Đồ án nhiệt điện 4 tổ máy công suất 100 mw

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, điện năng trở thành 1 phần quan trọng trong cuộc sống của mỗi con người,
được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Điện năng được sản xuất ra từ các
nhà máy điện được cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải cần phải xây
thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế - kĩ thuật trong thiết kế
xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết.
Xuất phát từ thực tế và cùng với kiến thức chuyên nghành đã được học ,em đã được giao
thực hiện Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là
100 MW.
Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của cô giáo bộ môn và các bạn trong
lớp em đã hoàn thành bản thiết kế. Tuy nhiên do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các
bạn để bản đò án này được hoàn thiện hơn.
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn Th.s: Phùng Thị Thanh Mai
cùng toàn thể các thầy, cô trong khoa Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em
có thể hoàn thành đồ án này.
Sinh viên
1
ương 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Trong hệ thống điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất là rất cần
thiết. Dưới đây ta sẽ tiến hành chọn máy phát điện cho nhà máy; tính toán cân bằng công
suất và vẽ đồ thị phụ tải dựa trên bảy các nguyên tắc.
1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo đề bài yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy điện gồm 4 tổ máy, công suất của
mỗi tổ máy bằng P
đmF
= 100 MW. Tra bảng 1.1: Máy phát điện tuabin hơi trang 113 – Thiết
kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS-TS Phạn Văn Hòa, ta chọn máy phát
loại TBϕ -100-3600 có các thống số ghi trong bảng dưới đây:
Bảng 1.1: Thông số máy phát điện

Loại máy
phát
S
đm,
MVA
P
đm
,
MVA
U
đm
,
kV
n,
vg/ph
cosα
đm
I
đm
,
kA
X''
d
X'
d
X
2
TBϕ -100-
3600
117,5 100 10,5 3600 0,85 6,475

0,1593
0,224
3
0,194
5
1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Từ bảng biến thiên công suất ta thấy các cấp điện áp được cho theo phần trăm công suất tác
dụng P
max
, ta tính toán theo công thức sau:
max
%( )
( )
100
P t
P t P
=
, MW
( )
( )
cos
P t
S t
φ
=
, MVA
Trong đó:
P
max
: công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW

P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW
S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA
cosφ : hệ số công suất của phụ tải.
1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát U
F
2
Phụ tải cấp điện áp máy phát:
P
UFmax
= 17 MW; cosφ= 0,84 =>
MVA
P
S
UF
UF
24,20
84,0
17
cos
max
max
===
ϕ
Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian:
T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24
P
UF
(%) 80 70 70 80 90 100 100 90 80
P
UF

(MVA)
13,6 11,9 11,9 13,6 15,3 17 17 15,3 13,6
S
UF
(MVA)
16,19 14,17 14,17 16,19 18,21 20,24 20,24 18,21 16,19
1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV)
Phụ tải cấp điện áp trung U
T
:
P
UTmax
= 160 MW; cosφ= 0,85 =>
24,188
85,0
160
cos
max
max
===
ϕ
UT
UT
P
S
(MVA)
Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian:
T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24
P
UT

(%) 90 80 90 90 100 90 90 90 80
P
UT
(MVA)
144 128 144 144 160 144 144 144 128
S
UT
(MVA)
169,41 150,59 169,41 169,41 188,24 169,41 169,41 169,41 150,59
1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV)
Phụ tải cấp điện áp cao U
C
:
P
UCmax
=100MW; cosφ= 0,86 =>
28,116
86,0
100
cos
max
max
===
ϕ
UC
UC
P
S
(MVA)
Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian:

T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24
P
UC
(%) 80 90 90 100 90 90 90 80 80
P
UC
(MVA)
80 90 90 100 90 90 90 80 80
S
UC
(MVA)
93,023 104,65 104,65 116,28 104,65 104,65 104,65 93,02 93,02
1.2.4. Tính toán công suất phát của nhà máy điện
Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi máy có công suất định mức P
đmF
= 100 MW. Công suất đặt của
toàn nhà máy là:
P
TNM
= 4x100 = 400 MW.
3
Công suất phát của nhà máy điện được tính theo công thức:

%( )
( )
100
TNM FNM
P t
P t P
=

, MW

( )
( ) ,
cos
NM
FNM
P t
S t MVA
ϕ
=

P
TNMmax
= 400 MW, cosφ = 0,85
NMmax
TNMmax
P 400
S = = =470,59 MVA
cosφ 0,85
Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian:
T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24
P
TNM
(%) 80 90 90 95 100 90 100 90 80
P
TNM
(MVA)
320 360 360 380 400 360 400 360 320
S

TNM
(MVA)
376,47 423,53 423,53 447,06 470,59 423,53 470,59 423,53 376,47
1.2.5. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy
Phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 9% điện năng phát ra của nhà máy. Như vậy lượng
tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:
S
td
(t) =
.
( )
%
. 0.4 0.6
100 cos
dmf
NM
td NM
n P
S t
S
α
ϕ
 
× + ×
 ÷
 

Trong đó : - α : số phấn trăm lượng điện tự dùng , α =9%; cosϕ
td
= 0,83

-S
td
(t) : công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA.
-S
NM
(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA.
Công suất tự dùng của nhà máy:
T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
TNM
(MVA) 376,47 423,53 423,53 447,06 470,59 423,53 470,59 423,53 376,47
S
td
(MVA)
41,84 44,9 44,9 46,44 47,97 44,9 47,97 44,9 41,84
4
1.2.6Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm (t) được tính theo công thức
S
VHT
(t) = S
TNM
(t) – [S
td
(t) + S
UF
(t) + S
UT
(t) + S
UC

(t)]
Trong đó:
S
VHT
(t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA
S
TNM
(t) - Công suất toàn nhà máy tại thời điểm t
S
td
(t) - Công suất tự dùng tại thời điểm t
Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà
máy.
Phụ tải thanh góp cao áp S
TGC
(t)
S
TGC
(t) = S
VHT
(t) + S
UC
(t).
Ta có bảng sau:
T (h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
TNM
(MVA)
376,47 423,53 423,53 447,06 470,59 423,53 470,59 423,53 376,47
S

UF
(MVA)
16,19 14,17 14,17 16,19 18,21 20,24 20,24 18,21 16,19
S
UT
(MVA)
169,41 150,59 169,41 169,41 188,24 169,41 169,41 169,41 150,59
S
UC
(MVA)
93,02 104,65 104,65 116,28 104,65 104,65 104,65 93,02 93,02
S
TD
(MVA)
41,84 44,9 44,9 46,44 47,97 44,9 47,97 44,9 41,84
S
VHT
(MVA) 56,01 109,22 90,4 98,74 111,52 84,33 128,32 97,99 74,83
S
TGC
(MVA) 149,03 213,87 195,05 215,02 216,17 188,98 232,97 191,01 167,85
Ta có đồ thị sau:
5
S(MVA)
t(h)
1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
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 phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật .
Cơ sở để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát điện , công

suất hệ thống điện, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện và
lưới điện
Khi xây dựng phương án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau:
• Nguyên tắc 1:
Tỉ lệ phần trăm công suất phụ tải địa phương so với công suất định mức máy phát:

phụ tải địa phương nhỏ hơn 15% công suất nhà máy điện nên không có thanh góp điện áp
máy phát.
Do nguyên tắc 1 không có thanh góp điện áp máy phát nên ta không cần xét đến nguyên
tắc 2
• Nguyên tắc 3:
Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất(ở đây 2 cấp điện
áp đều ≥110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp).
6
%1512,10100.
100.2
24,20
100.
.2
max
≤==
đmF
UF
S
S
Hệ số có lợi:
C T
C
U -U
220-110

α= = =0,5
U 220
Do đó ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện
áp vừa phát công suất lên hệ thống.
Nguyên tắc 4:
Khi lưới U
c
và U
T
là lưới điện trung tính nối đất trực tiếp , hệ số có lợi ≤ 0,5 thì khi đó
nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc .
• Nguyên tắc 5:
Do S
UTmax
=188,24 MVA là phụ tải lớn nên phải dùng máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy
biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp. Ở đây, ta chọn máy biến áp tự ngẫu làm
máy biến áp liên lạc
• Nguyên tắc 6:
Vì MVA . Lượng công suất trao đổi giữa các phía cao-
trung là không quá lớn nên có thể đặt các bộ MF-MBA hai cuộn dây ở hai phía điện áp
được sắp xếp tương ứng công suất phụ tải của chúng, còn hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc
không nối trực tiếp với máy phát điện.
• Nguyên tắc 7:
Vì công suất của một tổ máy lớn nên không thể ghép một số MF chung một MBA
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau:
Các phương án:
Phương án 1:

B1
B2 B3

B4
F1 F2
F3
F4
220kV 110kV
Ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu tăng áp để làm liên lạc giữa điện áp cao và điện áp trung .
Công suất được truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp , đồng thời có thể truyền từ
phía trung sang phía cao và ngược lại.
7
96,7128,11624,188
maxmax
=−=−
UCUT
SS
Ưu điểm:
- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp
cao nên giá thành rẻ, có lợi về mặt kinh tế
Nhược điểm:
- Tổn thất công suất lớn.
Phương án 2:
220kV
110kV
B4
F4
F2
B2
B1
F1F3
B3
TD

Ưu điểm:
- Bố trí nguồn và tải cân đối
- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất
nhỏ
- Đảm bảo về mặt kĩ thuật, cung cấp điện liên tục
- Vận hành đơn giản
Nhược điểm :
-Bộ máy phát - máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vào bảo dưỡng sửa chữa
- Chi phí tăng lên
Phương án 3:
220kV
110kV
B3
B4
F3
F4
F1
F2
B2
B1
B6
B5
10,5kV
8
Ưu điểm:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
Nhược điểm:
- 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 dâyy chung lớn so

với công suất của nó.
Nhận xét: Qua 3 phương án trên ta thấy rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn
phương án còn lại. Hơn nữa vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải và thỏa
mãn các yêu cầu kĩ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và 2 để tính toán nhằm chọn sơ
đồ nối điện tối ưu cho nhà máy.
9
Chương 2
CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Để chọn máy biến áp ta tiến hành các bước sau: tiến hành chọn sơ bộ máy biến áp sau đó
kiểm tra các điều kiện quá tải của máy biến áp, phân bố công suất các cấp điện áp của máy
biến áp và tính tổn thất công suất trong máy biến áp. Ngoài ra ở chương này ta tiến hành
chọn kháng phân đoạn và tính dòng điện cưỡng bức trên các mạch.
I. TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 1
B1
B2 B3
B4
F1 F2
F3
F4
220kV 110kV
Hình 2.1: Sơ đồ nối dây phương án 1
I.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT
I.1.1. Chọn máy biến áp
a. Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây
Máy biến áp B3 và B4 được chọn theo điều kiện:

max
bo dmF td
1
S S .S

n
= -
Trong đó :
max
td
S
: công suất tự dùng lớn nhất.
n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 4.
S
dmF
: công suất của một tổ máy phát.
Áp dụng để tính toán ta có :
51,10597,47.
4
1
5,117
43
=−==
bobo
SS
MVA
10
Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận.
Do đó ta có thể chọn MBA B1 và B4 có thông số như sau:
MB
A
Loại
MBA
S
đm

MVA
Điện áp cuộn
dây
Tổn thất công
suất
U
N
%
I
0
%
C H ∆P
0
∆P
N
B3,
B4
TДЦ 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5
b. Chọn máy biến áp liên lạc
-Máy biến áp B1, B2 là máy biến áp tự ngẫu, sơ đồ nối điện không có thanh góp cấp điện
áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:
S
TN1
, S
TN2
≥
α
1
S
Fđm

trong đó: α là hệ số có lợi và α =
C
TC
U
UU
−
=
220
110220 −
=0,5
Do đó S
TN1
, S
TN2
≥
α
1
S
Fđm
=
5,0
1
.117,5=235(MVA)
Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số sau:
MBA Loại MBA
S
đm
MVA
Điện áp cuộn

dây,kV
Tổn thất công
suất,kW
U
N
% I
0
%
C T H ∆P
0
∆P
N
C-
T
C-
H
T-
H
B1 và B2 ATДЦTH 250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5
1.1.2 Phân phối công suất
a. Phân phối công suất cho máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây.
Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3, B4. Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy
phát điện – máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp, tức là
làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó, đối với nhà máy Nhiệt Điện công suất tải qua
mỗi máy biến áp bằng:
MVA
11
01,8897,47.
4
1

100
4
1
max.
=−=−=
tdđmFbô
SSS
b. Phân phối công suất cho máy biến áp liên lạc.
Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu trong từng thời điểm được xác đinh theo biểu
thức sau:
CT UT boT
1
S (t) = [S (t)- S ]
2
Σ

CC VHT UC bô C
1
S (t) = [S (t)+S (t)- S ]
2
Σ


CH CC CT
S (t) = S (t) + S ( )t
Ta có bảng sau:
T (h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
UT
(MVA)

169,41 150,59 169,41 169,41 188,24 169,41 169,41 169,41 150,59
S
UC
(MVA)
93,02 104,65 104,65 116,28 104,65 104,65 104,65 93,02 93,02
S
VHT
(MVA) 56,01 109,22 90,4 98,74 111,52 84,33 128,32 97,99 74,83
∑S
boC
(MVA) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
∑S
boT
(MVA) 176,02 176,02 176,02 176,02 176,02 176,02 176,02 176,02 176,02
S
CT
(MVA) -3,31 -12,72 -3,31 -3,46 6,11 -3,31 -3,31 -3,31 -12,72
S
CC
(MVA) 74,52 106,94 97,53 107,51 108,09 94,49 116,49 95,51 83,93
S
CH
(MVA) 71,21 94,22 94,22 104,05 114,2 91,18 113,18 92,2 71,21
Bảng Phân bố công suất cho máy biến áp
1.1.3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI
Vì 2 máy biến áp B3 và B4 đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát
điện đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 máy này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với
B3 và B4 ta không cần kiểm tra quá tải.
Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung tại thời điểm bên trung max
-Điều kiện kiểm tra quá tải:

12
SC max
qt dmTN boT 1boT UT
2.K .α.S ( S S ) S
+ Σ − ≥
Hỏng MBA B3 tại S
UT
max
= 188,24 MVA
Khi đó ứng với thời điểm t = 12÷16 h
S
VHT
= 111,52MVA ; S
DP
= 18,21 MVA
Ta có:
SC max
qt dmTN boT 1boT UT
2.K .α.S ( S S ) S
+ Σ − ≥

=> 2.1,4.0,5.250+88,01=438,01>188,24 (đạt yêu cầu)
- Phân bố công suất khi quá tải:
12,50)01,8824,188.(
2
1
)(.[
2
1
1

max
=−=−∑−=
boTboTUTCT
SSSS
MVA
4,9697,47.
4
1
21,18.
2
1
5,117.
4
1
.
2
1
maxmax
=−−=−−=
TD
UT
DPđmFCH
SSSS
MVA
S
CC
=S
CH
-S
CT

=96,12-50,12= 46 MVA
Lúc này công suất truyền tải từ HA=>TA và HA=>CA
Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất.
Khi đó công suất trên cuộn hạ: S
hạ
= 96,4 MVA
Kiểm tra điều kiện quá tải của các cuộn dây MBA
175250.5,0.4,1
==
đmB
SC
qt
SK
α
> 96,4 MVA
Vậy không có cuộn nào bị quá tải.
Công suất thiếu:
17,12446.217,216)2()(
maxmax
=−=+∑−+=
CCboC
UT
UC
UT
VHT
thih
SSSSS
MVA
Lượng công suất dự trữ của hệ thống là S
dtHT

= 200 MVA đủ để cung cấp cho thiếu hụt của nhà
máy.
(Vì phần mềm visio của em bị hỏng nên em ko vẽ được hình, xin cô cho em bổ sung sau. Em xin
13
chân thành cảm ơn cô!)
Sự cố hỏng một MBA tự ngẫu B2 tại thời điểm phụ tải trung cực đại
Ứng với S
UT
max
= 188,24 MVA ta có t = 12÷16 h
S
VHT
= 111,52MVA ; S
DP
= 18,21 MVA; S
UC
UTmax
=104,65 MVA
-Điều kiện kiểm tra quá tải:
SC max
qt dmTN boT UT
K .α.S + S SΣ ≥
=>1,4.0,5.250 + 2.88,01=351,02 > 188,24 MVA
=> Khi 1 MBA tự ngẫu hỏng thì MBA tự ngẫu còn lại và MBA bộ vẫn cung cấp đủ cho phụ tải
bên trung
-Phân bố công suất khi sự cố:
22,1201,88.224,188
max
=−=−=
∑

bUTCT
SSS
3,8797,47.
4
1
21,185,117
1
maxmax
=−−=−−=
UT
td
UT
DPđmFCH
S
n
SSS
MVA
S
CC
= S
CH
- S
CT
= 87,3-12,22 =75,08 MVA
Lúc này công suất truyền tải từ HA=>TA và HA=>CA
Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất. CÔng suất cuộn hạ là 87,3 MVA
Kiểm tra điều kiện quá tải
MVASK
đmB
SC

qt
175250.5,0.4,1
==
α
> 87,3 mVA
Vậy không có cuộn nào bị quá tải.
Công suất thiếu:
09,14108,75)65,10452,111()()(
maxmax
=−+=+−+=
CCboT
UT
UC
UT
VHT
thih
SSSSS
Lượng công suất dự trữ của hệ thống là S
dtHT
= 200 MVA đủ để cung cấp cho thiếu hụt của nhà
máy.
Tính tổn thất điện năng trong MBA
Do bộ MBA - MF làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt cả năm S
b
= 88,01 MVA nên tổn thất
điện năng trong mỗi MBA 2 dây quấn có hai cuộn dây phân chia điện áp là:
14
2
0
.8760 . .8760

b
N
Bdm
S
A P P
S
 
∆ = ∆ + ∆
 ÷
 
MWhAA
BB
03,26138760.)
125
01,88
.(4008760.100
2
43
=+=∆=∆
Vậy tổn thất điện năng trong các MBA là:
MWhAAA
BBb
06,522603,2613.2
43
==∆+∆=∆
- Tổn thất trong MBA liên lạc
Tổn thất trong MBA liên lạc được tính theo công thức sau:
2 2 2
0
2 2 2

. 365. . . . .
C T H
iC iT iH
N N N i
Bdm Bdm Bdm
S S S
A P T P P P t
S S S
 
∆ = ∆ + ∆ + ∆ + ∆
 ÷
 
∑
Trong đó:
, ,
C T H
N N N
P P P∆ ∆ ∆
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu, kW
, ,
iC iT iH
S S S
: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp ngẫu vận hành với
thời gian t
i
trong ngày, MVA
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
2 2

2 2
0,5.
145 145
0,5. 290 145
0,5 0,5
C H T H
C C T
N N
N N
C
N
P P
P P
P kW
α α
− −
−
 
∆ ∆
∆ = ∆ + −
 ÷
 
 
∆ = + − =
 ÷
 
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
2 2
2 2
0,5.

145 145
0,5. 290 145
0,5 0,5
T H C H
T C T
N N
N N
T
N
P P
P P
P kW
α α
− −
−
 
∆ ∆
∆ = ∆ + −
 ÷
 
 
∆ = + − =
 ÷
 
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ
15

2 2
2 2
0,5.

145 145
0,5. 290 435
0,5 0,5
C H T H
H C T
N N
N N
H
N
P P
P P
P kW
α α
− −
−
 
∆ ∆
∆ = + − ∆
 ÷
 
 
∆ = + − =
 ÷
 
Ta có bảng kết quả tổn thất công suất trong MBA liên lạc như sau:
T (h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
CT
(MVA)
-3,31 -12,72 -3,31 -3,46 6,11 -3,31 -3,31 -3,31 -12,72

S
CC
(MVA)
74,52 106,94 97,53 107,51 108,09 94,49 116,49 95,51 83,93
S
CH
(MVA)
71,21 94,22 94,22 104,05 114,2 91,18 113,18 92,2 71,21
∆A
N
1121,5
8
1180,6
9
1112,4
3 1125,8
1223,4
2
1108,5
8
1139,2
8
1109,8
6
1089,1
7
Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày:
82,10210
24
=∆=∆

∑
iNN
AA
KWh
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp:
15,477882,10210.3658760.120
21
=+=∆=∆
BB
AA
MWh
Tổn thất điện năng trong 1 năm của các MBA liên lạc:
3,9556
21
=∆+∆=∆
BBTN
AAA
MWh
Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng:
36,1478206,52263,9556
1
=+=∆+∆=∆
bTN
AAA
MWh
II. TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 2
16
220kV
110kV
B4

F4
F2
B2
B1
F1F3
B3
TD
1. Chọn MBA và phân phối công suất
1.1 Chọn MBA
a. Chọn MBA 2 cuộn dây
Máy biến áp B3 và B4 được chọn theo công thức sau:
S
B1
≥ S
đmF
– S
TD
≈ S
đmF
Máy phát F3 và F4 có công suất định mức là S
đmF
= 117,5 MVA nên ta chọn B1 và B4 có thông
số như sau:
MBA
Loại
MBA
S
đm
MVA
Điện áp cuộn

dây
Tổn thất công
suất
U
N
% I
0
%
C H ∆P
0
∆P
N
B3 TДЦ 125 242 10,5 115 380 11 0,5
B4 TДЦ 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5
b. Chọn máy biến áp liên lạc
B1, B2 là máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện:
TN
dm dmF
1
S S
α
≥


Với α : hệ số có lợi
17
Ta có
1 1
117,5 235 MVA
0,5

dmB dmF
S S
α
≥ × = × =
Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số sau:
MBA
Loại
MBA
S
đm
MVA
Điện áp cuộn
dây,kV
Tổn thất công
suất,kW
U
N
% I
0
%
C T H ∆P
0
∆P
N
C-
T
C-
H
T-
H

B1 và B2 ATДЦTH 250
23
0
121 11 120 520 11 32 20 0,5
1.1.2. Phân phối công suất
Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3, B4 là MBA 2 cuộn dây ta cho phát hết công suất từ 0 –
24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó, đối với nhà máy Nhiệt
Điện công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

51,10597,47.
4
1
5,117.
4
1
max
=−=−=
tdđmFb
SSS
MVA
Phân phối công suất cho máy biến áp liên lạc.
Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu trong từng thời điểm được xác đinh
theo biểu thức sau:

CT UT boT
1
S (t) = [S (t)- S ]
2
CC VHT UC bô C
1

S (t) = [S (t)+S (t)- S ]
2
CH CC CT
S (t) = S (t) + S ( )t
Ta có bảng kết quả sau
T (h)
0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
UT
(MVA)
169,41 150,59 169,41 169,41 188,24 169,41 169,41 169,41 150,59
S
UC
(MVA)
93,02 104,65 104,65 116,28 104,65 104,65 104,65 93,02 93,02
S
VHT
(MVA)
56,01 109,22 90,4 98,74 111,52 84,33 128,32 97,99 74,83
18
S
CT
(MVA) 31.95 22.54 31.95 31.95 41.37 31.95 31.95 31.95 22.54
S
CC
(MVA) 21.76 54.18 44.77 54.76 55.33 41.74 63.73 42.75 31.17
S
CH
(MVA) 53.71 76.72 76.72 86.71 96.7 73.69 95.68 74.7 53.71
1.1.3 Kiểm tra quá tải

Vì 2 máy biến áp B3 và B4 đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát
điện đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 máy này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với
B3 và B4 ta không cần kiểm tra quá tải.
Sự cố hỏng 1 bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại
Ứng với S
UT
max
=188,24 MVA ta có:
S
VHT
= 111,52MVA ; S
DP
= 18,21 MVA; S
UC
UTmax
=104,65 MVA
-Điều kiện kiểm tra quá tải:
SC max
qt dmTN UT
2.K .α.S S≥
=> 2.1,4.0,5.250=350 > 188,24 (chấp nhận)
Khi MBA bên trung bi sự cố thì 2 MBA tự ngẫu vẫn tải công suất lên phía trung áp mà
không bị sự cố
- Phân bố công suất khi quá tải:
MVASS
UTCT
12,9424,188.
2
1
.

2
1
max
===
MVASSSS
TD
UT
DPđmFCH
11,16797,47.
4
1
21,18.
2
1
24,188
4
1
2
1
maxmax
=−−=−−=
S
CC
= S
CH
- S
CT
= 167,11 - 94,12 = 72,99 MVA
19
Công suất truyền từ HA => TA và HA => CA

Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất
Khi đó công suất trên cuộn hạ : S
ha
= 167,11 MVA
Kiểm tra điều kiên quá tải của các cuộn dây
MVASK
đmB
SC
qt
175250.5,0.4,1
==
α
> 167,11 MVA
Vậy không có cuộn dây nào bị quá tải
Công suất thiếu:
MVASSSSS
CCbo
UT
UC
UT
VHTthieu
44,17)2()(
maxmax
=+−+=
Lượng công suất dự trữ của hệ thống là S
dtHT
= 200 MVA đủ để cung cấp cho thiếu hụt của
nhà máy.
Sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại
Ứng với S

UT
max
=188,24 MVA ta có:
S
VHT
= 111,52MVA ; S
DP
= 18,21 MVA; S
UC
UTmax
=104,65 MVA
-Điều kiện kiểm tra quá tải:

MVA
SSSK
UTbođmB
SC
qt
51,28051,105250.5,0.4,1

max
=+⇒
≥+
α
Lớn hơn S
UT
max
=188,24 MVA => đạt yêu cầu
- Phân bố công suất khi sự cố:
MVASSS

boTUTCT
73,8251,10524,188
max
=−=−=
S
CC
= S
CH
- S
CT
= 87,3 - 82,73 = 4,57 MVA
Công suất truyền từ HA => TA và HA => CA
20
MVAS
n
SSS
TD
UT
DPđmFCH
3,8797,47.
4
1
21,185,117.
1
maxmax
=−−=−−=
Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất
Khi đó công suất trên cuộn hạ : S
ha
= 4,57 MVA

Kiểm tra điều kiên quá tải của các cuộn dây
MVASK
đmB
SC
qt
175250.5,0.4,1
==
α
> 87,3 MVA
Vậy không có cuộn dây nào bị quá tải
Công suất thiếu:
MVASSSSS
CCbo
UT
UC
UT
VHTthieu
09,10608,11017,216)()(
maxmax
=−=+−+=
Lượng công suất dự trữ của hệ thống là S
dtHT
= 200 MVA đủ để cung cấp cho thiếu hụt của
nhà máy.
Tổn thất công suất
Do bộ MBA - MF làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt cả năm S
b
= 105,51 MVA nên tổn thất
điện năng trong mỗi MBA 2 dây quấn có hai cuộn dây phân chia điện áp là:
2

0
.8760 . .8760
b
N
Bdm
S
A P P
S
 
∆ = ∆ + ∆
 ÷
 
Thay số ta có:
Tổn thất điện năng trong MBA B3:
07,33798760.)
125
51,105
.(3808760.115
2
3
=+=∆
B
A
MVA
Tổn thất điện năng trong MBA B4:
5,33728760.)
125
51,105
.(4008760.100
2

4
=+=∆
B
A
MVA
Vậy tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây là:
21
87,67515,337207,3379
43
=+=∆+∆=∆
BBb
AAA
MVA
-Tổn thất điện năng trong MBA liên lạc:
Tổn thất trong MBA liên lạc được tính theo công thức sau:
2 2 2
0
2 2 2
. 365. . . . .
C T H
iC iT iH
N N N i
Bdm Bdm Bdm
S S S
A P T P P P t
S S S
 
∆ = ∆ + ∆ + ∆ + ∆
 ÷
 

∑
Trong đó:
, ,
C T H
N N N
P P P
∆ ∆ ∆
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu, kW
, ,
iC iT iH
S S S
: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp ngẫu vận hành với
thời gian t
i
trong ngày, MVA
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
2 2
2 2
0,5.
145 145
0,5. 290 145
0,5 0,5
C H T H
C C T
N N
N N
C
N

P P
P P
P kW
α α
− −
−
 
∆ ∆
∆ = ∆ + −
 ÷
 
 
∆ = + − =
 ÷
 
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
2 2
2 2
0,5.
145 145
0,5. 290 145
0,5 0,5
T H C H
T C T
N N
N N
T
N
P P
P P

P kW
α α
− −
−
 
∆ ∆
∆ = ∆ + −
 ÷
 
 
∆ = + − =
 ÷
 
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ

2 2
2 2
0,5.
145 145
0,5. 290 435
0,5 0,5
C H T H
H C T
N N
N N
H
N
P P
P P
P kW

α α
− −
−
 
∆ ∆
∆ = + − ∆
 ÷
 
 
∆ = + − =
 ÷
 
Ta có bảng kết quả sau:
22
T (h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
CT
(MVA) 31,95 22,54 31,95 31,95 41,37 31,95 31,95 31,95 22,54
S
CC
(MVA) 21,76 54,18 44,77 54,76 55,33 41,74 63,73 42,75 31,17
S
CH
(MVA) 53,71 76,72 76,72 86,71 96,7 73,69 95,68 74,7 53,71
∆A
N
1085,5
8
1122,6
7

1086,2
3 1096,2
1162,3
9
1083,4
7 1106,3
1084,3
8 1068,4
Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày:
6,9895
24
=∆=∆
∑
iNN
AA
KWh
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp:
09,46636,9895.3658760.120
21
=+=∆=∆
BB
AA
MWh
Tổn thất điện năng trong 1 năm của các MBA liên lạc:
MWh
Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng:
23,1607715,675118,9326
2
=+=∆+∆=∆
bTN

AAA
MWh
Chương 3
TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
23
18,932609,4663.2
21
==∆+∆=∆
BBTN
AAA
Để xác định phương án thiết kể tối ưu, ta cần so sánh hai phương án theo chỉ tiêu kinh
tế: phương án nào có chi phí tính toán thấp hơn thì sẽ là kinh tế hơn.
Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản cần xét là vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm.
- Vốn đầu tư của thiết bị: V = V
B
+ V
TBPP
Trong đó: V
B
- là vốn đầu tư máy biến áp, được xác định theo công thức sau:
Ở đây: V
h
là tiền mua MBA
K
B
là hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp MBA. Hệ số
này phụ thuộc vào điện áp và công suất định mức của MBA (bảng
4.1).
V

TBPP
- là vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối, được xac định theo công
thức:
Ở đây: v
TBPP
- giá thành mỗi mạch TBPP cấp điện áp i
n
i
- số mạch cấp điện áp i
- Chi phí vận hành hàng năm:
Chi phí vận hành hằng năm của mỗi phương án được xác định theo công thức sau:
P = P
1
+ P
2
24
∑
=
hBB
VKV .
∑
∈
=
Câpđâpđiêi
TBPPiiTBPP
vnV .
Trong đó: P
1
- tiêu khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn, đ/năm
Ở đây: V - vốn đầu tư, đ.

a% - định mức khấu hao phần trăm ( xem bảng 4.2).
P
2
- chi phí do tổn thất điện năng hằng năm trong MBA, đ/năm:
Ở đây: - giá thành trung bình điện năng trong HTĐ, đ/kWh.
- Tổn thất điện áp hằng năm trong MBA.
3.1 Phương án 1
3.1.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối
Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung.
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như khi sự cố hay
sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp.
25
100
%.
1
Va
P =
AP
∆=
.
2
β
β
A
∆