
===
- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :

).(8,2512,12232,96 MVASSS
THC
===
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Công suất cần phát vào hệ thống là 195,68 MVA ,lợng công suất còn thiếu là :
S
thiếu
= S
HT
(S
C
+ S
B
) = 195,68 ( -25,8 + 110,44) =111,04 (MVA)
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (180MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
2.2.3 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng :
- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 22 -
111,04

- 25,8
F3
F1
122,12
220 KV
110,44
110 KV
S
T
=232,56
110,44
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
không tải của nó.
+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong
một năm :
A
2cd
= 365.(P
o
.t + P
N
.
2
dmB
i
2
i

S
t.S

)

+ Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha :
A
TN
=365.P
o
.t +

++ )t.S.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
i
2
HiNHi
2
TiNTi
2
CiNC
2
dmB
Trong đó :
- S
Ci
, S
Ti
, S

Hi
: là công suất tải qua cuộn trung, cao ,hạ của máy biến áp tự ngẫu
trong thời gian t.
- S
i
: là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t.
- P
o
: tổn hao sắt từ.
- P
Nm
: tổn thất ngắn mạch.
* Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu :
P
N.C
= 0,5.(P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N

P
N.T
= 0,5.(P
N.C-T
-
)
PP
2
HT.N
2
HC.N


+



P
N.C
= 0,5.(- P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N

+



* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính đợc tổn thất điện năng trong máy
biến áp trong từng phơng án :
I. Phơng án I :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
=110,44
(MVA) trong cả năm , do đó :
A
B
= 8760.(100 + 400.
2
2
125
44,110
) = 3611248,997 (KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có P
NC-T
do đó ta lấy P
NC-H
= P
NT-H
=
2
1

P
NC-T
= 260 KW.
P
NC
= 0,5.(520 +
22
5,0
260
5,0
260

) = 260 KW
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 23 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW
P
NH

= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.

i
2
Ci
t.S
= 192188,43

i
2
Ti
t.S
= 8806.288

i
2
Hi
t.S
= 146764,32
- Từ đó ta có :
A
TN
= 365.24.120 +

2
250
365
(260.192188,43 + 260.8806,288 + 780. 146764,32)
= 1051200 + 973731,21 = 2024931,21 (KWh).
* Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
A
I
= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
=2 .3611248,997 + 2 . 2024931,21 =11272360,41 (KWh).
II. Phơng án II :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
=110,44 (MVA)
trong cả năm , do đó :
Máy biến áp 4 bên trung áp :
A
B4
= 8760.(100 + 400.
2
2
125

44,110
) = 3611248,997 (KWh).
Máy biến áp 3 bên cao :
A
B3
= 8760.(115 +380.
2
2
125
44,110
) = 3605886,547 (KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có P
NC-T
do đó ta lấy P
NC-H
= P
NT-H
=
2
1
P
NC-T
= 260 KW.
P
NC
= 0,5.(520 +
22
5,0
260

5,0
260

) = 260 KW
P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW
P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 24 -
Thiết kế môn học: Nhà máy điện
Thiết kế môn học: Nhà máy điện

i
2
Ci
t.S
= 28998.394

i
2
Ti
t.S
= 46739.706

i
2
Hi
t.S
= 146764.317
- Từ đó ta có :
A
TN
=365.24.120 +
2
250
365
(260.28998.394+ 260.46739.706+ 780.146764.317)
= 1051200 +578706,7592 = 1834741,548 (KWh).
Phơng án II có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
A
II
= A

B1
+ A
B2
+ A
B4
+ A
B3
= 2. 1834741,548 + 3605886,547 + 3611248,997 = 10875618,64 (KWh).
2.2.4 .Tính dòng điện làm việc bình thờng và dòng điện làm việc cỡng bức
I. Phơng án I :
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
- Mạch đờng dây :
I
bt
=
)(256,0
220.32
68,195
.32
max
KA
U
S
dm
HT
==
I
cb
= 2.I
bt

=2.0,256= 0,512 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:
I
bt
=
).(256,0
220.3
84,97
.3
max
KA
U
S
dm
C
==
Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
)(111,0
220.3
32,42
.3
KA
U
S
dm

C
==
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu (S
Tmax
):
I
cb
=
)(222,0
220.3
64,84
.3
KA
U
S
dm
C
==
I
cb
= max (0,512; 0,111 ; 0,222) = 0,512 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
* Mạch đờng dây : ( gồm 4 đờng dây kép )
I
bt
=
110.3
4
56,232
.

2
1
.3
4
.
2
1
max
=
dm
T
U
S
= 0,153 (KA).
I
cb
= 2.I
bt
= 2.0,153 = 0,306 (KA).
Nguyễn Văn Học
Nguyễn Văn Học
- 25 -