THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI GỒM 4 TỔ MÁY, CÔNG SUẤT MỖI TỔ 110MW VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY

Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Lời nói đầu
Nhu cầu về năng lợng nói chung, và nhu cầu về năng lợng điện nói riêng ngày càng
gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nớc trên thế giới. Việc sử dụng các nguồn
năng lợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lợng mới, trong đó có năng l-
ợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lợng 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 chơng trình của ngành hệ thống điện. Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng 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 đợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện
- Khoa điện - Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, đã trang bị kiến thức cho em trong quá
trình học.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà.
Đã nhiệt tình hớng 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 Hng

Trang 1
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa điện-bộ môn hệ thống điện
Nhiệm vụ
Thiết kế tốt nghiệp
PHầN I . THIếT Kế phần ĐIệN TRONG NHà MáY ĐIệN
Nhà máy điện kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy
ì
110 MW
Nhà máy có nhiệm cụ cấp điện cho các phụ tải sau :
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát :P
max
=18 MW ; cos

=0,83
Gồm 2kép
ì
3MW
ì
3KM và 6 đơn
ì
2MW
ì
3KM.
Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phơng dùng máy cắt hợp bộ với I
cắt
=21 KA
và t
cắt
=0,7sec và cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70 mm
2

.
2. Phụ tải cấp điện áp trung110 KV : P
max
=160 MW ; cos

=0,86
Gồm 2 kép
ì
60MW và1 đơn
ì
40MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
3. Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: P
max
=130MW ; cos

=0,86
Gồm 1 kép
ì
90MW và 1 đơn
ì
40MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng:
4. Nhà máy nối với hệ thống 220KV bằng đờng dây kép dài 120 Km. Công suất hệ
thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống
200MVA; Công suất ngắnn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống S
N
=3000 MVA.
5. Tự dùng :

= 7%; cos

=0,82.
6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng:
Bảng biến thiên công suất
Giờ
0ữ4 4ữ6 6ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
CSU
F
80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80
CSU
T
90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80
CSU
C
70 80 80 80 80 90 90 90 90 100 80
CSU
TNM
80 80 80 80 90 100 100 100 90 90 90
Phần ii. tính toán ổn định cho nhà máy

Trang 2
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Mục lục
Phần I. thiết kế phần điện nhà máy điện
Chơng 1. Tính toán phụ tải , chọn sơ đồ nối dây
1-1. Chọn máy phát điện.
1-2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.2.2. Đồ thị phụ tải cấp 110kV

1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
1.2.5. Đồ thị phụ tải cấp 220kV
1.2.6. Công suất phát vào hệ thống
1-3. Chọn phơng án nối dây.
1.3.1. Phơng án I
1.3.2. Phơng án II
1.3.3. Phơng án III
Chơng 2. Tính toán chọn máy biến áp
A. Phơng án I
2-1.a. Chọn máy biến áp.
2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.a. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.a. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2-3.a. Tính toán dòng cỡng bức.
*B. Phơng án II
2-1.b. Chọn máy biến áp.
2.1.1.b. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.b. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.b. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2-3.b. Tính toán dòng cỡng bức.
Chơng 3. Tính toán ngắn mạch
A. Phơng án I

Trang 3
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
3-1.a. Chọn điểm ngắn mạch.
3-2.a. Lập sơ đồ thay thế.

3-3.a. Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm.
3.3.1.a. Điểm ngắn mạch N
1
3.3.2.a. Điểm ngắn mạch N
2
3.3.3.a. Điểm ngắn mạch N
3
3.3.4.a. Điểm ngắn mạch N

3
3.3.5.a. Điểm ngắn mạch N
4
B. Phơng án II
3-1.b. Chọn điểm ngắn mạch.
3-2.b. Lập sơ đồ thay thế.
3-3.b. Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm.
3.3.1.b. Điểm ngắn mạch N
1
3.3.2.b. Điểm ngắn mạch N
2
3.3.3.b. Điểm ngắn mạch N
3
3.3.4.b. Điểm ngắn mạch N

3
3.3.5.b. Điểm ngắn mạch N
4
Chơng 4. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u.
4-1. Chọn máy cắt cho các mạch.
4-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối.

4.2.1. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án I.
4.2.2. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án II.
4-3. Tính toán kinh tế kỹ thuật.
4.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án I.
4.3.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án II.
4-4. So sánh chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật và chọn phơng án tối .u
Chơng 5. Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
5-1. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát.
5-2. Chọn thanh góp mềm phía điện áp cao và điện áp trung.
5-3. Chọn máy cắt điện.
5-4. Chọn dao cách ly.
5-5. Chọn cáp và kháng đờng dây cho phụ tải cấp điện áp máy phát.

Trang 4
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
5-6. Chọn chống sét van cho các cấp điện áp.
5-7. Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo lờng cho các cấp.
5-8. Sơ đồ nối dây các thiết bị đo.
Chơng 6. Chọn sơ đồ và các thiết bị tự dùng.
6-1. Sơ đồ tự dùng.
6-2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng.
6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng.
6.2.2. Chọn máy cắt điện cấp 6,3kV.
6.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptomat.
phần II. tính toán ổn định
Chơng I. Khái quát chung.
1-1. Chế độ của hệ thống điện.
1-2. Yêu cấu đối với các chế độ của hệ thống điện.

1-3. Điều kiện tồn tại chế độ xác lập - ổn định của hệ thống điện.
Chơng II. Tính toán ổn định tĩnh.
2-1. Lập sơ đồ thay thế.
2-2. Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.
2-3. Tính suất điện động và lập đặch tính công suất.
2.3.1. Xác định sức điện động.
2.3.2. Xác định tổng trở riêng tổng trở tơng hỗ.
2.3.3. Phơng trình đặc tính công suất.
2-4. Xác định hệ số dự trữ.
Chơng III. Tính toán ổn định động.
3-1. Lập đặc tính công suất cho các chế độ.
3.1.1. Trớc khi xảy ra ngắn mạch.
3.1.2. Trong khi khi xảy ra ngắn mạch.
3.1.3. Sau khi xảy ra ngắn mạch.
3-2. Tính toán xác định góc cắt giới hạn.
3-3. Tính toán xác định thời gian cắt giới hạn.

Trang 5
TrÇn ViÖt Hng-HT§4-K45
Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n
tèt nghiÖp
PhÇn I
PhÇn ®iÖn trong nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn


Trang 6
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Chơng 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 đợc công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng
trong việc đảm bảo chất lợng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu
của nhà máy nhiệt điện ngng 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 - 120 -2T
3

Các thông số kỹ của máy phát đợc cho trong bảng 1-1 sau:
Bảng 1- 1
S
(MVA)
P
(MW)
n
(V/p)
U
(kV)
Co
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 lợng 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 đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rất
quan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn
đợc phơng 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 lợng
của máy biến áp, phân bố đợc công suất tối u giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ
máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lợng và tính toán tổn thất trong máy
biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đợc chọn theo công
suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos 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:

Trang 7
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
S =
max
.
.100

%
P
Cos
P

(1-1)
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

: 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 đợc xác định theo công thức (1-1)
Với : P
NMmax
= 440 (MW).
Cos = 0,85
=> S
NMmax

=

Cos
Pmax
=
85,0
440
=517,647 (MVA)
Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:
Bảng 1-2
Thời gian t(h)
0ữ10 10ữ12 12ữ18 18ữ24
S
TNM
%
80 90 100 90

Trang 8
Máy biến áp
S
UF
S
TD
S
C
S
T
F
HT
~

Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
S
TNM
(t)
(MVA) 414,118 465,882 517,647 465,882
Ta có đồ thị phụ tải sau:
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 đợc xác định tơng tự nh trên
Với : P
Tmax
= 160 (MW).
Cos = 0,86.
=> S
max
T
=
86,0
160
max
=

Cos
P
= 186,047 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-3.
Bảng 1-3
Thời gian t(h)

0ữ6 6ữ10 10ữ14 14ữ16 16ữ20 20ữ24
S
T
% 90 80 90 100 90 80
S
T
(t)
(MVA)
167,442 148,837 167,442 186,047 167,442 148,837

Trang 9
0
18
200
400
500
600
414,118
465,882
517,647
S
TNM
(MVA)
t(h)
10 12 24
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Ta có đồ thị phụ tải sau:

Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm bên trung áp
1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
Với :U
UFđm
= 10,5 kV
P
max
= 18 (MW).
Cos = 0,83 .
=> S
max
UF
= 21,687 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-4:
Bảng 1-4
Thời 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 có đồ thị phụ tải sau:

Trang 10
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
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)
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng.
Đồ thị phụ tải tự dùng đợc xác định theo công thức sau:
S
TD
(t)
=
100

.
).6,04,0(
)(
NM
t
NM
TD
NM
S
S

Cos
p
+

(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.
: Số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 7%).
TD
Cos

=0,82.
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-5 :
Bảng 1-5

Thời gian t(h)
0ữ10 10ữ12 12ữ18 18ữ24
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

Trang 11
0
35,307
S
TD
(MVA)
35,307
37,651
33,054
40
30

20
10 12 18 24
t(h)
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.
Với : P
Cmax
=130 MW.
Cos = 0,86.
=> S
Cmax
=
==
86,0
130
max

Cos
P
151,163 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-6:
Bảng 1-6
Thời gian t(h)
0ữ4 4ữ12 12ữ20 20ữ22 22ữ24
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 đợc xác định theo công thức sau:
S
VHT
(t) = S
TNM
(t) - [ S
TD
(t) + S
T
(t) + S
UF
(t) + S
C
(t)] (1-3)
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 đợc ghi ở bảng 1- 7:

Trang 12
0
105,814
t(h)
S
C
(MVA)
136,047
120,930
151,163
120,930
150
100
50
4 12
20
22 24
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp

Bảng 1-
7

Ta có đồ thị phụ tải nh sau:

Trang 13
t(h)
0ữ 4 4ữ6 6ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
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
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.3. Chọn các phơng án 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 lới điện 220kV và cung cấp cho phụ tải cấp
điện áp 110kV và 220 kV. Nh vậy ta có thể đa ra một số nhận xét về xây dựng các phơng
án nối dây nh sau:
- Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một l-
ợng điện:
2
max
UF
S
=
2
687,21
=10,844 (MVA)
Khi đó lợng điện cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát 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 cấp máy phát.

Trang 14
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
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
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:
=
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)

S
Tmin
= 148,837(MVA)
Mà: S
dmF
= 129,412(MVA).Vậy có thể ghép từ 1ữ2 bộ máy phát - máy biến áp ba
pha hai cuộn dây lên thanh góp 110 kV.
- Cấp điện áp 220kVcó:
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 đa ra 1 số phơng án nối dây nh sau:
1.3.1. Phơng án I: (Hình 2-1)
ở phơng 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


Trang 15
F4
AT1
H
T
~ ~~~
F2
F1
F3
220kV 110kV
AT2
T3
T4
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phơng 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 t ít.
* Nhợc 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. Phơng án II: (Hình 2-2)

ở phơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp :
10,5 kV, 110kV, 220kV. Nhng 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.

S
C
S
T

Trang 16
F4
T4
H
T
~
~
~~
F3F2
220kV 110kV
AT2
AT3
F1
T
1
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Hình 2-2. Sơ đồ nối điện của phơng án II.
* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tơng ứng

* Nhợc điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu t ban
đầu so với phơng án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn
1.3.3. Phơng án III: (Hình 2-3)
ở phơng 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 điện áp máy phát và trích ra một phần cho dự phòng, tự dùng.

Trang 17
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
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Hình 2-3. Sơ đồ nối điện của phơng án III.
* Ưu điểm: Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận
hành. Do phụ tải địa phơng đợc trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảm bảo
cung cấp điện 1 cách liên tục.
* Nhợc điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía
cao phức tạp nên vốn đầu t cao.
* Nhận xét: Qua 3 phơng án đa ra ở trên ta thấy rằng phơng án 1 và 2 đơn
giản và kinh tế hơn so với phơng án 3. Tuy vậy nó vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật
cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.
Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán cho các phần sau.
Chơng 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 lợng, công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp đ-

ợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy ra sự cố
nặng nề nhất.
Các máy biến áp đã đợc hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới. Do vậy không
cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng.
A . Phơng án I.

Trang 18
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
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

2.1.a. Chọn máy biến áp.
- Máy biến áp T
3
; T
4
đợc ghép bộ với máy phát điện F
3
; F
4
đợc chọn giống nhau.
Công suất định mức của máy biến áp đợc 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 đợc chọn.
Vậy ta chọn máy biến áp T 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)

Trang 19
H
T
~
~
F2

220kV
110kV
AT1
AT2
F1
~
F3
~
T3
F4
T4
U
N
%
I
0
%
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
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 đợc chọn theo công suất định mức
của máy phát điện.
S
dmAT


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 đợc chọn.
Hệ số có lợi là:
=
220
110220
=

C
TC
U
UU
= 0,5.
Vậy ta chọn máy biến áp tự ngẫu AT 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
2.1.1.a. 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 đ-
ợc đa 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 phơng,
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.

Trang 20
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
Công suất truyền qua phía trung áp:
S
[ ]
2
)()()(
)(
43
tStStS
t
TTT
T
TN
+
=
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
(t): mang dấu dơng (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải
công suất về thanh góp trung áp và ngợc 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 đợc bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :
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 thờng không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.
2.1.2.a.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 trung ( 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)


Trang 21
S = 186,047 (MVA)
H
T
AT1
F2
~ ~~~
F1
F3
220kV 110kV
AT2
T3
77,250

110,263
120,022
33,013
33,013
F4
T4
110,263
S = 136,047 (MVA)
77,250
t(h)
0ữ 4 4ữ6 6ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
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
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp

- Điều kiện kiểm tra:
2. . K
C

qt
3
. S
dm
TN
S
max
T
- S
Bộ

Với: 2. . K
C
qt
3
. S
dm
TN
= 2. 0,5. 1,4 . 250 = 350 (MVA)
S
max
T
- S
Bộ
= 186,047 - 120,022 = 66,025(MVA)
Ta thấy : 350(MVA) > 66,025 (MVA)

thoả mãn điều kiện kiểm tra.
- Để xác định lợng 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
max
=
boT
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 cấp nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.

Trang 22
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thờng:
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
dự trữ
= 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ công suất thiếu hụt).
Nh vậy các máy biến áp làm việc bình thờng 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)

Trang 23
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
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án
tốt nghiệp
- Điều kiện kiểm tra:
boT
dm
TN
cc
tt
SSSK .2
max


dm
T
SC
tt
SK

= 1,4. 0,5. 250 = 175 (MVA)
boT

SS .2
max

= 186,047 - 2. 120,01 = - 53,997 (MVA) (Thoả mãn điều kiện ).
Dấu (-) chỉ lợng công suất truyền từ phía trung sang phía cao.
- Để xác định lợng 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
Bộ
= 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

=100,504.0,83 = 83,418(MW)
Q
H
= S
H
.
H

2
cos1
= 100,504.
2
0,831
= 56,057(MVAR)
S
T
= 53,997(MVA)

P
T
= S
T
.cos

T

= 53,997.0,86 = 46,437(MW)
Q
T
= S
T
.
T

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
= .
dm
TN
S
= 0,5.250 = 125 (MVA)

Trang 24
Trần Việt Hng-HTĐ4-K45
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án

tốt nghiệp
S
ch
= 23,345(MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
ha
= 100,504 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thờng:
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 lợng công suất thiếu hụt.
3) Sự cố 3: Trờng hợp nguy hiểm nhất là khi hỏng 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:

Trang 25
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)