ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 4 TỔ MÁY CÔNG SUẤT 224 MW (4x56 MW) Giáo viên hướng dẫn ĐÀO QUANG THẠCH

Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 1

LỜI NÓI ĐẦU
* * *
Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ
một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện
rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi
phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện
em được nhà trường và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung
sau:
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 224 MW
gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: cấp điện
áp máy phát 10 kV, phụ tải trung áp 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV.
Sau thời gian làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của
các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận
tình của thầy giáo TS Đào Quang Thạch đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời
gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu
sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn
đồng nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời
cảm ơn chân thành nhất!

Sinh viên:


Nguyễn Ngọc Tài

eBook for You

Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 1

C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G


I
I


T
T
Í
Í
N
N
H
H

T
T
O
O
Á
Á
N
N


P
P
H
H
Ụ
Ụ


T
T
Ả
Ả
I
I


V
V

À
À


C
C
Â
Â
N
N


B
B
Ằ
Ằ
N
N
G
G


C
C
Ô
Ô
N
N
G
G

S
S
U
U
Ấ
Ấ
T
T




Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất
lượng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải
hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện
năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống
điện là rất quan trọng.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.
Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan
trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn
được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao
độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công
suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng
một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 224 MW
gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: cấp điện
áp máy phát 10 kV, phụ tải trung áp 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV.
Ta chọn máy phát điện loại CB-465/210-16 có các thông số sau:

S
Fđm
(MVA)
P
Fđm

(MW)

cos
đm

U
Fđm

(kV)
I
Fđm

(kA)
X
d
’’
X
d
’

X
d

66

56
0,85
10,5
3,64
0,21
0,21
0,91

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của
các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P
max
) và hệ số
(cos
tb
) của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo
công suất biểu kiến nhờ công thức sau:
P%.P
max
S(t)=
100.cosφ
tb

Trong đó :
S
(t)
: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA)
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 2

P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại
P
max
: Công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW)
cos
tb
: Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy.
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có:
P
Fđm
= 56 MW , cos
tbđm
= 0,85.
Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
65,88
d

  
P
56
Fdm
S
Fdm
cos 0,85
m
MVA
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P

NMđm
= 4P
Fđm
= 4.56 = 224 MW
hay S
NMđm
= 4S
Fđm
= 4.65,88 = 263,53 MVA
Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính được công suất phát ra của nhà máy từng
thời điểm là:
dm
NM
NM
cos
P
S


)t(
)t(
với
NMdm
NM
)t(NM
P
100
%P
P 

Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1:
Bảng 1-1
t
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
P
NM
%
80
85
100
85
100
100
85
85
P
NM

179,2
190,4
224
190,4
224

224
190,4
190,4
S
NM

210,82
224
263,53
224
263,53
263,53
224
224









eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 3

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:
0

50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hinh1.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy  = 1,6% công suất
định mức của nhà máy với cos
tddm
= 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của
nhà máy và được coi là hằng số với công thức :
S
td(t)
=.S
NM
= 0,016.263,53 = 4,22 (MVA)
1-3.Đồ thị phụ tải địa phương cấp điện áp U
F
( 10 kV )
Phụ tải địa phương của nhà máy có diện áp 10 kV, công suất cực đại P
Ufmax
= 8,6
MW, cos
tb
= 0,85: bao gồm 1 kép*3 MW*3 km và 3 đơn*2MW*3 km. Để xác định
đồ thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và

theo công thức:
S
NM
(MVA)
t(h)
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 4

tb
)t(
Uf
)t(
Uf
cos
P
S


với
maxUf
Uf
)t(Uf
P
100
%P
P 

Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và đồ thị phụ tải địa

phương cho ở hình 1-2. Bảng 1-2
t
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
P
Uf
%
60
60
100
75
80
85
70
70
P
Uf

5,16
5,16
8,6
6,45
6,88
7,31

6,02
6,02
S
Uf

6,07
6,07
10,12
7,59
8,09
8,60
7,08
7,08

0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 kV)
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P
110max
= 100 MW và cos
tb

= 0,84: gồm 1 kép*32
MW và 3 đơn*24 MW. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự
biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức:
S
Uf
(MVA)
t(h)
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 5

110( )
110( )
cos
t
t
tb
P
S


với
max110
)t(
110
P
100
%P
P 

Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía
trung áp cho ở hình 1-3
Bảng 1-3
t
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
P
110
%
60
70
85
80
100
85
65
65
P
110

60
70
85

80
100
85
65
65
S
110

71,43
83,33
101,19
95,24
119,05
101,19
77,38
77,38

0
20
40
60
80
100
120
140
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hình 1.3. Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV
1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 kV).
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép

dài 86 km. Tổng công suất hệ thống S
HT
=2550 MVA với điện kháng định mức
S
110
(MVA)
t(h)
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 6

X
HT
=0,9. Dự trữ quay của hệ thống S
dtHT
=204 MVA. Như vậy phương trình cân bằng
công suất toàn nhà máy là:
S
NM(t)
= S
Uf(t)
+ S
110(t)
+ S
VHT(t)
+ S
td(t)

Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:

S
VHT(t)
= S
NM(t)
- {S
Uf(t)
+ S
110(t)
+ S
td(t)
}
Từ đó ta lập được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như
bảng 1-4 và đồ thị phụ tải trên hình 1-4.
Bảng 1-4
t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
S
NM

210,82
224,00
263,53
224,00

263,53
263,53
224,00
224,00
S
td

4,22
4,22
4,22
4,22
4,22
4,22
4,22
4,22
S
110

71,43
83,33
101,19
95,24
119,05
101,19
77,38
77,38
S
Uf

6,07

6,07
10,12
7,59
8,09
8,60
7,08
7,08
S
VHT

129,11
130,38
148,00
116,96
132,17
149,52
135,32
135,32



eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 7

0
20
40
60

80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hình 1.4. Đồ thị phụ tải phát về hệ thống

1-6. Nhận xét chung.
Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực
đại có trị số là: S
Ufmax
= 10,12 MVA
S
110max
= 119,05 MVA
S
VHTmax
= 149,52 MVA
Tổng công suất định mức của hệ thống là 2550 MVA, dự trữ quay của hệ thống
S
dtHT
= 204 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ
thống S
VHTmax
= 149,52 MVA.
Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung
cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng.
Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà

máy như sau:

S
VHT
(MVA)
t(h)
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 8

0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24




S(MVA)
t(h)
S
NM

S
VHT

S
VHT

S
110

S
110

S
Uf

S
td

eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 9

C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N

N
G
G


I
I
I
I


L
L
Ự
Ự
A
A


C
C
H
H
Ọ
Ọ
N
N


P

P
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G


Á
Á
N
N


N
N
Ố
Ố
I
I


Đ
Đ
I

I
Ệ
Ệ
N
N


C
C
H
H
Í
Í
N
N
H
H



Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng
trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích
kinh tế cao mà còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi
tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau:
Phụ tải địa phương ở cấp điện áp Uf có:
S
Ufmax
= 10,12 MVA
S

Ufmin


= 6,07 MVA
Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có:
S
110max
= 119,05 MVA
S
110min
= 71,43 MVA
Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 kV có:
S
VHTmax
= 149,52 MVA
S
VHTmin
= 116,96 MVA
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phương phía điện áp máy phát được cấp
bằng điện áp đầu cực máy phát là 10 kV. Công suất được lấy từ đầu cực của hai máy
phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa phương. Trong
trường hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho
toàn bộ phụ tải địa phương.
Nhà máy có ba cấp điện áp là 10 kV; 110 kV; 220 kV, trong đó lưới 110kV và
220kV đều là lưới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp điện áp
ta dùng máy biến áp tự ngẫu .
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau:

eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 10

2-1. Phương án I (Hình 2-1).













Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn nhiều so với công suất định mức của máy phát
nên mỗi thanh góp 110 kV và 220 kV được nối với một bộ máy phát điện - máy biến áp
ba pha hai dây quấn lần lượt là F3-B3 và F4-B4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải
này cũng như để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện -máy biến áp
tự ngẫu (F1-B1 và F2-B2).
Phụ tải địa phương U
f
được cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực
máy phát điện F1,F2.

Ưu điểm của phương án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng
đến ba loại máy biến áp dẫn đến vận hành và sữa chữa khó khăn.








F1
B1
B2
F4
F3
B4
F2
B3
HT.
S
T

220 KV
110 KV
Hình 2-1
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 11

2-2. Phương án II(Hình 2-2).














Chuyển bộ F4-B4 từ thanh góp 220 kV sang phía 110 kV. Phần còn lại của
phương án II giống như phương án I.
Nhận xét :
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm được vốn đầu tư do nối
bộ ở cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn.
- Phần công suất luôn thừa bên trung được truyền qua máy biến áp
tự ngẫu đưa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ bên trung luôn lớn hơn
phụ tải cực đại bên trung).
- Ưu điểm của phương án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp.
Ngoài ra do S
110min
= 71,43MVA > 2S
Fđm
= 2.66 =132 MVA nên 2 bộ nối
với thanh góp 110kV có thể luôn luôn làm việc ở chế độ định mức.

F1
B1
F3
F2
F4
B2
B4
B3
HT
S
T

220 KV
110 KV
Hình 2-2
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 12

2-3. Phương án III(Hình 2-3).

Nhận xét :
- 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.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây
chung lớn so với công suất của nó.

Tóm lại: Qua những phân tích trên đây ta để lại phương án I và phương án II để
tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối
ưu cho nhà máy điện.

B3
B4
B5
S
T
S
U
F
HT

B6

B2

B1

eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 13

C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G


I
I
I
I
I
I


C
C
H
H
Ọ
Ọ
N

N


M
M
Á
Á
Y
Y


B
B
I
I
Ế
Ế
N
N


Á
Á
P
P


V
V
À

À


T
T
Í
Í
N
N
H
H


T
T
Ổ
Ổ
N
N


T
T
H
H
Ấ
Ấ
T
T

Đ
Đ
I
I
Ệ
Ệ
N
N


N
N
Ă
Ă
N
N
G
G



3-1.Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp.
Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của
chúng.
I.Phương án I (hình 2-1).
1. Chọn máy biến áp :
- Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều
kiện sau: S

B1đm
= S
B2đm


1
S
Fđm
Trong đó  là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
5,0
220
110220
U
UU
C
TC






Do đó : S
B1đm
= S
B2đm

1
66 132
0,5


MVA
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu 3 pha cho mỗi máy biến áp
B1,B2 loại: ATДЦTH-120 có các thông số kỹ thuật như bảng 3-1:
Bảng 3-1
S
đm

MVA
U
đm
(KV)

U
N
%(*)
P
0

(KW)
P
N
%

I
0
(%)
Giá
10
3

R
U
C
U
T
U
H
C-T
C-H
T-H
A
C-T
C-H
T-H
160
230
121
11
11
32
20
85
380
-
-
0,5
185

- Máy biến áp B3 được chọn theo sơ đồ bộ :
S

B3đm
 S
Fđm
= 66 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S
đm
= 80 MVA là loại:
TPДЦH-80 (115/10,5) có các thông số kỹ thuật như ở bảng 3-2

eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 14

Bảng 3-2
S
đm

(MVA)
U
Cđm

(kV)
U
Hđm

(kV)
P
0

(kW)
P
N

(kV)
U
N
%
I
0
%
Giá
(10
3
R)
80
115
10,5
70
310
10,5
0,55
104

- Máy biến áp B4 cũng được chọn theo sơ đồ bộ như đối với B3:
S
B4đm
 S
Fđm
= 66 MVA

Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S
đm
= 80 MVA là loại:
TДЦ-80 (242/10,5) có các thông số như ở bảng 3-3.
Bảng 3-3
S
đm

(MVA)
U
Cđm

(kV)
U
Hđm

(kV)
P
0

(kW)
P
N

(kV)
U
N
%
I
0

%
Giá (10
3
R)

80
242
10,5
80
320
11
0,6
90

2.Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Để thuận tiện trong vận hành, các bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây F3-B3
và F4-B4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi
máy là:
S
B3
= S
B4
= S
Fđm
– ¼ S
tdmax
= 65,88 – ¼ 4,22 = 64,83 MVA< S
B3,B4đm
= 80 MVA
Do đó ở điêù kiện làm việc bình thường B3 và B4 không bị quá tải

- Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu B1và B2 được tính như sau:
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

 
CT-B1 CT-B2 110(t) B3
1
S (t)=S (t)= S -S
2

Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

 
4B)t(VHT2BCC1BCC
SS
2
1
SS 


Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

2BCT2BCC1BCT1BCC2BCH1BCH
SSSSSS



Kết quả tính toán cho trên bảng 3-4:

eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 15

Bảng 3-4
t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
S
B3
=S
B4

64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
Sc
B1

32,14

32,77
41,59
26,06
33,67
42,35
35,25
35,25
St
B1

3,30
9,25
18,18
15,20
27,11
18,18
6,28
6,28
Sh
B1

35,44
42,03
59,77
41,27
60,78
60,53
41,52
41,52

Qua bảng phân bố công suất 3-4 thấy rằng: S
CCmax
= 42,35 MVA; S
CTmax
= 27,11
MVA; S
CHmax
= 60,78 MVA < S
đmB1
= 160 MVA
Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường.
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây được chọn theo công
suất định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với máy biến
áp tự ngẫu.
Coi sự cố nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại S
110max
= 119,05 MVA.
Khi đó S
VHT
=132,17 MVA; S
Uf
=8,09 MVA
a) Giả thiết sự cố bộ F3-B3.
Kiểm tra điều kiện : 2.K
qtsc
. .S
B1đm
 S
110max

( 2.1,4.0,5.160 =224 > 119,05 MVA  thoả mãn điều kiện )
Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là:
S
CT-B1
= S
CT-B2
= S
110max
/2 = 59,53 MVA
Cho các máy phát F1và F2 làm việc với giá trị định mức. Do đó công suất qua
cuộn hạ của B1 và B2 là:
S
CH-B1,B2
= S
Fđm
- S
Uf
/2 - S
td
/4
= 65,88 - 8,09/2 - 4,22/4 = 60,78 MVA
Công suất tải lên cao áp của 1 MBA:
S
CC-B1,B2
= S
CH-B1,B2
- S
CT-B1,B2
= 60,78 - 59,53 = 1,25 MVA
Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng:

S
thiếu
= S
VHT
- S
B4
- 2.S
CC-B1,B2

= 132,17- 65,88- 2x1,25 = 63,79 MVA < S
dtHT
=204 MVA
Với lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dợ trữ quay của hệ thống.
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 16

Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3-B3, hai máy biến áp tự ngẫu B1,B2 làm việc
không bị quá tải.
b) Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B1(hoặc B2).
Khi B1 sự cố thì F1 ngừng. Trường hợp này kiểm tra quá tải của B2:
Kiểm tra điều kiện : K
qtsc
. .S
B1đm
 S
110max
– S
B3

( 1,4.0,5.160 =112 > 119,05 - 65,88 = 53,17 MVA  thoả mãn điều kiện )
- Công suất tải lên trung áp:
S
CT-B2
= S
110max
- S
B3
= 119,05 - 65,88 = 53,17 MVA
- Công suất qua cuộn hạ của B2:
S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
- S
tdmax
/4

=
= 65,88 - 8,09 - 4,22/4 = 56,735 MVA
- Công suất tải lên phía cao áp:
S
CC-T2
= S
CH-B2
- S
CT-B2
= 56,735 - 53,17 = 3,57 MVA

Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao còn thiếu là:
S
thiếu
=S
VHT
- S
B4
- S
CC-B2
=
= 132,17 - 65,88 – 3,57 = 62,72 MVA< S
dtHT
=204 MVA
Lượng thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên B2 cũng không bị quá tải.
II.Phương án II (hình 2-2).
1. Chọn máy biến áp.
-Hai máy biến áp B3 và B4 được chọn theo sơ đồ bộ .Do hai máy biến áp này
cùng nối với thanh góp điện áp 110 kV nên được chọn giống nhau và chọn giống máy
biến áp B3 ở phương án I là máy biến áp loại: TPДЦH-80 (115/10,5) có các thông số
kỹ thuật như ở bảng 3-2
-Hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 được chọn tương tự như phương án I
Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều
kiện sau: S
B1đm
= S
B2đm


1
S

Fđm
Do đó : S
B1đm
= S
B2đm

1
65,88 131,76
0,5

MVA
Ta chọn máy biến áp có ký hiệu: ATДЦTH-160 có các thông số kỹ thuật như
bảng 3-1:
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 17

Bảng 3-1
S
đm

MV
A
U
đm
(KV)

U
N

%(*)
P
0

(KW
)
P
N
%

I
0
(%)
Giá
10
3
R
U
C
U
T
U
H
C-T
C-H
T-H
A
C-T
C-H
T-H

160
230
121
11
11
32
20
85
380
-
-
0,5
185

2. Phân phối công suất cho các máy biến áp.
Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát F3, F4 cho làm
việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm.
-Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp B3,B4 là:
S
B3
= S
B4
= S
Fđm
– ¼ S
td
= 65,88 – 4,22/4 = 64,83 MVA
- Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1và T2 được tính như sau :
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
 

(t)
VHTB2CC1BCC
S
2
1
SS 


Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
 
4B3B
)t(
CT2BCT1BCT
SSS
2
1
SS 


Phụ tải phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
2BCT2BCC1BCT1BCC2BCH1BCH
SSSSSS



Dựa vào bảng 1-5 đã tính ở chương I và các công thức ở trên ta tính được phụ tải
cho từng thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5
Bảng 3-5
t(h)
0-6

6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
S
B3
=S
B4

64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
Scc
B1

64,55
65,19
74,00
58,48
66,09
74,76
67,66

67,66
Sct
B1

-29,12
-23,16
-14,23
-17,21
-5,31
-14,23
-26,14
-26,14
Sch
B1

35,44
42,03
59,77
41,27
60,78
60,53
41,52
41,52

Dấu ’-‘ chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp 110 kV sang thanh góp 220kV để
bổ xung lượng công suất thiếu phía 220kV.
Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng:
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 18

S
CCmax
= 74,76 MVA
S
CTmax
= 29,12 MVA
S
CHmax
= 60,78 MVA < S
đmB1
= 160 MVA
Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường.
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Cũng coi sự cố nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại. Đối với các
bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất
định mức của các máy biến áp này được chọn theo công suất định mức của máy phát
điện. Do đó việc kiểm tra quá tải chỉ tiến hành với các máy biến áp tự ngẫu.
a) Khi sự cố bộ F3-B3 (hoặc F4-B4).
Kiểm tra điều kiện : 2.K
qtsc
. .S
B1đm
 S
110max
( 2.1,4.0,5.160 = 224 > 119,05 MVA  thoả mãn điều kiện )
Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau:
- Phía trung áp:
S

CT-B1
= S
CT-B2
=
2
1
( S
110max
- S
B4
)=
2
1
(119,05 - 64,83) = 27,11 MVA
- Công suất qua cuộn hạ:
S
CH-B1
= S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
/2

- S
td
/4 = 60,78 MVA
- Công suất phát lên phía cao:
S

CC-B1
= S
CC-B2
= S
CH-B1
- S
CT-B1
= 60,78 - 27,11 = 33,67 MVA
Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng công suất là:
S
thiếu
= S
VHT
- (S
CC-B1
+ S
CC-B2
) = 132,17 - 2.33,67 = 64,83 MVA
Lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống =204MVA.
Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3- B3 thì các máy biến áp tự ngẫu B1,B2 không
bị quá tải.
b) Khi sự cố tự ngẫu B1

(hoặc B2).
Khi B1 bị sự cố thì F1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của B2.
Kiểm tra điều kiện : K
qtsc
. .S
B1đm
 S

110max
- 2.S
B3
(1,4.0,5.160 =112 >119,05 -2.64,83 = -10,61 MVA thoả mãn điều kiện )
Công suất tải qua các phía của B2 như sau:
- Phía trung áp:
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 19

S
CT-B2
= S
110max
- (S
B3
+ S
B4
) = 119,05 - 2.64,83 = -10,61 MVA
- Phía hạ áp:
S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
- S
td
/4 = 56,735 MVA

- Phía cao áp:
S
CC-B2
= S
CH-B2
- S
CT-B2
= 56,735 – (-10,61) = 67,345 MVA
Phụ tải hệ thống bị thiếu một lượng công suất là:
S
thiếu
= S
VHT
- S
CC-B2
= 132,17- 67,345= 64,83 MVA < S
dtHT
=204MVA
Lượng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống.
Do đó trong trường hợp này B2 cũng không bị quá tải.
Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc
bình thường và khi sự cố.
3-2 Tính toán tổn thất điện năng.
Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh
giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ
yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp.
I. Phương án I (Hình 2-1).
Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố
công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4
1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3.

Công thức tính toán:
.T
S
S
.PΔ.TPΔAΔ
2
B3dm
2
B3
N0B3


Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h.
S
B3
: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải
hằng ngày.
Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TPДЦH-80-115/10,5 có :
P
0
= 70 kW, P
N
= 310 kW, S
B3
= 64,83 MVA = hằng số.
Suy ra : A
B3
= 0,07. 8760 + 0,31 .
2
2

64,83
.8760
80
= 2396,56 MWh.
2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4.

Tương tự như tính A
B3
, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-80-
242/10,5 có:
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 20

P
0
= 80 kW; P
N
= 320kW; S
B4
= 64,83 MVA = hằng số .
Suy ra : A
B4
= 0,08. 8760 + 0,32 .
2
2
64,83
.8760
80

= 2541,68 MWh.
3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu.
Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tự ngẫu
như máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ của máy
biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy biến áp ba dây
cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau:
)
PP
P.(5,0P
2
HNTHNC
TNCNC






)
PP
P.(5,0P
2
HNCHNT
TNCNT






)
PP
P.(5,0P
2
HNTHNC
TNCNH






Máy biến áp tự ngẫu 3 pha loại : ATДЦTH-160-230/121/11 có
P
0
=85 kW và P
NC-T
= 380 kW, P
NC-H
= 190 kW, P
NT-H
= 190 kW
Từ đó ta tính được:
NC
2
0,19-0,19
ΔP = 0,5.(0,38+ ) = 0,19
0,5
MW
NT

2
0,19-0,19
ΔP = 0,5.(0,38+ ) = 0,19
0,5
MW
NC
2
0,19+0,19
ΔP = 0,5.(-0,38 + ) = 0,57
0,5
MW
Từ các kết quả bảng 3-4 và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện
năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha như sau :
A
B1
=A
B2

24
2 2 2
0 NC iC i NT iT i NH iH i
2
i=1
Bdm
365
=ΔP .T+ . (ΔP .S .t +ΔP .S .t +ΔP .S t )
S


Ở đây: S

iC
, S
iT
, S
iH
là phụ tải phía cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp
tự ngẫu tại thời điểm t
i
ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên.
T = 8760 h.
P
N
, P
o
, S
Bđm
: là của máy biến áp tự ngẫu 3 pha.
Ta có:
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 21

A
T
=A
1
+ A
2

Thành phần thứ nhất: A
1
= P
0
.8760 = 85.8760 =744600 kWh = 744,6 MWh
Thành phần thứ hai :
A
2
= A
2i
=
2
dmT
365
S
(P
N-C
.
2
iC
S
+ P
N-T
.
2
iT
S
+ P
N-H
.

2
iH
S
).t
i

Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau:

t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
S
B3
=S
B4

64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83
64,83

Sc
B1

32,14
32,77
41,59
26,06
33,67
42,35
35,25
35,25
St
B1

3,30
9,25
18,18
15,20
27,11
18,18
6,28
6,28
Sh
B1

35,44
42,03
59,77
41,27
60,78

60,53
41,52
41,52
∆A
2i

13034
17496
34611
16307
35084
35526
17482
17482

Ta được: A
2
= A
2i
= 187,023 MWh
Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:
A
TB1,2
= 2.( A
1
+A
2
) = 2.(744,16 + 187,023) = 1862,37 MWh
Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là:
A

I
= A
B4
+ A
B3
+ 2. A
TB1,2
= 2541,68 + 2396,56 + 1862,37 = 6800,61 MWh

II-Phương án II (hình 2-2).
1. Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4.
Theo công thức như ở phương án I :
A
B3
= A
B4
=
T.
S
S
.PT.P
dm3B
2
2
4B,3B
N0


Máy biến áp B3 và B4 đã chọn là máy biến áp kiểu TДЦ-80-115/10,5 có thông số
như ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp B3 và B4 ở phương án này

bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp B3 ở phương án I trên:
A
B3
= A
B4
= 2396,56 MWh
2. Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2.
Tương tự ta phương án I, ta có:
Máy biến áp tự ngẫu 3 pha: ATДЦTH-160-230/121/10,5 có P
0
=85 kW và
P
NC-T
=380 kW, P
NC-H
= P
NT-H
=P
NC-T
/2=190 kW và dựa vào bảng 3-5
Ta có:
A
T
=A
1
+ A
2

Thành phần thứ nhất: A
1

= P
0
.8760 = 85.8760 =744600 kWh = 744,6 MWh
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 22

Thành phần thứ hai :
A
2
= A
2i
=
2
dmT
365
S
(P
N-C
.
2
iC
S
+ P
N-T
.
2
iT
S

+ P
N-H
.
2
iH
S
).t
i

Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau:

t(h)
0-6
6-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-22
22-24
Sc
B2

64,55
65,19
74,00
58,48
66,09
74,76
67,66

67,66
St
B2

-29,12
-23,16
-14,23
-17,21
-5,31
-14,23
-26,14
-26,14
Sh
B2

35,44
42,03
59,77
41,27
60,78
60,53
41,52
41,52
∆A
2i

23792
27320
44415
23907

41929
45463
28263
28263

Ta được: A
2
= A
2i
= 263,352 MWh
Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:
A
TB1,2
= 2.( A
1
+A
2
) = 2.(744,16 + 263,352) = 2015,024 MWh
Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là:
A
I
= A
B4
+ A
B3
+ 2. A
TB1,2
= 2.(2396,56 + 2015,024) = 8823,17 MWh
Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phương án:
Bảng 3-6:

Tổn thất điện năng
A

(MWh)
Phương án I
6800,61
Phương án II
8823,17












eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 23

CHƯƠNG IV
T
T
Í
Í

N
N
H
H


T
T
O
O
Á
Á
N
N


K
K
T
T
-
-
K
K
T
T

C
C
H
H
Ọ
Ọ
N
N


P
P
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G


Á
Á
N
N

T
T
Ố
Ố
I
I


Ư
Ư
U
U



Việc quyết định bất kỳ một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh
về mặt kinh tế và kỹ thuật, nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và
kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy điện.
Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tư
máy biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhưng vốn đầu tư của các mạch thiết bị
phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối
cho từng phương án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật ta
chỉ cần chọn sơ bộ các máy cắt.
4-1. Chọn sơ bộ máy cắt của các phương án.
I-Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch.
1-Phương án I (Hình 2-1).
a) Cấp điện áp về hệ thống 220 kV.
- Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là
S
VHTmax

=149,52 MVA. Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây
được tính với điều kiện một đường dây bị đứt. Khi đó:

VHTmax
lvcb
dm
S
149,52
I = = =0,392
3U 3.220
kA
- Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây B4: Dòng điện làm việc cưỡng bức được
xác định theo dòng điện cưỡng bức của máy phát điện:

3
lvcb
dm
1,05.S
1,05.64,83
I = = =0,179
3U 3.220
B
kA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) :
Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là:

CCmax
lvcb
dm
S

52,35
I = = =0,1374
3U 3.220
kA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là

CC
lvcb
dm
S
1,25
I = = =0,0033
3U 3.220
kA
eBook for You
Đồ án nhà máy điện

Nguyễn Ngọc Tài 24

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là

CC
lvcb
dm
S
3,57
I = = =0,094
3U 3.220
kA
Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là :

I
cbcao
= 0,392 kA
b) Cấp điện áp trung 110 kV.
-Mạch đường dây: Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép*45MW,
3 đơn*30MW, ta có:
Dòng điện làm việc cưỡng bức là :
kep
max
lvcb lv
dm
P
45
I =2.I = = =0,265
cos . 3.U 0,89. 3.110

kA
-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :
B3
lvcb
dm
1,05.S
1,05.64,83
I = = =0,357
3U 3.110
kA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là :
CTmax
lvcb

dm
S
27,11
I = = =0,1423
3U 3.110
kA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là
CT
lvcb
dm
S
59,53
I = = =0,313
3U 3.110
kA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là
CT
lvcb
dm
S
53,57
I = = =0,2812
3U 3.110
kA
Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 220 kV được lấy là :
I
cbtrung
= 0,357 kA
c) Cấp điện áp 10,5 kV.
Dòng điện làm việc cưỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cưỡng

bức của máy phát điện nên ta có :
Fdm
lvcb
dm
1,05.S
1,05.65,88
I = = =3,8
3U 3.10,5
kA
eBook for You