Luận văn Thiết kế hệ thống điện nhà máy nhiệt điện - Hồ Xuân Lý

Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy
điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến
đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năn thành điện năng. Hiện nay ở
nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không
còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu
như nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng
mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện
nay.
Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện không chỉ là nhiệm vụ
mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành điện
trước khi thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu như vậy, đề tài đồ án tốt nghiệp của em
là: “Thiết kế hệ thống điện nhà máy nhiệt điện”.
Phần I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG
ÁNG
Chương I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY
Chương II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN
Chương III: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH
Chương IV: HỆ THỐNG TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY
Phần II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE
Chương V: ĐẠI CƯƠNG VỀ BẢO VỆ ROLE
Chương VI: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG MÁY BIẾN ÁP,
GIỚI THIỆU RƠLE KỸ THUẬT SỐ 7UT 633
Chương VII: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÀI ĐẶT, CHỨC NĂNG VÀ
TÁC ĐỘNG CỦA ROLE
Trong thời gian nghiên cứu thực hiện nhiệm vụ đồ án.dù đã cố gắng tham khảo tài
liệu và thưc tế với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo. Tuy nhiên do thời gian
nghiên cứu, tìm hiểu có hạn và trình độ năng lực còn nhiều hạn chế… đồ án không

tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy
cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Vinh, Ngày …. tháng …. năm 2012
Sinh viên

Hồ Xuân Lý
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
Điện năng
Cơ năng
Nhiệt năng
Hoá năng
của nhiên liệu
của hơi nước
Lò hơi
Tua
bin
Máy phát
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
PHẦN I:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
CHƯƠNG I :KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG
ÁNG
1.1. Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện
Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá, dầu hoặc khí đốt,
trong đó than đá được sử dụng rộng rãi nhất.
Để quay máy phát điện, trong nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi nước, máy hơi
nước, động cơ đốt trong và tuabin khí, tuabin hơi nước có khả năng cho công suất cao

và vận hành kinh tế nên được sử dụng rộng rãi nhất.
Nhà máy NĐ được chia làm hai loại: Nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện trích hơi.
- Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng.
- Nhà máy nhiệt điện trích hơi một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào
mục đích công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân và vùng lân cận.
Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện được mô tả:
Sơ đồ biến đổi năng lượng của nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là các nhà máy nhiệt điện chỉ làm nhiệm vụ sản xuất
điện năng, nghĩa là toàn bộ năng lượng nhiệt của hơi nước do lò hơi sản xuất ra đều
được dùng để sản xuất điện. Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là loại hình chính và phổ
biến của nhiệt điện.
Nhiên liệu dùng trong các nhà máy nhiệt điện là các nhiên liệu rắn: than đá, than
bùn, ; nhiên liệu lỏng là các loại dầu đốt; nhiên liệu khí được dùng nhiều là khí tự
nhiên, khí lò cao từ các nhà máy luyện kim, các lò luyện than cốc.
* Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi:
- Công suất lớn, thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu.
- Phụ tải cung cấp cho khu vực gần nhà máy (phụ tải địa phương) rất nhỏ, phần
lớn điện năng phát ra được đưa lên điện áp cao để cung cấp cho các phụ tải ở xa.
- Có thể làm việc với phụ tải bất kỳ trong giới hạn từ P
min
đến P
max
.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
- Thời gian khởi động lâu, khoảng 3 đến 10 giờ, thời gian nhỏ đối với nhà máy
chạy dầu và khí, lớn đối với nhà máy chạy than.
- Có hiệu suất thấp, thường khoảng 30 đến 35%.

- Lượng điện tự dùng lớn 3 đến 15%.
- Vốn xây dựng nhỏ và thời gian xây dựng nhanh hơn so với thủy điện.
- Gây ô nhiễm môi trường do khói, bụi ảnh hưởng đến một vùng khá rộng.
1.2. Giới Thiệu Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1
Chủ đầu tư : Tập đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN)
Địa điểm : Vũng Áng – Kỳ Anh – Hà Tĩnh
Diện tích : 213,65 ha
Quy mô : là một trong 16 dự án trọng điểm quốc gia được chính phủ phê
duyệt , có công suất 1200 MW
Tổng mức đầu tư : 1,17 tỷ USD (tương đương 22.250 tỷ đồng)
Thời gian hoàn thành: tổ máy số I: quý III/2012; tổ máy số II: quý I/2013
Hình ảnh tổng quan nhà máy nhiệt điện Vũng Áng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Chương 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN
2.1 Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện bao gồm 2 tổ máy 600 MW. Do đã biết số
lượng và công suất của từng tổ máy nên việc chọn máy phát điện chỉ cần lưu ý chọn
máy phát điện cùng loại để đơn giản trong việc vận hành, điện áp càng cao càng tốt để
giảm dòng định mức của máy phát và dòng ngắn mạch ở cấp điện áp này.
Ta chọn máy phát đồng bô có các thông số như sau:
Loại máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tương đối
n
vg/p
h

S
đmF
MVA
P
đmF
MW
Cos
ϕ
U
đm
kV
I
đm
kA x
”
d
x
’
d
x
d
M-P1850
3000 706 600 0,85 20 20,35 0,125 0,21 1,72
2.2 Tính toán phụ tải và cân băng công suất nhà máy
Từ các số liệu ban đầu đã cho ta tính được phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo
phần trăm công suất tác dụng cực đại P
max
và hệ số công suất cosϕ của phụ tải tương
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4
t(h)

24
0
SHT MVA
1412
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
ứng, ta tính được phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến
theo các công thức sau :
(1) (2)
Trong đó: P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
cosϕ - hệ số công suất của phụ tải.
2.2.1. Phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy điện bao gồm 2 tổ máy 600 MW có cosϕ = 0,85 nên :
P
NM
= 2 . 600 = 1200 MW
S
NM
= 2 .706 = 1412 MVA
Do đặc thù của nhà máy là không có phụ tải địa phương, chỉ có phụ tải tự dùng nên
toàn bộ công suất của nhà máy được phát hết công suất từ 0 – 24h lên hệ thống. Hay
nói cách khác máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng.

Hình 2: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
2.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy.

Phụ tải tự dùng của nhà máy điện bằng 6,08% tổng phụ tải toàn nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy:

S
TD
= 6,08S
NM
= 72,96MVA
2.2.3. Công suất phát về hệ thống.
Công suất phát về hệ thống được xác định theo công thức:
S
FHT
(t)=S
NM
(t) –S
td
(t)
Trong đó:
S
FHT
(t): Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
S
NM
(t): Tổng công suất phát của nhà máy tại thời điểm t
S
td
(t) : Phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.
Ta áp dụng công thức trên để tính ta có kết quả ghi ở bảng sau:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5
SMF MVA
0
14,175 14,962
15,75 16,537

17,325
UMF ( KV)
176,936
188,23
196,407
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
S
FHT
(t)=S
NM
(t) –S
td
(t)
S
FHT
= 1412 – 72,96 = 1339,04 MVA
vậy đồ thị phụ tải của hệ thống như sau:
Hình 3: Đồ thị phụ tải toàn hệ thống
2.2.5. Sự thay đổi điện áp đầu ra stator
Do toàn bộ công suất nhà máy được phát trực tiếp lên hệ thống, nên ta phai xét
sự ảnh hưởng của điện áp đầu ra stator đến công suất của máy phát trong phạm vi cho
phép. Phạm vi cho phép của điện áp đầu ra Stator là 90 110% điện áp định mức (18-
22 kV). Khi điện áp thay đổi, các giá trị công suất và dòng điện đầu ra của máy phát
thay đổi tương ứng như sau:
Số
TT
Điện áp Công suất Dòng điện Stator
% KV % MVA % A

1 90 18
94
663,64
105
7245
2 95 19
100
706
105
7245
3 100 20
100
706
100
6900
4 105 21
100
706
95
6555
5 110 22
90
635,4
81
5589
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6
S
HT
MVA
1339,04

24
0
t(h)
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Hình 4: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp đầu ra stator với công suất
máy phát
2.3 Lựa chọn sơ đồ nối dây cho nhà máy
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 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 tẵc chung sau :
Nguyên tắc 1
Có hay không có thanh góp điện áp máy phát
Nếu S
uf max
nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phương thì không cần
thanh góp điện áp máy phát
S
uf max
≤ 25% S
đm 1F
Nguyên tắc 2
Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lượng máy phát nối vào thanh góp phải đảm
bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo
phụ tải địa phương và tự dùng

Nguyên tắc 3
Nếu phía điện áp cao, trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi α ≤ 0,5 thì nên dùng
hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp
Nguyên tắc 4
Sử dụng số lượng bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và trung sao
cho tương ứng với công suất cực đại cấp đó
Nguyên tắc 5
Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhưng phải đảm bảo
ΣS
bộ
≤ S
dự phòng ht
Với nhiệm vụ đặt ra, nhà máy gồm 2 tổ máy mỗi tổ máy có công suất là 160 MW.
2.3.1 Sơ đồ nối dây nhà máy điện.
1. Khái niệm chung.
Sơ đồ nối điện là tập hợp tất cả những thiết bị điện chính như máy phát, máy biến
áp, đường dây, máy cắt, thanh góp, thiết bị thao tác v.v được nối với nhau theo một
thứ tự nhất định.
Sơ đồ nối điện rất đa dạng nhưng khi thiết kế cần thỏa mản các yêu cầu sau:
- Đảm bảo được vai trò, vị trí cung cấp điện của nhà máy trong hệ thống điện
- Vận hành linh hoạt, độ tin cậy cao.
- Tính kinh tế của sơ đồ.
2. Các sơ đồ nối điện cơ bản.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Trong thực tế thì có rất nhiều loại sơ đồ nối điện nhưng ở đây chúng ta chỉ giới thiệu
hai loại sơ đồ cơ bản, đó là sơ đồ hệ thống một thanh góp và sơ đồ hệ thống hai thanh
góp.

a. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn.
* )Phân đoạn bằng giao cách ly:
Thanh góp được phân thành nhiều đoạn nhỏ gọi là những phân đoạn và các phân
đoạn này được nối với nhau bằng dao cách ly phân đoạn.
Thường số phân đoạn bằng số nguồn cung cấp và mỗi một nguồn sẽ được nối vào
mỗi phân đoạn, các đường dây được phân bố đều trên các phân đoạn.
• Sơ đồ phân đoạn bằng một giao cách ly:
Hình 5. Sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng dao cách ly
Bình thường dao cách ly phân đoạn CL
pđ
có thể đóng hoặc mở, mỗi tình trạng vận
hành có những ưu nhược điểm riêng.
- Vận hành với dao cách ly phân đoạn đóng:
+) Ưu điểm.
- Nguồn và phụ tải phân bố đều, cả hai phân đoạn làm việc song song đảm bảo
vận hành kinh tế.
+) Nhược điểm.
- Khi có ngắn mạch trên một phân đoạn bất kỳ thì tất cả các máy cắt nguồn đều
cắt ra, toàn bộ sơ đồ bị mất điện. Khi ngắn mạch trên các đường dây thì dòng ngắn
mạch sẽ lớn.
- Vận hành với dao cách ly phân đoạn mở:
+) Ưu điểm.
Khi có ngắn mạch trên một phân đoạn nào thì chỉ có phân đoạn đó bị mất điện,
phân đoạn còn lại vẫn làm việc bình thường. Hơn nữa khi ngắn mạch trên đường dây
thì dòng ngắn mạch sẽ bé hơn nên ta có thể chọn khí cụ điện hạng nhẹ.
+) Nhược điểm.
Các nguồn và phụ tải làm việc riêng rẽ nên vận hành không kinh tế. Nhược
điểm lớn nhất của việc phân đoạn bằng dao cách ly là các dao cách ly phải thao tác có
điện mà ở thanh góp không phân đoạn chúng chỉ làm nhiệm vụ cách ly. Hơn nữa trong
chế độ vận hành với dao cách ly phân đoạn đóng, nếu xảy ra ngắn mạch trên bất kỳ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
phân đoạn nào đều xảy ra mất điện toàn bộ. Để khắc phục nhược điểm này ta phân
đoạn thanh góp bằng máy cắt phân đoạn.
Hình 6. Sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng máy cắt phân đoạn
b. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp.
Sau khi phân tích sự vận hành của sơ đồ một hệ thống thanh góp ta nhận thấy sơ đồ
này có những nhược điểm cơ bản sau:
- Khi sửa chửa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của một mạch nào đó thì tất
cả các mạch nối vào thanh góp ( hay phân đoạn) đều phải ngừng làm việc trong
suốt thời gian sửa chữa.
- Khi sửa chửa máy cắt của một mạch bất kỳ thì mạch đó bị mất điện trong suốt
thời gian sửa chữa.
 Để khắc phục những nhược điểm này ta xét thêm sơ đồ hệ thống hai thanh góp
như hình sau:
Hình 7. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Sơ đồ này có các ưu nhược điểm sau:
+) Ưu điểm:
- Có thể sửa chữa lần lượt từng thanh góp một mà vẫn đảm bảo cung cấp điện
cho phụ tải.
- Có thể lần lượt sữa chữa từng giao cách ly thanh góp của một mạch bất kỳ thì
chỉ có mạch này bị mất điện
- Khôi phục nhanh chóng sự làm việc của sơ đồ khi có ngắn mach trên thanh góp
- Khi sửa chửa máy cắt của một mạch bất kỳ thì mạch đó chỉ ngừng làm việc

trong thời gian thao tác sơ đồ.
+) Nhược điểm.
- Dao cách ly phải thao tác lúc có điện.
c. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng.
Sơ đồ hệ thống một thanh góp có nhược điểm là khi sửa chữa máy cắt của một
mạch bất kỳ thì mạch đó phải mất điện trong suốt thời gian sửa chữa, để khắc phục
những nhược điểm trên người ta thường sử dụng sơ đồ hệ thống một thanh góp có
thanh góp vòng như trên. Sơ đồ này thường được sử dụng ở cấp điện áp ≥ 35KV.
Tuy nhiên sơ đồ này vẫn có một số nhược điểm sau.
Khi cần sửa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ thì mạch đó tạm thời bị mất
điện trong thời gian thao tác để sử dụng máy cắt nối thay thế cho máy cắt của mạch
này và các bước thao tác tương đối phức tạp. Đối với cấp điện áp ≥ 110KV, khi sự cố
mạch nối vào thanh góp nhiều cần phải thường xuyên kiểm tra sửa chữa máy cắt để
tăng độ tin cậy cung cấp điện và giảm số lượng thao tác sơ đồ người ta sử dụng sơ đồ
hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng.
Hình 8. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng
d. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng.
Trong sơ đồ này:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
- Máy cắt vòng ( MCV) được nối vào hai hệ thống thanh góp ( HTTG) qua hai
dao cách ly CL1V, CL2V và nối với thanh góp vòng qua dao cách ly CLV3.
- Các mạch đường dây và máy biến áp nối với hai HTTG qua 3 dao cách ly: hai dao
cach ly thanh góp và được nối với thanh góp vòng (TGV) qua dao cách ly vòng.
- Hai HTTG nối với nhau qua máy cắt nối (MCN) và hai dao cách ly: CLN1 và
CLN2.
Ta thấy sơ đồ này về cơ bản giống sơ đồ hai HTTG nhưng có thêm mạch MCV và
HTTG vòng.

+ Ưu điểm:
- Có thể sữa chữa lần lượt từng thanh góp một mà vẫn đảm bảo cung cấp điện
cho phụ tải.
- Có thể lần lượt sữa chữa từng DCL thanh góp của một mạch bất kỳ thì chỉ có
mạch này bị mất điện.
- Khôi phục nhanh chóng sự làm việc của sơ đồ khi có ngắn mạch trên thanh
góp.
- Khi sữa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ thì mạch đó chỉ ngừng làm việc
trong thời gian thao tác sơ đồ.
- Độ tin cậy cung cấp điện cao.
+ Nhược điểm:
- Số máy cắt nhiều, khi có một mạch lẻ thì phải có một mạch được bảo vệ bằng
hai máy cắt nên tăng thêm số máy cắt do đó giá thành sơ đồ tăng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 11
TG1
TG2
CLN1
CL13
CL1V
TGV
CLV3
MCN
MCV
CLN2
CLV2
CLV1
CL42
CL41
CL32
CL31

CL22
CL21
CL12
CL11
CL2V
CL23
MC2
B1
B2
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Hình 9. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng.
2.2.2 Lựa chọn phương án nối dây.
Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện là một khâu rất quan trọng trong quá trình
thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy
thiết kế. Cơ sở để vạch ra các phương án là bảng phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo
những kỷ thuật nói chung.
- Với cấp điện áp cao là 220kV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn lớn
hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc tự ngẫu
- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như
vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
- Số tổ máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát phải đảm bảo sao cho
khi nghỉ một máy có công suất lớn nhất thì tổ máy còn lại vẩn đảm bảo cung cấp điện
cho phụ tải điện áp máy phát
(n
1
-1) .S
đmF
≥ . S

Trong đó: n
1
- số tổ máy ghép vào thanh góp điện áp máy phát
n - Số tổ máy
S
đmF
- Công suất định mức máy phát
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12
HT
CL51
MC5
CL52
B1
CL32
CL31
MC3
CL11
MC1
MF1
TD
CLTD
CL61
MC6
CL62
B2
CL42
CL41
MC4
CL21
MC2

MF2
TD
CLTD
UMF
UMF
UC
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
S - Công suất phụ tải máy phát lớn nhất
S - Công suất tự dùng lớn nhất
Ta có : (n
1
-1) .188 ≥ . 12
376 n
1
– 376 ≥ 12 n
1
–12
364 n
1
n
1
≥ 1
Vậy ta có thể ghép lớn hơn một tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát
Do vậy ta có thể dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc.
Vậy ta có thể ghép 1- 2 bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây phát bên trung.
Từ các nhận xét trên ta đưa ra một số các phương án nối dây như sau
Phương án 1:
Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây cấp điện cho

thanh góp điện áp cao áp kết hợp hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng. Trong sơ
đồ này dùng 2 bộ máy phát – máy biến hai cuộn dây, toàn bộ công suất từ phía máy
phát (hạ áp) được đưa toàn bộ lên phía cao áp và phát điện lên hệ thống. Điện tự dùng
được trích đều từ đầu cực máy phát và trên thanh góp cấp điện áp máy phát.
Hình 10. Sơ đồ nối điện phương án 1.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 13
HT
CL52
MC5
CL51
BA1
CL32
MC3
CL31
CL11
MC1
MF1
TD
CLTD
CL11
MC1
MF1
TD
CLTD
CL52
MC5
CL51
BA1
CL32
MC3

CL31
MC7
CL72=
CL71
UT
UC
UMF
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành, nhờ sử dụng sơ đồ hệ
thống hai thanh góp có thanh gốp vòng nên sơ đồ đảm bảo được tính cấp điện liên tục
cho hệ thống. Sơ đồ sử dụng 2 bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nên rất thuận
lợi trong vận hành cũng như sữa chữa khi gặp sự cố nên giảm được chi phí vận hành,
đồng thời giảm được số lượng và chủng loại các thiết bị điện cao áp nên giảm giá
thành đầu tư.
Phương án 2:
Trong phương án này dùng một máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ truyền tải toàn bộ
công suất của tổ máy số 1 lên phía cao áp và phát vào hệ thống và còn có chức năng
liên lạc sang cấp trung áp bên tổ máy thứ 2. Tổ máy thứ 2 dùng một bộ máy phát –
máy biến áp, toàn bộ công suất từ máy phát được truyền lên thanh góp trung áp. Phụ
tải địa phương và tự dùng của nhà máy được lấy từ thanh góp điện áp máy phát.

Hình 11. Sơ đồ nối điện phương án 2.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 14
HT
TD
MF1
MC1

CL11
MF2
MC2
CL21
TD
CLTD
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Ưu điểm: của sơ đồ này là tính cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân
bố công suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều.
Nhược điểm:của phương án là phải dùng hai loại máy biến áp khác nhau gây khó
khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này, công suất phát về hệ
thống ở chế độ cực tiểu nhỏ hơn nhiều so với công suất của 1 máy phát nên lượng
công suất thừa phải truyền tải hai lần qua các máy biến áp làm tăng tổn hao điện năng.
Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành cao hơn nhiều
so với ở cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư.
Phương án 3:
Trong phương án này dùng một máy biến áp hai cuộn dây là nhiệm vụ truyền tải
toàn bộ công suất từ hai máy phát lên phía cao áp và phát vào hệ thống. Hai máy phát
này được nối trực tiếp với cùng một thanh góp điện áp máy phát. Điện tự dùng được
lấy trên thanh góp máy phát.
Hình 12: Sơ đồ nối điện phương án 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 15
CL
TD
U
C
CL
41

MC4
CL
42
BA
CL
32
MC3
U
MF
CL
31
CL13
CL1V
TG1
TG2
TGV
CLV3
MCV
CLV2
CLV 1
CL42
CL41
CL32
CL31
CL22
CL21
CL12 CL11
CL2V
CL23
MC2

B1
B2
CLLL
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Ưu điểm : của phương pháp này là số lượng máy biến áp và các thiết bị điện cao áp
ít nên giảm giá thành đầu tư.
Nhược điểm: của phương án này là khi sự cố trên thanh góp U
F
hoặc sự cố trên
MBA thì toàn bộ hệ thống sẽ mất điện nghĩa là tính ổn định cung cấp điện là không
cao, vì thế khi xảy ra sự cố sẽ gây tổn thất lớn về kinh tế và an ninh năng lượng mà nó
cấp điện. Trường hợp khi hỏng một tổ máy phát thì nhà máy lúc này chỉ có một tổ máy
phát làm việc khi đó máy biến áp sẽ làm việc trong tình trạng non tải gây lãng phí
trong đầu tư và làm giảm tuổi thọ máy biến áp.
Từ phân tích sơ bộ các ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất, nhận
thấy phương án 1 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên sử dụng
phương án 1 làm sơ đồ nối điện cho nhà máy.
Chương 3
LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH
3.1. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP.
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện,công suất của
chúng rất lớn.Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp nhiều nên ta mong muốn chọn được
số lượng máy biến áp ít, công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo yêu cầu cung cấp điện của nhà
máy.
Hình 13. Sơ đồ chọn máy biến áp phương án 1
Công suất của máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình
trạng làm việc bình thường tương ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp
đều làm việc.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 16
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Mặt khác khi có một máy bất kỳ nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sửa chữa thì
các máy biến áp còn lại với khả năng quả tải sự cố phải đảm bảo cung cấp đủ công
suất cần thiết.
3.1.1 Chọn công suất cho máy biến áp.
Máy biến áp tự ngẩu được chọn theo điều kiện sau:
Trong đó: S
đmB
là công suất của máy biến áp đang chọn
S
đmF
là công suất của máy phát, là hệ số có lợi
Vì yêu cầu thiết kế của nhà máy có công suất lớn, với 2 máy phát được chọn có
công suất mỗi máy là P= 600MW cho nên việc lựa chọn máy biến áp rất khó khăn.
Hiện nay trên thị trường loại MBA có công suất lớn như vậy là rât hiếm. qua quá trình
phân tích và tìm hiểu ta lựa chọn phương án sau : Mỗi tổ máy được nối với 1 máy
biến áp riêng theo sơ đồ bộ khối Máy phát – máy biến áp. Mỗi máy biến áp tăng áp là
một nhóm 3 máy biến áp 1 pha 20kV/220kV±2,5%, công suất định mức của mổi máy
là 245 MVA.
Loại
máy biến
áp
S
đm
MVA
Điện áp cuộn dây
kV

Tổn thất công suất
kW
U
N
% I
0
%
C H
ABB 3x245
220 2x2,
5
20 900 210 5,5 13,5
3.1.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường.
Đối với bộ máy phát điện - máy biến áp ta cho phát hết công suất từ 0-24 giờ
lên thanh góp, tức là bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua
máy biến áp mỗi bộ được tính:
S
B1
= S
B2
= 706 MVA
Tổng công suất của hai máy:
S
B1
+S
B2
= 2.706 = 1412 MVA
3.1.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp.
Vì các máy biến áp làm việc độc lập với nhau, hơn nữa công suất định mức
máy biến áp lớn hơn công suất định mức của máy phát nên không cần kiểm tra quá tải.

Do đó ta chỉ quan tâm tới các quy định, các thông số quá tải được ghi trong sổ
tay kỹ thuật của máy biến áp như sau:
- Độ nóng của MBA chính được kiểm tra theo nhiệt độ lớp dầu trên cùng, không
được cao hơn nhiệt độ không khí xung quanh MBA là 55
o
C và nhiệt độ cuộn dây
không được cao hơn nhiệt độ không khí xung quanh MBA là 60
o
C.
- Hệ số phụ tải cho phép lâu dài của MBA chính tuỳ theo nhiệt độ của môi trường
làm mát không được lớn hơn các trị số nêu trong bảng sau:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 17
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Nhiệt độ môi trường làm mát
(
o
C)
0 10 20 30 40 55
Hệ số phụ tải 1,25 1,17 1,09 1 0,91 0,72
- Các MBA chính được phép quá tải ngắn hạn cao hơn dòng điện định mức theo các
giới hạn ghi trong bảng sau:
-
Quá tải theo dòng điện (%) 30 45 60 75 100
Thời gian quá tải (phút) 120 80 45 20 10
- MBA chính được phép quá tải cao hơn dòng điện định mức tới 40% với tổng số
thời gian không quá 6 giờ trong 1 ngày đêm trong 5 ngày liên tiếp, với điều kiện hệ
số phụ tải ban đầu không quá 0,93 lúc này phải tận dụng hết khả năng các trang bị
hệ thống làm mát của MBA.

3.1.4 Tính tổn thất điện năng.
Tổn thất diện năng của máy biến áp B
1
, B
2
.
A=8760. P
0
+8760. P
N
.S
B
2
/S
đm
2
Trong đó:
P
0
: Tổn thất công suất không tải ( kW )
P
N
: Tổn thất công suất khi có tải
S
đm
: Công suất định mức của máy biến áp ( MVA )
S
B
: Công suất định mức 1 bộ máy phát điện ( MVA )
Thay số ta có:

(kWh)
Vậy tổn thất của cả 2 máy biến áp :
∆A
1
=2. = 19876,6 (kWh) = 19876,6 (MWh)
Tổng điện năng do nhà máy phát ra trong 1 năm.
A = 8760.
nm
= 8760.1200 = 10512000 ( MWh )
Tổn thất điện năng trong phương án 1 tính theo phần trăm:
3.1.5 Tính dòng làm việc cưỡng bức .
• Xét cấp điện áp cao 220KV
+ Mạch đường dây
I
cbD
=
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 18
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
+ Bộ MF-MBA
Được xác định theo dòng làm việc cưỡng bức của máy phát điện
I
cbB
=

• Xét cấp điện áp hạ áp 20KV
- mạch nối máy phát điện đến máy biến áp:
I
bt

= = = 20,38 KA. (3.1)
I
cb
= = = 21,4KA. (3.2)
• Xét mạch tự dùng
I
bt
= = = 2.1 KA. (3.3)
• phụ tải cấp điện áp máy phát:
+ Đối với đường dây kép:
I
bt
= = = 0,2587 KA. (3.4)
I
cb
= 2.I
bt
= 2* 0,2587 = 0,5174 KA. (3.5)
+Đối với đường dây đơn:
I
bt
= = = 0,3129 KA. (3.6)
• Xét thanh góp cấp cao áp
I
cb
= =1,1337 KA
Kết luận: Ta chọn I
cb
=7,2 KA để chọn khí cụ cấp điện cho hệ thống
3.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

3.2.1 Tính toán ngắn mạch.
Các khí cụ điện không những được chọn theo điều kiện làm việc bình thường
mà còn phải thoả mãn các điều kiện khi ngắn mạch. Vì vậy ta phải tính toán ngắn
mạch để từ đó chọn được khí cụ điện phù hợp.
Theo quy trình thiết bị điện của Liên Xô thì sự ổn định của các khí cụ điện cần
kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch ba pha N
(3)
. Bởi vì dòng ngắn mạch ba pha là dòng
lớn nhất, chỉ trong trường hợp khi ngắn mạch 1 pha ở mạng trung tính nối đất thì dòng
ngắn mạch 1 pha có thể lớn hơn dòng ngắn mạch 3 pha, khi đó ta thực hiện điều chỉnh
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
tách trung tính của 1 số máy biến áp cho không nối đất để giảm dòng ngắn mạch 1 pha
I
N
(1)
, thường giữ dòng I
N
(1)
gần bằng dòng ngắn mạch I
N
(3)
.
Ngoài ra mức độ khó khăn khi cắt ngắn mạch điện khi có ngắn mạch không
phải chỉ trị số dòng ngắn mạch quyết định mà còn do trị số điện áp phục hồi trên đầu
tiếp điểm của máy cắt điện, điện áp phục hồi khi ngắn mạch ba pha có thể bằng hoặc
lớn hơn so với điện áp phục hồi khi ngắn mạch một pha. Do đây là quá trình thiết kế
sơ bộ cho nên ta có thể dùng phương pháp gần đúng để tính toán ngắn mạch đó là

phương pháp đường cong tính toán.Ta cần phải xác định rõ điểm ngắn mạch nặng nề
nhất cho các mạch ở các cấp điện áp, đấy là điểm mà khi ngắn mạch dòng ngắn mạch
qua nó là lớn nhất.
3.2.2. Chọn các đai lượng cơ bản.
S
cb
= 1000 MVA
U
cb
= U
tb

U = 20kV
U = 220 kV
I = = = 28,1 kA
I = = = 2,62 kA
E’’
MF
= 1.08 , X’’
d
= 0,125,
S
HT
= 4000, X
HT
= 1,3, E
HT
= 1
3.2.3 . Lựa chọn các điểm ngắn mạch.
N

1
- Điểm ngắn mạch trên thanh cái cao áp 220 KV.
N
2
– Điểm ngắn mạch trên thanh cái đầu cực máy phát có điện áp 20KV.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
3.2.4 Lập sơ đồ thay thế.
+ Điện kháng của hệ thống
+ Điện kháng của đường dây kép 220kV nối nhà máy với hệ thống trạm bù Hà Tĩnh
có l = 80 km.
+ Điện kháng của đường dây kép 220kV nối nhà máy với hệ thống trạm bù Quảng
Bình có l = 60 km.
+ Điện kháng của máy phát điện. Ta có X"d = 0,125
X*
F1
= X*
F2


= Xd" . = 0,177
+ Điện kháng của MBA 2 cuộn dây B1 và B2. Ta có :
X
B
= X
B1
= X
B2

=
Ta có sơ đồ thay thế như sau:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 21
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 22
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Hình 14: Sơ đồ tương đương
3.2.5 Tính toán ngắn mạch tại điểm N
1
.
\
Từ sơ đồ thay thế ta có sơ đồ biến đổi tương đương như sau

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 23
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
Hình 16: Sơ đồ 1
Với E
1
= E
F1
; E
2
= E

F2
;E
3
=E
HT1
; E
4
= E
HT2
X
9
= X
1
+ X
3
= 0,325 +0,3 = 0,625
X
10
= X
2
+ X
4
= 0,325 +0,2268 = 0,5518
X
11
=X
12
= X
5
+ X

7
= 0,225 +0,177 = 0,402
Sơ đồ 1 tương đương với


Hình 17: Sơ đồ 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 24
Khoa Điện

Lớp ĐHLT Điện B –K3
X
13
= X
9
// X
10
=
X
14
= X
11
// X
12
=
E
5
= 1 ; E
6
= 1,08
Sơ đồ 2 tương đương với

Hình 18: Sơ đồ 3
X
15
= X
13
// X
14
=
Dòng điện ngắn mạch tại điểm N
1
Dòng điện xung kích
Tra bảng 7.6 những giá trị của các thành phần của hệ thống điện trang 227 sách
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 25