đồ án kỹ thuật điện cơ Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Nhu cầu về năng lượng nói chung, và nhu cầu về năng lượng điện nói riêng ngày
càng gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nước trên thế giới. Việc sử dụng các
nguồn năng lượng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lượng mới, trong đó
có năng lượng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lượng
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 chương trình của ngành hệ thống điện. Em được giao nhiệm
vụ thiết kế gồm nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng 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 được trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống
điện - Khoa điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đã trang bị kiến thức cho em
trong quá trinh học.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà.
Đã nhiệt tình hướng 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 coi và chấm thi tốt nghiệp chỉ dẫn
và giúp đỡ.
Em xin trân trọng cảm ơn !
Sinh viên
Trần Việt Hưng
1
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
PHẦN I
PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI 440MW.
CHƯƠNG 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 được công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng
trong việc đảm bảo chất lượng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu
của nhà máy nhiệt điện ngưng 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 φ - 120 -2T
3
: với các thông số kỹ thuật nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1- 1
S
(MVA)
P
(MW)
n
(V/p)
U
(kV)
Coϕ
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 lượng 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.
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 được dạng đồ thị phụ tải là một điều
rất quan trọng với người thiết kế và người vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể
lựa chọn được phương 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 lượng của máy biến áp, phân bố được công suất tối ưu giữa các nhà máy điện
hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lượng và tính toán
tổn thất trong máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp
được chọn theo công suất biểu kiến mặt khác hệ số Cosϕ 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
ϕ
(1-1)
2
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp

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
ϕ
: Hệ số công suất phụ tải.


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 được xác định theo công thức (1-1)
với P
max
= 440 (MW).
Cosϕ = 0,85
=> S
NMmax
=
ϕ
Cos
Pmax
=
85,0

440
=517,647 (MVA)
Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:
Bảng 1-2
Thời gian t(h)
0÷10 10÷12 12÷18 18÷24
S
TNM
% 80 90 100 90
S
TNM
(t)
(MVA) 414,118 465,882 517,647 465,882
Ta có đồ thị phụ tải sau:
3
~
0
200
400
500
600
414,118
465,882
517,647
465,882
t(h)
S
TNM
(MVA)
10

12 18
24
M¸y biÕn ¸p
S
UF
S
TD
HT
S
C
S
T
F
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 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 được xác định tương tự nh trên
với P
max
= 160 (MW).
Cosϕ = 0,86.
=> S
max
T
=
86,0
160
max
=
ρ

Cos
P
= 186,047 (MVA).
Kết quả tính toán được ghi ở bảng 1-3.
Bảng 1-3
Thời gian t(h)
0÷6 6÷10 10÷14 14÷16 16÷20 20÷24
S
T
% 90 80 90 100 90 80
S
T
(t)
(MVA) 167,442 148,837 167,442 186,047 167,442 148,837
Ta có đồ thị phụ tải sau:
4
0
167,442
t(h)
S
T
(MVA)
167,442
148,837
186,047
167,442
148,837
200
100
0

150
6 10
14
20 24
16
~
0
Phn I-Thit k phn in nh mỏy nhit in ỏn tt nghip

Hỡnh 1-2: th ph ti ngy ờm trờn trung ỏp
1.2.3 th ph ti cp in ỏp mỏy phỏt.
Vi :U
m
= 10,5 kV
P
max
= 18 (MW).
Cos = 0,83 .
=> S
max
UF
= 21,687 (MVA).
Kt qu tớnh toỏn c ghi bng 1-4:
Bng 1-4
Thi gian t(h)
0ữ8 8ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ22 22ữ24
S
UF
% 80 70 80 90 100 90 80
S

UF
(t)
(MVA) 17,349 15,181 17,349 19,518 21,687 19,518 17,349
Ta cú th ph ti sau:
`
1.2.4 th ph ti t dựng.
5
17,349
15,181
17,349
21,687
19,518
19,581
17,349
20
15
10
S
UF
(MVA)
Hình 1-3: Đồ thị phụ tải ngày đêm cấp điện áp máy phát
8
12
14 16
18 22 24
0
t(h)
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Đồ thị phụ tải tự dùng được xác định theo công thức sau:
S

TD
(t)
= α .
).6,04,0(
)(
NM
t
NM
TD
NM
S
S
Cos
p
+
ϕ
(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.
α: Số phần trăm lượng điện tự dùng (α = 7%).
TD
Cos
ϕ
=0,82.
Kết quả tÝnh toán được ghi ở bảng 1-5 :
Bảng 1-5
Thời gian t(h)
0÷10 10÷12 12÷18 18÷24
S
NM
(t)
(MVA) 414,118 465,882 517,647 465,882
S
TD
(t)
(MVA) 33,054 35,307 37,561 35,307
Ta có đồ thị phụ tải nh sau:


Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy
1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.
6
0
35,307
F2

35,307
37,651
33,054
40
30
20
10 12 18 24
t(h)
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Với: P
max
=130 MW.
Cosϕ = 0,86.
=> S
Cmax
=
==
86,0
130
max
ϕ
Cos
P
151,163 (MVA).
Kết quả tính toán được ghi ở bảng 1-6:
Bảng 1-6
Thời gian t(h)
0÷4 4÷12 12÷20 20÷22 22÷24
S
C

% 70 80 90 100 80
S
C
(t)
(MVA) 105,814 120,930 136,047 151,163 120,930
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 được xác định theo công thức sau:
S
VHT
(t) = S
TNM
(t) - [ S
TD
(t) + S
T
(t) + S
UF
(t) + S
C
(t)]
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 được ghi ở bảng 1- 7:

Bảng 1-7
7
0
105,814
t(h)
S
C
(MVA)
136,047
120,930
151,163
120,930
150
100
50
4
12 20
22 24
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
t(h)
0÷ 4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24

S
NM
(t) 414,118 414,118 414,118 414,118 465,882 517,647 517,647 517,647 465,882 465,882 465,882
S
TD
(t) 33,054 33,054 33,054 33,054 35,307 37,561 37,561 37,561 35,307 35,307 35,307
S
C
(t) 105,814 102,930 102,930 102,930 102,930 136,407 136,407 136,047 136,407 151,163 102,930
S
T
(t) 167,442 167,442 148,837 148,837 167,442 167,442 186,047 167,442 167,442 148,837 148,837
S
UF
(t) 17,349 17,349 17,349 15,181 15,181 17,349 19,518 21,687 19,518 19,518 17,349
S
VHT
(t) 90,459 75,343 93,948 96,116 127,022 159,248 138,474 154,910 107,568 111,057 143,459
Ta có đồ thị phụ tải nh sau:
Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h)
100
150
200
250
300
350
400
450

500
50,403
17,349
48,235
50,488
15,181
17,349
17,349
19,518
19,5
18
21,687
54,910
57,079
59,248
54,825
52,656
358,314
320,170
379,173
362,737
358,399
318,002
338,860
414,118
S
NM
465,882 465,882
S
VHT

S
T
S
UF
S
TD
338,775
323,659
322,423
354,825
217,845
199,240
197,072
217,930
222,352
243,126
226,690
222,267
203,662
201,493
S
C
50
S (MVA)
517,647
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
1.3. Chọn các phương pháp 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 lưới điện 220kV và cung cấp cho phụ tải
cấp điện áp 110kV và 220 kV. Nh vậy ta có thể đưa ra một số nhận xét về xây dựng các

phương án nối dây nh sau:
- Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một
lượng điện:
2
max
UF
S
=
2
687,21
=10,844 (MVA)
Khi đó lượng điện cấp cho phụ tải địa phương chiếm:
15(%) 8,379(%)
412,129.2
100.687,21
.2
100.
max
<==
dmF
UF
S
S

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải địa phương.
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
α =
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
= 186,047 (MVA)
9
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
S
Tmin
= 148,837(MVA)
Mà: S
dmF
= 129,4(MVA).Vậy có thể ghép từ 1÷2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha
hai cuộn dây lên thanh góp 110 kV.
- Cấp điện áp 220kVcó:
Phụ tải cao220kV:
S
Cmax

=151,163 (MVA)
S
Cmin
=105,814 (MVA)
Công suất phát về hệ thống:
S
HTmax
= 159,248 (MVA)
S
HTmin
= 75,343MVA)
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 đưa ra 1 số phương án nối dây nh sau:
1.3.1 Phương án I: (Hình 2-1)
Ở phương 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
10
F4
AT1
H
T

~ ~~~
F2
F1
F3
220kV 110kV
AT2
T3
T4
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phương 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 tư Ýt.
* Nhược 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 Phương án II: (Hình 2-2)
Ở phương án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5
kV, 110kV, 220kV. Nhưng 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.
* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tương
ứng
* Nhược điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu tư
ban đầu so với phương án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn

S
C
S
T
11

F4
T4
H
T
~
~
~~
F3F2
220kV 110kV
AT2
AT3
F1
T
1
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Hình 2-2. Sơ đồ nối điện của phương án II.
1.3.3 Phương án III: (Hình 2-3)
Ở phương 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 địa phương và trích ra một phần cho dù phòng tự dùng.
Hình 2-3. Sơ đồ nối điện của phương án III.
12
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
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 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 phương được trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên
đảm bảo cung cấp điện 1 cách liên tục.

* Nhược điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía
cao phức tạp nên vốn đầu tư cao.
CHƯƠNG 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 lượng, công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp
được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự
cố nặng nề nhất.
Các máy biến áp đã được hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới. Do vậy
không cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng.
A. Phương án I.
S
C
max

=151,163 (MVA) S
T
max
= 186,047 (MVA)
S
C
min
=105,814 (MVA) S
T
min
= 148,837(MVA)

S
C
S

T
13
H
T
~
~
F2
220kV
110kV
AT1
AT2
F1
~
F3
~
T3
F4
T4
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
2.1a. Chọn máy biến áp.
- Máy biến áp T
3
; T
4
được ghép bộ với máy phát điện F
3
; F
4
được chọn giống
nhau. Công suất định mức của máy biến áp được 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 được chọn.
Vậy ta chọn máy biến áp TДц 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 được chọn theo công suất định mức
của máy phát điện.
14
U
N
%
I
0
%
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
S
dmAT
≥
α
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 được chọn.
Với hệ số có lợi là:
α =
220
110220
−
=
−
C
TC
U
UU
= 0,5.

Vậy ta chọn máy biến áp tự ngẫu AT Д ц 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
2.1.1a 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
được đưa 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 phương,
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
)(
)(
)(4)(3)( tTtTtT
T
TN
SSS
t
+−
=
15
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 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
: mang dấu dương (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải
công suất về thanh góp trung áp và ngược 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 được bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :
t(h)
0÷ 4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
S
C
TN
98,137 98,137 107,439 108,523 123,976 147,648 137,261 145,479 121,808 131,110 132,195
S
T
TN
-36,301 -36,301 -45,604 -45,604 -36,301 -36,301 -12,867 -36,301 -36,301 -45,604 -45,604
S
H
TN
61,836 61,836 61,835 62,919 87,675 111,347 110,262 109,178 85,507 85,506 86,591
Ta thấy: S
max
C
TN
= 147,648 (MVA) < S
dm
= 250 (MVA)
S
max
T
TN

= 45,604 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
max
H
TN
= 111,347 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
Do vậy khi làm việc bình thường không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.
2.1.2a.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 trong (giả sử T
4
)
tại thời điểm : S
max
T
= 186,047 (MVA)
Khi đó : S
VHT
=138,474 (MVA)
S
C
=136,047 (MVA)
S
UF
= 19,518 (MVA)

16

S
max
T
= 186,047 (MVA)
H
T
220kV 110kV
77,250
120,022
S
C
= 136,047 (MVA)
77,250
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp

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

Với 2.α . K
C

qt
3
. S
dm
TN
= 2. 0,5. 1,4 . 250 = 350 (MVA)
S
max
T
- S
Bé
= 186,047 - 120,022 = 66,025(MVA)
350(MVA) > 66,025 (MVA)
⇒
thoả mãn điều kiện.
Để xác định lượng 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
·
=−
bo
m
T

SS
[186,047- 120,022] = 33,013 (MVA)
S
CH
= S
đmF
-
2
1
.S
UF
-
max
4
1
TD
S
= 129,412 -
4
1
518,19.
2
1
−
37,561 =110,263(MVA)
S
CC
= S
CH
- S

CT
= 110,263 - 33,013 = 77,250 (MVA)
Ta nhận thấy rằng S
CT
= 33,013 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
CH
= 110,263 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
CC
= 77,250 (MVA) <
dm
TN
S
= 250 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.
S
thiếu
= S
VHT
+S
C
- 2. S
CC
=138,474 +136,047 - 2.77,250 = 120,021 (MVA)
S

thiếu
= 120,021 (MVA) < S
dư trữ
= 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ công suất thiếu
hụt).
17
AT1
F2
~ ~~~
F1
F3
AT2
T3
110,263
33,013
33,013
F4
T4
110,263
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Nh vậy các máy biến áp làm việc bình thường 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
= 186,047 (MVA).
Khi đó: S
VHT

= 138,474( MVA)
S
C
=136,047 (MVA)
S
UF
=19,518 (MVA)
18
120,022
F4
)(047,186
max
MVAS
T
=
)( 136,047 MVAS
C
=
)(138,474 MVAS
VHT
=
F2
H
T
~ ~~
~
F1
F3
220kV 110kV
AT2

T3
154,501
100,504
120,022
53,997
T4
AT1
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Điều kiện kiểm tra:
boT
dm
TN
cc
tt
SSSK .2
max
−≥
α
dm
T
SC
tt
SK
α
= 1,4. 0,5. 250 = 175 (MVA)

boT
SS .2
max
−

= 186,047 - 2. 120,01 = - 53,997(MVA) (Đủ điều kiện thoả mãn).
Dấu (-) chỉ lượng công suất truyền từ phía trung sang phía cao.
Để xác định lượng 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
Bé
= 186,047- 2. 120,022 = - 53,997 (MVA)
S
CH
= S
đmF
- S
UF
-

max
4
1
td
S

= 129,412- 19,518-
4

1
. 37,561 = 100,504 (MVA)
S
CC
= S
CH
- S
CT
= 100,504 + 53,997 = 154,501(MVA)
- Công suất của cuộn dây nối tiếp:
S
nt
=
22
)()(
HTHT
C
TC
QQPP
U
UU
+++
−
S
H
= 100,504 (MVA)
⇒
P
H
= S

H
.cos
H
ϕ
=100,504.0,83 = 83,418(MW)
Q
H
= S
H
.
H
ϕ
2
cos1
−
= 100,504.
2
0,831
−
= 56,057(MVAR)
S
T
= 53,997(MVA)
⇒
P
T
= S
T
.cos
T

ϕ
= 53,997.0,86 = 46,437(MW)
Q
T
= S
T
.
T
ϕ
2
cos1
−
= 53,997.
2
0,861
−
= 27,554(MVAR)

⇒
S
nt
=
22
)057,56554,27()418,83997,53(.
220
110220
+++
−
= 77,222(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
−
−
+−
−
=
22
)057,56.5,0544,27.5,0()418,86.5,0437,46.(0,5
−+−
= 23,345(MVA)
- Công suất của cuộn thứ ba:
S
ha
= S
H
= S
CH
= 100,504 (MVA)
Ta nhận thấy: S
nt
= 77,222(MVA) < S
tt
= α.
dm
TN
S
= 0,5.250 = 125 (MVA)
S
ch

= 23,345(MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ha
= 100,504 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
19
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
S
thiếu
= S
VHT
+ S
C
- S
cc
= 138,474 +136,047 - 154,501 = 120,020 (MVA)
S
thiếu
= 120,020 (MVA) < S
dự trữ
= 200 (MVA), nên khi bị sự cố 1 MBA tự ngẫu thì
hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt.
3)Sự cố 3: Trường hợp nguy hiểm nhất là khi háng MBA liên lạc tại thời điểm:
S
min
T

= 148,837( MVA)
Khi đó : S
VHT
= 96,116 (MVA)
S
C
=120,930 (MVA)
S
UF
= 15,181(MVA)
Phân bố công suất trên máy liên lạc:
20
S = 148,837(MVA)
H
T
~ ~~
AT2
T3
196,048
104,841
120,022
91,207
F1
F3 F4
F2
120,022
~
T4
AT1
S = 120,930(MVA)

110kV
220kV
S = 96,116(MVA)
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Lúc này 2 bộ máy phát - máy biến áp T
3
; T
4
cung cấp cho phụ tải một lượng công
suất là: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)
Vậy lượng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là:
S
CT
= 240,044 - S
min
T
= 240,044 - 171,429 = 91,207 (MVA)
Máy phát điện đưa công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố
1 lượng công suất là:
S
CH
= S
đmF
-
4
1
S
max
TD
- S

UF
= 129,412 - 9,390 - 15,181 = 104,841(MVA)
Công suất truyền qua cuộn cao lên hệ thống là:
S
CC
= S
CT
+ S
CH
= 91,207+ 104,841 = 196,048 (MVA)
S
H
= 104,841(MVA)
⇒
P
H
= S
H
.cos
H
ϕ
=104,841.0,83 = 87,018(MW)
Q
H
= S
H
.
H
ϕ
2

cos1
−
=104,841.
2
0,831
−
= 58,476(MVAR)
S
T
= 91,207 (MVA)
⇒
P
T
= S
T
.cos
T
ϕ
= 91,207.0,86 = 78,438(MW)
Q
T
= S
T
.
T
ϕ
2
cos1
−
= 91,207.

2
0,861
−
= 46,542(MVAR)
- Công suất của cuộn dây nối tiếp:
S
nt
=
22
)()(
HTHT
C
TC
QQPP
U
UU
+++
−


=
22
)476,58542,46()018,87438,78(.
220
110220
+++
−
= 97,985(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
−
−
+−
−
=
22
)476,58.5,0542,46.5,0()018,87.5,0438,78.(0,5
−+−
= 7,349(MVA)
- Công suất của cuộn thứ ba:
S
ha
= S
H
= S
CH
= 104,841 (MVA)
Ta nhận thấy: S
nt
= 97,985(MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ch
= 7,349 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ha

= 104,841 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải
S
thiếu
= S
VHT
+S
C
- S
CC
= 96,116 + 120,930 - 196,048 = 20,998(MVA)

21
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
S
thiếu
= 20,998(MVA)

< S
dự trữ
= 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ lượng công suất thiếu
hụt).
Nh vậy máy biến áp đã chọn là phù hợp.
2.2.a. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.
- Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây T
3
; T
4

, vì máy biến
áp vận hành độc lập nên tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây được xác
định nh sau:
∆A = n. ∆P
0
.T + n∆P
N
2
)(
dm
b
S
S
. T
Trong đó :
n: số máy biến áp
∆P
0
: tổn thất không tải của máy biến áp
∆P
N
: tổn thất ngắt mạch của máy biến áp
S
b
: Công suất tải qua một máy biến áp
T = 8760h số giờ làm việc trong 1 năm của máy biến áp
Thay số vào ta có:
∆A = 2.0,1.8760 + 2.0,4
2
)

125
022,120
(
. 8760 = 8212,941 MWh
- Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu AT
1
; AT
2

Công thức tính nh sau:
∆A = n. ∆P
0
.T + n.365 .
∑

















∆Ρ+








∆Ρ+








∆Ρ
Τ
Ν
Τ
ΝΝ
24
1
222
dm
i
H
dm

i
T
dm
C
i
C
S
S
S
S
S
S
. t
i
Trong đó:
T= 8760(h)
S
C
i
, S
T
i
, S
H
i
Công suất chảy qua cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t đã
được tính ở phần phân bố công suất (MVA)
∆P
0
: tổn thất không tải máy biến áp.

∆P
C
N
; ∆P
T
N
; ∆P
H
N
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu.
t
i
: Là thời gian trong ngày tính theo giê.
22
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
∆P
2
520
2
=
∆Ρ
=∆Ρ=
−
Ν
Η−Τ
Ν
−
TC
HC

N
= 260 (kW) = 0,26(MW)
∆P








∆Ρ
−
∆Ρ
+∆Ρ=
−
Ν
−
Ν
Τ−
ΝΝ
22
2
1
αα
HTHC
CC
= 260 (kW) = 0,26(MW)
∆P









∆Ρ−∆Ρ
+∆Ρ=
−
Ν
−
Ν
Τ−
ΝΝ
2
2
1
α
HCHT
CT
= 260 (kW) = 0,26(MW)
∆P









∆Ρ+∆Ρ
+∆Ρ=
−
Ν
−
Ν
Τ−
ΝΝ
2
2
1
α
HTHT
CH
= 780 (kW) = 0,78(MW)
∆A
AT
1
+ AT
2

= 2.0,120.8760 + +2.
2
250
365
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( )

( ) ( )
[ ]
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( )

















































+
++++
++++
+++
+
+++















+
++++
+++
+++
+
2.591,86
2.506,852.507,852.178,109
2.262,1102.347,1112.675,87
2.919,622.835,616.836,61
78,0
2.999,268.604,4514.)301,36(26,0
2.195,132
2.110,1312.808,1212.479,145
2.261,1372.648,1472.976,123
2.523,1082.439,1076.137,98
26,0

2
222
222
222
22
2
2
222
222
222

⇒
∆A
AT
1
+ AT
2

= 4858,434(MWh)
Vậy tổng tổn thất điện năng của phương án 1 là:
∆A
1
∑
= 8212,941 + 4858,834 = 13071,375 (MWh)
2.3.a. Tính toán dòng cưỡng bức.
Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:
- Trạng thái làm việc bình thường I
bt
: xác định dòng làm việc bình thường để chọn
các khí cụ điện theo điều kiện kinh tế. I

bt
được xác định theo luồng công suất cực đại
chảy qua thiết bị đó (Không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ).
23
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
- Trạng thái làm việc cưỡng bức I
cb
được xác định để chọn các thiết bị theo điều
kiện ổn định nhiệt (phát nóng). I
cb
được xác định khi 1 phần tử của nhà máy bị sự cố và
tách ra, gây lên trên phần tử đang xét trạng thái làm việc nặng nề nhất.
Phía hệ thống 220(kV):
Công suất đưa về hệ thống cực đại : S
max
VHT
= 159,248(MVA)
Dòng làm việc bình thường là: I
220.3.2
248,159
.3.2
max
)1(
==
c
VHT
bt
U
S
= 0,209(kA)

Dòng cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch trong bộ kép này.
I
)1(
cb
= 2. I
)1(
bt
= 2.0, 209 = 0,418 (kA)
Cuộn cao áp của máy biến áp liên lạc S
C
ΤΝ
:
-Trong điều kiện vận hành bình thường: S
max
CC
= 147,648(MVA)
-Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung: S
b
CC
= 77,250 (MVA)
-Sự cố biến áp liên lạc:
24
§êng d©y kÐp
AT1
220kV
§/êng d©y ®¬n
§/êng d©y kÐp
(5
110kV
~ ~~~

F1
F3
AT2
T3
(2)
(7)
(5)
(6)
F4
T4
(7)
F2
(2)
(1)
(4)
(3)
(9)
HT
HT
§/êng d©y ®¬n
(8)
Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp
Khi S
max
T
: S
(max)TN
CC
= 154,501 (MVA)
Khi S

min
T
: S
(min)TN
CC
= 196,048 (MVA)
Vậy I
{ }
220.3
048,196
.3
;;;max
(min)(max)max
)2(
==
C
TN
CC
TN
CC
b
CCCC
cb
U
SSSS
= 0,514 (kA)
Đường dây phụ tải 220kV:
Đường dây kép :90 MW)
I
)8(

bt
=
CC
pt
COSU
P
ϕ
3.2
( )
kA137,0
86,0.220.3.2
90
==
Dòng cưỡng bức khi đứt một mạch: I
( )
8
cb
= 2.0,137 = 0,274(kA)
Đường dây đơn :40 MW
I
86,0.220.3
40
3
)9(
=
Ρ
=
CC
pt
bt

CosU
ϕ
= 0,275 (kA)
Không có dòng cưỡng bức.
Vậy dòng cưỡng bức lớn nhất: I
220
maxcb
= 0,514 (kA)
Phía điện áp trung 110(kV)
Đường dây kép : 60MW. I
86,0.110.3.2
60
.3.2
)3(
=
Ρ
=
TT
pt
bt
CosU
ϕ
= 0,183(kA)
Dòng cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch lộ kép .
I
)3(
cb
= 2. I
bt
= 2. 0,183 = 0,366(kA)

Đường dây đơn: 40 MW.
I
86,0.110.3
40
3
)4(
=
Ρ
=
TT
pt
bt
CosU
ϕ
= 0,244 (kA)
Không có dòng cưỡng bức.
Dòng làm việc cưỡng bức trên máy biến áp bộ:
I
110.3
412,129
.05,1
.3
.05,1
)5(
==
T
dm
cb
U
S

= 0,713 (kA)
Mạch máy biến áp liên lạc:
Bình thường S
max
CT
= 34,296 (MVA)
Khi sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung thì S
CT
= 33,013 (MVA).
Khi sự cố máy biến áp liên lạc tại thời điểm:
S
max
T
thì S
CT
= 53,997 (MVA)
25