vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 mw gồm có 4 máy phát điện kiểu thủ

Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Ch
Ch


ơng I
ơng I


tính toán phụ tảI và cân bằng công suất
tính toán phụ tảI và cân bằng công suất
Chất lợng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lợng
điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn
toàn cân bằng với lợng 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 lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.
Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc 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 đợc các
phơng 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 u 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 400 MW
gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp máy phát,
110 KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV.

Ta chọn máy phát điện loại CB-1500/170-96 có các thông số sau:
S
Fđm
(MVA)
P
Fđm
(MW)
cos
đm
U
Fđm
(KA)
I
Fđm
(KA)
X
d

X
d

X
d
117,647 100 0,85 13,8 4,92 0,21 0,29 0,65
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của
các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P
max
) và hệ số
(cos
tb

) của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo
công suất biểu kiến nhờ công thức sau:

tb
cos.100
max
P%.P
)t(
S

=

Trong đó :
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
1
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
S
(t)
: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA)
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
= 100 MW , cos
tbđm
= 0,85.
Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
647,117
0,85
100
md
cos
Fdm
P
Fdm
S
==

=
MVA
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P
NMđm
= 4P
Fđm
= 4.100= 400 MW
hay S
NMđm

= 4S
Fđm
= 4.117,647 = 470,588 MVA
Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính đợc 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 (giờ)
0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24
P

NM
(%) 80 90 100 100 100 100 100 80
S
NM(t)
(MVA)
376,47 423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
2
Hình 1-1
0 5 8
14
17 20 24
0
100
200
300
400
500
t (h)
376,47
470,59
376,47
S
NM
(MVA)
11
22
423,53
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy =0,9% 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 đợc coi là hằng số với công thức :
S
td(t)
=.S
NM
= 0,009.470,588 = 4,235 (MVA)
1-3.Đồ thị phụ tải địa ph ơng cấp điện áp U
F
( 13,8 KV )
Phụ tải địa phơng của nhà máy có diện áp 13,8 KV, công suất cực đại P
Ufmax
= 14
MW , cos
tb
= 0,85 : bao gồm 2 kép*4 MW*3 Km và 2 đơn*3MW*3 Km.Để xác định
đồ thị phụ tải địa phơng phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ
công thức :

tb
)t(
Uf

)t(
Uf
cos
P
S

=
với
maxUf
Uf
)t(Uf
P
100
%P
P
=
Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải địa phơng
cho ở hình 1-3. Bảng 1-3
t (giờ)
0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24
P
Uf
(%) 70 80 90 90 90 100 90 80
S
Uf(t)
(MVA)
11,53 13,176 14,823 14,823 14,823 16,470 14,823 13,176
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
3
Hình 1-3

0 5 8
14
17 20 24
0
20
40
60
80
100
t (h)
13,176
S
Uf
(MVA)
11
22
16,470
14,823
13,176
11,53
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44

1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 KV)
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P
110max

= 280 MW và cos
tb
= 0,82 :gồm 2 kép*80
MW và 4 đơn*50 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 :
tb
)t(
110
)t(
T
cos
P
S

=
với
max110
)t(
110
P
100
%P
P
=
Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía
trung áp cho ở hình 1-4
Bảng 1-4
t (giờ)
0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24
P

T
(%) 80 90 90 90 90 90 100 80
S
T(t)
(MVA)
273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
4
Hình 1-4
S
T
(MVA)
0 5 8
14
17 20 24
0
100
200
300
400
500
t (h)
273,17
341,46
273,17
11
22
307,32
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44

1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 KV).
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy đợc phát lên hệ thống qua đờng dây kép dài
150 Km .Tổng công suất hệ thống S
HT
=2800 MVA với điện kháng định mức X
HT
=1,13.
Dự trữ quay của hệ thống S
dtHT
=200 MVA . Nh vậy phơng trình cân bằng công suất toàn
nhà máy là:
S
NM(t)
= S
Uf(t)
+ S
T(t)
+ S
VHT(t)
+ S
t d(t)

Từ phơng trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:
S
VHT(t)

= S
NM(t)
- {S
Uf(t)
+ S
T(t)
+ S
t d(t)
}
Từ đó ta lập đợc bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy nh
bảng 1-5 và đồ thị phụ tải trên hình 1-5.
Bảng 1-5
t (giờ)
0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24
S
NM(t)
376,47 423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47
S
td(t)
4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235
S
Uf(t)
11,529 13,176 14,823 14,823 14,823 16,47 14,823 13,176
S
T(t)
273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17
S
VHT(t)
(MVA)
87,535 98,8 144,21 144,21 144,21 142,57 110,1 85,89

Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
5
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
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
= 16,47 MVA
S
Tmax
= 341,46 MVA
S
VHTmax
= 144,21 MVA
Tổng công suất định mức của hệ thống là 2800 MVA, dự trữ quay của hệ thống
S
dtHT
= 200 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ
thống S
VHTmax
= 144,21 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 đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy
nh sau:

Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
6
Hình 1-5
0 5 8
14
17 20 24
0
50
100
150
200
250
t (h)
87,535
110,1
85,89
11
22
144,21
98,8
142,57
S
VHT
(MVA)
0 5 8
14
17 20 24
0
100
200

300
400
500
t (h)
376,47
376,47
S
NM
(MVA)
11
22
16,47
13,176
98,8
273,17
470,59
423,53
87,535
11,53
307,32
14,823
144,21
142,57
110,1
273,17
341,463
85,89
14,823
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Ch
Ch


ơng II
ơng II


lựa chọn ph
lựa chọn ph


ơng án nối điện chính
ơng án nối điện chính


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 lớn lao mà còn đáp ứng đợc 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 phơng ở cấp điện áp Uf có:
S
Ufmax
= 16,47 MVA
S

Ufmin


= 11,53 MVA
Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 KV có:
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
7
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
S
Tmax
= 341,46 MVA
S
Tmin
= 273,17 MVA
Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 KV có:
S
VHTmax
= 144,21 MVA
S
VHTmin
= 85,89 MVA
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phơng phía điện áp máy phát đợc cấp bằng
các đờng cáp kép mà điện áp đầu cực máy phát là 13,8 KV. Công suất đợc lấy từ đầu
cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa ph-
ơng. Trong trờng 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 phơng.
Nhà máy có ba cấp điện áp là 13,8 KV; 110KV; 220KV, trong đó lới 110KV và
220KV đều là lới 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 phơng án nh sau:
2-1. Ph ơng án I (Hình 2-1).
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
8
F1
B1 B2
F4
F3
B4
F2
B3
HT.
S
T
220 KV
110 KV
Hình 2-1
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
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 đợc nối với một bộ máy phát điện - máy biến áp
ba pha hai dây quấn lần lợt là F3-B3 và F4-B4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải

này cũng nh 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 phơng U
f
đợc cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy
phát điện F1,F2.
Ưu điểm của phơng án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng
đến ba loại máy biến áp. Ngoài ra khi S
VHTmin
= 85,89MVA < S
Fđm
= 117,647MVA nên
nếu cho bộ F4-B4 làm việc định mức thì có thể phía trung áp nhận đợc năng lợng phải
qua hai lần biến áp (vì phụ tải trung áp rất lớn), lần thứ nhất qua B4, lần thứ hai qua B1
và B2.
2-2. Ph ơng án II(Hình 2-2).

Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
9
f1
b1
f3f2 f4
b2 b4b3
HT
S
t
220 KV 110 KV
Hình 2-2
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Để khắc phục nhợc điểm phơng án I, chuyển bộ F4-B4 từ thanh góp 220 KV sang
phía 110KV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I.
Nhận xét :
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm đợc vốn đầu t do nối bộ ở
cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn.
- Phần công suất luôn thừa bên trung đợc truyền qua máy biến áp tự
ngẫu đa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ bên trung luôn lớn hơn
phụ tải cực đại bên trung).
- Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp.
Ngoài ra do S
Tmin
= 273,17MVA > 2S
Fđm
=2.117,647 =235,3MVA nên 2
bộ nối với thanh góp 110KV có thể luôn luôn làm việc ở chế độ định
mức.
2-3. Ph ơng án III(Hình 2-3).
Nhận xét :
- Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t 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.
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
10
B3 B4
B5

S
T
S
UF
HT

B6

B2

B1

Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Tóm lại: Qua những phân tích trên đây ta để lại phơng án I và phơng án II để tính
toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện tối u cho
nhà máy điện.
Ch
Ch


ơng III
ơng III


Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng

Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng
3-1.Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp.
Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trờng
nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng.
I.Ph ơng án I (hình 2-1).
1. Chọn máy biến áp :
- Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc 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

294,235647,117
5,0
1
=
MVA
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
11
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Từ kết quả tính toán trên ta chọn tổ hợp ba máy biến áp tự ngẫu một pha cho mỗi
máy biến áp B1,B2 loại: AOTH-120 có các thông số kỹ thuật nh bảng 3-1 (là thông
số cho một pha trong tổ hợp 3 pha ):
Bảng 3-1
S
đm
(MVA)
U
đm
(KV) U
N
%(*)
P

0
(KW)
P
N
%
I
0(
%)
Giá
(10
6
Đ)
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H
120
3
242
3
121
13,8 10 - - 210 345 220 235 0,5 6440
Nh vậy tổng công suất của tổ hợp 3 tổ máy biến áp tự ngẫu một pha là:
3.120 = 360 MVA
- Máy biến áp B3 đợc chọn theo sơ đồ bộ :
S
B3đm

S
Fđm
= 117,647 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S
đm
= 125 MVA là loại :
T-125 (121/13,8) có các thông số kỹ thuật nh ở bảng 3-2
Bảng 3-2
S
đm
(MVA)
U
Cđm
(KV)
U
Hđm
(KV)
P
0
(KW)
P
N
(KV)
U
N
% I
0
% Giá
(10
6

Đ)
125 121 13,8 100 400 10,5 0,5 5120
- Máy biến áp B4 cũng đợc chọn theo sơ đồ bộ nh đối với B3:
S
B4đm
S
Fđm
= 117,647 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S
đm
= 125 MVA là loại :
T-125 (242/13,8) có các thông số nh 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
6
Đ)
125 242 13,8 115 380 11 0,5 6480
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
12
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
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
= 117,647MVA < S
B3,B4đm
=125 MVA
Do đó ở điêù kiện làm việc bình thờng B3 và B4 không bị quá tải
- Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu B1và B2 đợc tính nh sau :
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :

( )
3B)t(T2BCT1BCT
SS
2
1
)t(S)t(S
==


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:
Bảng 3-4
t (h)
0ữ5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
B1

=S
B2
117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647
S
CT
(t) 77,76 94,835 94,835 94,835 94,835 94,835 111,91 77,76
S
CC
(t) -15.06 -9,424 13,283 13,283 13,283 12,46 -3,774 -15,88
S
CH
(t) 62,71 85,412 108,12 108,12 108,12 107,3 108,13 61,883
Dấu - chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang thanh góp
110KV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110KV.
Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng:
S
CCmax
= 13,283 MVA < S
B1,B2đm
=360 MVA
S
CTmax
= 111,91 MVA < S
M
= .S
B1đm
= 180 MVA
S
CHmax
= 108,13 MVA < S

M
= 180 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
13
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây đợc 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
Tmax
= 341,463 MVA.
Khi đó S
VHT
=110,1 MVA ; S
Uf
=14,823 MVA
a) Giả thiết sự cố bộ F3-B3.
Kiểm tra điều kiện : 2.K
qtsc
. .S
B1đm
S
Tmax

( 2.1,4.0,5.360 =504 > 341,463 MVA thoả mãn điều kiện )
Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là:
S
CT-B1
= S
CT-B2
= S
Tmax
/2 = 170,732 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
= 117,647 - 14,823/2 - 4,235/4 = 109,177 MVA
Công suất tải lên cao áp của 1 MBA:
S
CC-B1,B2
= S
CH-B1,B2
- S
CT-B1,B2
= 109,177 - 170,732 = - 61,555 MVA
Dấu - chứng tỏ công suất đi từ thanh góp hệ thống 220 kV sang thanh góp trung

áp 110 kV bù vào phần công suất thiếu với trị số 2.61,555 MVA. Khi đó lợng công suất
nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lợng :
S
thiếu
= S
VHT
- S
B4
- 2.S
CC-B1,B2

= 110,1- 117,647- (-61,555) = 155,56 MVA < S
dtHT
=200 MVA
Với lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dợ trữ quay của hệ thống.
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 B1sự cố thì F1 ngừng. Trờng hợp này kiểm tra quá tải của B2:
Kiểm tra điều kiện : K
qtsc
. .S
B1đm
S
Tmax
S
B3
( 1,4.0,5.360 =252 >341,463 - 117,647=223,816 MVA thoả mãn điều kiện )
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
14

Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
- Công suất tải lên trung áp:
S
CT-B2
= S
Tmax
- S
B3
= 341,463 - 117,647 = 223,816 MVA
- Công suất qua cuộn hạ của B2:
S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
- S
tdmax
/4

= 117,647 - 14,823 - 4,235/4 = 101,765 MVA
- Công suất tải lên phía cao áp:
S
CC-T2
= S

CH-B2
- S
CT-B2
= 101,765 - 223,816 = - 122,051 MVA
Nh vậy khi sự cố B1, để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại phải lấy công suất
từ thanh góp hệ thống sang thanh góp 110 kV một lợng 122,051 MVA. Khi đó lợng
công suất nhà máy cấp cho phía cao còn thiếu là:
S
thiếu
=S
VHT
- S
B 4
- S
CC-B2
=
= 110,1 - 117,647 - (-122,051) = 114,504 MVA< S
dtHT
=200 MVA
Lợng thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thốngnên B2 cũng không bị quá tải.
II.Ph ơng án II (hình 2-2) .
1. Chọn máy biến áp.
-Hai máy biến áp B3 và B4 đợc chọn theo sơ đồ bộ .Do hai máy biến áp này cùng
nối với thanh góp điện áp 110 KV nên đợc chọn giống nhau và chọn giống máy biến áp
B3 ở phơng án I là máy biến áp loại : T-125-121/13,8 có các thông số kỹ thuật nh ở
bảng 3-2 (phơng án I ).
-Hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 đợc chọn tơng tự nh phơng án I
Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo điều kiện
sau: S
B1đm

= S
B2đm


1
S
Fđm
Do đó : S
B1đm
= S
B2đm

294,235647,117
5,0
1
=
MVA
Ta chọn máy biến áp có ký hiệu: ATTH-250 có các thông số kỹ thuật nh sau :
S
đm
(MVA)
U
đm
(KV) U
N
%(*)
P
0
(KW)
P

N
%
I
0(
%)
Giá
(10
6
Đ)
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
15
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
250 230 121 13,8 11 32 20 120 520 - - 0,5 10000
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
= 117,647 MVA
- Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1và T2 đợc tính nh 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 chơng I và các công thức ở trên ta tính đợc phụ tải cho
từng thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5
Bảng 3-5
t (h)
0ữ5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
B1
=S
B2
117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647
S
CT
(t) 18,938 36,012 36,012 36,012 36,012 36,012 53,085 18,938
S
CC
(t) 43,768 49,4 72,106 72,106 72,106 71,283 55,05 42,945
S
CH
(t) 62,71 85,412 108,12 108,12 108,12 107,29 108,13 61,883
Dấu - chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang thanh góp
110KV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110KV.
Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng:
S
CCmax
= 72,106 MVA < S

B1,B2đm
=250 MVA
S
CTmax
= 53,085 MVA < S
M
= .S
B1đm
= 125 MVA
S
CHmax
= 108,13 MVA < S
M
= 125 MVA
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
16
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
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 đợc 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
Tmax
( 2.1,4.0,5.250 =350 > 341,463 MVA thoả mãn điều kiện )
Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh sau:
- Phía trung áp:
S
CT-B1
= S
CT-B2
=
2
1
( S
Tmax
- S
B4
)=
2
1
(341,463 - 117,647) = 111,908 MVA
- Công suất qua cuộn hạ:
S
CH-B1
= S
CH-B2
= S
Fđm

- S
Uf
/2

- S
td
/4 = 109,178 MVA
- Công suất phát lên phía cao:
S
CC-B1
= S
CC-B2
= S
CH-B1
- S
CT-B1
= 109,178 - 111,908 = - 2,73 MVA
Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lợng công suất là:
S
thiếu
= S
VHT
- (S
CC-B1
+ S
CC-B2
) = 110,1 - 2.(- 2,73) = 115,562 MVA
Lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống =200MVA.
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
Tmax
- 2.S
B3
(1,4.0,5.250 =175 >341,463 -2.117,647=106,169 MVA thoả mãn điều kiện )
Công suất tải qua các phía của B2 nh sau:
- Phía trung áp:
S
CT-B2
= S
Tmax
- (S
B3
+ S
B4
) = 341,463 - 2.117,647 = 106,169 MVA
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
17
Đồ án môn học
Ph

m

c Thng
- Lớp HTĐ - K44
- Phía hạ áp:
S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
- S
td
/4 = 101,765 MVA
- Phía cao áp:
S
CC-B2
= S
CH-B2
- S
CT-B2
= 106,169 - 101,765 = - 4,404 MVA
Phụ tải hệ thống bị thiếu một lợng công suất là:
S
thiếu
= S
VHT
- S
CC-B2
= 110,1 + 4,404= 114,504 MVA< S
dtHT
=200MVA

Lợng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống.
Do đó trong trờng 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 thờng 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 đợc trong việc đánh
giá một phơng 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. Ph ơng 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
.P.TPA
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 đợc lấy theo đồ thị phụ tải
hằng ngày.
Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T-125-121/13,8 có :
P

0
= 100 kW, P
N
= 400 kW, S
B3
= 117,647 MVA = hằng số.
Suy ra : A
B3
= 0,1. 8760 + 0,4 .
8760.
125
647,117
2
2
= 3979,9 MWh.
2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4.
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
18
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Tơng tự nh tính A
B3
, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T -125-
242/13,8 có:
P
0

= 115kW; P
N
= 380kW; S
B4
= 117,647 MVA = hằng số .
Suy ra : A
B4
= 0,115. 8760 + 0,38 .
8760.
125
647,117
2
2
= 3956,1 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
nh máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ của máy
biến áp tự ngẫu tơng ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy biến áp ba dây
cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn đợc tính nh 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 một pha loại : AOTH-120-
8,13/
3
121
/
3
242
có

P
0
=210 kW và P
NC-T
=345 kW , P
NC-H
= 220 MW, P
NT-H
= 235 MW
Từ đó ta tính đợc :
1425,0)
5,0
235,022,0
345,0.(5,0P
2
NC
=

+=
MW
2025,0)
5,0
22,0235,0
345,0.(5,0P
2
NT
=

+=
MW

7375,0)
5,0
235,022,0
345,0.(5,0P
2
NC
=
+
+=
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 đợc tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha nh sau :
A
B1
=A
B2


=
+++=
24
1i
i
2
iHNHi
2
iTNTi
2
iCNC
2

Bdm
0
)tS.Pt.S.Pt.S.P(.
S.3
365
T.P.3
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
19
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
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 một máy biến áp một pha.
Viết gọn lại:

=
24
1i
S
iC
.t
i
= (-15,056)
2
.5 + (-9,423)
2
.3 + 13,283
2
.3+13,283
2
.3+13,283
2
.3+
+ 12,459
2
.3 +(-3,774)
2
.2 +(-15,879)
2
.2=3986,19 MVA
2

.h

=
24
1i
S
iT
.t
i
=77,762
2
.5+94,835
2
.3+94,835
2
.3 +94,835
2
.3 +94,835
2
.3 +94,835
2
.3
+ 111,91
2
. 2 + 77,762
2
.2 = 202281,4 MVA
2
.h

=
24
1i
S
iH
.t
i
= 62,706
2
.5 + 85,412
2
.3 + 108,118
2
.3+ 108,118
2
.3+ 108,118
2
.3 +
+ 107,294
2
.3+ 108,135
2
.2+ 61,883
2
.2 = 212332,7 MVA
2
.h
Do đó:
A
B1

=A
B2
= =3.0,21.8760+
2
360.3
365
[0,1425.3986,19+0,2025.202281,4+0,7375.212332,7]
= 5704 MWh
Nh vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án I là:
A

= A
B1
+A
B2
+A
B3
+A
B4
=
= 2.5704 + 3956,1 + 3979,9 = 19345,6 MWh
II-Ph ơng án II (hình 2-2) .
1. Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4.
Theo công thức nh ở phơng án I :
A
B3
= A
B4
=
T.

S
S
.PT.P
dm3B
2
2
4B,3B
N0
+
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
20
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Máy biến áp B3 và B4 đã chọn là máy biến áp kiểu T -125-121/13,8 có thông
số nh ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp B3 và B4 ở phơng án này
bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp B3 ở phơng án I trên:
A
B3
= A
B4
= 3979,9 MWh
2. Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2.
Tơng tự ta phơng án I, ta có:
Máy biến áp tự ngẫu 3 pha : ATTH-250-230/121/13,8 có P
0
=120 kW và

P
NC-T
=520 kW , P
NC-H
= P
NT-H
=P
NC-T
/2=260 MW và dựa vào bảng 3-5
Từ đó ta tính đợc :
26,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0P
2
NC
=

+=
MW
26,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0P
2
NT
=

+=
MW

78,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0P
2
NH
=
+
+=
MW
A
B1
= A
B2


=
+++=
24
1i
i
2
iHNHi
2
iTNTi
2
iCNC
2
dm!B
0

)tS.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
T.P
Viết gọn lại:

=
24
1i
S
iC
.t
i
= 43,768
2
.5 + 49,4
2
.3 + 72,106
2
.3+72,106
2
.3+72,106
2
.3+
+ 71,283
2
.3 +55,1
2
.2 +42,9
2

.2= 88685,9 MVA
2
.h

=
24
1i
S
iT
.t
i
=18,94
2
.5+36,012
2
.3+36,012
2
.3 +36,012
2
.3 +36,012
2
.3 +36,012
2
.3
+ 53,085
2
. 2 + 18,94
2
.2 = 27599,53 MVA
2

.h

=
24
1i
S
iH
.t
i
= 62,706
2
.5 + 85,412
2
.3 + 108,118
2
.3+ 108,118
2
.3+ 108,118
2
.3 +
+ 107,294
2
.3+ 108,135
2
.2+ 61,883
2
.2 = 212332,7 MVA
2
.h
Suy ra:

A
B1
= A
B2
=
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
21
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
=0,12.8760+
2
250
365
[0,26.88685,9+0,26.27599,53+0,78.212332,7]
=2194,985 MWh
Từ các kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở trên ta có tổng
tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phơng án II là :
A

= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A

B4
=2A
B1
+ 2A
B3
=
=2.2194,985 + 2.3979,9 = 12349,8 MWh.

Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phơng án:
Bảng 3-6:
Tổn thất điện năng
A

(MWh)
Phơng án I 19345,6
Phơng án II 12349,8
Ch ơng IV
Tính toán kt-kt Chọn ph
Tính toán kt-kt Chọn ph


ơng án tối
ơng án tối


u
u

Việc quyết định bất kỳ một phơng 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.
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
22
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Trên thực tế vốn đầu t vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu t máy
biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhng vốn đầu t 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
phơng 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 ph ơng án.
I-Xác định dòng điện làm việc c ỡng bức của các mạch.
1-Ph ơng án I (Hình 2-1).
a) Cấp điện áp về hệ thống 220 KV.
- Mạch đờng dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là S
VHTmax
=
144,21 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cỡng bức của mạch đờng dây đợc tính với
điều kiện một đờng dây bị đứt . Khi đó
3785,0
220.3
21,144
U3
S

I
dm
maxVHT
lvcb
===
KA
-Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây B4 : Dòng điện làm việc cỡng bức đợc xác
định theo dòng điện cỡng bức của máy phát điện.
324,0
220.3
647,117.05,1
U3
S.05,1
I
dm
Fdm
lvcb
===
KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
035,0
220.3
283,13
U3
S
I
dm
maxCC
lvcb

===
KA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
1615,0
220.3
555,61
U3
S
I
dm
CC
lvcb
===
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
32,0
220.3
051,122
U3
S
I
dm
CC
lvcb
===
KA
Nh vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phơng án I này là :
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
23
Đồ án môn học

Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
I
cbcao
= 0,3785 KA
b) Cấp điện áp trung 110 kV.
-Mạch đờng dây : Phụ tải trung áp đợc cấp bởi 2 đờng dây kép *80MW ,
4 đơn*50MW, ta có :
Dòng điện làm việc cỡng bức là :
512,0
110.3.82,0
80
U.3.cos
P
I.2I
dm
kep
max
lvlvcb
==

==
KA
-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :
6484,0
110.3
647,117.05,1

U3
S.05,1
I
dm
Fdm
lvcb
===
KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
587,0
110.3
91,111
U3
S
I
dm
maxCT
lvcb
===
KA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
896,0
110.3
732,170
U3
S
I
dm
CT

lvcb
===
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
175,1
110.3
816,223
U3
S
I
dm
CT
lvcb
===
KA
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía 220 kV đợc lấy là :
I
cbtrung
= 1,175 KA
c) Cấp điện áp 13,8 kV.
Dòng điện làm việc cỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cỡng bức
của máy phát điện nên ta có :
168,5
8,13.3
647,117.05,1
U3
S.05,1
I
dm
Fdm

lvcb
===
KA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức cuả phơng án I là :
Bảng 4-1
Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
24
Đồ án môn học
Ph

m
c Thng
- Lớp HTĐ - K44
I
cb
(kA) 0,3785 1,175 5,168
2-Ph ơng án II (Hình 2-2).
a) Cấp điện áp 220 kV.
-Mạch đờng dây cũng nh phơng án I ta đã có : I
lvcb
= 0,3785 KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
189,0
220.3
106,72
U3
S
I

dm
maxCC
lvcb
===
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
012,0
220.3
404,4
U3
S
I
dm
CC
lvcb
===
KA
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phơng án II
là : I
cbcao
= 0,3785 KA
b) Cấp điện áp 110 kV.
-Mạch đờng dây tơng tự nh phơng án I ta có : I
lvcb
= 0,512 KA
-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây nh phơng án I ta có: I
lvcb
= 0,6484 KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :

279,0
110.3
085,53
U3
S
I
dm
maxCT
lvcb
===
KA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
5873,0
110.3
908,111
U3
S
I
dm
CT
lvcb
===
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
5572,0
110.3
169,106
U3
S
I

dm
CT
lvcb
===
KA
Nh vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110 kV là:
I
lvcb
= 0,6484 KA
c) Cấp điện áp 13,8 kV.
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
25