Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
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 ở tất cả các nước trên thế giới. Việc sử dụng các
nguồn năng lượng hiện có, quy 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 các nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, gồm 4 tổ máy
công suất mỗi tổ là 100 MW 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 chế độ nhiệt của máy biến áp
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mặc dù với sự nỗ lực của bản thân song
do kiến thức còn hạn chế và thời gian có hạn nên trong bản đồ án tốt nghiệp không thế
tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy cô
để bản đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn.
Qua đây, em xin chân thành cám ơn thầy giáo ThS. Phạm Ngọc Hùng đã trực
tiếp hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án, cùng các thầy cô giáo
trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế tốt nghiệp này.
Em xin trân trọng cảm ơn ./.
Hà Nội, tháng 1 năm 2015
Sinh viên
Phạm Thế Dũng
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 1
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
MỤC LỤC
Phần I:
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 2

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Chương 1:
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT-
CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Tại mỗi thời điểm điện năng do công suất nhà máy phát ra phải cân bằng với
điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải. Trong thực tế điện năng
tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất
quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành nhà máy.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo
các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy
biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà
máy điện với nhau.
1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.
Nhiệm vụ là thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất
đặt 200 MW gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 50 MW.
+ Chọn điện áp của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng ngắn mạch ở các
cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như việc vận hành nên chọn các máy
phát điện cùng loại.
Dựa vào tài liệu “THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN
ÁP” –PGS.TS. Phạm Văn Hòa(chủ biên) và ThS.Phạm Ngọc Hùng –Nhà xuất bản khoa
học và kĩ thuật, Hà Nội 2007, ta chọn máy phát có các thông số như bảng 1.1:
Bảng 1.1.Thông số kĩ thuật máy phát (Tra bảng 1.1 phụ lục 1)
Loại MPĐ Thông số định mức Điện kháng tương đối
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 3
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
S
đm,
MVA
P

đ
,
MW
U
đm
,
kV
n
đm
,
v/ph
cosφ
đm
I, kA X
’’
d
X
’
d
X
d
TBФ-50-3600 62,5 50 10,5 3000 0,8 5,73 0,134 0,179 14,036
1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
Công suất phụ tải các cấp điện áp tại từng thời điểm được xác định theo công
thức sau:
max
P(t)
S(t)
cos
P%(t)

P(t) .P
100
=
ϕ
=


Trong đó:
S(t) – công suất biểu kiến ở từng cấp tại thời điểm t.
P(t) - công suất phụ tải tại thời điểm t.
P
max
– công suất phụ tải lúc cực đại.
P%(t) – phần trăm công suất cực đại.
Cosφ – hệ số công suất của phụ tải.
1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
TNM dat
TNM
TNM
TNM
(t)
(t)
(t)
P%(t)
P .P
100
P
S
cos

=
=
ϕ
Trong đó: Pdat : công suất tác dụng đặt toàn nhà máy
Pdat=n.Pdm=4.50=200 (MW)
Sdat=n.Sdm=4.62,5=250 (MVA)
Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 4
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Bảng 1.2.1.Biến thiên của phụ tải toàn nhà máy.
Giờ 0-5 5-8 8-11
11-
14
14-
17
17-
20
20-
22
22-
24
P
tnm
% 90 80 80 80 100 100 100 90
S
tnm
(t) 225 200 200 200 250 250 250 225
1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng.
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng
nhiên liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 5-10% tổng

công suất phát.
Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta thiết kế có công suất tự dùng chiếm 7%.
Công suất tự dùng gồm 2 thành phần :
 Thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công
suất phát của nhà máy.
 Thành phần thứ hai (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát
của nhà máy.
Phụ tải tự dùng của nhà máy điện được xác định theo công thức sau :
TNM
TD TD max
dat
TD
TD
TD
P (t)
(t) . 0, 4 0,6.
P
(t)
(t)
P P
P
S
cos
+
 
=
 ÷
 
=
ϕ

Trong đó: S
TD
(t): công suất tự dùng tại thời điểm t.
P
TD
(t): công suất tác dụng tự dùng tại thời điểm t.
cosφ
TD
: hệ số công suất tự dùng.
P
TDmax
: công suất tự dùng cực đại.
α
TD
%: hệ số tự dùng cực đại.
Theo nhiệm vụ thiết kế:
α
TD
=7%; cosφ
TD
=0,83
TD max TD dat
7
%.P .200 14MW
100
P
= α = =
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 5
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:
Bảng 1.2.2.Biến thiên của phụ tải tự dùng .
Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
TNM
(t
)
180 160 160 160 200 200 200 180
S
TD
(t)
15,85
5
14,84
3
14,84
3
14,84
3
16,86
7
16,86
7
16,86
7
15,85
5
1.2.3.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
P

max
= 8 MW Gồm : 2 lộ kép x 3 MW x 3km
cosϕ = 0,86 2 lộ đơn x 2 MW x 3km
Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:
Bảng 1.2.3.Biến thiên của phụ tải cấp điện áp máy phát.
Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
UF
% 90 90 90 100 100 100 100 90
S
UF
(t) 8,372 8,372 8,372 9,302 9,302 9,302 9,302 8,372
1.2.4.Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung (110kV).
Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
P
max
= 70 MW Gồm : 1 lộ kép x 70 MW
cosϕ = 0,85
Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:
Bảng 1.2.4.Biến thiên của phụ tải cấp điện áp trung.
Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
UT
% 90 80 80 90 90 100 90 90
S
UT
(t
)
74,11
8

65,88
2
65,88
2
74,11
8
74,11
8
82,35
3
74,11
8
74,11
8
1.2.5.Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao (220kV).
Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
P
max
= 60 MW Gồm : 1 lộ đơn x 60 MW
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 6
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
cosϕ = 0,89
Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:
Bảng 1.2.5.Biến thiên của phụ tải cấp điện áp cao.
Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
UC
% 90 90 80 95 95 95 95 90
S
UC

(t) 60,674 60,674 53,933 64,045 64,045 64,045 64,045 60,674
1.2.6.Đồ thị công suất phát về hệ thống.
Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 80km. Theo nguyên
tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng công suất thu), công
suất phát về hệ thống được xác định theo công thức:
[ ]
TNM VHT UF UT UC TD
VHT TNM UF UT UC TD
S (t) S (t) S (t) S (t) S (t) S (t)
S (t) S (t) S (t) S (t) S (t) S (t)
= + + + +
=> = − + + +
Trong đó:
SVHT(t): công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
STNM(t): công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
SUF(t): công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.
SUT(t): công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t.
SUC(t): công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t.
STD(t): công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
Ta có bảng tổng hợp phụ tải toàn nhà máy như sau:
Bảng 1.2.6.Biến thiên của phụ tải tổng hợp toàn nhà máy.
Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 7
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
S
TNM
(t) 225 200 200 200 250 250 250 225
S
UF
(t) 8,372 8,372 8,372 9,302 9,302 9,302 9,302 8,372

S
UT
(t) 74,118 65,882 65,882 74,118 74,118 82,353 74,118 74,118
S
UC
(t) 60,674 60,674 53,933 64,045 64,045 64,045 64,045 60,674
S
TD
(t) 15,855 14,843 14,843 14,843 16,867 16,867 16,867 15,855
S
VHT
(t) 65,981 50,228 56,970 37,692 85,668 77,432 85,668 65,981
Kết luận:
Qua bảng số liệu trên ta thấy: S
VHT
(t) >0 trong mọi thời điểm.
Do vậy nhà máy luôn phát công suất thừa cho hệ thống.
Nhận xét:
+Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:
 Cấp điện áp máy phát: 10,5 kV.
 Cấp điện áp trung: 110 kV.
 Cấp điện áp cao: 220 kV.
+Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt là 250 MVA so với công suất đặt của hệ thống
(2500 MVA) chiếm 10%.
+Phụ tải cấp điện áp máy phát có:
max min
UF UF
S 9,302MVA; S 8,372MVA= =
+Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có:
max min

UT UT
S 82,353MVA; S 65,882MVA= =
+Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV có:
max min
UC UC
S 64,045MVA; S 53,933MVA= =
+Công suất phát về hệ thống:
max min
VHT VHT
S 85,668MVA; S 37,692MVA= =
Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ
thống khi cực đại so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 37,27%.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 8
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Qua phân tích trên ta thấy: nhà máy nhiệt điện thiết kế đóng vai trò rất quan
trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải
địa phương, phụ tải cấp điện áp trung, phụ tải cấp điện áp cao mà còn cung cấp cho hệ
thống đến 34,27%.
Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn
nhà máy như sau:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 9
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 10
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
1.3.ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN.
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 kĩ thuật.
Cơ sở để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất MF, công suất
HT, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng…

 Giả sử phụ tải cấp điện áp máy phát lấy điện từ 2 đầu cực MF. Khi đó lượng điện
cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm:
max
9,302
.100 .100 7,442% 15%
2. 2.62,5
UF
dmF
S
S
= = <
Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phương trong các phương án nối dây
không cần xây dựng thanh góp điện áp MF.
 Vì mạng điện phía cao 220kV và phía trung 110kV là lưới trung tính nối đất và
có hệ số có lợi:
C T
C
U U
220 110
0,5
U 220
−
−
α = = =
Do vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc.
 Cấp điện áp trung 110kV có công suất:
max min
UT UT dmF
S 82,353 (MVA); S 65,882 (MVA); S 62,5 (MVA)= = =
Do đó ta có thể ghép 1-2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây phát bên trung.

 Cấp điện áp cao 220kV có:
max min
UC UC
S 64, 045 MVA); S 53, 933 (MVA)
= ( =
 Công suất phát về hệ thống:
max min
VHT VHT dp
S 85, 668 (MVA); S 37, 692 (MVA); S 100 (MVA)
= = =
Do vậy có thể ghép từ 2-3 bộ MF-MBA kể cả MBA tự ngẫu và 2 cuộn dây bên cao
áp.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 11
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Từ các nhận xét trên ta đưa ra một số phương án nối dây như sau:
1.3.1.Phương án 1:
 Nhận xét:
Phương án này có 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để
cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ MF-MBA tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện
áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc
thiều cho phía 110kV.
*Ưu điểm:
 Chỉ có 2 chủng loại MBA, thiết bị phân phối phía cao đơn giản.
 Vận hành linh hoạt, vốn đầu tư ít.
*Nhược điểm:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 12
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Công suất của 2 bộ MF-MBA 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 MBA cao.

1.3.2.Phương án 2:
 Nhận xét:
Phương án này có 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để
cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ MF-MBA tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện
áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc
thiều cho phía 110kV.
*Ưu điểm:
Việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tương ứng.
*Nhược điểm:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 13
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Do có thêm 1 bộ MF-MBA bên cao so với Phương án I nên vốn đầu tư ban đầu sẽ
lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn.
1.3.3.Phương án 3:
 Nhận xét:
Phương án này bên trung áp có 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây F3, F4 và B3, B4 làm
việc song song. Còn bên cao áp 220kV có 2 bộ Mf-MBA 2 cuộn dây F1, F2 và B1, B2
làm việc song song. Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau ta dùng MBA B5, B6.
*Ưu điểm: vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục.
*Nhược điểm:
 Số lượng MBA nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời quá trình vận
hành xác suất sự cố MBA tăng, tổn thất công suất lớn.
 Khi sự cố bên trung thì MBA tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so
với công suất của nó.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 14
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Kết luận:
Qua phân tích 3 phương án đưa ra ở trên, ta giữ lại phương án 1 và 2 để tính
toán kinh tế- kĩ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy.
Chương 2:

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 rất lớn và bằng khoảng (4
÷
5) lần tổng công suất của các máy phát
điện. Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số
lượng máy biến áp ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho
các hộ tiêu thụ.
Để chọn MBA cho các phương án ta dựa vòa sơ đồ nối dây đã thiết kế ở Chương
1 để biết được số lượng và cách mắc các MBA, từ đó tiến hành chọn chủng loại, công
suất và thông số kĩ thuật khác của MBA.
• MBA 3 pha 2 cuộn dây mắc theo sơ đồ bộ MF-MBA thì công suất được chọn theo
công thức sau:
dmB dmF
S
S
≥
Trong đó: S
dmB
: công suất định mức của MBA.
S
dmF
: công suất định mức của máy phát.
• MBA tự ngẫu thì công suất định mức được chọn theo biểu thức:
dmB dmF
1
.S
S
≥
α

α: hệ số có lợi của MBA. (α=0,5)
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 15
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của
chúng.
Sau khi chọn xong công suất định mức của MBA ta cần kiểm tra lại khả năng tải
của MBA trong các điều kiện sự cố xem có thỏa mãn hay không, nếu không thỏa mãn
thì phải chọn lại công suất định mức của MBA.
2.1.PHƯƠNG ÁN 1:
2.1.1.Chọn công suất cho các MBA.
• Bộ MF-MBA 2 cuộn dây : S
dmB3,B4
≥ S
dmF
= 62,5 (MVA)
• MBA tự ngẫu :
2 3
62,5
125 )
0,5
1
.
0,5
dmB dmB dmF
MVA
S S S
= = (
= ≥
Bảng 2.1.1.Thông số kĩ thuật của MBA phương án I.

SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 16
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Cấp
điện
áp
khu
vực
Loại
S
đm
MVA
Điện áp cuộn dây
(kV)
Tổn thất (kW) U
N
% I%
P
0
P
N
C-T C-H T-H
C T H A C-T C-H T-H
110 Tдц 80 121 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55
220 ATдцTH 160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5
2.1.2.Phân bố tải cho các MBA.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế, đối với bộ MF-MBA 2 cuộn dây, ta cho phát
hết công suất từ 0=24h lên thanh góp, tức là cho B3, B4 làm việc với đồ thị phụ tải
bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi MBA được xác định :
max
3 4

1 1
. 62,5 .16,867 58, 283 ( )
4 4
B B bo dmF TD
S S S S S MVA= = = − = − =
-Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t.
1
( ) [ ( ) 2. ]
2
1
( ) [ ( ) ( )]
2
( ) ( ) ( )
CT UT bo
CC VHT UC
CH CC CT
S t S t S
S t S t S t
S t S t S t

= −



= +


= +




Bảng 2.1.2.Bảng phân bố công suất MBA phương án I.
MBA
S
(MVA)
Thời gian (t)
0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
B3, B4 S
C
= S
H
58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283
B1, B2
S
C
63,327 55,451 55,451 50,868 74,856 70,739 74,856 63,327
S
T
-21,224 -25,342 -25,342 -21,224 -21,224 -17,107 -21,224 -21,224
S
H
42,103 30,109 30,109 29,644 53,632 53,632 53,632 42,103
2.1.3.Kiểm tra khả năng mang tải của các MBA.
• Kiểm tra khi bình thường.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 17
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
Công suất định mức của các MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường.
• Kiểm tra khi sự cố.
Xét 3 sự cố làm máy biến áp còn lại mang tải nặng nề nhất:

- Sự cố 1: Hỏng 1 bộ bên trung (MBA B3) tại thời điểm
- Sự cố 2: Hỏng 1 MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải trung cực đại
- Sự cố 3: Hỏng 1 MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải trung cực đại
Tính toán cụ thể cho từng trường hợp sự cố:
 Sự cố 1: Hỏng 1 bộ bên trung (MBA B3) tại thời điểm
Giá trị công suất phụ tải các cấp tại thời điểm :
Thời
gian
S
UTmax
,
MVA
S
UF
,
MVA
S
UC
,
MVA
S
TD
,
MVA
S
VHT
,
MVA
17-20(h) 82,353 9,302 64,045 16,867 77,432
Sơ đồ nối điện:

SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 18
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
+Điều kiện kiểm tra sự cố:
Quá tải sự cố cho phép tối đa là: với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong
ngày, và không được quá 5 ngày đêm liên tục.
• Khi sự cố MBA-B3 (hoặc B4) mỗi MBA TN cần phải tải một lượng công suất là:
max
boB4
(S - S )
82,353 58,283
12,035 ( )
2 2
UT
S MVA
−
= = =

• Thực tế mỗi MBA TN phải tải được một lượng công suất là:
1( 2)
. . 1,4.0,5.160 112 ( )
sc
qt
B B dmAT
S k S MVA
α
= = =
Ta thấy: S
đmTN
= 112(MVA) > 12,035 (MVA)
⇒Do vậy MBA không bị quá tải.

+Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA TN khi sự cố B3.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 19
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
• Phía trung của MBA TN phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất:
[ ]
max
4
1
82,353 58,283 12,035 ( )
2
1
[ ]
2
UT
CT
boB
MVA
S S S
− =
= − =
• Lượng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2):
max max
1 1 1 1
. . 62,5 .9,302 .16,867 53,632 ( )
2 4 2 4
UT UT
UF TD
dmF
CH
S S S MVA

S
= − − = − − =
• Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B1 (B2):
53,632 12,035 41,597 ( )
CH CT
CC
S MVA
S S
− = − =
=
• Qua phân bố công suất ta thấy công suất được truyền từ hạ lên trung và cao
nên cuộn hạ mang tải nặng nhất:
S
hạ
= S
CH
= 53,632 (MVA) < S
tt
= 62,5 (MVA)
⇒Vậy MBA không bị quá tải.
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với
lúc bình thường là:
max max
( ) 2. (77,432 64,045) 2.41,597 58,283 ( )
UT UT
VHT
UC CC
thieu
S S S MVA
S

+ − = + − =
=
Ta thấy: S
dtHT
=100(MVA) > S
thiếu
=58,283(MVA)
⇒ Vậy MBA làm việc ổn định.
Sự cố 2: Hỏng 1 MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải trung cực đại
Sơ đồ nối điện:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 20
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
+Điều kiện kiểm tra sự cố:
Quá tải sự cố cho phép tối đa là: với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong
ngày, và không được quá 5 ngày đêm liên tục.
• Khi sự cố MBA-B1 (hoặc B2) mỗi MBA TN cần phải tải một lượng công suất là:
max
boB4
S - 2.S 82,353 2.58, 283 34,213 ( )
UT
MVA
S
= − = −
=
• Thực tế mỗi MBA TN phải tải được một lượng công suất là:
2( 1)
. . 1,4.0,5.160 112 ( )
sc
qt
B B dmAT

S k S MVA
α
= = =
Ta thấy: S
đmTN
= 112(MVA) > -34,213 (MVA)
⇒Do vậy MBA không bị quá tải.
+Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA TN khi sự cố B1.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 21
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
• Phía trung của MBA TN phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất:
max
34,213 ( )
2. 82,353 2.58, 283
UT
CT
bo
MVA
S S S
= −
= − = −
• Lượng công suất từ máy phát F2 cấp bên phía hạ của B2:
max max
1 1
. 62,5 9,302 .16,867 49,981( )
4 4
UT
UF TD
dmF
CH

S S S MVA
S
= − − = − − =
• Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2:
49,981 34,213 84,194 ( )
CH CT
CC
S MVA
S S
− = + =
=
• Qua phân bố công suất ta thấy công suất được truyền từ trung đồng thời từ hạ
lên cao. Trường hợp này công suất làm việc của MBA bị giới hạn bởi phía hạ và
phía cao, tức là bị giới hạn bởi khả năng tải của cuộn hạ và cuộn nối tiếp.
S
nt
= α.(S
CH
+S
CT
)= 0,5.(49,981+34,213)= 42,097 (MVA) < S
tt
= 62,5 (MVA)
S
hạ
=S
CH
= 49,981 (MVA) <S
tt
⇒Vậy MBA không bị quá tải.

• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với
lúc bình thường là:
max max
( ) (77,432 64,045) 84,194 57,283 ( )
UT UT
VHT
UC CC
thieu
S S S MVA
S
+ − = + − =
=
Ta thấy: S
dtHT
=100(MVA) > S
thiếu
=57,283(MVA)
⇒ thoả mãn điều kiện.
 Sự cố 3: Hỏng 1 MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải trung cực đại
Giá trị công suất phụ tải các cấp tại thời điểm :
Thời
gian
S
UTmin
,
MVA
S
UF
,
MVA

S
UC
,
MVA
S
TD
,
MVA
S
VHT
,
MVA
5-8(h) 65,882 8,372 60,674 14,843 50,228
Sơ đồ nối điện:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 22
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
+Điều kiện kiểm tra sự cố:
Quá tải sự cố cho phép tối đa là: với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong
ngày, và không được quá 5 ngày đêm liên tục.
• Khi sự cố MBA-B1 (hoặc B2) mỗi MBA TN cần phải tải một lượng công suất là:
min
boB4
S - 2.S 65,882 2.58, 283 50,684 ( )
UT
MVA
S
= − = −
=
• Thực tế mỗi MBA TN phải tải được một lượng công suất là:
2( 1)

. . 1,4.0,5.160 112 ( )
sc
qt
B B dmAT
S k S MVA
α
= = =
Ta thấy: S
đmTN
= 112(MVA) > -50,684 (MVA)
⇒Do vậy MBA không bị quá tải.
+Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA TN khi sự cố B1.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 23
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA
• Phía trung của MBA TN phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất:
min
50,684 ( )
2. 65,882 2.58,283
CT
UT bo
MVA
S S S
= −
= − = −
• Lượng công suất từ máy phát F2 cấp bên phía hạ của B2
min min
1 1
. 62,5 8,372 .14,843 50,417 ( )
4 4
UT

UF TD
dmF
CH
S S S MVA
S
= − − = − − =
• Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2:
50,417 50,684 101,101( )
CH CT
CC
S MVA
S S
− = + =
=
• Qua phân bố công suất ta thấy công suất được truyền từ trung đồng thời từ hạ
lên cao. Trường hợp này công suất làm việc của MBA bị giới hạn bởi phía hạ và
phía cao, tức là bị giới hạn bởi khả năng tải của cuộn hạ và cuộn nối tiếp.
S
nt
= α.(S
CH
+S
CT
)= 0,5.(50,417+50,684)= 50,55 (MVA) < S
tt
= 62,5 (MVA)
S
hạ
= S
CH

= 50,481 (MVA) <S
tt
= 62,5 (MVA)
⇒Vậy MBA không bị quá tải.
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với
lúc bình thường là:
min min
( ) (50,228 60,674) 101,101 9,801( )
UT UT
VHT
UC CC
thieu
S S S MVA
S
+ − = + − =
=

Ta thấy: S
dtHT
=100(MVA) > S
thiếu
=9,801(MVA)
⇒ thoả mãn điều kiện.
2.1.4.Tính toán tổn thất điện năng MBA.
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
không tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
• Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
Do bộ MF-MBA làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm S

bo
=58,283
(MVA) nên tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây là :
2
2
bo
B3 B4 0 N
dmB
S
58,283
A A P P .8760 70 310. .8760 2054550,564(kWh)
S 80
 
 
 
 
 
∆ = ∆ = ∆ + ∆ = + =
 
 ÷
 ÷
 
 
 
 
 
 
• Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu.
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 24
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết ta phải tính tổn thất
công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:
CH TH
C CT
N N
N N
2
TH CH
T CT
N N
N N
2
CH TH
H CT
N N
N N
2
P P
1
P P
2
P P
1
P P
2
P P
1
P P
2


 
∆ −∆
∆ = ∆ +

 ÷
α
 


 
∆ − ∆

∆ = ∆ +

 ÷
α
 


 
∆ + ∆

∆ = −∆
 ÷
α

 

Trong đó:
C T H

N N N
P , P , P∆ ∆ ∆ −
tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ.
CT CH TH
N N N
P , P , P∆ ∆ ∆ −
tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung, cao-
hạ,trung-hạ.
α −
hệ số có lợi của MBA tự ngẫu;
C T
C
U U
220 110
0,5
U 220
−
−
α = = =
Và
Vậy ta có:

CH TH
C CT
N N
N N
2 2
TH CH
T CT
N N

N N
2 2
CH TH
H CT
N N
N N
2 2
P P
1 1 190 190
P P 380 190 (kW)
2 2 0,5
P P
1 1 190 190
P P 380 190 (kW)
2 2 0,5
P P
1 1 190 190
P P 380 570 (kW)
2 2 0,5

 
∆ −∆
−
 
∆ = ∆ + = + =

 ÷
 ÷
α
 

 


 
∆ − ∆
−
 
∆ = ∆ + = + =

 ÷
 ÷
α
 
 
 
∆ + ∆
+
 
∆ = − ∆ = − =
 ÷
 ÷
α
 
 







Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu B2, B3 là:
2 2 2
8760. 365. . . . .
1 2 0
24
8760.
0
24
C T H
S S S
C T H
i i i
A A P P P P t
B B N N N i
S S S
i
dmB dmB dmB
P B
i
i
∆ = ∆ = ∆ + ∆ + ∆ + ∆ ∆
∑
∈
= ∆ +
∑
∈
 
     
 
 ÷  ÷  ÷

 
 ÷  ÷  ÷
 ÷  ÷  ÷
 
     
 
 
Trong đó:
SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 25