Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Lời nói đầu
Nhu cầu về năng lợng nói chung, và nhu cầu về năng lợng điện nói riêng ngày càng
gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nớc trên thế giới. Việc sử dụng các nguồn
năng lợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lợng mới, trong đó có năng l-
ợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lợng mà còn là
một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từ thực tế và sau
khi học xong chơng trình của ngành hệ thống điện. Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy,
công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung
áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV.
Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy .
Em xin đợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện
- Khoa H thng điện - Trờng Đại học in lc , đã trang bị kiến thức cho em trong quá
trình học.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: Th.S Phạm Ngc Hựng.
Đã nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này.
Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong các Thầy, Cô giáo trong hội đồng chỉ dẫn và giúp đỡ.
Em xin trân trọng cảm ơn !
Sinh viên
Trnh Ngc Ngha


Trang 1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp

trờng đại học IN LC
khoa điện-bộ môn hệ thống điện
Nhiệm vụ
Thiết kế tốt nghiệp
PHầN I . THIếT Kế phần ĐIệN TRONG NHà MáY ĐIệN
Nhà máy điện kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy
ì
110 MW
Nhà máy có nhiệm cụ cấp điện cho các phụ tải sau :
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát :P
max
=18 MW ; cos

=0,83
Gồm 2kép
ì
3MW
ì
3KM và 4 đơn
ì
1,5MW
ì
3KM.
Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phơng dùng máy cắt hợp bộ với I
cắt
=21 KA
và t
cắt
=0,7sec và cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70 mm
2

.
2. Phụ tải cấp điện áp trung110 KV : P
max
=160 MW ; cos

=0,84
Gồm 1 kép
ì
80MW và2 đơn
ì
50MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
3. Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: P
max
=100MW ; cos

=0,84
Gồm 1 kép
ì
100MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng:
4. Nhà máy nối với hệ thống 220KV bằng đờng dây kép dài 120 Km. Công suất hệ
thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống
200MVA; Công suất ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống S
N
=3000 MVA.
5. Tự dùng :

= 7%; cos

=0,82.
6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng:

Bảng biến thiên công suất
Giờ
0ữ5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S U
F
90 90 90 100 100 100 100 90
S U
T
90 80 80 90 90 100 90 90
S U
C
90 90 80 95 95 95 95 90
S U
TNM
90 80 80 80 100 100 100 90
Phần ii. tính toán ổn định cho nhà máy

Trang 2
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Mục lục
Phần I. thiết kế phần điện nhà máy điện
Chơng 1. Tính toán phụ tải , chọn sơ đồ nối dây
1-1. Chọn máy phát điện.
1-2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.2.2. Đồ thị phụ tải cấp 110kV
1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

1.2.5. Đồ thị phụ tải cấp 220kV
1.2.6. Công suất phát vào hệ thống
1-3. Chọn phơng án nối dây.
1.3.1. Phơng án I
1.3.2. Phơng án II
1.3.3. Phơng án III
Chơng 2. Tính toán chọn máy biến áp
A. Phơng án I
2-1.a. Chọn máy biến áp.
2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.a. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.a. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
*B. Phơng án II
2-1.b. Chọn máy biến áp.
2.1.1.b. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.b. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.b. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2-3.b. Tính toán dòng cỡng bức.
Chơng 3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u.
3-1. Chọn máy cắt cho các mạch.
3-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối.

Trang 3
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
3.2.1. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án I.
3.2.2. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án II.
3-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật.
3.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án I.

3.3.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án II.
3-4. So sánh chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật và chọn phơng án tối .u
Chơng 4. Tính toán ngắn mạch
4-1 Chọn điểm ngắn mạch.
4-2 Lập sơ đồ thay thế.
4-3 Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm.
4.3.1 Điểm ngắn mạch N
1
4.3.2 Điểm ngắn mạch N
2
4.3.3 Điểm ngắn mạch N
3
4.3.4 Điểm ngắn mạch N

3
4.3.5 Điểm ngắn mạch N
4
Chơng 5. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u.
5-1. Tính toán dòng cỡng bức.
5-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối.
5-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật.
Chơng 6. Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
6-1. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát.
6-2. Chọn thanh góp mềm phía điện áp cao và điện áp trung.
6-3. Chọn máy cắt điện.
6-4. Chọn dao cách ly.
6-5. Chọn cáp và kháng đờng dây cho phụ tải cấp điện áp máy phát.
6-6. Chọn chống sét van cho các cấp điện áp.
6-7. Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo lờng cho các cấp.
6-8. Sơ đồ nối dây các thiết bị đo.

Chơng 7. Chọn sơ đồ và các thiết bị tự dùng.
7-1. Sơ đồ tự dùng.
7-2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng.
7.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng.
7.2.2. Chọn máy cắt điện cấp 6,3kV.

Trang 4
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
7.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptomat.
Phần ii. TNH TON N NH
Phần I
Phần điện trong nhà máy nhiệt
điện
Chơng I
Tính toán phụ tải - chọn sơ đồ nối dây
1.1. Chọn máy phát điện.
Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng. Ngoài ra với
khả năng điều chỉnh đợc công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng
trong việc đảm bảo chất lợng 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 định mức :
P = 110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là: TB - 120 -2T
3

Các thông số kỹ của máy phát đợc cho trong bảng 1-1 sau:
Bảng 1- 1
S
(MVA)
P

(MW)
n
(V/p)
U
(kV)
Co
I
dmStato
(A)
I
dmRoto
(A)
X
d

X
d
'
X
d
129,412 110 3000 10,5 0,85 7760 1830 0,190 0,278 1,91
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
Để đảm bảo chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điện
phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong các
mạng điện). Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là
vô cùng quan trọng.

Trang 5
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án

tốt nghiệp
Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian.
Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rất
quan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, 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 và kỹ thuật, nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lợng
của máy biến áp, phân bố đợc công suất tối u giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ
máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lợng và tính toán tổn thất trong máy
biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đợc chọn theo công
suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân
bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. Công
thức chung để tính toán thiết kế nh sau:
S =
max
.
.100
%
P
Cos
P

(1-1)
Trong đó:
S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp.
P
max
: Công suất tác dụng cực đại.
P
%
: Công suất tính theo

%
của công suất cực đại.
Cos

: Hệ số công suất phụ tải.


Trang 6
Máy biến áp
S
UF
S
TD
S
C
S
T
F
HT
~
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp

Sơ đồ chung của một nhà máy điện
1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Phụ tải nhà máy theo thời gian đợc xác định theo công thức (1-1)
Với : P
NMmax
= 440 (MW).

Cos = 0,85
=> S
NMmax
=

Cos
Pmax
=
85,0
440
=517,647 (MVA)
Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:
Bảng 1-2
Thời gian t(h)
0ữ5 5ữ14 14ữ22 22ữ24
S
TNM
%
90 80 100 90
S
TNM
(t)
(MVA)
465,882 414,118 517,647 465,882
Ta có đồ thị phụ tải sau:
S(MVA)
517,647

465,882 414,118 465,882
0 5 14 22 24 t(h)

Trang 7
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
1.2.2. Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV.
Đồ thị phụ tải trung áp 110kV cũng đợc xác định tơng tự nh trên
Với : P
Tmax
= 150 (MW).
Cos = 0,84.
=> S
max
T
=
max
150
0,84
P
Cos

=
= 178,571 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-3.
Bảng 1-3
Thời gian t(h)
0ữ5 5ữ11 11ữ17 17ữ20 20ữ24
S
T

% 90 80 90 100 90
S
T
(t)
(MVA)
160,714 142,857 160,714 178,571 160,714
Ta có đồ thị phụ tải sau:
S(MVA)

178,571
160,714 142,857 160,714 160,714
0 5 11 17 20 24 t(h)

Trang 8
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm bên trung áp
1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
Với :U
UFđm
= 10,5 kV
P
max
= 20 (MW).
Cos = 0,83 .
=> S
max
UF
= 24,096 (MVA).

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-4:
Bảng 1-4
Thời gian t(h)
0ữ11 11ữ22 22ữ24
S
UF
%
90 100 90
S
UF
(t)
(MVA)
21,686 24,096 21,686
Ta có đồ thị phụ tải sau:
S(MVA)

24,096
21,686 21,686
0 11 22 24 t(h)

1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng.
Đồ thị phụ tải tự dùng đợc xác định theo công thức sau:
S
TD
(t)
=
100

.
).6,04,0(

)(
NM
t
NM
TD
NM
S
S
Cos
p
+

(1-2)
Trong đó:
S
TD
(t)
: phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
P
NM

= 440 MW công suất tác dụng của nhà máy.
S
NM
(t)
: Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
S
NM
: Công suất đạt của toàn nhà máy. S
NM

= 517,647MVA.
: Số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 7%).

Trang 9
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
TD
Cos

=0,82.
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-5 :
Bảng 1-5
Thời gian t(h)
0ữ5 5ữ14 14ữ22 22ữ24
S
NM
(t)
(MVA)
465,882 414,118 517,647 465,882
S
TD
(t)
(MVA)
35,307 33,054 37,561 35,307
Ta có đồ thị phụ tải nh sau:
S(MVA)

37,561
35,307 33,054 35,507

0 5 14 22 24 t(h)
Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy

1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.
Với : P
Cmax
=100 MW.
Cos = 0,84.
=> S
Cmax
=
max
100
0,84
P
Cos

= =
119,047 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-6:
Bảng 1-6

Trang 10
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Thời gian t(h)
0ữ8 8ữ11 11ữ22 22ữ24
S
C

% 90 80 95 90
S
C
(t)
(MVA) 107,142 95,238 113,095 107,142
S(MVA)

113,095
107,142 95,238 107,142
0 5 11 22 24 t(h)
Hình 1-5 Đồ thị phụ tải ngày đêm bên cao áp.
1.2.6. Công suất phát vào hệ thống.
Công suất phát vào hệ thống đợc xác định theo công thức sau:
S
VHT
(t) = S
TNM
(t) - [ S
TD
(t) + S
T
(t) + S
UF
(t) + S
C
(t)] (1-3)
Trong đó:
S
NM
(t): Công suất của nhà máy tại thời điểm t

S
TD
(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t.
S
T
(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
S
UF
(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.
S
C
(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t.
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1- 7:
Bảng 1-7


Trang 11
t(h)
0ữ 5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
NM
(t) 465,882 414,118 414,118 414,118 517,647 517,647 517,647 465,882
S
TD
(t) 35,307 33,054 33,054 33,054 37,561 37,561 37,561 35,307
S
C
(t) 107,142 107,142 95,238 113,095 113,095 113,095 113,092 107,142
S
T

(t) 160,714 142,857 142,857 160,714 160,714 178,571 160,714 160,714
S
UF
(t) 21,686 21,686 21,686 24,096 24,096 24,096 24,096 21,686
S
VHT
(t) 141,033 109,378 83,159 83,159 182,181 164,324 182,184 141,033
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Ta có đồ thị phụ tải nh sau:
S(MVA)
S(nm)
S(vht)
S(c)
S(t)

S(td)
S(UF)
0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h)
Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.3. Chọn các phơng án nối dây:
Qua kết quả tính toán cân bằng công suất ta nhận thấy nhiệm vụ chính của nhà máy
thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện qua lới điện 220kV và cung cấp cho phụ tải cấp

Trang 12
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
điện áp 110kV và 220 kV. Nh vậy ta có thể đa ra một số nhận xét về xây dựng các phơng

án nối dây nh sau:
- Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một l-
ợng điện:
2
max
UF
S
=
24,096
2
=12,048 (MVA)
Khi đó lợng điện cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm:
max
.100 24,096.100
9,309(%) 15(%)
2. 2.129,412
UF
dmF
S
S
= = <

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải cấp máy phát.
U
C
= 220kV; U
T
= 110kV
Trung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp. Mặt khác hệ số có lợi là:
=

5,0
220
110220
=

=

C
TC
U
UU
Do vậy có thể dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc
- Cấp điện áp 110KV có công suất :
S
Tmax
= 178,571 (MVA)
S
Tmin
= 142,857(MVA)
Mà: S
dmF
= 129,412(MVA).Vậy có thể ghép từ 1ữ2 bộ máy phát - máy biến áp ba
pha hai cuộn dây lên thanh góp 110 kV.
- Cấp điện áp 220kVcó:
S
Cmax
=113,095 (MVA)
S
Cmin
=95,238 (MVA)

- Công suất phát về hệ thống:
S
HTmax
= 182,184 (MVA)
S
HTmin
= 83,159MVA)
S
dt
= 200(MVA)
Do vậy có thể ghép từ 2 đến 3 bộ máy phát - máy biến áp kể cả máy biến áp tự
ngẫu và 2 cuộn dây bên cao áp.
Trên cơ sở phân tích trên, ta có thể đa ra 1 số phơng án nối dây nh sau:
1.3.1. Phơng án I: (Hình 2-1)

Trang 13
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
ở phơng pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung
áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp.
Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu.
S
C
S
T

Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phơng án I
* Ưu điểm: chỉ có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao
đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu t ít.

* Nhợc điểm: Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công
suất phụ tải phía trung vào thời điểm phụ tải max nên nguồn công suất thừa đi về phía hệ
thống do đó tổn thất công suất trong máy biến áp là cao.
1.3.2. Phơng án II: (Hình 2-2)
ở phơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp :

Trang 14
F4
AT1
H
T
~ ~~~
F2
F1
F3
220kV 110kV
AT2
T3
T4
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
10,5 kV, 110kV, 220kV. Nhng phía 110kV ta chỉ để một bộ máy phát - máy biến áp và
chuyển một bộ máy phát - máy biến áp sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cung
cấp thêm nguồn công suất phát về phía hệ thống.

S
C
S
T

Hình 2-2. Sơ đồ nối điện của phơng án II.
* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tơng ứng
* Nhợc điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu t ban
đầu so với phơng án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn

Trang 15
F4
T4
H
T
~
~
~~
F3F2
220kV 110kV
AT2
AT3
F1
T
1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
1.3.3. Phơng án III: (Hình 2-3)
ở phơng án này ta dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha 2 cuộn dây để cung
cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV. Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bộ máy phát.
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV
và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạ
cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát và trích ra một phần cho dự phòng, tự dùng.
Hình 2-3. Sơ đồ nối điện của phơng án III.

Trang 16
F4
T4
H
T
S
T
S
C
T
1
S
TD
S
UF
~
~
~
~
220kV
110kV
AT1
AT2
F2
T
2
~
F3
T3

F1
~
T
1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
* Ưu điểm: Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận
hành. Do phụ tải địa phơng đợc trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảm bảo
cung cấp điện 1 cách liên tục.
* Nhợc điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía
cao phức tạp nên vốn đầu t cao.
* Nhận xét: Qua 3 phơng án đa ra ở trên ta thấy rằng phơng án 1 và 2 đơn
giản và kinh tế hơn so với phơng án 3. Tuy vậy nó vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật
cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.
Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán cho các phần sau.
Chơng II
Tính toán chọn máy biến áp.
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Tổng công suất các
máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện, chọn máy biến áp trong
nhà máy điện là chọn loại, số lợng, công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp đ-
ợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy ra sự cố
nặng nề nhất.
Các máy biến áp đã đợc hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới. Do vậy không
cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng.
A . Phơng án I.
S
C
max

=113,095 (MVA) S
T
max
= 178,571 (MVA)
S
C
min
=95,238 (MVA) S
T
min
= 142,857(MVA)

S
C
S
T

Trang 17
H
T
~
~
F2
220kV
110kV
AT1
AT2
F1
~
F3

~
T3
F4
T4
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
2.1.a. Chọn máy biến áp.
- Máy biến áp T
3
; T
4
đợc ghép bộ với máy phát điện F
3
; F
4
đợc chọn giống nhau.
Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn theo công suất định mức của máy phát
điện.
S
đmT
S
đmF
-
4
561,37
412,129
4
max
=

TD
S
= 120,022 (MVA)
Trong đó:
S
dmF
: Công suất định mức của máy phát điện
S
dmT
: Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn.
Vậy ta chọn máy biến áp T 125.000 - 121/10,5 có các thông số nh sau:
S
dm
(MVA)
U
Cdm
(kV)
U
Hdm
(kV)
P
0
(kW)
P
N
(kW)
Giá thành
(10
3
USD)

125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 650
- Với các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2:
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công suất định mức
của máy phát điện.
S
dmAT


1
(S
đmF
-
)
4
561,37
412,129(
5,0
1
)
4
max
=
TD
S
= 240,044(MVA)
S
dmAT
: Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn.
Hệ số có lợi là:
=

220
110220
=

C
TC
U
UU
= 0,5.

Trang 18
U
N
%
I
0
%
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Vậy ta chọn máy biến áp tự ngẫu AT TH - 250.000 - 242/121/10,5 có các
thông số kỹ thuật nh sau:
S
dm(MVA)
Điện áp kV
P
0
(kW)
P
N

(kW)
I
0
%
U
N
%
Giá thành
(10
3
USD)
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H
250 242 121 10,5 120 520 0,5 11 32 20 1500
2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Máy phát điện ghép bộ F
3
, F
4
phát một phần cho tự dùng của khối, phần còn lại đ-
ợc đa thẳng lên thanh góp 110kV.
- Để thuận tiện cho quá trình vận hành và tính toán, ta luôn cho tổ máy F
3
, F
4

phát
với công suất định mức S
đmF
= 129,412 (MVA). Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến
áp T
3
và T
4
là:
S
T3
= S
T4
= S
Fđm
-
4
1
S
max
TD
= 129,412 - 9,390 = 120,022 (MVA)
* Phân bố công suất trong các máy biến áp AT
1
và AT
2
:
Tổ máy phát điện F
1
; F

2
cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa phơng,
phần còn lại đẩy lên thành góp 110 kV hoặc 220kV. Với phân bố công suất nh trên, ta
tính luồng công suất chảy qua các cuộn dây 2 máy biến áp ngẫu:
Công suất truyền qua cuộn cao áp: S
2
)()(
)(
tStS
t
C
VHT
C
TN
+
=
Trong đó:
S
C
(t): Công suất phụ tải phía cao theo thời gian.
S
)(t
VHT
: Công suất phát về phía hệ thống theo thời gian.
S
)(t
C
TN
: Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự mẫu tại thời điểm t.
Công suất truyền qua phía trung áp:

S
[ ]
2
)()()(
)(
43
tStStS
t
TTT
T
TN
+
=

Trang 19
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
S
)(t
T
TN
: Công suất truyền qua phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu tại thời
điểm t.
S
T
(t): Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t.
S
T3
(t) , S

T4
(t): Công suất máy biến áp T
3
; T
4
truyền lên mạng điện áp 110 kV tại
thời điểm t.
Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:
S
)(t
H
TN
= S
)(t
C
TN
+ S
)(t
T
TN
S
T
TN
(t): mang dấu dơng (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải
công suất về thanh góp trung áp và ngợc lại, mang dấu âm (-) các cuộn dây trung áp
mang tải công suất từ thanh góp trung áp về hệ thống.
Sau khi tính toán, thu đợc bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :
Ta thấy: S
max
C

TN
= 147,648 (MVA) < S
dm
= 250 (MVA)
S
max
T
TN
= 48,594 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
max
H
TN
= 107,928 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
Do vậy khi làm việc bình thờng không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.
2.1.2.a.Kiểm tra quá tải khi sự cố của các máy biến áp:
1) Sự cố 1: Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ máy phát - máy biến áp bên trung ( giả sử T
4
)
tại thời điểm : S
max
T
= 178,571 (MVA)
Khi đó : S
VHT
=164,324 (MVA)

S
C
=113,095 (MVA)
S
UF
= 24,096 (MVA)


Trang 20
S = 178,571 (MVA)
H
T
AT1
F2
~ ~~~
F1
F3
220kV 110kV
AT2
T3
77,250
110,263
120,022
33,013
33,013
F4
T4
110,263
S = 113,095 (MVA)
77,250

t(h)
0ữ 5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
C
TN
124,088 108,26 89,199 98,127 147,638 138,665 147,639 124,088
S
T
TN
-39,665 -48,594 -48,594 -39,665 -39,665 -30,737 -39,665 -39,665
S
H
TN
84,423 59,666 40,605 58,462 107,973 107,928 107,974 84,423
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp

- Điều kiện kiểm tra:
2. . K
C
qt
3
. S
dm
TN
S
max
T
- S

Bộ

Với: 2. . K
C
qt
3
. S
dm
TN
= 2. 0,5. 1,4 . 250 = 350 (MVA)
S
max
T
- S
Bộ
= 178,571 - 120,022 = 58,549(MVA)
Ta thấy : 350(MVA) > 58,549 (MVA)

thoả mãn điều kiện kiểm tra.
- Để xác định lợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc :
S
CT
=
[ ]
2
1
2
1
max

=
boT
SS
[178,571- 120,022] = 29,275 (MVA)
S
CH
= S
đmF
-
2
1
.S
UF
-
max
4
1
TD
S
= 129,412 -
1 1
.24,096
2 4

37,561 =107,974(MVA)
S
CC
= S
CH
- S

CT
= 107,974 29,275 = 78,699 (MVA)
Ta nhận thấy rằng : S
CT
= 29,275 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
CH
= 107,974 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
CC
= 78,699 (MVA) <
dm
TN
S
= 250 (MVA)
Vậy không có cấp nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.

Trang 21
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thờng:
S
thiếu
= S
VHT

+S
C
- 2. S
CC
=164,324 +113,095 - 2.78,699 = 120,021 (MVA)
S
thiếu
= 120,021 (MVA) < S
dự trữ
= 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ công suất thiếu hụt).
Nh vậy các máy biến áp làm việc bình thờng khi hỏng bộ máy phát- máy biến áp
bên trung.
2) Sự cố 2 : Khi hỏng hóc xảy ra ở máy biến áp liên lạc tại thời điểm :

max
T
S
= 178,571 (MVA).
Khi đó: S
VHT
= 164,324( MVA)
S
C
=113,095 (MVA)
S
UF
=24,096 (MVA)
- Điều kiện kiểm tra:
boT
dm

TN
cc
tt
SSSK .2
max



Trang 22
120,022
F4
max
178,571( )
T
S MVA
=
113,095 ( )
C
S MVA
=
164,324( )
VHT
S MVA
=
F2
H
T
~ ~~
~
F1

F3
220kV 110kV
AT2
T3
154,501
100,504
120,022
53,997
T4
AT1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
dm
T
SC
tt
SK

= 1,4. 0,5. 250 = 175 (MVA)
boT
SS .2
max

= 178,571 - 2. 120,022 = - 61,453 (MVA) (Thoả mãn điều kiện ).
Dấu (-) chỉ lợng công suất truyền từ phía trung sang phía cao.
- Để xác định lợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc.
Sự phân bố công suất trên máy biến áp liên lạc:
S

CT
=
max
T
S
- 2.S
Bộ
= 178,571- 2. 120,022 = - 61,453 (MVA)
S
CH
= S
đmF
- S
UF
-

max
4
1
td
S

= 129,412- 24,096-
4
1
. 37,561 = 95,926 (MVA)
S
CC
= S
CH

- S
CT
= 95,926 + 61,453 = 157,379(MVA)
Công suất của cuộn dây nối tiếp:
S
nt
=
22
)()(
HTHT
C
TC
QQPP
U
UU
+++

S
H
= 95,926 (MVA)

P
H
= S
H
.cos
H

=95,926.0,83 = 79,186(MW)
Q

H
= S
H
.
H

2
cos1
= 95,926.
2
0,831
= 53,504(MVAR)
S
T
= 61,453(MVA)

P
T
= S
T
.cos
T

= 61,453.0,84 = 51,621(MW)
Q
T
= S
T
.
T

2
cos1
= 61,453.
2
1 0,84
= 33,344(MVAR)


S
nt
=
2 2
220 110
. (51,621 79,186) (33,344 53,504)
220

+ + +
= 66,529(MVA)
Công suất của cuộn dây chung:
S
ch
=
2
C
2
C
) () (
H
C

T
T
C
T
H
C
T
T
C
T
Q
U
U
Q
U
UU
P
U
U
P
U
UU


+

=
2 2
(0,5.51,621 0,5.79,186) (0,5.33,344 0,5.53.504) +
= 17,075(MVA)

Công suất của cuộn thứ ba:
S
ha
= S
H
= S
CH
= 95,926 (MVA)
Ta nhận thấy: S
nt
= 66,529(MVA) < S
tt
= .
dm
TN
S
= 0,5.250 = 125 (MVA)
S
ch
= 17,075(MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ha
= 95,926 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thờng:
S

thiếu
= S
VHT
+ S
C
- S
cc
= 164,324 +113,095 157,379 = 120,04 (MVA)

Trang 23
Trịnh Ngọc Nghĩa-Đ5H2
Trêng §HĐL §å ¸n
tèt nghiÖp
S
thiÕu
= 120,04 (MVA) < S
dù tr÷
= 200 (MVA), nªn khi bÞ sù cè 1 MBA tù ngÉu th×
hÖ thèng huy ®éng ®ñ lîng c«ng suÊt thiÕu hôt.
3) Sù cè 3: Trêng hîp nguy hiÓm nhÊt lµ khi háng MBA liªn l¹c t¹i thêi ®iÓm:
S
min
T
= 142,857( MVA)
Khi ®ã : S
VHT
= 93,159(MVA)
S
C
=95,238 (MVA)

S
UF
= 21,686(MVA)
Ph©n bè c«ng suÊt trªn m¸y liªn l¹c:

Trang 24
S = 142,857(MVA)
H
T
~ ~~
AT2
T3
196,048
104,841
120,022
91,207
F1
F3 F4
F2
120,022
~
T4
AT1
S = 95,238(MVA)
110kV
220kV
S = 93,159(MVA)
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp

Lúc này 2 bộ máy phát - máy biến áp T
3
; T
4
cung cấp cho phụ tải một lợng công
suất là: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)
Vậy lợng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là:
S
CT
= 240,044 - S
min
T
= 240,044 142,857 = 97,187 (MVA)
Máy phát điện đa công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố
một lợng công suất là:
S
CH
= S
đmF
-
4
1
S
max
TD
- S
UF
= 129,412 - 9,390 21,686 = 98,336(MVA)
Công suất truyền qua cuộn cao lên hệ thống là:
S

CC
= S
CT
+ S
CH
= 97,187+ 98,336 = 195,523 (MVA)
S
H
= 98,336(MVA)

P
H
= S
H
.cos
H

=98,336.0,83 = 81,619(MW)
Q
H
= S
H
.
H

2
cos1
=98,336.
2
0,831

= 54,848(MVAR)
S
T
= 97,187 (MVA)

P
T
= S
T
.cos
T

= 97,187.0,84 = 81,637(MW)
Q
T
= S
T
.
T

2
cos1
= 97,187.
2
1 0,84
= 52,732(MVAR)
Công suất của cuộn dây nối tiếp:
S
nt
=

22
)()(
HTHT
C
TC
QQPP
U
UU
+++



=
2 2
220 110
. (81,637 81,619) (54,848 52,732)
220

+ + +
= 97,757(MVA)
Công suất của cuộn dây chung:
S
ch
=
2
C
2
C
) () (
H

C
T
T
C
T
H
C
T
T
C
T
Q
U
U
Q
U
UU
P
U
U
P
U
UU


+

=
2 2
(0,5.91,637 0,5.81,619) (0,5.52,732 0,5.54,848) +

= 5,119(MVA)
Công suất của cuộn thứ ba:
S
ha
= S
H
= S
CH
= 98,336 (MVA)
Ta nhận thấy: S
nt
= 97,757(MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ch
= 5,119 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ha
= 98,336 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải. Máy biến áp đã
chọn là phù hợp.
2.2.a. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.

Trang 25