Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW.DOC

Lời nói đầu
Trong quá trình phát triển của một quốc gia thì điện năng là một trong
những nguồn năng lợng không thể thiếu đợc. Điện năng phục vụ đắc lực cho mọi
hoạt động, trong mọi ngành nghề của xã hội. Để hiểu đợc tầm quan trọng của
điện năng và vận hành tốt đợc hệ thống điện thì ngời giáo s, tiến sĩ và các chuyên
giacủa ngành điện góp phần không nhỏ, là một sinh viên ngành hệ thống điện
em rất hiểu điều đó. Trong quá trình học tập trong nhà trờng thì việc thiết kế
phần điện trong nhà máy điện là một công việc rất phức tạp, nó bao gồm nhiều
yếu tố mang tính độc lập cao, đòi hỏi ngời thiết kế phải nắm bắt một cách tổng
quát công việc mình làm, vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức đã tích
góp đợc trong học tập và trên thực tế cũng nh những ảnh hởng của các yếu tố bên
ngoài đến thiết kế thi công, công trình và vận hành. Thiết kế phần điện trong nhà
máy điện (một khâu quan trọng của hệ thống điện) trong khi đang ngồi trên ghế
nhà trờng sẽ giúp em có đợc không ít kinh nghiệm để chuẩn bị trớc khi ra công
tác.
Để hoàn thiện đợc đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự h-
ớng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện của Trờng
ĐHBK Hà Nội, đặc biệt là thầy GS.TS. Lã Văn út.
Do còn hạn chế về những kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn em sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đợc sự quan tâm, đóng góp ý kiến
của các thầy cô và các bạn để đồ án đợc hoàn thiện hơn.
Mục lục
Chơng I
Tính toán cân bằng công suất
I. Chọn máy phát điện 3
II. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp 4
Chơng II
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Tính toán chọn máy biến áp
I. Lựa chọn máy biến áp 17
II. Tính tổn thất điện năng 32

III. Tính toán dòng cỡng bức 41
Chơng III
Chọn máy cắt - tính toán kinh tế -kĩ thuật
Chọn phơng án tối u
I. Chọn máy cắt 48
II. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 52
Chơng IV
tính toán ngắn mạch
I. Đặt vấn đề 60
II. Chọn điểm ngắn mạch 61
Chơng V
Chọn dây dẫn và khí cụ điện
I. Chọn máy cắt và dao cách ly 85
II. Chọn thanh dẫn và thanh góp 87
Chơng VI
Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị tự dùng
I. Chọn sơ đồ nối điện 112
II. Chọn thiết bị tự dùng 112
Trờng ĐH BK Hà Nội
2
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Chơng I
Tính toán cân bằng công suất
I. Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện.
Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW. Nhà
máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đờng dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km.
Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất
dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh cái của hệ thống
nối với đờng dây ) là 0,65.

- Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải:
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát có U
đm
=10,5kV
+ Phụ tải điện áp trung có U
đm
=110kV
- Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có U
đm
=220kV.
Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau:
+ Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu t, tiêu hao nhiên liệu để
sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhng
về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không đợc lớn
hơn dự trữ quay về hệ thống.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành về sau, nên chọn các
máy phát điện cùng loại.
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng
điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện
hơn.
Tuy nhiên do đã biết số lợng và công suất của từng tổ máy thì do đó chỉ
cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tơng ứng với các
thông số kĩ thuật khác nh điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công
suất cos, các điện kháng x'd, x''d
Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số nh sau: Tra trong
bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách " Thiết kế
nhà máy điện và trạm biến áp " của P.GS. Nguyễn Hữu Khái.
Bảng 1
Trờng ĐH BK Hà Nội
3

Đồ án thiết kế nhà máy điện
Loại
máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tơng đối
Loại
máy
kích
thích
n
v/ph
S
MV
A
P
MW
U
KV
Cos

I
KA
x''
d
x'
d
x
d
TH-
120-2

3000 125 100 10,5 0,8 6,875 0,192 0,278 1,907
BIT-
450-
500
II. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện
áp
Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy
phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng tiêu thụ điện năng ở các hộ
tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay
đổi. Việc nắm đợc quy luật này là tìm đợc đồ thị phụ tải và điều này rất quan
trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa
chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật,
nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài việc dựa vào đồ thị phụ tải còn cho
phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các tổ
máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy
phát điện với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ
tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P
max
và
hệ số công
suất cos của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải ở các cấp điện áp
theo công thức biểu kiến sau:
S
t
=
max
p
cos

ì
P% (1)
Trong đó:
S
t
là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA
P% là công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực
đại
P
max
là công suất của phụ tải cực đại, MW
cos là hệ số công suất của từng phụ tải
1. Phụ tải các cấp.
Trờng ĐH BK Hà Nội
4
Đồ án thiết kế nhà máy điện
1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5kV
Phụ tải cấp điện áp máy phát đã cho P
max
=16,4MW, cos=0,8
Phụ tảI bao gồm các đờng dây:
4kép x3,2 MW x4km
1đơn x1,2 MW x3km
Theo đầu bài cho bảng biến thiên công suất tác dụng tại thời điểm t, tính
theo phần trăm (%), áp dụng theo công thức (1) tính công suất biểu kiến của phụ
tải ta có bảng kết quả sau.
Bảng 2
t (h) 0
ữ
6 6

ữ
10 10
ữ
14 14
ữ
18 18
ữ
24
P% 50 70 85 100 60
S
UF
(MVA) 10,25 14,35 17,425 20,5 12,3
Từ bảng kết quả trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy
phát.




6
110
114
1118
2224
10,25
14,35
117,4253
2220,55
1212,31
(t)

h
S

(MWA)
0
8
112
2220
4
Hình 1
Trờng ĐH BK Hà Nội
5
Đồ án thiết kế nhà máy điện
1.2 Phụ tải điện áp trung 110kV
Phụ tải điện áp trung đã cho P
max
=180MW, cos=0,8
Phụ tảI bao gồm các đờng dây: 1kép + 4đơn
Tơng tự tính công suất biểu kiến của phụ tải ở cấp điện áp máy phát ta có
bảng kết quả sau.
Bảng 3
T(h)
0
ữ
4 4
ữ
10 10
ữ
14 14
ữ

18 18
ữ
24
P% 75 85 100 90 75
S
UT
(MVA) 168,75 191,25 225 202,5 168,75
Từ bảng kết quả trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải ở cấp điện áp trung.
S (MVA)
225
191,25 202,5
168,7 168,7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h)
Hình 2
2. Phụ tải toàn nhà máy
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là P
đ
=400MW, cos=0,8
Công suất biểu kiến của toàn nhà máy đợc tính theo công thức:
Trờng ĐH BK Hà Nội
6
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S
tnm
=
ĐMF
p
cos
ì
P% (2)

Dựa vào công thức (2) tính công suất biểu kiến của toàn nhà máy ta có bảng kết
quả sau.
Bảng 4
T (h)
0
ữ
8 8
ữ
12 12
ữ
14 14
ữ
20 20
ữ
24
P% 70 90 85 100 70
S(MVA) 350 450 425 500 350
Từ bảng kết quả trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
S(MVA)
500

450
425
350 350
t(h)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 3
3. Tự dùng
Trờng ĐH BK Hà Nội
7

Đồ án thiết kế nhà máy điện
Trong nhà máy nhiệt điện thì phụ tải tự dùng chiếm một phần đáng kể
khoảng (5ữ8)% tổng công suất phát ra của nhà máy. Một cách gần đúng ta có thể
xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:
S
td =
.S
nmmax
(0,4 + 0,6
maxnm
nm
S
S
)
Trong đó : S
nmmax
là công suất đặt của nhà máy,MVA
S
nm
là công suất của nhà máy tại thời điểm t,MVA
là số phần trăm lợng điện tự dùng, = 0,07
Theo công thức trên thì phụ tải tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần,
một thành phần không phụ thuộc vào phụ tải và một thành phần phụ thuộc vào
phụ tải.
Công suất biểu kiến của tự dùng nhà máy đợc tính theo công thức sau:
S
td
=
tnm(t)
Đ MF

ĐMF
S
nP
%
0,4 0,6
nP
100 cos
cos

ữ

ữ
ì + ì

ữ
ữ


(3)
Dựa vào công thức (3) ta có bảng kết quả sau.
Bảng 5
T (h)
0
ữ
8 8
ữ
12 12
ữ
14 14
ữ

20 20
ữ
24
S
tnm
(t) 350 450 425 500 350
S
td
(MVA) 28,7 32,9 31,85 35 28,7
Trờng ĐH BK Hà Nội
8
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Từ bảng kết quả trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải tự dùng.
S (MVA)
35
32,9
31,85
28,7 28,7
T(h)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 4
4. Công suất phát về hệ thống
Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát, phụ
tải điện áp trung và phát lợng công suất thừa lên hệ thống 220 kV.
Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy bằng tổng công suất tiêu thụ.
S
TNM
(t)=S
TD
(t)+S

UF
(t)+S
UT
(t)+ S
VHT
(t)
Vậy công suất phát về hệ thống:
S
VHT
(t)= S
TNM
(t)- S
TD
(t)+S
UF
(t)+S
UT
(t)
Trong đó:
S
VHT
(t): Công suất về hệ thống tại thời điểm t,MVA
S
TD
(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t,MVA
S
UF
(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t,MVA
S
UT

(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t,MVA
S
TNM
(t): Công suất của toàn nhà máy tại thời điểm t,MVA
Thay các giá trị đã tính đợc ở trên ta đợc kết quả tính toán phụ tải và cân
bằng công suất phát về hệ thống ở bảng sau:
Trờng ĐH BK Hà Nội
9
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Bảng 6
T (h) 0
ữ
4 4
ữ
6 6
ữ
8 8
ữ
10 10
ữ
12 12
ữ
14 14
ữ
18 18
ữ
20 20
ữ
24
S

tnm
(t) 350 350 350 450 450 425 500 500 350
S
UF
(t) 1 10,2 5 10,25 14,35 14,35 17,425 17,425 20,5 12,3 12,3
S
UT
(t) 1 68,75 191,25 191,25 191,25 225 225 202,5 168,75 168,75
S
TD
(t) 28,7 28,7 28,7 32,9 32,9 31,85 35 35 28,7
S
VHT
(t ) 142,3 119,8 115,7 211,5 174,675 150,725 242 283,95 140,25
Từ bảng kết quả trên ta vẽ đợc đồ thị.
S(MVA)
283,95
242
211,5
174,675
150,725
142,3
119,8 140,25
115,7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t (h)
Hình 5
5. Đồ thị tổng của toàn nhà máy
Trờng ĐH BK Hà Nội
10
Đồ án thiết kế nhà máy điện

S(MVA)

500


450 425




S
HT
350 350

S


275,325
271,275 268
238,5
234,2


230,2
S
T 216,05
TDUF
SSS ++

209,75

207













55,5
50,325
49,275 47,3


S
TD
47,25
43,05
38,95 41
TDUF
SS +

17,25 20,5
14,35
S
UF
UF
S
10,25 12,3


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t (h)

Hình 6
6. Nhận xét
Qua đồ thị phụ tải tổng hợp trên ta có một số nhận xét chung nh sau:
Nhà máy phát công suất cực đại S
nmmax
= 500 MVA lúc14h - 20h, công suất
cực tiểu S
nmmin
= 350 MVA vào lúc 0h- 8h và 20h - 24 h.
Công suất phụ tải trung áp cực đại S
Tmax
= 225 MVA vào lúc 10h - 14h và
cực tiểu S
Tmin
= 168,75 MVA lúc 0h - 4h và 18h - 24h
Trờng ĐH BK Hà Nội
11

Đồ án thiết kế nhà máy điện
Công suất phát lên hệ thống cực đại S
htmax
=283,95 MVA lúc 18h - 20h và
cực tiểu S
htmin
= 115,7 MVA lúc 6h - 8h
Công suất phụ tải điện áp máy phát cực đại S
đfmax
= 20,5 MVA lúc 14 h - 18
h và cực tiểu S
đfmin
= 10,25 MVA lúc 0 - 6 h
Công suất tự dùng cực đại S
tdmax
=35MVA lúc 14h-20h và cực tiểu
S
tdmin
=28,7MVA lúc 0h- 8h và 20h - 24h.
Công suất dự trữ quay của hệ thống S
dtq
= 12% .4400 = 528 MVA.
Công suất phát lớn nhất của nhà máy là 500 MVA, lợng công suất này chủ
yếu phát cho phụ tải trung áp (110 kV) S
Tmax
= 225 MVA, một phần nhỏ cấp cho
phụ tải địa phơng (10,5kV), S
đfmax
= 20.5 MVA và tự dùng còn lại phát về hệ
thống (220 kV), mà hệ thống có công suất 4400 MVA, công suất phát về hệ

thống cực đại là 283,95 MVA vì vậy nhà máy thiết kế rất quan trọng đối với phụ
tải trung áp. Nhà máy thiết kế với 4 máy phát và 3 cấp điện áp 220 kV, 110 kV,
10,5 kV, phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) chiếm so với công suất định mức
của một máy phát là
125
25,10
=8,2% < 10%. Các nhận xét này đợc dùng để tính
toán, lựa chọn sơ đồ nối điện ở phần sau.
III. lựa chọn sơ đồ nối điện của nhà máy điện
1.Đề xuất các ph ơng án
lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một công việc rất quan
trọng trong quá trình thiết kế nhà máy, dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái
nhìn tổng quan về phần điện trong nhà máy. Sơ đồ lựa chọn phải thoả mãn đợc
các yêu cầu cơ bản về kinh tế -kĩ thuật cũng nh đảm bảo an toàn cho ngời và
thiết bị.
Yêu cầu kỹ thuật nh đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện liên tục cho các hộ
tiêu thụ, vận hành đơn giản, linh hoạt.
Theo nhận xét cuối chơng 1 ta thấy phụ tải điện áp trung rất quan trọng đối
với nhà máy. Phụ tải địa phơng chiếm một lợng bé nên để đơn giản trong vận
hành ta sử dụng sơ đồ bộ (máy phát điện ghép bộ với máy biến áp), phụ tải địa
phơng lấy ở hạ áp của máy biến áp liên lạc giữa hai hệ thống. Trong sơ đồ ghép
bộ thì công suất mỗi bộ
Trờng ĐH BK Hà Nội
12
Đồ án thiết kế nhà máy điện
phải nhỏ hơn lợng dự trữ quay của hệ thống bởi vì nếu không thoả mãn điều này
thì khi xảy ra sự cố bộ đó thì phụ tải không đợc cung cấp điện đầy đủ do lợng
công suất dự trữ huy động về không đủ. Để liên lạc giữa hai hệ thống 110kV và
220 kV ta có thể sử dụng máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu nh-
ng do tính u việt của máy biến áp tự ngẫu so với máy biến áp ba cuộn dây nh tổn

thất điện năng bé, kích thớc, trọng lợng cũng nh tiêu hao vật liệu bé, hiệu suất
cao nên ta dùng biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống. Hơn nữa, điện áp ở
hệ thống 220 kV và phía trung áp 110 kV đều là mạng trung tính nối đất trực
tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống là hoàn toàn
phù hợp. Dựa vào phân tích trên ta vạch ra các phơng án nối điện sau:
Ph ơng án I
Hình 7
Nhận xét
Ưu đỉêm: Do phụ tải bên trung S
min
UT
=168,75 MVA> S
dmF
=125 MVA nên
máy phát bằng phẳng liên tục trong tổn thất máy biến áp trong chế độ hoạt động
bình thờng nhỏ
- sơ đồ đơn giản, dòng ngắn mạch nhỏ nên chọn các thiết bị
Nhợc điểm:phảI ding ba loại máy biến áp , gây khó khăn cho việc vận
hành và bảo vệ,ngoàI ra có thêm các mạch nối lên thiết bị phân phối điện áp cao
nên vốn đâu t tăng
Trờng ĐH BK Hà Nội
F
1
F
4
B
1
B
2
TN

1
TN
2
HT
220 kV
110 kV
F
2
F
3




13
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Ph ơng án 2
Hình 8
Trong phơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để làm liên lạc giữa 2 hệ
thống 110 kV và 220 kV, bên phía trung áp 110 kV còn có 2 bộ máy phát - máy
biến áp ghép bộ. Công suất đợc truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp,
đồng thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngợc lại.
Ưu điểm là sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên dễ vận hành, lắp đặt, l-
ợng điện đợc cấp liên tục cho phụ tải. Phụ tải trung áp lớn nhất 225 MVA lớn
hơn 2 tổ máy phát nên nó đợc cấp đủ công suất ít phải huy động từ hệ thống về.
Khi S
Tmin
thì tổn thất điện năng nhiều do phải truyền công suất qua hai loại máy
biến áp (máy biến áp hai dây quấn và máy biến áp tự ngẫu).
Nhợc điểm: số lợng thanh cáI nối vào thanh trung áp nhiều nên công suet

thừa bên trung trung vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất công
suất.
/Ph ơng án 3
Trờng ĐH BK Hà Nội
HT
TN
1
F
1

F
3
B
1
220 kV
F
2
TN
2
F
4
B
2
110 kV

14
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Hình 9
Nhận xét:
Trong phơng án 3 nàycó u điểm là ding í chủng loại máy biến áp

Nhợc điểm: cả bốn máy biến áp đều nối vao thanh cáI phía cao áp nên dòng
ngắn mạch qua phía cao rất lơn sinh ra vốn đầu t sẽ rất lớn .Khi xẩy ra sự cố một
máy biến áp tự ngẫu bị hang cs máy còn lại làm việc rất nặng nề dễ sinh ra quá
tảI,và cấp điện cho phụ tảI trung áp sẽ khong cao.
K ết luận:từ các nhận xét sơ bộ ở các phơng án trên cho they phơng án
III không thích hợp để chon làm phơng án tói u , ta chỉ xét 2 phơng án Ivà phơng
án II để so sánh chỉ tiêu về mặt kinh tế , kỹ thuật nhằm tìm ra một phơng án tối u
để tính toán và thiết kế cho nhà máy.
Chơng II
tính toán chọn máy biến áp
I. lựa chọn máy biến áp
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Điện năng
đợc sản xuất ở nhà máy điện đợc truyền tải đến hộ tiêu thụ thờng qua nhiều lần
Trờng ĐH BK Hà Nội
F
1
F
4
B
1
B
2
TN
1
TN
2
HT
220 kV
110 kV
F

2
F
3




15
Đồ án thiết kế nhà máy điện
biến đổi bằng các máy biến áp (MBA) tăng áp và giảm áp. Vì vậy tổng công suất
của máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất của máy phát điện. Mặc dầu hiệu
suất của máy biến áp tơng đối cao nhng tổn thất điện năng trong máy biến áp rất
lớn. Bởi vậy ngời ta mong muốn chọn số lợng máy biến áp ít và công suất đặt
nhỏ mà vẫn đảm bảo đợc an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện. Chọn
máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại, số lợng, công suất định mức, và hệ
số biến áp. MBA đợc chọn phải đảm bảo an toàn trong điều kiện bình thờng và
khi xảy ra sự cố nặng nề nhất.
Đối với nhà máy điện có phụ tải điện áp máy phát, cần tiến hành xây dựng
những đờng đặc tính phụ tải ngày đêm và sự trao đổi công suất giữa nhà máy với
hệ thống trong chế độ làm việc bình thờng, ngoài ra cũng phải xem xét những
luồng công suất trao đổi trong chế độ sự cố.
- Một trong những máy phát điện công suất lớn nhất của nhà máy nối vào
thanh góp điện áp máy phát nghỉ không làm việc (trờng hợp này các máy còn lại
phải làm việc với công suất định mức ).
- Khi sự cố trong hệ thống điện, các máy phát điện của nhà máy cần thiết
mang công suất định mức.
Việc liên lạc với hệ thống bằng một máy biến áp chỉ thực hiện khi công suất
truyền vào hệ thống không vợt quá công suất dự trữ quay của hệ thống trong chế
độ làm việc bình thờng.
Các máy biến áp và máy biến áp tự ngẫu thờng chọn loại ba pha có điều

chỉnh điện áp dới tải trừ máy biến áp hai cuộn dây nối bộ với máy phát điện.
Giả thiết các MBA đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trờng nơi
lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của
chúng.
I.2. Ph ơng án I ( hình 7 )
Trờng ĐH BK Hà Nội
16
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Hình 10
1. Chọn MBA bộ ( trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA hai cuộn dây ) ở phụ tải bên
trung
Đối với máy biến áp ghép bộ hai dây quấn công suất truyền tải cực đại qua
máy biến áp trong điều kiện nặng nề nhất là phụ tải tự dùng của bộ đó lấy từ hệ
thống dự phòng nên điều kiện chọn máy biến áp là:
a) chọn MBA B
2
:
Điều kiện chọn : S
đmB

S
đmF
=
Đ MF
P
cos
=
8,0
100
=125 MVA

chọn MBA kiểu TPH_125, các cấp điện áp 115/ 10,5


Bảng 7
LOạI
MáY

Sđm
(MVA)

Điện áp cuộn dây,kv Tổn thất,kw

UN%
IN%
C T H

P0
PN
C-T C-H T-H
A C-H
TPH
125 115

- 10,5 100 400

- 10,5

15 0,55

b) chọn MBA B

1
:
Trờng ĐH BK Hà Nội
F
1
F
4
B
1
B
2
TN
1
TN
2
HT
220 kV
110 kV
F
2
F
3




17
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Điều kiện chọn : S
đmB

S
đmF
=
Đ MF
P
cos
=
8,0
100
=125 MVA
chọn MBA kiểu T_125, các cấp điện áp 242/ 10,5
Bảng 8
LOạI
MáY

Sđm
(MVA)

Điện áp cuộn dây,kv Tổn thất,kw

UN%
IN%
C T H

P0
PN
C-T C-H T-H
A C-H
T

125 242

- 10,5 115 380

- 11

- 0,5


2.Máy biến áp tự ngẫu tăng áp (máy biến áp liên lạc )
ở chế độ bình thờng, máy biến áp liên lạc TN1 và TN2 đợc chọn lầ máy
biến áp điều áp dới tải với điều kiện : S
đmTN


1
S
thừa max
Trong đó:
S
đmTN
là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu có thể tính
=
220
110220
U
UU
c
Tc

=

= 0,5
S
thừa max
là công suất thừa cực đại của máy phát
Vì các phơng án không sử dung thanh góp nên:
S
max
thua
=SđmF
Do đó : S
đmB


1
S
max
thua

=
5,0
125
= 250 MVA
Ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATTH công suất 250 MVA.
Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho bởi bảng sau:
Bảng9
Trờng ĐH BK Hà Nội
18

Đồ án thiết kế nhà máy điện
Thông số
S
đm
MVA
U, kV
P
o
, Kw
P
n
,kW
U
n
%
I
O
%
Giá
(10
3
)R
Mã hiệu C T H C-T C-H T-H
ATTH
250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5
3. Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình th ờng
a. Phân bố dòng công suất trong các máy biến áp hai dây quấn ghép bộ.
Các máy biến áp ghép bộ hai dây quấn B
1
ta cho phát công suất bằng phẳng

để đỡ phải điều chỉnh nhiều khi phụ tải thay đổi do đó công suất truyền tải qua
máy biến áp bộ này là:
S
B1
=S
2
=S
bộ
= S
fđm
-
1
n
S
tdmax
= 125 -
4
35
=116,25 MVA.
Do điều kiện chọn S
Bđm
S
Fđm
nên máy biến áp không bị quá tải trong chế
độ làm việc bình thờng.
Đồ thị phụ tải của MBA B
1

t

69111
116,25
24

S
(h)

(MVA)
0000

Hình 11
b. Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2
Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế
độ làm việc bình thờng trong các khoảng thời gian đợc tính nh sau:
Trong phơng án này công suất truyền lên hệ thống do hai máy biến áp tự
ngẫu và một máy biến áp B1 nên công suất truyền lên phía cao 220 kV :
Trờng ĐH BK Hà Nội
19
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S
c1
= S
c 2
=
2
boht
SS
Công suất truyền lên trung áp 110 kV do một bộ máy phát điện- máy biến
áp và lợng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất
truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

S
T1
= S
T2
=
T bộ
S S
2

Công suất phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu là:
S
h1
= S
h2
= S
c1
+ S
T1
Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng 1, trong từng khoảng thời
gian t
i
ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất các phía của máy biến áp tự
ngẫu nh bảng dới đây.
Bảng 10
T, h
0
ữ
4 4
ữ
6 6

ữ
8 8
ữ
10 10
ữ
12 12
ữ
14 14
ữ
18 18
ữ
20 20
ữ
24
S
VHT
MVA
142,3 119,8 115,7 211,5 174,675 150,725 242 283,95 140,25
S
UT
MVA
168,75 191,25 191,25 191,25 225 225 202,5 168,75 168,75
S
c1,c2
MVA
13,025 1,775 -0,275 47,625 29,213 17,238 62,875 83,85 12
S
T1,T2

MVA

26,25 37,5 37,5 37,5 54,375 54,375 43,12 26,25 26,25
S
h1,h2
MVA
39,275 39,275 37,225 85,125 83,588 71,613 105,995 110,1 38,25
S
t1,t2
> 0 thể hiện công suất truyền tải từ hạ, cao sang trung của máy biến
áp tự ngẫu.SC1,C2<0 chứng tỏ công suất đI từ phía thanh góp hệ thống 220 kV
sang thanh góp 110 kV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110 kV
4. Kiểm tra điều kiện làm việc sự cố
Trong điều kiện làm việc sự cố máy biến áp thì sự cố trầm trọng là lúc phụ
tải trung áp cực đại, xét xem lúc đó công suất truyền lên hệ thống là bao nhiêu,
thiếu so với lúc vận hành bình thờng là bao nhiêu và máy biến áp có bị quá tải
hay không, nếu quá tải thì quá tải bao nhiêu phần trăm. Công suất lớn nhất của
phụ tải trung là: S
Tmax
=225MVA
Trờng ĐH BK Hà Nội
20
Đồ án thiết kế nhà máy điện
a. Khi sự cố một bộ máy biến áp - máy biến áp bên trung áp
Theo tính toán phân bố công suất tính dới đây ta có sơ đồ phân bố công suất
nh hình sau:
Hình 12
Khi sự cố một bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung áp thì nguồn công
suất cấp cho phụ tải trung là do phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên:
+công suất phía trung của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
T1

= S
T2
=
T max
S
2
=
2
225
= 112,5 MVA
+Mà Công suất định mức cuộn trung là:STđm=. SđmB=0,5.250=125 mva nên
ST<STđm .Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
+Công suất phát lên phía hạ ( khả năng phát của máy phát )
S
h1
=
1
n
min max
1
dmF UF TD
1
n
1
S S S
2 n

=
2
1






ì
ì
4
353
25,101253
= 169,25 MVA
+Công suất truyền lên phía cao 220 kV là:
S
c1
= S
c2
= S
H1
-S
T1
= 169,25 -112,5 =56,75 MVA
+Công suất phát lên hệ thống là:
S
ht
= 2S

c
= 2. 56,75=113,5MVA
Lợng công suất phát bị thiếu so với chế độ bình thờng là:
Trờng ĐH BK Hà Nội
F
1
F
4
B
1
B
2
TN
1
TN
2
HT
220 kV
110 kV
F
2
F
3




21
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S

thiếu
= S
VHT max
- S
ht
= 174,625- 113,5=61,125 MVA<S
dtquay
=528 MVA.
b. Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu TN1 hoặc TN2
Hình 13
Trong trờng hợp này ta kiểm tra máy biến áp tự ngẫu bị sự cố thì bộ bên
trung có cung cấp đủ cho phía trung hay không.
+Công suất phía trung của máy biến áp tự ngẫu là:
S
T1
= S
Tmax
- S
bộ
= 225- 116,25 = 108,75 MVA nghĩa là công suất truyền từ
trung sang cao của máy biến áp tự ngẫu.
+Mà Công suất định mức cuộn trung là:STđm=. SđmB=0,5.250=125 mva
nên ST<STđm .Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
+Công suất phát lên phía hạ là:
S
h1
=

ì

max
min
3
1
3
22
1
TD
UF
dmF
S
n
S
S
8
353
4
25,10
125
2
3 ì
ì=
=171,813 MVA
+Công suất truyền lên phía cao 220 kV là:
S

c1
= S
h1
- S
T1
= 171,813 -108,75 =63,063 MVA.
Đây cũng chính là lợng công suất phát lên hệ thống do đó lợng công suất
phát bị thiếu so với chế độ bình thờng là:
S
th
= S
VHT max
- S
ht
= 174,625 63,063 =111,562 MVA < S
dtquay
= 528 M
I.1. Ph ơng án II ( hình 8 )
Trờng ĐH BK Hà Nội
F
1
F
4
B
1
B
2
TN
1
TN

2
HT
220 kV
110 kV
F
2
F
3




22
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Hình 14
1. Chọn MBA bộ ( trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA hai cuộn dây ) ở phụ tải bên
trung B
1
,B
2
Đối với máy biến áp ghép bộ hai dây quấn công suất truyền tải cực đại qua
máy biến áp trong điều kiện nặng nề nhất là phụ tải tự dùng của bộ đó lấy từ hệ
thống dự phòng nên điều kiện chọn máy biến áp là:
Điều kiện chọn : S
đmB

S
đmF
=
Đ MF

P
cos
=
8,0
100
=125 MVA
Dựa vào bảng phụ lục 2 ( trong phần V- MBA với điện áp cao 110kV trang
86 -sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của P.GS -Nguyễn Hữu Khái )
ta chọn loại MBA B
1
, B
2
loại có TPH S
đmB
= 125 MVA các thông số cho ở
bảng sau:
Bảng 11
LOạI
MáY

Sđm
(MVA)

Điện áp cuộn dây,kv Tổn thất,kw

UN%
IN%
C T H

P0

PN
C-T C-H T-H
A C-H
TPH
125 115

- 10,5 100 400

- 10,5

15 0,55
2. Máy biến áp tự ngẫu (máy biến áp liên lạc )
Điều kiện chọn:
Trờng ĐH BK Hà Nội
23
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S
đm TN1,TN2

1

S
thừa max
Trong đó:
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
=
220
110220
U
UU

c
Tc

=

= 0,5
S
đmTN1,Tn2
là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
S
thừa max
là công suất thừa cực đại của máy phát

S
thừa max
= s
dmF
= 125MVA
Trong đó:
S
đm F
là công suất định mức của máy phát.
min
UF
S
là công suất nhỏ nhất của phụ tải điện áp máy phát.
TD
max
S
là công suất tự dùng lớn nhất.

Vậy: S
đm TN1,TN2

5,0
125
= 250 MVA
Ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATTH công suất 250 MVA.
Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho bởi bảng sau:
Bảng 12
Thông số
S
đm
MVA
U, Kv
P
o
, Kw
P
n
,kW
U
n
%
I
O
%
Giá
(10
3
)R

Mã hiệu C T H C-T C-H T-H
ATTH
250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5
3. Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình th ờng
a. Phân bố dòng công suất trong các máy biến áp hai dây quấn ghép bộ.
Các máy biến áp ghép bộ hai dây quấn B
1
, B
2
ta cho phát công suất bằng
phẳng để đỡ phải điều chỉnh nhiều khi phụ tải thay đổi do đó công suất truyền tải
qua máy biến áp bộ này là:
S
B1
= S
B2
=S
bộ
= S
Fđm
-
1
n
S
tdmax
= 125 -
4
35
=116,25 MVA.
Do điều kiện chọn S

đmB
=125 MVA =S
Fđm
=125 MVA nên máy biến áp không
bị quá tải trong chế độ làm việc bình thờng.
Trờng ĐH BK Hà Nội
24
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Đồ thị phụ tải của MBA B
1
,B
2
nh sau:

t

69111
111,125
24

S
(h)

(MVA)
0000

b. Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2
Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế
độ làm việc bình thờng trong các khoảng thời gian đợc tính nh sau:
Trong phơng án này công suất truyền lên hệ thống chỉ do hai máy biến áp tự

ngẫu nên công suất truyền lên phía cao 220 kV của một máy biến áp tự ngẫu là:
S
c1
= S
c 2
=
2
S
ht
Công suất truyền lên trung áp 110 kV do hai bộ máy phát điện- máy biến áp
và lợng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền
lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
T1
= S
T2
=
Tmax bộ
S 2S
2

Công suất phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu là:
S
h1
= S
h2
= S
c1
+ S
T1

Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng 1, trong từng khoảng thời
gian t
i
ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất các phía của máy biến áp tự
ngẫu nh bảng dới đây.
Bảng 13
T, h
0
ữ
4 4
ữ
6 6
ữ
8 8
ữ
10 10
ữ
12 12
ữ
14 14
ữ
18 18
ữ
20 20
ữ
24
S
VHT
MVA
142,3 119,8 115,7 211,5 174,675 150,725 242 283,95 140,25

Trờng ĐH BK Hà Nội
25