Đồ án tốt nghiệp Nhà Máy Điện

Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Chơng 1
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.1 .CHọN MáY PHáT ĐIệN
Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy , mỗi tổ máy có công suất 60MW ,căn cứ
vào nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải địa phơng đồng thời để thuân tiện cho vận hành
và sửa chữa .Chọn máy phát điện đồng bộ Turbin hơi TB

- 60-2
có các thông số kỹ thuật sau :
Bảng 1-1
Loại
máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tính
toán
n(v/ph)
S
(MVA)
P
(MW)
U
(kV)
cos

I
(kA)
X
d
X
d

X
d
TB
60-2
3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,69
1.2 TíNH TOáN PHụ TảI Và CÂN BằNG CÔNG SUấT
Công suất phụ tải đợc tính vào từng khoảng thời gian cụ thể tơng ứng với
từng cấp điện áp
Công suất đợc tính theo biểu thức sau
max
)%.()( PtPtP =
(1.1)

cos
)(
)(
tP
tS =
(1.2)
Trong đó
)(tP
- công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t [MW]

)(tS
- công suất toàn phần của phụ tải tại thời điểm t [MVA]

)%(tP
- phần trăm công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t [%]
1.Tính toán phụ tải điện áp máy phát
Phụ tải cấp điện áp máy phát

P
max
= 12MW ,

cos
=0,85
gồm 4 đờng dây kép ( 3MW
ì
2km)
áp dụng công thức (1.1) , (1.2)
Công suất trong khoảng thời gian
80 ữ

MWPtPtP 8,712%.65)%.()(
max
===
( )
MVA
tP
tS 176,9
85,0
8,7
cos
)( ===

Tính toán tơng tự kết quả ghi trong bảng sau

Trang 1
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Bảng 1-2

CS t (h)
0
ữ
8 8
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
P
uF
% 65 90 100 70
P
uF
(MW) 7,80 10,80 12,00 8,40
S
uF
(MVA) 9,176 12,706 14,118 9,882
Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau

2.Tính toán phụ tải điện áp trung 110kV
Thông số phụ tải cấp điện áp trung
P
max
= 140MW ,

cos
=0,86
gồm 2 đờng dây kép

áp dụng công thức (1.1) , (1.2)
Công suất trong khoảng thời gian
70 ữ

MWPtPtP 98140%.70)%.()(
max
===
MVA
tP
tS 95,113
86,0
98
cos
)(
)( ===

Tính toán tơng tự kết quả ghi trong bảng sau
Bảng 1-3
CS t (h)
0
ữ
7 7
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
P
T

% 70 90 100 80
P
T
(MW) 98 126 140 112
S
ptT
(MVA)
113,95 146,51 162,79 130,23

9
15
14
13
12
11
10
24
20
16
12
84
0
S
uF
(MVA)
t(h)
9,176
12,706
14,118
9,882

Trang 2
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau
3.Tính công suất phát của nhà máy
Thông sô công suất của nhà máy
P
max
= 4X75 = 300MW ,

cos
=0,8
áp dụng công thức (1.1) , (1.2)
Công suất phát của nhà máy trong khoảng thời gian
70 ữ

MWPtPtP 210300%.70)%.()(
max
===
MVA
tP
tS 5,262
8,0
210
cos
)(
)( ===

Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại kết quả ghi trong bảng
sau
Bảng 1-4

CS t (h)
0
ữ
7 7
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
P
NM
% 70 80 100 70
P
NM
(MW) 210 240 300 210
S
NM
(MVA) 262,5 300 375 262,5
Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau

t(h)
S
ptT
( MVA )
7
0
4 8
12
16

20
24
120
130
140
150
160
170
110
113,95
146,51
162,79
130,23
Trang 3
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
4.Tính công suất tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy đợc tính theo công thức sau
max
max
).
)(
.6,04,0.(
NM
NM
NM
TD
S
S
tS
S +=

Trong đó :

- phần trăm lợng điện tự dùng của nhà máy (

= 8%)

maxNM
S
- công suất phát lớn nhất của nhà máy (
max
S
= 375MVA)

Công suất tự dùng của nhà máy trong khoảng thời gian
70 ữ
)
)(
.6,04,0.(
maxNM
NM
TD
S
tS
S +=

.
maxNM
S

= 8%.(0,4+0,6.0,7).375 =24,6MVA
Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại kết quả ghi trong bảng
sau
Bảng 1-5
CS t (h)
0
ữ
7 7
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
NM
S
(MVA) 262,5 300 375 262,5
S
TD
(MVA) 24,6 26,4 30,0 24,6

262,5
250
375
350
325
300
275
24
20

16
12
84
0
7
S
NM
(MVA)
t (h)
300
375
262,5
Trang 4
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau

5.Công suất phát vào hệ thống
Công suất phát vào hệ thống (HT)
)(
TTDuFNMHT
SSSSS ++=
Công suất phát vào hệ thống trong khoảng thời gian
70 ữ


)(
TTDUFNMHT
SSSSS ++=
= 262,5 (9,176 + 24,6 + 113,95)
= 114,774MVA

Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại ,kết quả ghi trong bảng sau
Bảng 1-6
CS t(h)
0
ữ
7 7
ữ
8 8
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
HT
S
(MVA)
114,774 117,914 114,384 168,092 97,288

Bảng tổng kết thông số phụ tải
CS t(h)
0
ữ
7 7
ữ
8 8
ữ
14 14
ữ
20 20

ữ
24
)(MVAS
NM
262,5 300 300 375 262,5
)(MVAS
uF
9,176 9,176 12,706 14,118 9,882
)(MVAS
T
113,95 146,51 146,51 162,79 130,23
)(MVAS
td
24,6 26,4 26,4 30,0 24,6

t(h)
S
TD
(MVA)
7
0
4 8
12
16 20
24
24
26
28
30
20

22
24,6
26,4
30
24,6
Trang 5
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
)(MVAS
HT
114,774 117,914 114,384 168,092 97,788
Nhận xét
+ Công suất nhà máy cung cấp cho phụ tải bên trung
MVAS
T
79,162
max
=
;
MVAS
T
95,113
min
=
chiếm một tỉ lệ không lớn so với công suất phát của nhà máy
do đo lợng công suất phát lên hệ thống là khá lớn
MVAS
HT
092,168
max
=

;
MVAS
HT
788,97
min
=
lợng công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống chiếm một tỷ
lệ lớn nhất là 10,5% do đó vai trò của nhà máy là khá quan trọng trong hệ thống
trong mọi chế độ nhà máy luôn đảm bảo cung cấp đầy đủ công suất cho cấp điện áp
này
Chơng 2
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy
Trong quá trình chọn sơ bộ sơ đồ cần bảo đảm những nguyên tắc sau
Khi
2
1
S
uF
> 15% S
Fdm
thì bắt buộcphải có thanh góp điện áp máy phát
Khi liên kết hai hệ thống trung tính trực tiếp nối đất phải dùng máy biến áp
tự ngẫu
Công suất bộ máy phát điện máy biến áp không đợc lớn hơn công suất
dự trữ quay của hệ thống
Căn cứ vào các yêu cầu trên và thông số bài cho ta có thể tiến hành phân tích sơ bộ
nh sau
Thanh góp điện áp máy phát

2

1
.S
UFmax
=
2
1
.14,12=7,06VA
15%. S
Fdm
=15%.75=11,25MVA
Từ kết quả trên nhận thấy không cần thanh góp điện máy phát
Điện áp bên cao 220kV , trung110kV có trung tính trực tiếp nối đất do đó sẽ
dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống (đảm bảo yêu cầu cung
cấp điện cho bên trung và có lợi về tổn thất )
2.1 - đề xuất phơng án chọn sơ bộ
A. Phơng án 1

Trang 6
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Phơng án này dùng hai bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu ,hai bộ máy
phát điện - máy biến áp hai cuộn dây phía trung, một bộ máy phát điện máy biến
áp phía cao ,phụ tải địa phơng lấy ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự
dùng lấy ở đầu cực của máy phát
Ưu điểm
+ Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng
và sự cố
+ Công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu là không lớn do đó có lợi về tổn thất
+ Số lợng máy biến áp ít , sơ đồ vận hành đơn giản
Nhợc điểm
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong việc lắp đặt và sửa chữa

B. Phơng án 2

110kV
220kV
F4
F1 F3
F2
B2
B3
B1
B4

B5
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 7
td
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Phơng án này cũng dùng hai máy biến áp tự ngẫu để tải công suất và liên lạc
giữa hai hệ thống 220 kV và 110 kV, phía trung áp có ba bộ máy phát điện máy
biến áp ,phụ tải địa phơng lấy ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng
lấy ở đầu cực của máy phát
Ưu điểm
+ Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng
và sự cố .

+ Số lợng và chủng loại MBA ít
+ Sơ đồ đơn giản
Nhợc điểm
Tổng công suất phát của ba bộ MF-MBA luôn lớn hơn công suất phụ tải bên
trung nên phần công suất còn thừa phải truyền qua hai lần biến áp không có lợi về
tổn thất
C. Phơng án 3


110kV220kV
F4
F1
F3
F2
B2
B3
B1
B4
B2
B5
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
HT
TD
TD

TD
F4
B4B3
B2
F2
F3
220kV
110kV
F1
B1
TD
B5
F5
TD
ĐP
Trang 8
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Trong phơng án ba dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống
220kV và 110kV, phía cao áp có hai bộ MF-MBA,phía trung áp có ba bộ MF-MBA,
phụ tải địa phơng lấy phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng đợc lấy từ
đầu cực của máy phát.
Ưu điểm
+ Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng
và sự cố .
+ Công suất của máy biến tự ngẫu nhỏ (do chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai
hệ thống ),dẫn đến giá thành giảm
Nhợc điểm
+ Số lợng MBA nhiều
+ Sơ đồ phức tạp
Nhận xét chung

Cả ba phơng án đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật
Nhìn tổng quan có thể nhận thấy phơng án 3 là phức tạp hơn cả ( số lợng MBA
nhiều , sơ đồ phức tạp ) đồng thời vốn đầu t lớn do đó sẽ loại phơng án này và tiến
hành phân tích hai phơng án còn lại
Phơng án 1 & 2 gần nh tơng đơng : sử dụng hai MBATN ,số lợng MBA nh nhau
tuy nhiên đặc điểm khác nhau căn bản là số lợng bộ MF-MBA nối vào bên Trung , l-
ợng công suất truyền tải qua MBA tự ngẫu
Để tìm hiểu rõ hơn ta sẽ tiến hành phân tích cụ thể từng phơng án qua đó sẽ tìm
đợc một phơng án tối u nhất
2.2 Phơng án 1

Trang 9
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
2. Chọn máy biến áp
a.Máy biến áp hai cuộn dây
Công suất của máy biến áp hai cuộn dây nối theo sơ đồ bộ với máy phát đợc chọn
theo công thức sau :
MVASS
Fdmdqdm
75
2
=

Tra bảng 4 & 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp có
các thông số kỹ thuật sau
Bảng 2-1
Loại máy U
c
(kV) U
h

(kV)

P
0
(kW)

P
n
(kW) U
n
(%) I
0
(%)
Số lợng
Giá
T80000/22
0
242 10,5 105 320 11 0,6 1 90R
T80000/110
121 10,5 70 310 10,5 0,55 2 80R
b. Máy biến áp tự ngẫu
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công thức sau
FdmHdmTNdm
SSS .
1
.
1

=

Trong đó


- hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (

=
C
TC
U
UU
=
5,0
242
121242
=

)

Fdm
S
- công suất định mức của máy phát (
Fdm
S
=75MVA)
Suy ra :
MVAS
TNdm
15075.
5,0
1

=
Tra bảng 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp tự
ngẫu có các thông số kỹ thuật sau

110kV
220kV
F4
F1 F3
F2
B2
B3
B1
B4
S
HTmax
=168,092MVA
S
HTmin
= 97,788MVA
S
ptTmax
=162,79MVA
S
ptTmin
=113,95MVA
B5
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD

TD
TD
HT
Trang 10
S
B2
(MVA)
t(h)
69
0
24
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Bảng 2-2
Loại máy
U
(kV)
P
n
(kW)
U
n
(%)
P
n
(kW)
I
o
(%)
Giá
C T H T-H C-T C-H T-H C-T C-H

100 0,5 200R
ATTH
160000/220/110
242 121 11 - - 380 20 11 32
2.Kiểm tra quá tải của máy biến áp
Trong thực tế phụ tải của máy biến áp luôn thay đổi và phần lớn thời gian làm
việc với phụ tải nhỏ hơn định mức , khi đó hao mòn cách điện của máy biến áp sẽ nhỏ
hơn hao mòn cách điện định mức(do nhiệt độ của máy biến áp nhỏ hơn nhiết độ định
mức) kết quả là tuổi thọ của máy biến áp tăng .Do vậy vào những thời điểm phụ tải
lớn hơn công suất định mức vẫn có thể cho máy biến áp làm việc với công suất và
thời gian quá tải phù hợp
Xét hai trạng thái quá tải của máy biến áp là
Quá tải bình thờng
Quá tải sự cố
a.Bình thờng
Máy biến áp hai cuộn dây
Máy biến áp hai cuộn dây làm việc hiệu quả nhất với đồ thị phụ tải bằng phẳng
Công suất lớn nhất truyền tải qua máy biến áp là
MVA
SSS
TDdmFdqB
6930.
5
1
75
.
5
1
max 2
==

=

Máy biến áp tự ngẫu
Công suất tải qua cuộn cao của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức
2
bCHT
C
SS
S

=
Công suất tải qua cuộn trung của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức
2
bTptT
T
SS
S

=
Công suất tải qua cuộn hạ của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức
TCH
SSS +=
Trong đó :
HT
S
- công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống

bC
S
- công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên cao áp

bT
S
- công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung
áp

Trang 11
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Từ đó ta có bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu
trong các khoảng thời gian nh sau

Bảng 2-3
Thời gian (h)
Công suất
0
ữ
7 7
ữ
8 8
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
S
C

(MVA) 22,887 24,457 22,692 49,546 14,394
S
T
(MVA) -24,05 8,51 8,51 24,79 -7,77
S
H
(MVA) -1,163 32,967 31,202 74,336 6,624
Dấu (-) ở đây thể hiện công suất tải từ cuộn trung sang cuộn cao của máy biến
áp tự ngẫu
b. Sự cố
Hỏng một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung
Khi phụ tải bên trung cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14
ữ
20h) tơng ứng với công
suất
MVAS
ptT
79,162
max.
=

MVAS
uF
118,14=
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là
MVA
SS
S
bTptT

T
895,46
2
6979,162
2
max.
=

=

=
MVASSSS
uFTDdmFH
941,61118,14.
2
1
30.
5
1
75.
2
1
.
5
1
max
===
MVASSS
THC
046,15895,46941,61 ===

Trang 12
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung do đó
công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất
MVAS
H
941,61=
mà
MVAS
Hdm
80=
suy ra
dmHH
SS
.
<
vậy máy biến áp
làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là
MVASSSS
bCCHT
69)69046,15.2(092,168).2( =+=+=
Công suất dự trữ quay của hệ thống là
MVAS
dtquay
110=
suy ra
dtquay

SS <
hệ
thống vẫn làm việc bình thờng
Khi phụ tải bên trung là cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian( 0
ữ
7h) tơng ứng với công suất
MVAS
ptT
95,113
min.
=

MVAS
uF
716,9=
Khi đó
MVA
SS
S
bTptT
T
475,22
2
6995,113
2
min.
=

=

=
MVASSSS
uFTDdmFH
142,64716,9.
2
1
30.
5
1
75.
2
1
.
5
1
max
===
MVASSS
THC
667,41475,22142,64 ===

110kV
220kV
F4
F1 F3
F2
0
69
S

T
= 46,985
S
c
= 15,046
S
HT
=168,092MVA
S
ptTmax
=162,79MVA
S
H
=61,941
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 13
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến áp tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung do
đó công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất
MVAS
H
142,64=

mà
MVAS
Hdm
80=
suy ra
dmHH
SS
.
<
vậy máy biến làm
việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là
MVASSSS
bCCHT
56,37)69667,41.2(774,114).2( =+=+=
Dấu (-) ở đây thể hiện công suất phát ra của nhà máy là thừa so với yêu cầu ,do đó
công suất của các tổ máy sẽ đợc giảm bớt để thoả mãn nhu cầu của hệ thống
Hỏng máy biến áp tự ngẫu
Khi phụ tải bên trung là cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14
ữ
20h) tơng ứng với công
suất
MVAS
ptT
79,162
max.
=

MVAS

uF
118,14=
Khi đó
MVASSS
bTptTT
79,2469.279,162.2
max
===
MVASSSS
uFTDdmFH
882,54118,1430.
5
1
75.
5
1
max
===
MVASSS
THC
092,3079,24882,54 ===

110kV
220kV
F4
F1 F3
F2
0
69
S

T
= 22,475
S
c
= 41,667
S
HT
=114,774MVA
S
ptTmain
=113,95MVA
S
H
=64,142
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 14
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
`
Trong trờng hợp này máy biến áp tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung
do đó công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất
MVAS
H
882,54=

mà
MVAS
Hdm
80=
suy ra
dmHH
SS
.
<
vậy máy biến áp
làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là
MVASSSS
bCCHT
69)69092,30(092,168)( =+=+=
Công suất dự trữ quay của hệ thống
MVAS
dtquay
110=
suy ra
dtquay
SS <
Vậy hệ thống làm việc bình thờng
Khi phụ tải bên trung là cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian (0
ữ
7h) tơng ứng với công suất
MVAS
ptT
95,113

min.
=

MVAS
uF
716,9=
Khi đó
MVASSS
bTuTT
05,2469.295,113.2
min
===
MVASSSS
uFTDdmFH
824,59176,930.
5
1
75.
5
1
max
===
MVASSS
THC
874,83)05,24(824,59 ===
Dấu (-) ở đây chỉ có nghĩa là công suất tải từ trung áp sang cao áp của máy
biến áp tự ngẫu

110kV
220kV

F4
F1 F3
F2
69
69
S
T
= 24,79
S
c
=30,092
S
HT
=168,092MVA
S
ptTmax
=162,79MVA
S
H
=54,882
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 15
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến áp tự ngẫu tải công suất từ hạ và trung sang cao
do đó công suất tải qua cuộn nối tiếp là lớn nhất
MVASSS
HTn
937,41)05,24824,59.(5,0
=+=+=

mà
MVAS
dmn
80
.
=

suy ra
dmnn
SS
.
<
vậy máy biến áp làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là
MVASSSS
bCCHT
1,38)69874,83(774,114)( =+=+=
Dấu (-) ở đây thể hiện công suất phát ra của nhà máy là thừa so với yêu cầu ,do đó
công suất của các tổ máy sẽ đợc giảm bớt để thoả mãn nhu cầu của hệ thống
3. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây
áp dụng công thức
8760

2
2
0
















+=
dmB
t
n
S
S
PPA
Trong đó
t
S
- công suất của phụ tải tại thời điểm t [MVA]

dmB
S
2
- công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây[MVA]
n
PP ,
0
- tổn hao công suất không tải , ngắn mạch của máy biến áp hai
cuộn dây[kW]
Thay số v o đ ợc kết quả sau
+ MBA hai dây quấn 220kV
MWhA 005.38760.
80
69
.320105
2
220
=

+=
+ MBA hai dây quấn 110kV

110kV
220kV
F4
F1 F3
F2
69
69
S
T
= 24,05
S
c
=83,874
S
HT
=114,774MVA
S
ptTmin
=113,95MVA
S
H
=59,824
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD

TD
TD
HT
Trang 16
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
MWhA 4,633.28760.
80
69
.31070
2
110
=












+=
+ Tổng tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây
MWhAAA
dq
8,827130054,2633.2.2
220110

=+=+=
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công thức sau
( )
iHiHTiTCiC
dmB
TN
tPSPSPS
S
PA
1
.3658760.
222
2
0
+++=
(2-1)
Trong đó

C
P
,
T
P

,
H
P
- tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây , kW
iHiTiC

SSS ,,
- công suất tải qua các cuộn cao , trung , hạ trong khoảng thời
gian
i
t
, MVA
0
P
- tổn thất công suất không tải của máy biến áp , kW

TNdm
S
- công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu , MVA
Tổn thất công suất tác dụng của cuộn cao

C
P
=









+

22
.5,0

HnTHnC
TnC
PP
P

=
190
5,0
190
5,0
190
380.5,0
22
=






+
kW
Tổn thất công suất tác dụng của cuộn trung
C
P
=
T

P

Tổn thất công suất tác dụng của cuộn hạ
=
H
P








+



TnC
HnTHnC
P
PP
22
.5,0


=
570380
5,0
190

5,0
190
.5,0
22
=






+
kW
với các số liệu của máy biến áp tự ngẫu ở (2.2) và các số liệu đã tính đợc trong
bảng (2.3) thay các thông số đó vào công thức trên ta tìm đợc
( )
iiHiTiCTN
tSSSA .570.190.190.
160
1
.3658760.100
222
2
1
+++=

Trang 17
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
( )
7.570.163,1190.5,24190.887,22

160
1
.3658760.100
222
2
+++=

( )
1.570.967,32190.51,8190.457,24
160
1
.365
222
2
+++
( )
6.570.202,31190.51,8190.692,22
160
1
.365
222
2
+++
( )
6.570.336,74190.79,24190.546,49
160
1
.365
222
2

+++

( )
4570.624,6190.77,7190.394,14
160
1
.365
222
2
+++
= 876.000 + 412.310 = 1.288,31MWh
Tổng tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu
MWhA
TN
62,25762.31,1288 ==

Tổn thất điện năng hàng năm cho phơng án 1
MWhAAA
dqTN
42,848.108,827162,2576 =+=+=

4. Tính dòng điện cỡng bức
mạch cao áp 220kV
Dòng cỡng bức trên đờng dây kép nối với hệ thống khi đứt một đờng dây
kA
U
S
kVI
dm
HT

cb
441,0
220.3
092,168
.3
)220(
max
===
mạch trung áp 110kV
Phụ tải bên trung gồm 2 đờng dây kép ( 4đờng dây đơn ) do đó công suất
truyền tải lớn nhất trên một đờng dây trong chế độ vận hành bình thờng là

MVASS
uTpt
6975,4079,162.
4
1
.
4
1
max
===
+ Dòng cỡng bức trên đờng dây kép nối với phụ tải trung áp khi đứt một đờng dây
kA
U
S
I
dm
pt
cb

427,0
110.3
6975,40.2
.3
.2
)1(
===
+ Dòng cỡng bức phía cao áp của máy biến áp hai cuộn dây
kA
U
S
I
dm
F
cb
413,0
110.3
75
.05,1
.3
.05,1
)2(
===
+ Dòng cỡng bức qua phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu tự ngẫu
kA
U
S
I
dm
T

cb
246,0
110.3
895,46
.3
max.
)3(
===
Vậy dòng cỡng bức phía hệ thống 110kV là

Trang 18
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
{ }
)3()2()1()110(
;;max
cbcbcb
kV
cb
IIII =
{ }
kA427,0246,0;413,0;427,0max ==
Mạch hạ áp 10,5kV
Dòng điện cỡng bức phía đầu cực máy phát điện
kA
U
S
I
dm
F
cbMF

33,4
5,10.3
75
.05,1
.3
.05,1 ===

Mạng điện 220kV 110kV 10kV
)(kAI
cb
0,441 0,427 4,33
2.2 Phơng án 2
1.Chọn máy biến áp
a.Máy biến áp hai cuộn dây
Công suất của máy biến áp hai cuộn dây nối bộ với máy phát đợc chọn theo công
thức sau (khi công suất tự dùng lấy từ nguồn dự phòng )
MVASS
FdmdqB
75
2
=
Tra bảng 4 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp hai
cuộn dây có các thông kỹ thuật sau
Bảng 2-4
Loại máy U
c
(kV) U
h
(kV)

P
0
(kW)

P
n
(kW) U
n
(%) I
0
(%)
Số lợng
Giá
T80000/110
121 10,5 70 310 10,5 0,55 2 80R
b. Máy biến áp tự ngẫu
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công thức sau

110kV220kV
F4
F1
F3
F2
B2
B3
B1
B4
S
HT.max
= 168,092MVA

S
HT.min
= 97,788MVA
S
ptT.max
= 162,79MVA
S
ptT.min
= 113,95MVA
B2
B5
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 19
S
B2
(MVA)
t(h)
69
0
24
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
FdmHdmTNdm
SSS .
1

.
1

=

Trong đó


- hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (

=
C
TC
U
UU
=
5,0
242
121242
=

)
S
Fdm
= 75MVA
Suy ra : S
TNdm
MVA15075.
5,0
1

=
Tra bảng 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp có các
thông sô kỹ thuật sau
Bảng 2-5
Loại máy
U
(kV)
P
n
(kW)
U
n
(%)
P
n
(kW)
I
o
(%)
Giá
C T H T-H C-T C-H T-H C-T C-H
100 0,5 200R
ATTH
160000/220/110
230 121 11 - - 380 20 11 32
2.Kiểm tra quá tải của MBA
Trong thực tế phụ tảiluôn thay đổi và phần lớn thời gian làm việc của máy biến
áp với phụ tải thờng nhỏ hơn định mức , khi đó hao mòn cách điện sẽ nhỏ hơn hao
mòn cách điện định mức(do nhiệt độ của máy biến áp nhỏ hơn nhiết độ định mức) kết
quả là tuổi thọ của máy biến áp tăng .Do vậy vào những thời điểm công suất của phụ

tải lớn hơn công suất định mức của máy biến áp vẫn có thể cho làm việc với công suất
và thời gian quá tải phù hợp
Xét hai trạng thái quá tải của máy biến áp là
Quá tải bình thờng
Quá tải sự cố
a.Bình thờng
Máy biến áp hai cuộn dây
Máy biến áp hai cuộn dây làm việc hiệu quả nhất với đồ thị phụ tải bằng phẳng
Công suất lớn nhất truyền tải qua máy biến áp là
MVA
SSS
TDdmFdqB
6930.
5
1
75
.
5
1
max 2
==
=

Máy biến áp tự ngẫu
Công suất tải qua cuộn cao của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức sau
2
HT
C
S

S =

Trang 20
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
Công suất tải qua cuộn trung của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức sau
2
bTptT
T
SS
S

=
Công suất tải qua cuộn hạ của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức sau
TCH
SSS +=

Trong đó :
HT
S
- công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống

bC
S
- công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên cao áp
bT
S
- công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung áp
Từ đó ta có bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu

trong từng khoảng thời gian nh sau
Bảng 2-6
Thời gian (h)
Công suất
0
ữ
7 7
ữ
8 8
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
S
C
(MVA) 57,387 58,957 57,192 84,046 48,894
S
T
(MVA) - 46,525 -30,245 -30,245 -22,105 -38,385
S
H
(MVA) 10,862 28,712 26,947 61,941 10,509
2. Sự cố
Hỏng một bộ máy phát máy biến áp phía trung áp
Khi phụ tải bên trung cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14
ữ
20h) tơng ứng với công

suất
MVAS
ptT
79,162
max.
=

MVAS
uF
118,14=
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là
MVA
SS
S
bTptT
T
395,12
2
69.279,162
2
.2
max.
=

=

=
MVASSSS
uFTDdmFH
941,61118,14.

2
1
30.
5
1
75.
2
1
.
5
1
max
===
MVASSS
THC
546,49395,12941,61 ===

Trang 21
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung do đó
công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất
MVAS
H
941,61=
mà
MVAS
Hdm
80=
suy ra

dmHH
SS
.
<
vậy máy biến áp làm
việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là
MVASSS
CHT
69546,49.2092,168.2 ===
Công suất dự trữ quay của hệ thống là
MVAS
dtquay
110=
suy ra
dtquay
SS <
hệ
thống làm việc bình thờng
Khi phụ tải bên trung cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian( 0
ữ
7h) tơng ứng với công suất
MVAS
ptT
79,162
max.
=

MVAS

uF
118,14=
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là
MVA
SS
S
bTptT
T
025,12
2
69.295,113
2
.2
max.
=

=

=
MVASSSS
uFTDdmFH
412,64176,9.
2
1
30.
5
1
75.
2
1

.
5
1
max
===
MVASSS
THC
437,76)025,12(412,64 ===
Dấu (-) ở đây chỉ có nghĩa là thể hiện công suất truyền tải từ trung áp sang phía
cao áp của máy biến áp tự ngẫu

F4
F1
F3
F2
69
0
S
T
=12,395
S
C
= 49,546MVA
S
HT.max
= 168,092MVA
S
ptT.max
= 162,79MVA
S

H
=61,941MVA
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 22
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ và trung sang cao do đó
công suất tải qua cuộn nối tiếp sẽ là lớn nhất
MVASSS
HTn
219,38)025,12412,64.(5,0 =+=+=

mà
MVAS
dmn
80
.
=
suy ra
dmnn
SS
.
<

vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu một lợng là
MVASSS
CHT
1,38437,76.2774,114.2 ===
Dấu (-) thể hiện công suất phát của nhà máy vào hệ thống lớn hơn so với yêu cầu
khi bốn tổ máy còn lại làm việc ở công suất định mức trong thời gian phụ tải bên
trung là cực tiểu do đó cần giảm công suất phát của các tổ máy để đảm bảo yêu cầu
của hệ thống
Hỏng một máy biến áp liên lạc
Khi phụ tải bên trung cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14
ữ
20h) tơng ứng với công
suất
MVAS
ptT
79,162
max.
=

MVAS
uF
118,14=
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là
MVASSS
FdmptTT
21,4469.379,162.3
max
===

MVASSSS
uFTDdmFH
882,54118,1430.
5
1
75.
5
1
max
===
MVASSS
THC
092,99)21,44(882,54 ===
Dấu (-) ở đây chỉ để thể hiện công suất truyền từ phía trung sang phía cao
của máy biến áp tự ngẫu

F4
F1
F3
F2
69
0

S
T
=12,025
S
C
=76,437
S

HT.
= 114,774MVA
S
ptT.min
= 113,95MVA
S
H
=64,412
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 23
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ và trung sang cao do đó
công suất tải qua cuộn nối tiếp là lớn nhất
MVASSS
HTn
546,49)882,5421,44.(5,0 =+=+=

mà
MVAS
dmn
80
.

=

suy ra
dmnn
SS
.
<
vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu một lợng là
MVASSS
CHT
69092,99092,168 ===
Công suất dự trữ quay của hệ thống là
MVAS
dtquay
110=
suy ra
dtquay
SS <
hệ
thống vẫn làm việc bình thờng
Khi phụ tải bên trung cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian (0
ữ
7h) tơng ứng với công suất
MVAS
ptT
95,113
min.
=

MVAS
uF
176,9=
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là
MVASSS
FdmptTT
05,9369.395,113.3
min
===
VASSSS
uFTDdmFH
824,59176,930.
5
1
75.
5
1
max
===
MVASSS
THC
874,152)05,93(824,59 ===
Dấu (-) ở đây chỉ để thể hiện công suất truyền từ phía trung sang phía cao
của máy biến áp tự ngẫu

F4
F1
F3
F2

69
69

S
T
=44,21
S
C
= 99,092
S
HT.max
= 168,092MVA
S = 69MVA
S
ptT.max
= 162,79MVA
S
H
=54,882
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 24
Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ và trung sang cao do đó
công suất tải qua cuộn nối tiếp sẽ là lớn nhất
MVASSSS
CHTn
437,76874,152.5,0.5,0 ===+=

mà
MVAS
dmn
80
.
=
suy ra
dmnn
SS
.
<
vậy máy biến áp làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là
MVASSS
CHT
1,38874,152774,114.2 ===
Dấu (-) thể hiện công suất phát của nhà máy vào hệ thống lớn hơn so với yêu cầu
khi bốn tổ máy còn lại làm việc ở công suất định mức trong thời gian phụ tải bên
trung là cực tiểu , cần giảm công suất phát của các tổ máy để đảm bảo đủ yêu cầu hệ
thống
3. Tính tổn thất điện năng trong MBA
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây
Trong phơng án này dùng ba máy biến áp hai cuộn dây 110kV và tổn thất điện
năng của một máy biến áp là

MWhA 4,633.28760.
80
69
.31070
2
110
=












+=
Tổng tổn thất điện năng của ba máy biến áp hai cuộn dây
MWhAA
dq
2,79004,2633.3.3
1102
===
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công thức sau
( )
iiHiTiCTN

tSSSA .570.190.190.
160
1
.3658760.100
222
2
+++=
Thay các thông số tính đợc vào công thức trên

( )
iiHiTiCTN
tSSSA .570.190.190.
160
1
.3658760.100
222
2
+++=

F4
F1
F3
F2
69
69

S
T
=93,05
S

C
= 152,875
S
HT
= 114,774MVA
S
ptT.min
= 113,95MVA
S
H
=59,824
69
F5
TD+ĐP
TD+ĐP
TD
TD
TD
HT
Trang 25