tính toán phụ tải và cân bằng công suất chọn phương án nối dây

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
mục lục
lời mở đầu
chơng 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.Chọn máy phát điện
2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
3.Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
chơng 2: Tính toán chọn máy biến áp
1.Chọn MBA cho phơng án I
2.Chọn MBA cho phơng án II
chơng 3: Tính toán kinh tế và xác định phơng án tối u
1. Tính cho phơng án I
2. Tính cho phơng án II
chơng 4:Tính toán ngắn mạch và chọn các thiết bị
1.Tính toán ngắn mạch
2.Chọn thiết bị phân phối
chơng 5: Chọn khí cụ điện
1. Chọn thanh góp, thanh dẫn
2. Chọn máy cắt, dao cách ly
3. Chọn cáp và kháng điện cho mạch 10.5 KV
4. Chọn máy biến áp đo lờng
5. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
1

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
lời mở đầu
Điện năng đợc sản xuất từ các nhà máy và đợc truyền tải đến các hộ tiêu dùng
nhờ các trạm biến áp. Nhà máy điện và các trạm biến áp là khâu không thể thiếu
trong hệ thống điện . Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lợng quốc gia, ở nớc ta
hệ thống điện cũng phát triển với nhiều nhà máy và trạm biến áp với công suất lớn.

Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận
hành nhà máy điện sẽ mang lại những lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế nói chung
và hệ thống điện nói riêng. Muốn giải quyết tốt các vấn đề đã nêu cần có những hiểu
biết toàn diện, sâu sắc về nhà máy điện.
Sau quá trình học tập nghiên cứu ở trờng, tôi đợc thầy cô giáo giao nhiệm vụ
thiết kế phần Điện của nhà máy điện. Do thời gian ít , trình độ còn nhiều hạn chế mặc
dù đã cố gắng với tất cả khả năng của mình nhng chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót
trong khi thiết kế. Vì vậy tôi rất mong đợc sự giúp đỡ và góp ý của các thầy cô giáo
và các bạn để đồ án của tôi đợc hoàn chỉnh.

Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện đã
tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
2

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Chơng 2
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
chọn phơng án nối dây
Để đảm bảo chất lợng điện năng , tại mỗi thời điểm công suất do các nhà điện
phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ " kể cả công suất tổn thất . Nh
vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là một điều vô
cùng quan trọng .
Trong thực tế , mức tiêu thụ điện năng tại các phụ tải luôn thay đổi theo thời
gian, do đó việc nắm đợc qui luật này , tức là tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều
vô cùng quan trọng đối với ngời thiết kế và vận hành bởi vì nhờ có đồ thị phụ tải mà
có thể lựa chọn đợc phơng án, sơ đồ nối điện phù hợp . Để đảm bảo các chỉ tiêu kinh
tế - kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện . ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép
chọn đúng dung lợng máy biến áp , phân bố đợc tối u công suất giữa các nhà máy
điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện.

I. Chọn máy phát điện
Thiết bị điện chiếm vị trí quan trọng nhất trong nhà máy điện là máy phát điện ,
nó trực tiếp biến đổi cơ năng thành điện năng.Ngoài điều chỉnh công suất của mình ,
máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong công việc đảm bảo chất điện năng.
Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngng hơi
gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có công suất P = 100 MW, điện áp định mức 10,5kV. Theo
tài liệu tham khảo chọn máy phát điện có ký hiệu : TB-100-2 (Sách thiết kế mạng
và hệ thống điện Bộ môn Hệ Thống Điện) có các thông số sau:
Bảng 1.1
S
MVA
P
MW
U
kV
Cos
I
kA
X"
D
X'
D
X
D
62,5 50 10,5 0,8 3,437 0,1336 0,1786 1,4036
II. Tính phụ tải và cân bằng công suất
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
3

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ

Để chọn dung lợng và tính toán tổn thất trong máy biến áp cần thiết lập đồ thị phụ
tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đợc chọn theo công suất biểu kiến , mặt khác hệ
số cos các cấp khác nhau nên cân bằng công suất đợc tính theo công suất biểu kiến .
Sau đây tiến hành tính công suất các cấp của nhà máy.
Công thức chung để tính tính toán công suất nh sau:
S =

cos.100
%p
P
max
( 1 - 1)
Trong đó : S - Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp
P
max
- công suất cực đại
P% - Công suất tính theo phần trăm công suất cực đại.
cos - hệ số công suất phụ tải.
1. Đồ thi phụ tải toàn nhà máy:
Bỏ qua tổn thất của các máy biến áp điện lực và các biến áp tự dùng , phụ tải
nhà máy theo thời gian xác định là :
S
(t)
=
.100
%S
S
đặt
với S
đặt

= 312,5 MVA
Kết quả tính theo công thức đợc ghi bảng sau :
Bảng 1.2
t(h)
0 ữ7 7ữ15 15ữ21 21ữ24
S%
80 90 100 75
S(MVA)
250 281,25 312,5 234,375
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
4

352,5
423
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
20 22 24
S
NM
(MVA)
t(
h)
399,5
475
450
425
400
375
350
325
300

470
329
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (10.5kV) :
Đồ thị phụ tải máy phát xác định nh trên với :
P
max
= 8 MW, cos = 0,87
Kết quả tính đợc ghi trong bảng sau :
Bảng 1.3
t(h)
0 ữ8 8ữ15 15ữ21 21ữ24
P%
65 80 100 70
S(MVA)
5,977 7,356 9,195 6,44
3 .Đồ thị phụ tải tự dùng:
Đồ thị phụ tải tự dùng xác định theo công thức sau :
S
td
= .S
nm
.(0,4 + 0,6.
nm
s
ts )(
) ( 1- 2 )
Trong đó S
td
: Công suất tự dùng .

S
nm
: Công suất đặt toàn nhà máy
S(t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t
: Phần trăm điện tự dùng. NM đợc thiết kế là nhà máy nhiết điện
với hệ số tự dùng là 8%
Kết quả tính đợc ghi trong bảng sau :
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
5

Biểu đồ công suất phát toàn nhà máy điện
Biểu đồ phụ tải điện áp máy phát
8.7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S
UF
(MVA)
t(h)
11.6
16
14
12
10
8
6
4
2
12.325
9.425
14.5

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Bảng 1.4
T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24
S
nm(t)
MVA 250 281,25 312,5 234,375
S
tdt
MVA 22 23,5 25 21,25
4. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV :
Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV xác định theo công thức (1-1) :
P
max
= 120 MW, cos = 0,86 Suy ra S
max
= P
max
/ cos

=139,53 MVA
Kết quả tính đợc ghi trong bảng sau :
Bảng 1.5
T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24
S
110
% 75 85 100 80
S
110(t)
MVA 104,65 118,60 139,53 111,63
5 .Công suất phát về hệ thống .

Công suất phát về hệ thống đợc tính theo công thức sau .Tính gần đúng trên cơ
sở tơng đơng về hệ số công suất:
S
ht
= S
nm
- ( S
td
+ S
110kV
+ S
uF
)
Trong đó S
ht
:Công suất phát về hệ thống
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
6

34.2
2
31.9
6
35.34
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S
TD
(MVA)
t(h
)

40
35
30
25
20
15
10
5
37.60
30.83
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
S
nm
:Công suất đặt toàn nhà máy
S
110kV
: Công suất phụ tải cao áp 110kV
S
td
: công suất tự dùng
S
UF
: Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát.
Tổng hợp các kết quả tính toán trên đợc ghi ở bảng 1.6
Bảng 1.6
T(h) 0-7 7-8 8-15 15-21 21-24
S
nm(t)
MVA 250 281,25 281,25 312,5 234,375
S

td(t)
MVA 22 23,5 23,5 25 21,25
S
10(t)
MVA 5,977 5,977 7,356 9,195 6,44
S
110(t)
MVA
104,65 118,60 118,60 139,53 111,63
S
220(t)
MVA 117,373 133,173 131,794 138,775 95,055
Nhận xét:
Theo kết quả tính toán đợc trong bảng (1-6) và qua các đồ thị phụ tải, ta nhận thấy:
- Chọn công suất mỗi tổ máy phát điện là hợp lý.
- Nhà máy có đủ công suất cung cấp cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
- Công suất phát về hệ thống nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (540 MVA), do
đó sự ảnh hởng của nhà máy điện đối với hệ thống là không đáng kể.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
7

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Chơng 2
Lựa chọn sơ đồ nói điện chính
chọn máy biến áp
III .Chọn sơ đồ nối điện chính
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán đợc ở phần trớc, ta tiến hành
vạch một số phơng án nối điện của nhà máy. Việc đa ra các phơng án nối điện phải
đảm bảo sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất đồng thời thuận
tiện cho công tác vận hành cũng nh sửa chữa sau này có tính tới nhu cầu phát triển

trong tơng lai.
Trớc tiên ta có một số nhận xét sau dây:
- Nhà máy đợc thiết kế có hai cấp điện áp 10.5 kV, 110 kV và nối với hệ thống
ở cấp điện áp 220kV do đó để liên lạc giữa các cấp điện áp ta sử dụng máy biến áp ba
pha tự ngẫu có 3 cấp điện áp:10.5, 110 và 220kV.
Theo tính toán thì công suất phụ tải cấp điện áp máy phát
- S
uF
MAX


= 9,195 MVA < 15% S
F
ĐM
= 9,375MVA nhng phụ tải ở cấp điện áp
máy phát có số lộ nhiều (3 kép+ 1 đơn)

nên trong sơ đồ nối điện ta sử dụng nối bộ
máy phát- máy biến áp kết hợp với sơ đồ có hệ thống thanh góp điện áp máy phát.
- Công suất phát vào( hệ thống) phía cao áp: S
Cmax
= 138,775 MVA .
S
C min
= 95,055 MVA
Dự trữ quay của hệ thống S
DT Q
= 95 MVA
Ph ơng án một:
ở phơng án này dùng 2 bộ MF-MBA ba pha hai cuộn dây nối với thanh góp điện áp

trung và 2 MF nối với thanh góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao
và trung qua 2 MBA 3 pha tự ngẫu
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
8

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Ph ơng án hai :
ở phơng án này dùng bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối với thanh cái điện áp cao, 1 bộ
MF-MBA 2 cuộn dây phát lên thanh cái điện áp trung và sử dụng 2 MF nối với thanh
góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự
ngẫu
Nhận xét chung : Ta thấy hai phơng án đều dễ vận hành và đảm bảo khi mùa khô
cho một tổ máy ngừng làm việc dễ dàng.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
9

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Phơng án một . phải dùng
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 2 Máy
- Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy
* Phơng án hai phải dùng
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp cao : 1 Máy
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 1 Máy
- Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy
Chơng:II
tính toán chọn máy biến áp
I. Chọn máy biến áp cho phơng án 1
1. Chọn máy biến áp AT
1
, AT

2
Chọn máy biến áp ba pha tự ngẫu theo điều kiện sau:
S
AT1
= S
AT2
= Sthừa*1/2=1/2*(SđmF -Stdmax -SUFmin)
=1/2*0,5*(2*117,5-18,8- 8,7)=207,5 MVA
Chọn MBA (220kV) có các thông số nh sau:ATTH-250 -230 /121/11
Kiểm tra lại theo các điều kiện:Khi STmax mà sự cố 1 MBA
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
10

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
a. Sự cố 1 bộ MF-MBA bên trung
2*kqt**Sđm STmax -(SbộT -ST4)
350 275-(2*117,5-117,5)
350 157,5 Điều kiện này thoả mãn
b. Sự cố 1 MBA liên lạc
kqt**Sđm STmax -SbộT
0,7*250275-235=140 Điều kiện này thoả mãn, nh vậy MBA
chọn thoả mãn
Bảng 2.3
Loại máy
S
ĐMAT
MVA
U
c
kV

U
T
kV
U
h
kV
P
0
kW
P
N
kW
U
N%
I
o%
Giá
40.10
6
C-T C-H T-H
ATTH
250 230 121 11 145 520 11 32 20 0.5 250
2. Chọn máy biến áp T
3
,T
4
:
Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau:
S
ĐMT

= S
đmF
- S
TDmin
1/2S
Ufmin
nhng trong sơ đồ trên phụ tải cấp điện áp máy
phát dự kiến sẽ đấu vào thanh góp điện áp máy phát nên trong công thức trên bỏ qua
thành phần S
Ufmin
S
ĐMT
= 117,5 7,7075= 109,7925MVA 109,8MVA
Chọn MBA (110kV) có các thông số nh sau: T-125 -121/10,5
Bảng 2.1
Loại
máy
S
ĐMT
MVA
U
c
kV
U
h
kV
P
0
kW
P

N
kW
U
N%
I
o%
Giá
40.10
6
T
125 121 10,5 120 400 10,5 0,5 162
II. Phân bố công suất. Tính toán tổn thất công suất trong máy biến áp
1. Phân bố công suất trong máy biến áp.
a. Phân bố công suất trong máy biến áp T3, T4 :
Đối với hai bộ MF-MBA T
3
, T
4
u tiên phát công suất bằng phẳng:
S
T3
= S
T4
= S
DMF
S
TD
= 117,5 9,4 = 108,1 MVA
Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dới tải đảm nhiệm.
b. Phân bố công suất trong máy biến áp AT1, AT2 :

S
AT1
= S
AT2
= 0,5*(S
HT
+ S
U110
S
T3
S
T4
) MVA
Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất nh sau:
Bảng 2.2
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
11

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
t(h) 0 4 4 6 0-8 8 10 10 12 12 14 14 18 18 20 20 24
S
T3
, S
T4
117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5
S
U110
(MVA) 220.00 261.25 261.25 261.25 247.5 247.50 275.00 192.50 192.50
S
HT

(MVA) 91.84 50.59 47.69 92.43 103.28 170.40 100.34 185.74 96.25
S
AT1
, S
AT2
38.42 38.42 36.97 59.34 57.89 91.45 70.17 71.62 26.875
S
CT
(MVA) 7.5 -13.125 -13.125 -13.125 -6.25 -6.25 -20 21.25 21.25
S
CC
MVA) 45.92 25.295 23.845 46.215 51.64 85.2 50.17 92.87 48.125
2.Tính toán tổn thất trong MBA
Ta xác định theo công thức :

365.
1
.
2
2
dmT
ii
No
S
tS
P
n
TPnA

+=

Trong đó:
+ P
KT
là tổn thất không tải.
+ n là số MBA làm việc song song.
+ P
N
là tổn thất ngắn mạch.
+ S
MAX
là công suất tải qua máy biến áp trong thời gian t
i
(t
i
= 24giờ)
+ T= t
i
x365ngày.
+ S
đmT
là công suất định mức máy biến áp.

a. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha 2 dây quấn T
3
và T
4
.
Với máy biến áp T
3
T

4
:
S
MAX
= S
ĐMF
S
TD
= 117,5 - 9,4 = 108,1 MVA là công suất tải qua máy biến
áp bằng phẳng suốt cả năm tính cho T= 8760
= 3.671.758kWh
t(h) 0 4 4 6 0-8 8 10 10 12 12 14 14 18 18 20 20 24
S
T3
, S
T4
117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5 117.5
S
U110
(MVA) 220.00 261.25 261.25 261.25 247.5 247.50 275.00 192.50 192.50
S
HT
(MVA) 91.84 50.59 47.69 92.43 103.28 170.40 100.34 185.74 96.25
S
AT1
, S
AT2
38.42 38.42 36.97 59.34 57.89 91.45 70.17 71.62 26.875
S
CT

(MVA) 7.5 -13.125 -13.125 -13.125 -6.25 -6.25 -20 21.25 21.25
S
CC
MVA) 45.92 25.295 23.845 46.215 51.64 85.2 50.17 92.87 48.125
b. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha tự ngẫu AT1, AT2 .
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
12

8760*
125
108,1
*4008760*120
2
2
4,3
+=
T
A
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
thay số và tính toán ta đợc
ATi= 4 578 447,54 kWh
Vậy tổng tổn thất điện năng ở phơng án một là:
A = 2*3.671.758 + 4.578.447 = 11.921.963 kWh.
B. Chọn máy biến áp cho phơng án hai
I.Chọn máy biến áp:
1. Máy Biến áp T1:
S
đmT1
=S
đmF

- S
tdmin
= 117,5 -7,7075 = 103,8 MVA
Chọn MBA có các thông số nh sau:
Bảng 2.3
Loại
máy
S
đmT
kVA
U
c
kV
U
h
kV
P
0
kW
P
N
kW
U
N%
I
o
%
Giá
40.10
6

T
T
125 242 10,5 135 380 11 0,5 181
2. Chọn máy biến áp T
4
:
S
ĐMT4
= S
ĐM
- S
TDmin
= 117,5 7,7075= 103,8MVA
Chọn MBA có các thông số nh sau:
Bảng 2.4
Loại
máy
S
ĐMT
kVA
U
c
kV
U
h
kV
P
0
kW
P

N
kW
U
N
% I
0
%
Giá
40.10
6
T
125 121 10,5 120 400 10,5 0,5 162
3. Chọn máy biến áp T
2
, T
3
:
Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau:
S
ĐMT2,T3
= (S
ĐMF
- S
TDmin
S
Ufmin
)*

2
1

= 207,5 MVA
Chọn MBA có các thông số nh sau:
Bảng 2.5
Loại
máy
S
ĐMB
kVA
U
c
kV
U
h
kV
P
0
kW
P
N
kW
U
N%
I
N%
Giá
40.10
6
T
200 242 13,8 200 580 11 0,45 181
Sinh Viên:Phạm văn Thảo

13

[ ]
titiSitPnttiSicPnc
Sdm
PoA
T
*Sih*Pnh****
*2
365
8760**2
2 2 2
2
1
+++=
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Kiểm tra khi :
a. Sự cố 1 bộ máy phát máy biến áp bên trung:
2*K
q
**S
đm
S
Tmax
- (S
bộT
- S
T4
)
vì (S

bộT
S
T4
) = 0
nên 2*K
q
**S
đm
S
Tmax
S
đm
S
Tmax
/(2K
qt
. ) = S
Tmax
/(K
qt
) = 196,5
Điều kiện này thoả mãn.
b Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:
K
q
**S
đm
S
Tmax
- S

bộT
= 275 - 175,5 = 157,5
1,4 * 0,5 * 250 = 175 157,5
Điều kiện này thoả mãn.
III. Phân bố công suất,Tính toán tổn thất công suất trong máy biến áp
1.Phân bố công suất trong máy biến áp.
a. Phân bố công suất trong máy biến áp B1:
Đối với hai bộ MF-MBA T
1
, T
4
u tiên phát công suất bằng phẳng:
S
T1
= S
T4
= S
DMF
S
TD
= 117,5 9,4 = 108,1 MVA
Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dới tải đảm nhiệm.
b. Phân bố công suất trong máy biến áp T2,T3 :
S
AT2
= S
AT3
= 0,5x(S
HT
+ S

U110
S
T1
S
T4
) MVA
Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất nh sau:
Bảng 2.5
t(h)
0 ữ4 4ữ6 6ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ14 14ữ18 18ữ20 20ữ24
S
T1
, S
4
117,5
117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5
S
U110
220 261,25 261,25 261,25 247,5 247,5 275,0 198,5 192,5
S
HT
91,84 50,59 47,69 92,43 103,28 170,4 100,34 185,74 96,25
S
AT2,AT3
38,42 38,42 36,97 59,34 57,89 91,45 70,17 71,62 26,875
S
CT
51,25 72 72 72 65 65 78,75 37,5 37,5
S
CC

12,83 33,58 35,03 12,66 7,11 26,45 8,58 34,12 1,625
2.Tính toán tổn thất trong MBA
Ta xác định theo công thức :
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
14

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ

365.
1
.
2
2
dmB
ii
No
S
tS
P
n
TPnA

+=
Trong đó:
+ P
KT
là tổn thất không tải.
+ n là số MBA làm việc song song.
+ P
N

là tổn thất ngắn mạch.
+ S
MAX
là công suất tải qua máy biến áp trong thời gian t
i
(t
i
= 24giờ)
+ T= t
i
x365ngày.
+ S
đmB
là công suất định mức máy biến áp.
a. Tổn thất điện năng trong MBA T
1
.

= 3.475.537 kWh
b. Tổn thất điện năng trong MBA T
4
.
A
T4
= 3.671758 kWh
c. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha 2 dây quấn T
2
và T
3
.

= 5 016 189kWh
Vậy tổng tổn thất điện năng ở phơng án hai là:
A = 5.016.189 + 3.671.758 + 3.475.537 = 12.153.484 KWh
Chơng III
Chọn thiết bị phân phối, TíNH TOáN KINH Tế,
XáC ĐịNH PHƯƠNG áN TốI ƯU
A. Chọn thiết bị phân phối
Ta sử dụng sơ đồ HTTC có thanh góp vòng cho cả hai phía cao và trung
Phơng án I:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
15

( )
iinnniitntiicnc
dm
TT
tSPtSPtSP
S
PA *******
*2
365
8760**2
2 2 2
2
032
+++=
+
8760*
125
108,1

*3508760*135
2
2
1
+=
T
A
Trêng §HBK Hµ Néi – Khoa §iÖn – Bé m«n HÖ Thèng §iÖn §å ¸n m«n NM§
220kV 110kV
TGV
TGII
TGI
10,5kV
Ph¬ng ¸n II:
Sinh Viªn:Ph¹m v¨n Th¶o
16

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
10,5kV
220kV
TGI
TGV
TGII
110kV
* Nhận xét chung: Mạch cấp cho phụ tải và cho hệ thống của các phơng án là nh
nhau nên ta không so sánh.
Thấy rằng ở phơng án I :
+ Mạch 220 KV có 3 máy cắt điện
+ Mạch 110 KV có 5 máy cắt điện
+ Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện.

Thấy rằng ở phơng án II:
+ Mạch 220 KV có 4 máy cắt điện
+ Mạch 110 KV có 4 máy cắt điện
+ Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện.
Để phục vụ cho việc tính toán chọn các khí cụ điện , ta tiến hành tính dòng cỡng
bức các mạch
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
17

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
B. Tính dòng cỡng bức các mạch
1.Tính dòng điện cỡng bức mạch cho phơng án I.
Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thờng và cỡng bức.ứng
với hai trạng thái làm việc trên có dòng I
bt
và I
cb
. Tình trạng làm việc bình thờng là
tình trạng mà không có phần tử nào của khu vực đang xét bị cắt , I
bt
là dòng lớn nhất
trong tình trạng này.
Dòng làm việc bình thờng dùng để chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện
kinh tế.
Tình trạng làm việc cỡng bức là tình trạng làm việc nếu 1 phần tử của khu vực xét
bị cắt, dòng cỡng bức cực đại thờng để chọn khí cụ điện và đây dẫn theo điều kiện
phát nóng lâu dài.
a. Cấp 220kV
- Phía đờng dây
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải của hệ thống đợc cung cấp bằng đờng dây

kép dài 82 km.Vậy dòng bình thờng và dòng cỡng bức của đờng dây là:
220.32
185.74
.3
2
1
max
==
U
S
I
HT
bt
= 0,244 kA
I
cb
= 2x 0,13 = 0,488 kA
- Phía máy biến áp:
220.3
92.87
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,24 kA
I

cb
= 1,4* I
bt
= 0,34 kA
b. Cấp 110kV:
- Phía đờng dây:
110*3*8,0
220/6
=
bt
I
= 0,24 kA
I
cb
= 2 x 0,24 = 0,48 kA
- Phía máy biến áp:
110.3
117,5
.3
==
U
S
I
dmF
bt
= 0,62kA
I
cb
= 1,05* I
bt

= 1,05*0,62 = 0,65 kA
c. Cấp 10,5kV:
- Phía máy phát:
5,10*3
117,5
=
bt
I
= 6,5 kA
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
18

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
I
cb
= 1,05* I
bt
= 6,8 kA
- Phía máy biến áp:
5,10.3
92,87
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 5,1kA

I
cb
=1,4* I
bt
= 1,44*5,1 = 7,14 kA
2.Tính dòng điện cỡng bức mạch cho phơng án II .
a. Cấp 220kV
- Phía đờng dây
220.32
185.74
.3
2
1
max
==
U
S
I
HT
bt
= 0,244 kA
I
cb
= 2x 0,13 = 0,488 kA
- Phía máy biến áp:
+ Máy biến áp 2 dây quấn:
220.3
117,5
.3
max

==
U
S
I
cc
bt
= 0,31 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 0,32 kA
+ Máy biến áp từ ngẫu:
220.3
35,03
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,09 kA
I
cb
= 1,4* I
bt
= 0,13 kA
b. Cấp 110kV:

- Phía đờng dây:
110*3*8,0
220/6
=
bt
I
= 0,24 kA
I
cb
= 2 x 0,24 = 0,48 kA
- Phía máy biến áp:
+ Máy biến áp 2 dây quấn:
220.3
117,5
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,31 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 0,32 kA
+ Máy biến áp từ ngẫu:
110.3

78,75
.3
max
==
U
S
I
cT
bt
= 0,413 kA
I
cb
= 1,4* I
bt
= 0,58 kA
c. Cấp 10,5kV:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
19

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
- Phía máy phát:
5,10*3
117,5
=
bt
I
= 6,5 kA
I
cb
= 1,05* I

bt
= 6,8 kA
- Phía máy biến áp:
5,10.3
92,87
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 5,1kA
I
cb
=1,4* I
bt
= 1,44*5,1 = 7,14 kA
3. Chọn máy cắt cho các mạch.
Máy cắt điện dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn
mạch. Chính vì vậy các máy cắt điện đợc chọn theo điều kiện sau:
+ Điện áp định mức:
U
ĐMMC
U
lới
+ Dòng điện định mức:
I
ĐMMC

I
LVCB
Ngoài ra các máy cắt điện đợc chọn cần phải kiểm tra ổn định nhiệt và ổn định
động khi ngắn mạch.
+ Điều kiện kiểm tra ổn định động:
I
LĐĐ
I
XK
+ Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt:
I
NH
. t
NH
B
NH
Tuy nhiên đối với máy cắt điện nói chung thì khả năng ổn định nhiệt của chúng
khá lớn đặc biệt đối với những loại có dòng điện định mức lớn hơn 100KA. Khi
chúng ta đã ổn định động thì cũng thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. Vì vậy lúc này
không cần xét đến điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt điện nữa. Từ các kết quả tính
toán ở trên chọn đợc các loại máy cắt điện của các mạch có các thông số kỹ thuật nh
sau:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
20

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
thông số máy cắt cho các phơng án
Điện
áp kV
I

cb
kA Loại MC
Thông số cơ bản
U
đm
kV I
đm
kA I
cắt đm
kA
Phơng án 1
220 1,03 BB-220-31.5/2000 220 2 31.5
110 0,65 BBY-110-40/2000 110 2 40
10,5 7,14 BM-20-90/11200Y3 20 11,2 90
Phơng án 2
220 0,488 BB-220-31.5/2000 220 2 31.5
110 0,58 BBY-110-40/2000 110 2 40
10,5 7,14 BM-20-90/11200Y3 20 11,2 90
C. Tính toán kinh tế chọn phơng án tối u
Để tính toán chỉ tiêu kinh tế của một phơng án cần tính vốn đầu t ban đầu và phí
tổn vận hàng hàng năm do sửa chữa thay thế chỉ cần xét đến những phần tử thiết bị
khác nhau trong các phơng án nh máy biến áp, máy cắt điện Nh vậy vốn đầu t các
phơng án chỉ tính đến tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và tiền xây lắp. Còn đối với
các thiết bị phân phối thì tiền chi phí thiết bị dựa vào số mạch của thiết bị phân phối
ứng với các cấp điện áp tơng ứng và chủ yếu là do chủng loại máy cắt quyết định
Vốn đầu t của một phơng án đợc tính theo biểu thức:
V = K
B
.V
B

+ V
TBPP
Trong đó:
- V
B
: Vốn đầu t máy biến áp
- K
B
: Hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc
vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp.
- V
TBPP
: Vốn đầu t xây dựng thiết bị phân phối và đợc tính nh sau:
V
TBPP
= n
1
. V
TBPP1
+ n
2
. V
TBPP2
+ n
3
.V
TBPP3
+ +
Với: n
1

, n
2
số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U
1
, U
2
trong sơ
đồ nối điện đã chọn.
V
TBPP1
, V
TBPP2
: giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U
1
,
U
2
và bao gồm cả tiền mua, chuyên chở, xây lắp
- Phí tổn vận hành hàng năm: P = P
K
+ P
P
+ P
t
Trong đó: P
K
: tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu t và sửa chữa lớn đợc xác định
nh sau: P
K
=a.V

Với: V - Vốn đầu t của một phơng án
a - Số phần trăm định mức khấu hao
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
21

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
P
P
: Chi phí phục vụ thiết bị gồm sửa chữa thờng xuyên và tiền lơng công nhân
chi phí này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và nhỏ,do đó khi đánh giá hiệu quả kinh tế của
các phơng án này có thể bỏ qua chi phí này.
P
t
: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện
P
t
= c. A
Trong đó:C là giá thành 1 KWh điện năng
A: Tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị chủ yếu trong máy biến
áp.Sau đây tính toán chỉ tiêu kinh tế cho từng phơng án:

I. Tính toán cho phơng án I
1. Tính vốn đầu t của thiết bị V
a. Vốn đầu t các máy biến áp
- Bốn máy biến áp ba pha hai cuộn dây: T - 125 - 242/13,8
Giá: 162 * 10
3
* 40 * 10
3
VND với K

B
= 1,4
Vậy tổng số vốn đầu t vào máy biến áp là:
V
B
= (2 * 250 + 2 * 162 ) * 40*10
6
*1,4 = 46.144*10
6
VNĐ
b. Tính vốn đầu t thiết bị phân phối
Từ sơ đồ nối điện của hai phơng án thấy rằng thiết bị phân phối hai phơng án
giống nhau tức là: Đối với thiết bị phân phối cao áp 220KV dùng hệ thống hai thanh
góp có máy cắt nối. Do đó đối với hai phơng án I và II chúng chỉ khác nhau ở thiết bị
máy cắt vì vậy khi tính toán vốn đầu t thiết bị phân phối chỉ tính toán giá thành đối
với máy cắt điện ở các cấp điện áp:
- Mạch cấp 220KV gồm có 5 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
BBb - 220 - 31.5/2000
Mỗi mạch giá: 71,5 . 10
3
. 40 . 10
3
VNĐ
- Mạch cấp 13,8 KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
M - 20 6000/3000
Mỗi mạch giá: 15 .10
3
. 40 . 10
3
VND

Vậy tổng vốn đầu t để xây dựng thiết bị phân phối:
V
TBPP
= [(3 * 71,5 + 5 * 40 +5* 15)] *40*10
6
VND
V
TBPP
= 19.580 * 10
6
VND
Tổng vốn đầu t của phơng án I.
V = V
B
+ V
TBPP
= (46.144 + 19.580) . 10
6
V = 65.724 * 10
6
VND
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
22

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Tính phí tổn vận hành hàng năm
- Khấu hao hàng năm về vốn đầu t và sửa chữa lớn:
- Chọn a
B
= 8,1%; a

rB
= 6,4%
P
K
= (0,081 * 46.144 + 0,064 * 19.580)*10
6
= 3.852,73 *10
6
VND/năm
- Chi phí do tổn thất điện năng
P
T
= C. A
Lấy C = 400 VND/KWh
P
T
= 400 * 11921963 = 4763,7. 10
6
VND
Phí tổn vận hành hàng năm của phơng án I là:
P = p
T
+ P
K
= (3 852,9 + 4763,7 ) * 10
6
= 8616,6 *10
6
VND/năm

II. Tính toán cho phơng án II:
1. Tính vốn đầu t của thiết bị V
a. Vốn đầu t cho các máy biến áp
- Hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây: T - 200 - 242/13,8
Giá: 181 x 10
3
x 40 x 10
3
VND với K
B
= 1,4
- Một máy biến áp ba pha hai cuộn dây: T - 125 - 242/13,8
Giá: 181 x 10
3
x 40 x 10
3
VND với K
B
= 1,4
Vậy tổng số vốn đầu t vào máy biến áp là:
V
B
= (1*181 + 2 * 250 + 1 * 162 ) * 40*10
6
*1,4 = 47.208*10
6
VNĐ
b. Tính vốn đầu t thiết bị phân phối
Tơng tự nh phơng án I chỉ cần tính vốn đầu t của máy cắt điện:
- Mạch cấp 220KV gồm có 4 mạch với máy cắt điện không khí kiểu

BBb - 220 - 31.5/2000
Mỗi mạch giá: 71,5 . 10
3
. 40 . 10
3
VNĐ
- Mạch cấp 10KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
BM - 20 90/11200Y3
Mỗi mạch giá: 11,5 .10
3
. 40 . 10
3
VND
Vậy tổng vốn đầu t để xây dựng thiết bị phân phối:
V
TBPP
= [(4 * 71,5 + 4 * 40 +5* 15)] *40*10
6
VND
V
TBPP
= 20.840 * 10
6
VND
2. Tính phí tổn vận hành hàng năm
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
23

(
)

TBPPTBBB
K
VaVa
Va
P
100
1
100
.
+==
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
- Khấu hao hàng năm về vốn đầu t và sửa chữa lớn:
- Chọn a
B
= 8,1%; a
rB
= 6,4%
P
K
= (0,081 * 47208.10
6
+ 0,064 * 20840) .10
6
= 5157 x 10
6
VNĐ
- Chi phí do tổn thất điện năng
P
T
= . A (Lấy = 400 VND/KWh)

A = 12153484 KWh/năm (tính toán ở chơng 2)
P
T
= 400 x 12153484 = 4861,4. 10
6
VND/năm
Phí tổn vận hành năm của phơng án II là:
P = P
T
+ P
K
= 10 018. 10
6
VND/năm
Có bảng tổng kết so sánh về mặt kinh tế của hai phơng án nh sau:
P.A V (10
6
VND

) P (10
6
VND

)
I
65724 8616,6
II 68048 10018
Nhận xét:
Để chọn đợc phơng án hợp lý nhất trong những phơng án trên cần phải so sánh
tổng hợp cả về mặt kinh tế và kỹ thuật giữa các phơng án. Về mặt kinh tế từ bảng tổng

kết dễ dàng nhận thấy:
V
1
< V
2
và P
1
< P
2
Cho thấy sự u việt của phơng án I truớc phơng án II. Ngay cả về mặt kỹ thuật
cũng thây sự linh hoạt của phơng án I trớc phơng án II, ngoài ra phơng án I còn dễ
dàng trong vận hành
Phơng án I là phơng án tối u và ta chọn phơng án này để tính toán ngắn mạch
và lựa chọn các khí cụ điện.
Chơng IV
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
24

( )
TBPPTBBBK
VaVa
Va
P
100
1
100
.
+==
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Tính toán ngắn mạch

Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phơng pháp gần đúng với khái niệm
địên áp định mức trung bình.
Sơ đồ thay thế của nhà máy
Chọn hệ cơ bản:
S
CB
=1000 MVA
Sinh Viên:Phạm văn Thảo
25

HT
X
F
X
F
X
F
X
F
E
2
E
1
E
3
E
4
X
T4
X

H
X
H1
Xc
1
Xd
X
T1
X
T2
X
H2
X
C2
X
T3