ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 4x60MW Giáo viên hướng dẫn NGUYỄN HỮU KHÁI

Trờng đại học bách khoa hà nội
Khoa điện
Bộ môn: Hệ Thống Điện
Thiết kế tốt nghiệp
Họ và tên sinh viên:.Lê Quốc Anh
Ngành: Hệ Thống Điện Khoá : .
I - phần 1:
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là 60MW. Nhà
máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung 110kV và
phát công suất thừa lên hệ thống 220kV.
1 - Phụ tải điện áp máy phát: P
max
= 10 MW , cos = 0,87
gồm: 4 đờng dây kép x 2,5 MW x 2 km
và: đờng dây đơn x MW x km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
Thời gian
0 - 7
7 - 12
12 - 14
14 - 20
20 24
P(%)
60
90
80
100
60
Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là: 20 kA, thời gian cắt là 0,3 sec, dùng cáp
nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm
2

. Điện tự dùng của nhà máy là 6 %, cos = 0,80.
2 - Phụ tải điện áp trung 110kV: P
max
= 90 MW, cos = 0,86
gồm: 2 đờng dây kép và : đờng dây đơn
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
Thời gian
0 - 8
8 - 12
12 - 16
16 - 20
20 24
P(%)
65
90
90
100
70
3 - Phụ tải điện áp cao 220kV: P
max
= 0 MW , cos =
gồm: đờng dây kép x MW x km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
Thời gian
P(%)
4 - Phụ tải toàn nhà máy:
Thời gian
0 6
6 - 12
12 -16

16 - 20
20 - 24
P(%)
70
90
80
100
70
5 - Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 2000 MVA, dự trữ quay của hệ thống là
100 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 80 km. Điện kháng tính đến thanh
cái hệ thống là X
* đm
= 1,5. Công suất ngắn mạch tính đến thanh cái hệ thống là S
NM
= MVA.
II - phần chuyên đề:
Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu - 10/0,4 kV. S
đm
= 2500 kVA, làm việc với đồ thị
phụ tải nh sau: 0-8, 14-24: S
1
= 1750 kVA; 8-14: S
2
= 2800kVA.Nhiệt độ môi trờng là 20C.
Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày tháng năm
Ngày hoàn thành: Ngày tháng năm
Hà Nội, ngày tháng năm
Cán bộ hớng dẫn
PGS. Nguyễn Hữu Khái
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện

Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
1
Lời nói đầu
Ngày nay, cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhu
cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công
nghiệp, sinh hoạt tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các
xí nghiệp công nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy
nhanh việc xây dựng các nhà máy điện là rất cần thiết.
Thiết kế một nhà máy điện nói chung với hệ thống là một vấn đề rất quan
trọng, nó sẽ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì
chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính
ổn định của hệ thống và hạn chế số lợng máy phát dự trữ so với khi vận
hành độc lập.
Quá trình thiết kế không những củng cố lại những kiến thức đã đợc học
mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một
hệ thống điện nói chung cũng nh một nhà máy nhiệt điện nói riêng.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.Nguyễn Hữu
Khái đã trực tiếp hớng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong bộ môn
đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế.
Hà Nội, ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện
Lê Quốc Anh
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
2
Lời nói đầu1
Phần 1
Thiết kế phần điện nhà máy điện
chơng 1: Tính toán phụ tải cân bằng công suất
I. Chọn máy phát điện..9

II. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 10
II.1.Phụ tải điện áp máy phát (S
UF
) .10
II.2.Phụ tải điện áp trung 110kV (S
UT
) 11
II.3.Phụ tải toàn nhà máy (S
NM
) 12
II.4.Công suất tự dùng của nhà máy (S
TD
) 13
II.5.Công suất phát lên hệ thống (S
HT
).14
III. Nhận xét.16
Chơng 2: Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của
nhà máy điện
I. Đề xuất các phơng án 18
I.1.Phơng án 1.18
I.2.Phơng án 2.19
I.3.Phơng án 3.21
I.4.Sơ bộ đánh giá các phơng án.21
II. Phơng án 122
II.1.Chọn máy biến áp 22
II.1.1.Chọn máy biến áp nối bộ B
3
,B
4

22
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
3
II.1.2.Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
22
II.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng 23
II.2.1.Với máy biến áp đấu bộ B
3
, B
4
23
II.2.2.Với máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
23
II.3.Kiểm tra quá tải cho các máy biến áp 24
II.3.1.Khi phụ tải phía trung cực đại (từ 16h 20h) 24
II.3.2.Khi phụ tải phía trung cực tiểu (từ 6h 7h) 28
II.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 32
II.5.Tính dòng điện làm việc cỡng bức 34
II.5.1. Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220KV 35
II.5.2.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110KV 35
II.5.3.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 10 KV 36
III. Phơng án 236
III.1.Chọn máy biến áp.36

III.1.1.Chọn máy biến áp nối bộ B
3
,B
4
36
III.1.2.Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
,B
2
37
III.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng.37
III.2.1.Với máy biến áp đấu bộ B
3
, B
4
38
III.2.2.Với máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
38
III.3.Kiểm tra quá tải cho các máy biến áp 39
III.3.1.Khi phụ tải phía trung cực đại (từ 16h 20h) 39
III.3.2.Khi phụ tải phía trung cực tiểu (từ 6h 7h) 44
III.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp.49
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
4
III.5.Tính dòng điện làm việc cỡng bức 51
III.5.1. Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220KV 52

III.5.2.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110KV 53
III.5.3.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 10KV 53
Chơng 3:Tính toán dòng ngắn mạch
I. Chọn các đại lợng cơ bản.54
II. Chọn các điểm để tính toán ngắn mạch 55
III. Phơng án 155
III.1.Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế56
III.1 1.Điện kháng của hệ thống điện 56
III.1.2.Điện kháng của các máy phát điện 56
III.1.3.Điện kháng của đờng dây 220KV 56
III.1.4.Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 57
III.1.5.Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu 57
III.2.Tính toán ngắn mạch cho phơng án 1.58
III.2.1.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N
1
58
III.2.2.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N
2
60
III.2.3.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N
3
62
III.2.4.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N
4
65
III.2.5.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N
5
66
IV. Phơng án 267
IV.1.Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế67

IV.1.1.Điện kháng của hệ thống điện 67
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
5
IV.1.2.Điện kháng của các máy phát điện 67
IV.1.3.Điện kháng của đờng dây 220KV 67
IV.1.4.Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 67
IV.1.5.Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu 68
IV.2.Tính toán ngắn mạch cho phơng án 2.68
IV.2.1.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N
1
68
IV.2.2.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N
2
71
IV.2.3.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N
3
73
IV.2.4.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N
4
76
IV.2.5.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N
5
77
Chơng 4: So sánh kinh tế - kỹ thuật lựa chọn
phơng án tối u
I. Chọn hình thức thanh góp ở các cấp điện áp 78
II. Phơng án 178
II.1.Chọn máy cắt điện 78
II.2.Chọn sơ đồ nối điện chính 79

III. Phơng án 280
III.1.Chọn máy cắt80
III.2.Chọn sơ đồ nối điện chính80
IV. Tính kinh tế của các phơng án 80
IV.1.Phơng án 1 80
IV.1.1.Tính vốn đầu t 80
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
6
IV.1.2.Tính phí tổn vận hành hàng năm 82
IV.1.3.Chi phí tính toán 82
IV.2.Phơng án 2 83
IV.2.1.Tính vốn đầu t 83
IV.2.2.Tính phí tổn vận hành hàng năm 84
IV.2.3.Chi phí tính toán 84
V. So sánh chọn phơng án tối u 84
Chơng 5: Chọn khí cụ điện
và các phần có dòng điện chạy qua
I. Chọn dao cách ly86
II. Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát 87
II.1.Chọn tiết diện thanh dẫn cứng cho mạch máy phát 87
II.1.1.Kiểm tra ổn định nhiệt 89
II.1.2.Kiểm tra ổn định động 89
II.1.3.Xác định khoảng cách lớn nhất có thể giữa 2 miếng đệm. .90
II.2.Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng91
III.Chọn thanh dẫn mềm .93
III.1.Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220 KV 94
III.2.Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110KV 99
IV. Chọn máy biến điện áp .. 101
IV.1.Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 10KV. .101

IV.2.Chọn BU cho cấp điện áp 110KV và 220KV. .104
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
7
V. Chọn máy biến dòng ..104
V.1.Chọn biến dòng cho cấp điện áp máy phát 10KV. 105
V.2.Chọn biến dòng cho cấp điện áp 110KV và 220KV. 107
VI. Chọn thiết bị điện cho phụ tải địa phơng110
VI.1.Chọn cáp 110
VI.2.Chọn máy cắt điện 112
VI.3.Chọn kháng điện 112
Chơng 6:Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
I. Chọn sơ đồ điện tự dùng. 118
II. Chọn máy biến áp công tác bậc một.118
III. Chọn máy biến áp dự trữ bậc một .119
IV. Chọn máy biến áp công tác bậc hai . 120
V. Chọn máy cắt và aptomat cho mạch tự dùng121
V.1 Chọn máy cắt điện cấp điện áp 10KV. 121
V.2. Chọn máy cắt điện cấp điện áp 6KV. .122
V.3.Chọn áptômát cấp điện áp 0,4KV .123
Phần 2
Phần chuyên đề
I. Tính chế độ nhiệt máy biến áp .125
I.1. Cơ sơ lý thuyết..125
I.2. Tính toán 127
II. Tính tuổi thọ máy biến áp . 130
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
8
II.1. Cơ sở lý thuyết 130

II.2. Tính toán 131
Tài liệu tham khảo.133
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
9
Phần 1
Thiết kế phần điện nhà máy điện
chơng 1
Tính toán phụ tải cân bằng công suất
Điện năng là dạng năng lợng không thể tích trữ với số lợng lớn, vì vậy
tính toán phụ tải và cân bằng công suất giữa hộ tiêu thụ và nhà máy phát điện
là công việc khởi đầu để thiết kế nhà máy điện.
Trong nhiệm vụ thiết kế, phụ tải hàng ngày của nhà máy gồm có: phụ tải
cấp điện áp máy phát (10 kV), phụ tải trung áp (cấp 110 kV) cho dới dạng
% công suất tác dụng cực đại (P
max
) và hệ số công suất (cos
tb
) của từng phụ
tải tơng ứng. Dựa vào đó ta tính đợc phụ tải ở các cấp điện áp theo công
thức tổng quát:
tb
t
t
P
S

=
cos
)(

)(
với
( )
( ) max
%
.
100
t
t
P
P P=
Trong đó:
S
(t)
: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t và tính bằng
MVA.
P
(t)
%: Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải tính bằng % công
suất tác dụng cực đại hay định mức.
P
max
: Công suất tác dụng cực đại hay định mức, tính bằng MW.
Quá trình tính toán đợc thực hiện nh sau:
I. Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện có công suất
tổng là 240 MW gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 60MW.
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
10

Phụ tải ở đầu cực máy phát có U
đm
= 10 kV cho nên để thuận tiện cho việc
cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát TB-60-2 (T 100,T
104,tài liệu tham khảo 2).
Bảng 1.1
n
v/ph
S
đm
MVA
P
đm
MW
cos
U
đm
kV
I
đm
kA
Điện kháng tơng đối định
mức
X
d

X
d

X

d
3000
75
60
0,8
10,5
4,125
0,146
0,22
1,691
II.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện
áp: 10 kV; 110 kV và phát về hệ thống 220 kV một lợng công suất còn lại
(trừ tự dùng). Công suất tiêu thụ ở các phụ tải đợc cho ở các bảng biến thiên
phụ tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải nh sau:
II.1.Phụ tải điện áp máy phát (S
UF
)
Các số liệu ban đầu: U
đm
= 10kV ; P
max
= 10MW ; cos = 0,87
= = =

max
max
P
10
S 11,5 MVA

cos 0,87
Từ bảng biến thiên phụ tải cấp điện áp máy phát ta tính đợc công suất
phụ tải theo thời gian trong ngày:
Bảng 1.2
t(h)
Công suất
0 ữ7
7ữ12
12 ữ 14
4 ữ 20
20 ữ 24
P(%)
60
90
80
100
60
S
UF
(t),MVA
6,90
10,34
9,20
11,49
6,90
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
11
Ta có đồ thị phụ tải:
6.9

11.49
9.2
10.34
6.9
0
4
8
12
16
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
SUF(MVA)
II.2.Phụ tải điện áp trung 110kV (S
UT
)
Các số liệu ban đầu: U
đm
= 110kV ; P
max
= 90MW ; cos = 0,86
= = =

max
max
P
90
S 104,7 MVA
cos 0,86
Từ bảng biến thiên phụ tải điện áp trung ta tính đợc công suất phụ tải
theo thời gian trong ngày:

Bảng 1.3
t(h)
Công suất
0 ữ8
8ữ12
12 ữ 16
16 ữ 20
20 ữ 24
P(%)
65
90
90
100
70
S
UT
(t),MVA
68,02
94,19
94,19
104,65
73,26
Ta có đồ thị phụ tải:
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
12
73.26
104.65
94.19
68.02

0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
SUT(MVA)
II.3.Phụ tải toàn nhà máy (S
NM
)
Các số liệu ban đầu: U
đm
= 10kV ; P
max
= 240MW ; cos = 0,8
= = =

max
max
P
240
S 300 MVA
cos 0,8
Từ bảng biến thiên phụ tải toàn nhà máy ta tính đợc công suất phụ tải
theo thời gian trong ngày:
Bảng 1.4
t(h)

Công suất
0 ữ6
6ữ12
12 ữ 16
16 ữ 20
20 ữ 24
P(%)
70
90
80
100
70
S
NM
(t),MVA
210
270
240
300
210
Ta có đồ thị phụ tải:
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
13
210
300
240
270
210
0

50
100
150
200
250
300
350
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
SNM(MVA)
II.4.Công suất tự dùng của nhà máy (S
TD
)
Các số liệu ban đầu: = 6% ; cos = 0,80.
Với nhà máy nhiệt điện, có thể xác định phụ tải tự dùng theo biểu thức
gần đúng sau (T 3,tài liệu tham khảo 2):
t
TDt nm
nm
S
S .S .(0,4 0,6. )
S
= +
Trong đó:
S
TDt
: phụ tải tự dùng tại thời điểm t
S
nm
: công suất đặt của toàn nhà máy

S
t
: công suất nhà máy phát ra tại thời diểm t
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
14
Bảng 1.5
t(h)
Công suất
0 ữ6
6ữ12
12 ữ 16
16 ữ 20
20 ữ 24
S
t
(t),MVA
210
270
240
300
210
S
TD
(t),MVA
14,76
16,92
15,84
18
14,76

Ta có đồ thị phụ tải:
14.76
18
15.84
16.92
14.76
0
5
10
15
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
STD(MVA)
II.5.Công suất phát lên hệ thống (S
HT
)
Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức:
S
HT
= S
NM
- ( S
UF
+ S
UT
+ S
TD
)
Trong đó:

S
HT
: công suất nhà máy phát về hệ thống
S
NM
: công suất phát của nhà máy
S
UF
: công suất tiêu thụ của phụ tải cấp điện áp máy phát
S
UT
: công suất tiêu thụ của phụ tải trung áp
S
TD
: công suất tự dùng của nhà máy
Thay các số liệu tại các thời điểm trong ngày vào công thức trên ta tính
đợc lợng công suất nhà máy phát về hệ thống. Tổng hợp các phụ tải và
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n hÖ thèng ®iÖn
Sinh viªn thùc hiÖn: Lª Quèc Anh
15
lîng c«ng suÊt ph¸t vÒ hÖ thèng ta cã b¶ng c©n b»ng c«ng suÊt toµn nhµ
m¸y.
B¶ng 1.6
t(h)
C«ng suÊt
(MVA)
0÷6
6÷7
7÷8
8÷12

12÷14
14÷16
16÷20
20÷24
S
NM
210
270
270
270
240
240
300
210
S
UF
6,90
6,90
10,34
10,34
9,20
11,49
11,49
6,90
S
UT
68,02
68,02
68,02
94,19

94,19
94,19
104,65
73,26
S
TD
14,76
16,92
16,92
16,92
15,84
15,84
18,00
14,76
S
HT
120,32
178,16
174,71
148,55
120,78
118,48
165,85
115,09
Ta cã ®å thÞ phô t¶i:
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
16
104.65
210

270
240
300
210
73.26
Trung ỏp
104.65
HT
94.19
68.02
TD
14.76
18
15.84
16.92
14.76
115.09
165.85
118.48
120.78
148.55
178.16
174.71
120.32
Nh mỏy
0
50
100
150
200

250
300
350
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
S(MVA)
III. Nhận xét
Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải
toàn nhà máy ta rút ra một số nhận xét sau:
Công suất tại các cấp điện áp:
Cấp điện áp máy phát: S
UF max
= 11,49 MVA, S
UF min
= 6,9 MVA
Cấp điện áp trung: S
UT max
= 104,65 MVA, S
UT min
= 68,02 MVA
Cấp điện áp hệ thống: S
HT max
= 178,16 MVA, S
HT min
= 115,09 MVA
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
17
Phụ tải cực đại ở cấp điện áp máy phát S
UF max

= 11,49 MVA
= = <
max
ĐP
ĐM MF
S
11,49
.100% .100% 7,66% 15%
2.S 2.75
Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, ta chỉ cần lấy
ra từ đầu cực máy phát.
Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110 kV
ta có thể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha hai dây quấn vào thanh góp
110kV.
Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện
áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lợng công suất đáng kể đợc truyền
tải trên đờng dây kép dài 80 km. Nhà máy có vai trò quan trọng đối với hệ
thống S
HT NM
> S
dự trữ quay hệ thống
, ảnh hởng trực tiếp tới độ ổn định của hệ
thống, do đó khi thiết kế cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
18
Chơng 2
Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của
nhà máy điện
I. đề xuất các phơng án

Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một bớc cơ bản và
quan trọng để xây dựng sơ đồ nối điện chi tiết của toàn nhà máy. Do đó, các
phơng án đa ra vừa phải hợp lý về cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện
áp vừa phải khác nhau về số lợng và dung lợng của các máy biến áp đấu
vào cùng một cấp điện áp.
Nhận xét
Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ nên không
cần dùng thanh góp cấp điện áp máy phát. Phụ tải cấp điện áp máy phát
(S
UF
) và tự dùng (S
TD
) lấy từ đầu cực máy phát.
Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt
khác hệ số có lợi:
C T
C
U U
220 110
0,5
U 220


= = =
nên ta dùng máy biến
áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để
truyền tải công suất lên hệ thống.
S
UT max
/S

UT min
= 104,65/68,02 mà S
đmF
= 75MVA,cho nên ghép 1 đến 2 bộ
máy phát điện +máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.
S
HTmax
/ S
HTmin
= 178,16/115,09 nên có thể đặt 2 hoặc 3 máy phát điện bên
phía thanh góp 220 kV.
I.1.Phơng án 1
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
19
Nhận xét
Phơng án này có hai bộ máy phát điện +máy biến áp 2 cuộn dây nối lên
thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy
phát điện+máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm
vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho
phía 110kV.
Ưu điểm
Số lợng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá
thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV.
Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhợc điểm
Tổn thất công suất lớn khi S
Tmin
.
I.2.Phơng án 2

F1
~
~
~
~
F2
F3
F4
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
B1
B2
B3
B4
220KV
V
110KV
S
HT
S
UT
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
20
Nhận xét
Phơng án 2 khác với phơng án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát
điện+máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110kV. Nh vậy ở phía
thanh góp 220kV có đấu thêm một bộ máy phát điện+ máy biến áp 2 cuộn

dây.
Ưu điểm
Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ
nên tổn thất công suất nhỏ.
Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục.
Vận hành đơn giản.
Nhợc điểm
Có một bộ máy phát điện+máy biến áp bên cao (220kV) nên đắt tiền
hơn.
F1
~
~
~
~
F2
F3
F4
TD+ ĐP
TD+ ĐP
TD
TD
B1
B2
B3
B4
220KV
110KV
S
HT
S

UT
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
21
I.3.Phơng án 3
Nhận xét
Cả 4 máy phát điện đều nối bộ máy phát điện+máy biến áp 2 cuộn dây,
trong đó 2 bộ nối vào thanh góp 220kV, 2 bộ còn lại đợc nối vói phía
110kV. Phía 110kV còn đợc cung cấp bởi 2 bộ máy biến áp tự ngẫu.
Ưu điểm
Độ tin cậy cung cấp điện liên tục cao. Đặc biệt là phía trung áp 110kV.
Nhợc điểm
Do sử dụng nhiều máy biến áp ( 4 máy biến áp 2 cuộn dây và 2 bộ
máy biến áp tự ngẫu), nên tăng vốn đầu t.
Tổn thất điện năng lớn.
I.4.Sơ bộ đánh giá các phơng án
F1
~
~
~
~
F2
F3
F4
TD
TD
D
TD
TD
B5

B6
B3
B4
220KV
110KV
B1
B2
ĐP
S
HT
S
UT
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
22
Qua phân tích từng phơng án ta nhận thấy phơng án 3 khó thực hiện vì:
Vốn đầu t lớn do đặt nhiều máy biến áp và máy cắt.
Tổn thất điện năng lớn do thờng xuyên phải tải một lợng công suất lớn
từ phía trung áp sang phía cao áp và phía cấp điện áp máy phát qua máy
biến áp tự ngẫu.
Độ tin cậy cung cấp điện phía cấp điện áp máy phát cao, nhng thực sự
không cần thiết do phụ tải địa phơng có công suất bé.
Mặt khác, các phơng án 1 và 2 lại có sơ đồ nối dây đơn giản và kinh tế
hơn. Do đó ta loại bỏ phơng án 3, giữ lại hai phơng án 1 và 2 để tiếp tục
tính toán so sánh nhằm chọn ra phơng án tối u cho nhà máy thiết kế.
II.Phơng án 1
II.1.Chọn máy biến áp
II.1.1.Chọn máy biến áp nối bộ B
3
,B

4
Công suất của máy biến áp B
3
,B
4
đợc chọn theo điều kiện sau:
S
B
S
đmF
= 75MVA
Ta chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn ký hiệu T (T 151, tài liệu
tham khảo 2).
Bảng 2.1
S
đm
MVA
Điện áp cuộn
dây
Tổn thất , kW
U
N
%
I
o
%
P
o
,Vật
dẫn từ loại

P
NC-H
C
T
H
C-T
C-H
T-H
A
B
80
121
10,5
70
89
310
10,5
0,55
II.1.2.Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện
Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
23
Công suất của máy biến áp B
1
,B
2
đợc chọn theo điều kiện sau:

B dmF
1 1
S S 75 150 MVA
0,5
= =

Ta chọn máy biến áp tự ngẫu ký hiệu ATTH (T 156, tài liệu tham
khảo 2).
Bảng 2.2
S
đm
MVA
Điện áp cuộn
dây
Tổn thất , kW
U
N
%
I
o
%
P
o
,Vật
dẫn từ loại
P
NC-T
C
T
H

C-T
C-H
T-H
A
B
160
230
121
11
85
100
380
11
32
20
0,5
II.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng
II.2.1.Với máy biến áp đấu bộ B
3
, B
4
Hai tổ máy F3, F4 làm việc ở chế độ định mức S
đmF
= 75MVA ta có công
suất truyền qua máy biến áp B3, B4:
= = = =
B3 B4 dmF TDmax
18
S S S S 75 70,5MVA
4

So với S
đmB3
= S
đmB4
= 80MVA ta thấy chế độ bình thờng các máy biến áp
B
3
,B
4
không bị quá tải.
II.2.2.Với máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B
1
,B
2
đợc
tính nh sau:
Cuộn cao : S
CB1
= S
CB2
=
2
1
S
HT
Đồ án tốt nghiệp Khoa điện Bộ môn hệ thống điện

Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Anh
24
Cuộn trung : S
TB1
= S
TB2
=
2
1
( S
UT
S
B3
S
B4
)
Cuộn hạ : S
HB1
= S
HB2
= S
CB1
+ S
TB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không
bằng phẳng cho nên lợng công suất qua cuộn dây cao-trung-hạ của các máy
biến áp tự ngẫu cũng thay đổi.
Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên các
cuộn dây của các máy biến áp tự ngẫu tại từng thời điểm trong ngày.
Bảng 2.3

t (h)
S (MVA)
0ữ6
6ữ7
7ữ8
8ữ12
12ữ14
14ữ16
16ữ20
20ữ24
S
B3
= S
B4
70,5
70,5
70,5
70,5
70,5
70,5
70,5
70,5
S
CB1
= S
CB2
60,16
89,08
87,36
74,27

60,39
59,24
82,93
57,54
S
TB1
= S
TB2
-36,49
-36,49
-36,49
-23,41
-23,41
-23,41
-18,17
-33,87
S
HB1
= S
HB2
23,67
52,59
50,87
50,87
36,98
35,83
64,75
23,67
Qua bảng phân phối công suất cho các máy biến áp liên lạc B
1

và B
2
ta
nhận thấy ở chế độ bình thờng chúng không bị quá tải. Các máy biến áp B
1
và B
2
chủ yếu truyền công suất từ hạ và trung lên cao.
II.3.Kiểm tra quá tải cho các máy biến áp
II.3.1.Khi phụ tải phía trung cực đại (từ 16h

20h)
Công suất phía trung áp: S
UTmax
= 104,65 MVA
Công suất phía điện áp máy phát: S
UF
= 11,49 MVA
Công suất về hệ thống S
HT
= 165,85 MVA
a.Giả sử sự cố1 máy biến áp ba pha 2 cuộn dây bên trung áp