đồ án kỹ thuật điện điện tử Tính toán cân bằng công suất. Lựa chon phương án nối dây máy phát điện

ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
PHẦN 1 : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN
CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY.
1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.
Khi thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện thì vấn đề đầu tiên là lựa chọn
máy phát điện. Khi lựa chọn máy phát điện phù hợp sẽ thuận tiện cho việc xây
dựng cũng như vận hành về sau.
Ở đây nhà máy cần thiết kế là nhà máy NĐNH gồm 4 tổ máy có công
suất 4 x 100MW. Từ yêu cầu thiết kế ta chọn máy phát điện cùng loại và đều là
máy phát điện đồng bộ tuabin hơi kiểu TBΦ-100-2 có các thông số kỹ thuật
sau :
Loại máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tương đối
N
V/phút
S
MVA
P
MVV
U
KV
cosϕ
I
KA
X ⊃d X⋅d
Xd
TBΦ-100-2
3000 117,5 100 10,5 0,85 6,5 0,183 0,263 1,8
1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

Để đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện thì tại một thời điểm bất kỳ
phải đảm bảo được sự công bằng công suất áp dụng và công suất phản kháng.
Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số hay độ lệch tần số nằm trong
giới hạn cho phép, còn cân bằng công suất phản kháng để giữ cho điện áp hay
độ lệch điện áp nằm trong giới hạn cho phép. Mục đích cân bằng công suất ở
đây là để chọn thiết bị và khí vụ điện, nên tiến hành cân bằng công suất theo
công suất biểu kiến S. Chính vì lý do đó mà việc công bằng giữa công suất
phát, công suất tiêu thụ và tổn thất công suất là rất cần thiết.
Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian và được biểu diễn
bằng đồ thị phụ tải. Tính toán phụ tải chính là tìm đồ thị phụ tải của các cấp
điện áp khác nhau.
Trong yêu cầu thiết kế đã cho đồ thị phụ tải ngày (tính theo % P
max
) và
P
max
, cosϕ ở các cấp điện áp khác nhau. Từ đó ta có công thức tính :
+ Công suất tác dụng :
)MW(P
100
%P
)t(P
max
×=
1
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
+ Công suất biểu kiến :
ϕ
=
cos

)t(P
)t(S
(MVA)
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát.
P
max
= 14 MW; cosϕ = 0,80
Áp dụng công thức trên ta có bảng kết quả sau :
Khoảng thời
gian
Công
Suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
P% 70 85 80 85 85 100 90 70
P
UF
(t) MW 9,8 11,9 11,2 11,9 11,9 14 12,6 9,8
S
UF
MVA 12,25 14,87 14 14,87 14,87 17,5 15,75 12,25
Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát :
2. Phụ tải điện áp trung 110 KV.
P
max
= 130 MW; cosϕ = 0,85
Ta có bảng kết quả tính toán như sau :
Khoảng thời
gian
Công
suất

0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
2
5 8 11 14 17 20 22 24
10
20
S
UF
t(h)
12,25
MVA
14,87
0
14
14,87
17,5
15,75
12,25
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
P% 70 80 90 100 80 90 80 70
P
UT
(t) MW 91 104 117 130 104 117 104 91
S
UT
MVA 107,05 122,35 137,65 152,94 122,35 137,65 122,35 107,05
Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung :
3. Phụ tải cấp điện áp cao 220 KV.
P
max
= 130 MW; cosϕ = 0,85

Ta có bảng tính toán như sau :
Khoảng thời
gian
Công
suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
P% 80 80 90 90 100 100 90 80
P
UC
(t) MW 104 104 117 117 130 130 117 104
S
UC
MVA 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35
Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao :
3
5 8 11 14 17 20 22 24
100
200
S
UT
t(h)
107,05
MVA
122,35
137,65
152,94
122,35
137,65
122,35
107,05

0
5 8 11 14 17 20 22 24
100
200
S
UC
t(h)
MVA
122,35
137,65
152,94
137,65
122,35
0
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
4. Phụ tải toàn nhà máy.
P
NM
= Σ P
Fđm
= 4 x 100 = 400 MW; cosϕ = 0,85
Khoảng thời
gian
Công
suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
P% 80 90 100 100 100 100 90 80
P
NM
(t) MW 320 360 400 400 400 400 360 320

S
NM
(t) MVA 376 423 470 470 470 470 423 376
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :
5. Phụ tải tự dùng :
Công suất tự dùng của nhà máy được tính theo công thức :








+
ϕ
α
=
NM
NM
td
NM
td
S
)t(S
.6,04,0
cos
P
.
100

%
)t(S
cosϕ
td
= 0,82; α% = 7%.
P
NM
= 400(MW); S
NM
= 4.117,5 = 470 (MVA).
Ta có bảng kết quả sau :
Thời gian
Công suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
S
NM
(t) (MVA) 376 423 470 470 470 470 423 376
S
TD
(MVA) 30,05 32,09 34,15 34,15 34,15 34,15 32,09 30,05
4
5 8 11 14 17 20 22 24
300
500
S
NM
t(h)
MVA
376
470

423
376
0
423
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Đồ thị công suất tự dùng được vẽ như sau :
6. Tính lượng công phát lên hệ thống :
Công suất phát về hệ thống được xác định theo công thức :
S
HT
(t) = S
NM
(t) – [S
td
(t) + S
T
(t) +S
UF
(t)+S
C
(t)]
Trong đó : - S
NM
(t): công suất nhà máy tại thời điểm t.
- S
td
(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
- S
T
(t) : công suất phụ tải trung tại thời điểm t.

- S
UF
(t) : công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t.
- S
C
(t) : công suất phụ tải cao áp 220KV tại thời điểm t.
- S
HT
(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Kết quả tính toán cân bằng công suất được ghi vào bảng sau :
Thời gian
Công suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
S
NM
(t)
(MVA)
376 423 470 470 470 470 423 376
S
UF
(MVA)
12,25 14,87 14 14,87 14,87 17,5 15,75 12,25
S
TD
(MVA)
30,05 32,09 34,15 34,15 34,15 34,15 32,09 30,05
S
UT
(MVA)
107,05 122,35 137,65 152,94 122,35 137,65 122,35 107,05

S
UC
(MVA)
122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35
S
HT
(MVA)
104,3 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3
Biểu đồ công suất phát lên hệ thống :
5
5 8 11 14 17 20 22 24
30
S
TD
t(h)
MVA
30,05
34,15
0
32,09
32,09
30,05
5 8 11 14 17 20 22 24
100
S
TD
t(h)
MVA
104,3
0

131,34
146,55
130,39
145,69
127,76
115,16
104,3
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
7. Công suất tổng phía cao áp 220KV :
Goàm S
C
(t) và S
HT
(t) ⇒ S
Σ
C
(t) = S
C
(t) + S
HT
(t)
Trong đó : - S
C
(t) : công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t.
- S
HT
(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Thời gian
Công suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24

S
C
(MVA) 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35
S
HT
(MVA) 104,3 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3
S
Σ
C
(MVA)
226,65 253,69 284,2 268,04 298,63 280,7 252,81 226,65
8. Biểu đồ cân bằng công suất toàn nhà máy :
6
5 8 11 14 17 20 22 24
S
TD
t(h)
MVA
0
450
400
350
300
250
200
150
100
50
30,05
S

TD
S
UF
32,09
34,15
32,09
30,05
42,3
46,96
48,15
49,02
51,65
47,84
42,3
S
T
149,35
169,31
185,8
201,96
171,37
189,3
170,19
149,35
S
C
271,7
291,66
323,45
339,61

342,24
307,84
271,7
324,31
376 376
423
423
470
S
HT
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỔNG HỢP TOÀN NHÀ MÁY Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP
1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Căn cứ vào kết quả tính toán cân bằng công suất ta rút ra một số nhận
xét sau trước khi đưa ra các phương án nối điện của nhà máy.
Nhiệm vụ chủ yếu của nhà máy điện là cung cấp điện cho phụ tải cấp
điện áp 110KV và cung cấp điện cho phụ tải cao áp 220KV còn lại phát về hệ
thống 220KV.
Công suất phụ tải địa phương nhỏ hơn so với công suất của tổ máy :
%89,14100x
5,117
5,17
100x
S
S
ñm
max
UF
==
Nên không cần thanh góp điện áp máy phát.

7
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Trung tính của hai cấp điện áp cao áp và trung áp (U
C
= 220 KV; U
T
=
110 KV) đều trực tiếp nối đất. Do đó có thể dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc
giữa hai cấp điện.
Ta thấy
)MVA(05,107/94,152S/S
min
T
max
T
=
trong khi đó S
Fđm
= 117,5
(MVA)cho nên phía trung áp có thể ghép từ 1 đến 2 bộ Máy phát – Máy biến
áp.
Từ các phân tích trên em đề xuất các phương án nối dây sau :
1. Phương án 1 :
- Bên trung áp ta dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp 3 pha 2 dây
quấn.
- Bên cao ta dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu.
- Sự liên lạc giữa bên cao và trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu.
SƠ ĐỒ NỐI DÂY
8
HT

∼
F
4
B
4
220 KV
S
C
110 KV
∼
F
3
B
3
S
T
∼
F
1
B
1
S
TD
S
UF
∼
F
2
B
2

S
TD
S
TD
S
TD
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Nhận xét :
- Độ cung cấp điện đảm bảo cho phụ tải các cấp điện áp.
- Ít chủng loại máy biến áp (chỉ có 2 loại mày biến áp) vốn đầu tư vào
mày biến áp là nhỏ.
- Phần công suất thừa bên trung áp được truyền qua máy biến áp tự ngẫu
đưa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ máy bên trung luôn lớn hơn phụ tải
cực đại bên trung).
Nhược điểm :
- Phía bên thanh góp 110 KV có số mạch nhiều, dòng ngắn mạch lớn.
- Công suất thừa bên trung truyền sang phía cao áp nên tổn thất công
suất và tổn thất điện năng tăng.
2. Phương án 2 :
- Bên trung ta dùng một bộ máy phát điện – máy biến áp 2 dây quấn.
- Bên cao ta dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu và một bộ
máy phát điện – máy biến áp 2 dây quấn.
- Sự liên lạc giữa bên cao và bên trung được thông qua máy biến áp tự
ngẫu.
SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Nhận xét :
9
HT
S
C

S
T
∼
F
2
B
2
S
TD
S
UF
∼
F
3
B
3
S
TD
∼
F
1
B
1
S
TD
∼
F
4
B
4

S
TD
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
* Ưu điểm :
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp.
* Nhược điểm :
- Số chủng loại máy biến áp nhiều hơn sovới phương án 1 (3 chủng
loại).
- Bộ máy phát – máy biến áp đặt lên cao áp sẽ đắt tiền hơn so với bộ
máy phát – máy biến áp bên trung áp.
3. Phương án 3 :
- Phía trung áp dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây.
- Bên cao áp dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây, dùng
hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa cấp điện áp cao 220 KV và cấp điện áp
trung 110 KV.
- Phụ tải địa phương lấy từ cuộn hạ của hai máy biến áp tự ngẫu.
SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Nhận xét :
- Ưu điểm : Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong điều kiện S
C
và S
T
tương đối lớn.
10
HT
220 KV
S
C
S
T

B
4
∼
F
3
B
5
S
TD
∼
F
4
B
6
S
TD
∼
F
1
B
1
S
TD
∼
F
2
B
2
S
TD

B
3
S
UF
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
- Nhược điểm : Số lượng và chủng loại máy biến áp quá nhiều do đó dẫn
đến giá thành cao.
* Nhận xét chung :
Từ các phân tích ở các phương án nối dây đã đưa ra, em nhận thấy
phương án 1 và phương án 2 là có tính khả thi hơn cả vì sơ đồ nối dây đơn
giản, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, số lượng máy biến áp
cũng ít dẫn đến giá thành cho phương án củng rẻ hơn. Do đó em chọn phương
án 1 và phương án 2 để tiếp tục tính toán và so sánh chọn phương án tối ưu.
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
A. PHƯƠNG ÁN 1.
2.1. Chọn máy biến áp.
1. Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B
3
và B
4
.
SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY
Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây theo điều kiện :
11
HT
∼
F
4
B
4

S
C
∼
F
3
B
3
S
T
∼
F
1
B
1
∼
F
2
B
2
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MVA(5,117SS
FñmñmB
3
=≥
Do đó ta chọn :
)MVA(5,117SSS
FñmñmBñmB
43
=≥=
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn máy biến áp B

3
và B
4
là máy biến áp 3
pha 2 cuộn dây kiểu T Д Ц 125/121/10,5.
S
đm
(MVA) U
C
(KV) U
H
(KV)
∆P
O

(KW)
∆P
N
(KW)
U
N
% I
O
%
125 121 10,5 100 400 10,5 0,5
2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
.

Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
theo điều kiện :
FñmñmBñmB
Sx
1
SS
21
α
≥=
Trong đó :
- α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.
α =
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=
−
=
−
- S
Fđm
: công suất định mức của máy phát (MVA).
Do đó ta chọn :

)MVA(2355,117x
5,0
1
Sx
1
SS
FñmñmBñmB
21
==
α
≥=
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn B
1
và B
2
là máy biến áp tự ngẫu 3 pha
kiểu : A T Д Ц T H - 250 – 230/121/11.
S
đm
(MVA
U
đm
(KV)
∆P
o
(KW)
∆P
N
(KW)
U

N
% I
o
%
C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H
250 230 121 11 120 520 260 260 11 32 20 0,5
3. Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi sự cố.
Sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra vào thời gian phụ tải trung áp 110KV
cực đại tức là từ 11 ÷ 14h. Khi đó :
)MVA(94,152S
max
T
=
)MVA(04,268S
C
=
Σ
)MVA(87,14S
UF
=
+Trường hợp hỏng 1 bộ máy phát điện – Máy biến áp bên trung áp (giả
sử hỏng B
3
).
12
HT
S
C
S
Tmax

∼
B
1
∼
B
2
∼
B
3
∼
B
4
101,53
(MVA)
79,54
(MVA)
21,99 (MVA)
79,54 (MVA)
21,99 (MVA)
101,53
(MVA)
S
boä
= 108,96
(MVA)
F
1
F
2
F

3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
- Bộ máy phát điện – Máy biến áp sẽ cung cấp cho phụ tải trung áp một
lượng là :
)MVA(96,108
4
15,34
5,117S
4
1
SS
maxTDFñmboä
=−=−=
- Công suất cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :
)MVA(99,21
2
96,10894,152
2
SS
S
boämaxT
CT
=
−
=
−
=
- Công suất cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :

)MVA(53,101
2
87,14
4
15,34
5,117
S
2
1
S
4
1
SS
maxUFmaxTDFñmCH
=−−=
−−=
-Công suất cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :
S
CC
= S
CH
– S
CT
= 101,53 – 21,99 = 79,54 (MVA)
- Công suất thiếu về thanh góp điện áp cao 220KV so với lúc bình
thường là :
S
thiếu
= S
Σ

C
– 2.S
CC
= 268,04 – 2.79,54 = 108,96 (MVA)
* Nhận xét :
Ta thấy : S
CH
= 101,53 (MVA) < S
tt
= α.S
đmTN
= 0,5.250 = 125 (MVA)
S
CT
= 21,99 (MVA) < (1 - α).S
đmTN
= 125 (MVA)
S
CC
= 79,54 (MVA) < S
đmTN
= 250 (MVA)
Như vậy không có cuộn nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
Công suất thiếu = 108,96 (MVA) < công suất dự trữ = 150 (MVA).
13
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
+ Trường hợp hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (giả sử hỏng B
1
).

* Xét hai trường hợp :
- Trường hợp phụ tải trung áp cực tiểu tức là từ 22
h
00 đến 5
h
00 sáng
hôm sau.
Khi đó :
)MVA(05,107S
min
T
=
.
S
UF
= 12,25 (MVA).
S
Σ
C
= 226,65 (MVA).
Cả 2 bộ máy phát điện – máy biến áp B
3
và B
4
sẽ cung cấp cho phụ tải
trung áp một lượng công suất là :
)MVA(97,219
4
05,30
5,117.2

4
S
S.2S
td
Fñmboä2
=






−=






−=
Lượng công suất thừa từ trung áp 110KV chuyển qua cuộn trung của
máy biến áp tự ngẫu B
2
sang cuộn cao lên thanh góp 220KV là :
S
CT
= S
2 bộ
– S
Tmin

= 219,97 – 107,05 = 112,92 (MVA)
- Công suất cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu B
2
sẽ mang tải :
)MVA(74,9725,12
4
05,30
5,117
S
4
S
SS
UF
td
FñmCH
=−−=
−−=
14
HT
∼
B
4
S
C
∼
B
3
S
T
∼

B
1
∼
B
2
97,74 (MVA)
210,66
(MVA)
112,92
(MVA)
108,96
(MVA)
108,96
(MVA)
F
1
F
2
F
3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
- Công suất cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :
S
CC
= S
CH
+ S
CT

= 97,74 + 112,92 = 210,66 (MVA)
- Công suất thiếu về thanh góp cao 220KV so với lúc bình thường là :
S
thiếu
=S
Σ
C
– S
CC
= 226,65 – 210,66 = 15,99 (MVA)
Nhận xét : Ta thấy
S
CH
= 97,74 (MVA) < S
tt
= α.S
đm
= 125 (MVA)
S
CT
= 112,92 (MVA) < (1 - α)S
đm
= 125(MVA)
S
CC
=210,66 (MVA) <S
đm
= 250 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu B
2

bị quá tải.
Mặt khác: S
thiếu
= 15,99 (MVA) < S
dự trữ
= 150 (MVA)
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
- Trường hợp phụ tải trung áp cực đại tức là từ 11
h
00 đến 14
h
00
Khi đó :
)MVA(94,152S
max
T
=
.
S
UF
= 14,87 (MVA).
S
Σ
C
= 268,04 (MVA).
Cả hai bộ máy phát điện – máy biến áp B
3
và B
4
sẽ cung cấp cho phụ tải

trung áp một lượng công suất là :
S
2 bộ
= 2.








−=








−
4
15,34
5,117.2
4
S
S
td
Fñm

= 217,93 (MVA)
Lượng công suất thừa từ trung áp 110KV chuyển qua cuộn trung của
máy biến áp tự ngẫu B
2
sang cuộn cao lên thanh góp 220KV là :
15
HT
∼
B
4
S
C
∼
B
3
S
T
∼
B
1
∼
B
2
94,09 (MVA)
159,08
(MVA)
64,99 (MVA)
108,96
(MVA)
108,96

(MVA)
F
1
F
2
F
3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
S
CT
= S
2 bộ
-
max
T
S
= 217,93 – 152,94 = 64,99
• Công suất cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu B
2
sẽ mang tải :
S
CH
= S
Fđm
-
4
S
td

- S
UF
= 117,5 -
4
15,34
- 14,78 = 94,09 (MVA)
• Công suất cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu B
2
sẽ mang tải :
S
CC
= S
CH
+ S
CT
= 94,09 + 64,99 = 159,08 (MVA)
• Công suất thiếu về thanh góp cao 220KV so với lúc bình thường :
S
thiếu
= S
Σ
C
– S
CC
= 268,04 – 159,08 = 108,96 (MVA)
Nhận xét :
S
CH
= 94,09 (MVA) < S
tt

= α.S
đm
= 125 (MVA)
S
CT
= 64,99 (MVA) < (1 - α).S
đm
= 125 (MVA)
S
CC
= 159,08 (MVA) < S
đm
= 250 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu B
2
bị quá tải.
Mặt khác : S
thiếu
= 108,96 (MVA) < S
dự trữ
= 150 (MVA)
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
4. Tính toán phân bố công suất trong máy biến áp
- Để vận hành thuận tiện về kinh tế ta cho bộ máy phát điện – máy biến
áp 2 cuộn dây B
3
và B
4
luôn vận hành định mức suốt năm.
)MVA(96,108

4
15,34
5,117
4
S
SSS
maxTD
FñmBB
43
=−=−==
- Phân bố công suất trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu B
1
và
B
2
:
+ Công suất truyền qua cuộn cao áp của 1 máy biến áp tự ngẫu :
)t(S
2
1
)t(S)t(S
CBCBC
21
Σ−−
==
Trong đó :
S
Σ
C
(t) : công suất phát về thanh góp cao theo thời gian (MVA).

)t(S);t(S
21
BCBC −−
: công suất truyền tải qua cuộn cao của 1 máy
biến áp tự ngẫu B
1
hoặc B
2
theo thời gian (MVA).
+ Công suất truyền qua cuộn trung của 1 máy biến áp tự ngẫu (MVA)
16
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
[ ]
)t(S)t(S)t(S
2
1
)t(S)t(S
4321
BBTBTBT
−−==
−−
Trong đó :
)t(S);t(S
21
BTBT −−
: công suất truyền qua cuộn trung máy biến áp
tự ngẫu B
1
hoặc B
2

theo thời gian (MVA).
S
T
(t) : công suất của nhà máy phát cho phía trung áp theo thời
gian (MVA).
:)t(S);t(S
43
BB
công suất truyền qua máy biến áp B
3
và B
4
theo
thời gian (MVA).
+ Công suất truyền qua cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
theo thời gian (MVA).
S
H
(t) = S
C
(t) + S
T
(t)
Trong đó :
S
H
(t) : công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu B

1
hoặc B
2
theo thời gian (MVA).
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của 1 máy biến áp
tự ngẫu.
Thời gian
Công
Suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
)MVA(SS
2
BC
1
BC −−
=
113,32 126,84 142,1 134,02 149,31 140,35 126,41 113,32
)MVA(SS
2
BT
1
BT
−−
=
-55,16 -47,78 -40,13 -32,49 -47,78 -40,13 -47,78 -55,16
)MVA(SS
2
BH
1
BH

−−
=
58,16 79,06 101,97 101,53 101,53 100,22 78,63 58,16
Dấu (-) chứng tỏ chiều công suất đi từ phía trung áp sang cao áp 220KV.
5. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
Với máy biến áp 3 pha 2 dây quấn B
3
và B
4
thì tổn thất điện năng được
tính theo công thức :
)KWh(8760.
S
S
.PP.8760A
2
ñm
2
B
No
∆+∆=∆
Trong đó :
∆P
o
: tổn thất không tải trong máy biến áp (KW).
∆P
N
: tổn thất công suất ngắn mạch (KW).
S
đm

: công suất định mức của máy biến áp (MVA).
S
B
: công suất truyền tài qua máy biến áp (MVA).
17
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Vậy :
)KWh(38,35384308760.
125
96,108
.400100.8760AA
2
2
BB
43
=+=∆=∆
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
được xác định:
( )
∑
∆+∆+∆+∆=∆
2
HNH
2
TNT
2
CNCi

2
ñmB
o
iii
S.PS.PS.P.t.
S
365
8760.PA
Trong đó :
∆P
o

: tổn thất không tải của máy biến áp tự ngẫu (KW).
iii
HTC
S;S;S
: công suất tải qua các cuộn cao, trung, hạ của máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm t
i
(MVA).
∆P
NC
; ∆P
NT
; ∆P
NH
: tổn thất công suất ngắn mạch trong các cuộn
cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu (KW).
Ta có :
)KW(260

5,0
260260
520.5,0
PP
P.5,0P
2
2
HNT
2
HNC
TNCNC
=








−
+=






α
∆

−
α
∆
+∆=∆
−−
−
)KW(260
5,0
260260
520.5,0
PP
P.5,0P
2
2
HNC
2
HNT
TNCNT
=








−
+=







α
∆
−
α
∆
+∆=∆
−−
−
)KW(780
5,0
260260
520.5,0
PP
P.5,0P
2
2
HNT
2
HNC
TNCNH
=









+
+−=






α
∆
+
α
∆
+∆−=∆
−−
−
)hMVA(19,4105502.32,1132.41,1263.35,143
31,1493.02,1343.1,1423.84,1265.32,113S.t
2222
222222
Ci
i
=+++
++++=
∑
18

ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
)hMVA(08,52391
2.16,552.78,473.13,403.78,47
49,323.13,403.78,475.16,55S.t
2
2222
2222
2
Ti
i
=
=−+−+−+−+
−+−+−+−=
∑
)hMVA(74,177970
2.16,582.63,783.22,100
3.53,1013.53,1013.97,1013.06,795.16,58S.t
2
222
222222
Hi
i
=
+++
+++++=
∑
Vậy :
( )

74,177970.78008,52391.26019,410550.260
250
365
120.8760AA
2
BB
21
+++=∆=∆
)KWh(34,2564822AA
21
BB
=∆=∆
Tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án 1 là :
)KWh(44,1220650538,3538430.234,2564822.2
AAAAA
1321
BBBB
=+=
∆+∆+∆+∆=∆
6. Tính dòng cưỡng bức của các mạch
Các khí cụ điện và dây dẫn có 2 trạng thái làm việc bình thường và
cưỡng bức. Ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng bình thường I
bt
và
dòng cưỡng bức I
cb
.
Tình trạng làm việc bình thường là tình trạng mà không có phần tử nào
của khu vực xét bị cắt. Dòng điện làm việc bình thường I
bt

là dòng lớn nhất có
thể ở tình trạng này. Dòng điện làm việc bình thường dùng để chọn tiết diện
của dây dẫn và cáp theo điều kiện kinh tế.
Tình trạng làm việc cưỡng bức là tình trạng nếu một phần tử của khu
vực xét bị cắt. Dòng cưỡng bức lớn hơn dòng bình thường. Dòng cưỡng bức
cực đại I
cbmax
dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu
dài.
a. Cấp điện áp 220KV :
Ta có :
-
MVA55,146S
max
HT
=
do đó
)KA(368,0
230.3
55,146
I
LVCB
==
19
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
-
MVA94,152S
max
UC
=

do đó
)KA(384,0
230.3
94,152
I
LVCB
==
- Mạch máy biến áp tự ngẫu : khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu thì máy
còn lại đưa vào hệ thống 1 lượng công suất là :
Như đã phân tích ở phần trước :
+ Khi bình thường
)MVA(31,149SS
21
BCBC
==
−−
+ Khi sự cố hỏng bộ máy phát điện - máy biến áp :
)MVA(54,79SS
21
BCBC
==
−−
+ Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (B
1
) :
)MVA(66,210SSS
CTCHBC
2
=+=
−

Do đó :
)KA(529,0
230.3
66,210
I
LVCB
==
Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220KV là
0,592 (KA).
b. Cấp điện áp 110KV :
Căn cứ vào giả thiết cho ở phụ tải trung áp ta có :
- Dòng điện lớn nhất 1 đường dây kép.
)KA(488,0
115.3
85,080
U.3
cosP
I
ñm
LVCB
==
ϕ
=
- Dòng điện của 1 dây đơn :
)KA(295,0
115.3
85,050
U.3
cosP
I

ñm
LVCB
==
ϕ
=
- Máy biến áp nối bộ :
)KA(62,0
115.3
5,117
.05,1
U.3
S
.05,1I
ñm
Fñm
LVCB
===
- Về phía trung áp máy biến áp tự ngẫu : theo kết quả phân bố công suất
ta có :
+ Khi bình thường :
)MVA(16,55SS
T2T1
BB
==
+ Khi sự cố hỏng bộ máy phát điện – máy biến áp :
20
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MVA(99,21SS
T2T1
BB

==
+ Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (B
1
) :
)MVA(92,112S
T2
B
=
Do đó :
)KA(567,0
115.3
92,112
U.3
S
I
ñm
cbmax
LVCB
===
Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV là :
)KA(62,0I
max
LVCB
=
c. Cấp điện áp 10,5KV :
Dòng điện làm việc cưỡng bức của máy phát :
)KA(784,6
5,10.3
5,117
.05,1

U.3
S
.05,1I
ñm
Fñm
LVCB
===
7. Bảng tổng kết dòng điện làm việc cưỡng bức ở các cấp điện áp :
Cấp điện áp (KV) I
LVCB
(KA)
220 0,529
110 0,62
10,5 6,784
B. PHƯƠNG ÁN 2
2.2. Chọn máy biến áp :
SƠ ĐỒ NỐI DÂY
21
HT
S
C
S
T
∼
B
2
∼
B
3
∼

B
1
∼
B
4
F
4
F
1
F
2
F
3
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
1. Chọn máy biến áp 3 pha 2 dây quấn B
1
và B
4
Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây theo điều kiện :
S
Bđm
≥ S
Fđm
= 117,5 (MVA)
Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B
1
và B
4
theo điều kiện :
ñmB

1
S
≥ S
Fđm
= 117,5 (MVA)
ñmB
4
S
≥ S
Fđm
= 117,5 (MVA)
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn máy biến áp B
1
và B
4
là máy biến áp 3
pha 2 cuộn dây.
- Máy biến áp B
1
chọn loại : T Д Ц -125-242/10,5 có S
đm
= 125(MVA).
- Máy biến áp B
4
chọn loại : T Д Ц -125-121/10,5 có S
đm
= 125(MVA).
Bảng thông số máy biến áp :
Loại MBA
S

đm
(MVA)
U
C
(KV)
U
H
(KV)
∆P
O
(KW)
∆P
N
(KW)
U
N
% I
O
%
T Д Ц -125-242/10,5 125 242 10,5 115 380 11 0,5
T Д Ц -125-121/10,5 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5
2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B
2
và B
3
Chọn máy biến áp tự ngẫu B
2
và B
3
theo điều kiện :

α
≥=
Fñm
ñmBñmB
S
SS
32
Trong đó :
- α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.
- S
Fđm
: công suất định mức của máy phát (MVA).
Do đó :
)MVA(235
5,0
5,117
SS
32
ñmBñmB
=≥=
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn B
2
và B
3
là máy biến áp 3 pha kiểu
ATДЦTH-250-230/121/11.
Các thông số của máy được cho ở bảng sau :
S
đm
(MVA)

U
đm
(KV)
∆P
o
(KW)
∆P
N
(KW)
U
N
% I
o
%
C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H
250 230 121 11 120 520 260 260 11 32 20 0,5
3. Kiểm tra tình trạng làm việc bình thường của máy biến áp khi sự cố
22
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Qua sơ đồ nối điện ta thấy rằng bất cứ 1 máy biến áp nào sự cố đều
không ảnh hưởng tới hệ thống vì dự trữ quay của hệ thống lớn hơn nhiều so
với công suất 1 tổ máy S
dt
= 150 (MVA); S
Fđm
= 117,5 (MVA).
Ta thấy khi sự cố máy biến áp B
1
sẽ không ảnh hưởng đến sự làm việc
của máy biến áp còn lại. Như vậy ta chỉ xét 2 trường hợp sau :

a. Trường hợp 1 :
Hỏng 1 bộ máy phát biến áp B
4
như hình vẽ :
Trường hợp này sự cố nguy hiểm nhất xảy ra từ 11 ÷ 14
h
khi đó phụ tải
điện áp trung cực đại :
Ta có :
)MVA(94,152S
max
T
=
S
Σ
C
= 268,04 (MVA)
S
UF
= 14,87 (MVA)
Ta tính được các dòng công suất mà các cuộn cao, trung, hạ của máy
biến áp tự ngẫu tải được như sau :
- Công suất cuộn trung của một máy biến áp tự ngẫu:
(MVA) 76,47
2
152,94

2
S
S

max
T
CT
===
- Công suất cuộn hạ của một máy biến áp tự ngẫu :
23
HT
S
C
S
Tmax
∼
B
2
∼
B
3
∼
B
1
∼
B
4
101,53
(MVA)
101,53
(MVA)
108,96
(MVA)
25,06

(MVA)
25,06 (MVA)
76,47 (MVA)
76,47 (MVA)
F
1
F
2
F
3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MVA(53,101
4
15,34
2
87,14
5,117
4
S
S
2
1
SS
td
UFFñmCH
=−−=
−−=
- Công suất còn thừa phát lên phía cao của 1 máy biến áp tự ngẫu :

S
CC
= S
CH
– S
CT
= 101,53 – 76,47 = 25,06 (MVA)
- Công suất thiếu về thanh góp cao điện áp 220KV sản phẩm với lúc
bình thường :
S
thiếu
= S
Σ
C
– 2S
CC
– S
bộ 1
= 268,04 – 2.25,06 – 108,96 = 108,96 (MVA)
* Nhận xét : Ta thấy
S
CH
= 101,53 (MVA) < α.S
đm
= 125 (MVA)
S
CT
= 76,47 (MVA) < (1 - α).S
đm
= 125 (MVA)

S
CC
= 25,06 (MVA) < S
đm
= 250 (MVA)
Do đó không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
Mặt khác công suất thiếu S
thiếu
= 108,96 (MVA) < S
dt
= 150 (MVA).
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
b. Trường hợp 2 :
Hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (giả sử hỏng B
2
). Sơ đồ nối dây như hình vẽ :
Trường hợp nguy hiểm nhất là lúc phụ tải điện áp trung cực đại.
Khi đó :
)MVA(94,152S
max
T
=
24
HT
S
C
S
Tmax
∼
B

2
∼
B
3
∼
B
1
∼
B
4
94,09
(MVA)
108,96
(MVA)
50,11 (MVA)
43,98 (MVA)
108,96(MVA)
F
1
F
2
F
3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MV(04,268S
C
=
Σ

)MVA(87,14S
UF
=
- Công suất cuộn trung của B
3
phải mang tải :
)MVA(98,4396,10894,152SSS
4boä
max
TCT
=−=−=
- Công suất cuộn hạ của B
3
:
)MVA(09,94
4
15,34
87,145,117
4
S
SSS
td
UF
FñmCH
=−−=−−=
- Công suất cuộn cao của B
3
sẽ mang tải :
S
CC

= S
CH
– S
CT
= 94,09 – 43,98 = 50,11 (MVA)
- Công suất thiếu về thanh góp cao 220KV so với lúc bình thường :
S
thiếu
= S
Σ
C
– S
CC
– S
bộ 1
= 268,04 – 50,11 – 108,96 = 108,97 (MVA)
* Nhận xét : Ta thấy :
S
CH
= 94,09 (MVA) < α.S
đm
= 125 (MVA)
S
CT
= 43,98 (MVA) < (1 - α).S
đm
= 125 (MVA)
S
CC
= 50,11 (MVA) < S

đm
= 250 (MVA)
Do đó không có cuộn dây nào của B
3
bị quá tải.
Mặt khác công suất thiếu : S
thiếu
= 108,97 (MVA) < S
dt
= 150 (MVA).
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
4. Tính toán phân bố công suất trong máy biến áp.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các bộ máy phát điện – Máy
biến cứ 2 dây quấn B
1
và B
4
luôn vận hành định mức suốt năm.
)MVA(96,108
4
15,34
5,117
4
S
SSS
max
td
FñmBB
41
=−=−==

Phân bố công suất trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu B
2
và B
3
.
- Công suất truyền qua cuộn cao của 1 máy biến áp tự ngẫu :
[ ]
)t(S)t(S
2
1
)t(S)t(S
132
BCBCBC
−==
Σ−−
Trong đó :
S
Σ
C
(t) : Công suất phát về thanh góp cao theo thời gian (MVA).
25