Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nghiem van lap

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
****************
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*************************

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nghiêm Văn Lập
Lớp: Đ4H1 Hệ : Chính quy
Ngành học: Hệ thống điện
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất
mỗi tổ máy là 50MW. Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: P
max
= 8MW; cosφ = 0,85;
Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 3 km và 1 lộ đơn x 2 MW x 4 km. Biến thiên phụ tải
theo thời gian như bảng dưới. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I
cắt
= 20kA;
t
cắt
= 0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm
2
.
2. Phụ tải cấp điện áp trung 110kV: P

max
= 50MW; cosφ = 0,85.
Gồm 1 lộ kép x 50 MW. Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới.
3. Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: P
max
= 60MW; cosφ = 0,83.
Gồm 1 lộ kép x 60 MW. Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới.
4. Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 80km. Công suất
hệ thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 4000MVA. Dự trữ
quay của hệ thống 200MVA. Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ
thống x
*HT
= 0,8.
5. Phụ tải tự dùng: α
td
= 6%; cosφ = 0,82.
6. Biến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng.
Bảng biến thiên công suất theo thời gian tính theo phần trăm
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 2

t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
P
Uf%
80 70 90 80 90 100 90 90
P
110%
80 80 90 80 90 100 80 80
P

220%
90 80 100 80 90 90 90 80
P
NM%
90 90 100 90 95 100 90 90
YÊU CẦU:
1. Tính toán cân bằng công suất, chọn phương án nối dây
2. Tính toán chọn máy biến áp.
3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu.
4. Tính toán ngắn mạch.
5. Chọn các khí cụ điện và dây dẫn.
6. Tính toán tự dùng.
7. Bản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của phương án
Sơ đồ nối điện toàn nhà máy, kể cả tự dùng.
Sơ đồ thiết bị phân phối theo mặt bằng.
PHẦN CHUYÊN ĐỀ: Thiết kế một trạm biến áp hạ áp 10/0,4kV.
Ngày giao:
Ngày hoàn thành:
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN XÁC NHẬN CỦA KHOA

Ths. Phạm Thị Phương Thảo


Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 3

LỜI NÓI ĐẦU
Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn

năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên
khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có năng
lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công
đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối,… Các công đoạn này đòi hỏi
nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác. Hiệu suất
biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung là còn
thấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từ nguồn năng
lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là một nhu cầu và
cũng là nhiệm vụ của con người.
Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của
Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện, đến các
hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng
sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… 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 tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên,
với thế mạnh về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà
máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là
một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay.
Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu
của nhà máy 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 Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế
công việc.
Đồ án thiết kế gồm hai phần :
Phần I :Thiết kế phần điện trong nhà máy điện.
Phần II:Thiết kế trạm biến áp hạ áp 10/0,4 kV.
Sau hơn 4 năm học tập tại trường đại học điện lực được các thầy cô giáo tạo điều
kiện thuận lợi,đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của Ths. Phạm Thị Phương Thảo, đến
nay bản đồ án môn tốt nghiệp “Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện” của em
đã hoàn thành.Vì kinh nghiệm,năng lực cũng như kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án
của em không thể tránh khỏi có nhiều thiếu sót .Em kính mong nhận được sự phê

bình,đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện cũng như trong nhà
trường để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ………………………………………………………………………………………… ………………
………………………………………………………………………… ………………………………………………………
………………………………… ………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………… …………………………………………
……………………………………………… …………………………………………………………………………………
……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ………………………………………………………………………………………… ………………
………………………………………………………………………… ………………………………………………………
………………………………… ………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………… …………………………………………
……………………………………………… …………………………………………………………………………………
……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ………………………………………………………………………………………… ………………
………………………………………………………………………… ………………………………………………………
………………………………… ………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………… …………………………………………

……………………………………………… …………………………………………………………………………………
……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ……………………………………………………………………………………








Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 5

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐÔNG PHẢN BIỆN

………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ………………………………………………………………………………………… ………………
………………………………………………………………………… ………………………………………………………
………………………………… ………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………… …………………………………………
……………………………………………… …………………………………………………………………………………
……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ………………………………………………………………………………………… ………………
………………………………………………………………………… ………………………………………………………
………………………………… ………………………………………………………………………………………… …

……………………………………………………………………………………… …………………………………………
……………………………………………… …………………………………………………………………………………
……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ………………………………………………………………………………………… ………………
………………………………………………………………………… ………………………………………………………
………………………………… ………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………… …………………………………………
……………………………………………… …………………………………………………………………………………
……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………
…………………………………………………………… ……………………………………………………………………
…………………… ……………………………………………………………………………………















Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 6

MỤC LỤC
Chương I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG
ÁN NỐI DÂY
1
1.1. Chọn máy phát điện


1
1.2. Tính toán cân bằng công suất


11
1.3 Đề xuất các phương án nối dây


14
Chương II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
18
Phương án A


18
2.1a. Chọn máy biến áp
18
2.2a. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
23
Phương án B
25
2.1b Chọn máy biến áp

26
2.2b Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 29
Chương III: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN
TỐI ƯU 32
3.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối
32
3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật
33
3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và chọn phương án tối
ưu 36
Chương IV: TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH
37
4.1A Chọn điểm ngắn mạch
37
4.2A Lập sơ đồ thay thế
37
4.2 Tính toán ngắn mạch theo điểm
39
Chương V: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
47
5.1 Tính toán dòng cướng bức và các cấp điện áp
47
5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly
48
5.3 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn
50
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 7

5.4 Chọn sứ đỡ
53
5.5 Chọn thanh dẫn, thanh góp mềm
53
5.6 Chọn cáp
58
5.7 Chọn máy biến áp đo lường
62
5.8 Chọn chống sét van
67
Chương VI: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG
68
6.1 Chọn sơ đồ tự dùng
68
6.2 Chọn máy biến áp tự dùng
69
6.3 Chọn khí cụ điện tự dùng
69
PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP 10/0,4kV, CUNG CẤP
ĐIỆN CHO 1 XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP 73
Chương I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP

73
1.1 Xác định phụ tải tính toán
73
1.2 Chọn máy biến áp
73
1.3 Chọn kiểu trạm biến áp
73
Chương II: SƠ ĐÒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN

74
2.1 Sơ đồ đấu dây điện trạm biến áp
74
2.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện
75
2.3 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các khí cụ điện đã chọn
81
Chương III: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
86
3.1 Điện trở nối đất của thanh
86
3.2 Điện trở nối đất của cọc
86
3.1 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc
87




Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 8

PHẦN I
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện

Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi theo yêu cầu thiết kế có công suất đặt là 50.4 =
200 (MW), gồm 4 tổ máy phát điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi cung cấp điện cho phụ
tải ở 3 cấp : cấp điện áp máy phát, cấp điện áp trung 110 kV và cấp điện áp cao
220 kV.
Tra thông số từ bảng 1,1 sách ‘Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp’
ta chọn máy phát điện loại TBФ-50-2 có tham số:
Bảng 1.1: Thông số máy phát điện TBФ-50-2

Loại máy
S
đm
(MVA)
P
đm
(MW)
U
đm
(kV)
I
đm
(kA)
Cosφ X
d
” X
d
’ X
d
TBФ -50-2 62,5 50 6,3 3,94 0,8 0,1336

0,1786 1,4036

1.2 Tính toán cân bằng công suất
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Ta tính được công suất biểu kiến của nhà máy là:

NM
%( )
S ( ) (1.1)
100.
dm
F
P t
t P
Cos




Trong đó :
NM
S ( )
t
là công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)

%( )
P t
:phần trăm công suất phát của nhà máy tại thời điểm t

dm
P


:tổng công suất biểu kiến định mức toàn nhà máy (MW)

F
Cos

:hệ số công suất định mức máy phát
Với t
1
= (0 – 5) h ta có :

NM
90.4.50
S 225
100.0,8
 
(MVA)



Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 9

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian khác, ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.2: Bảng tính toán phụ tải toàn nhà máy
t (h) 0 - 5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
NM

%

90 90 100 90 95 100 90 90
S
NM
(t)

(MVA)
225 225 250 225

237,5

250

225

225

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 5% đến 10%
tổng công suất phát. Công suất tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần: một thành
phần không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm khoảng 40%, thành
phần thứ hai phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm khoảng 60%.
Ta có thể tính công suất tự dùng theo công thức:

đmF NM
TD
TD đmF
n.P S (t)
%

S (t) . (0,4 0,6. ) (1.2)
100 cos n.S

 


Trong đó:

S
TD
(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)

%

: Lượng điện phần trăm tự dùng
n : Số tổ máy
P
đmF
: Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát, (MW)
S
đmF
: Công suất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát, (MVA)
S
NM
(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)
Với t
1
= ( 0 - 5) h,ta có:
α=6%
S

TD
(t
1
) =
6
100
.
4.50
0,82
.( 0,4 + 0,6.
224

4.62,5
) = 13,76 (MVA)
Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:
Bảng 1.3: Bảng tính toán phụ tải tự dùng của Nhà máy





1.2.3 Đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

t (h) 0 - 5 5 - 8 8 – 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
S
NM

(MVA)

225 225 250 225 237,5 250 225 225
S
TD
(t)
(MVA)

13,76 13,76 14,63 13,76 14,20 14,63 13,76 13,76
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 10

max
( ) %( ) (1.3)
P
S t P t
Cos


Trong đó S(t)- công suất phụ tải tại thời điểm t.
P
max
- công suất max của phụ tải.
Cos

- hệ số công suất .
P%(t)- phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
a. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát với công
suất cực đại là 8 (MW). cosφ = 0,85
Ta có công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phát tại thời điểm t là :

Với t
1
= (0 – 5) h, ta có :
S
UF 1
(t )
=
80.8
100.0,85
= 7,53 (MVA)
Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:
Bảng 1.4: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát
t (h) 0 - 5 5-8 8 - 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
UF
% 80 70 90 80 90 100 90 90
S
UF

(MVA)
7,53 6,54 8,47 7,53 8,47 9,41 8,47 8,47


b. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV
Cấp điện áp trung có công suất cực đại là P
UTmax
= 50(MW), cosφ = 0,85.
Ta có công suất biểu kiến phụ tải trung áp tại thời điểm t là:
Với t
1

= ( 0 – 5 ) h ,ta có :
S
UT 1
(t )
=
80.50
100.0,85
= 47,06 (MVA)
Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau :

Bảng 1.5: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp trung
t (h) 0 - 5 5 - 8 8 - 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
UT
% 80 80 90 80 90 100 80 80
S
UT

(MVA)
47,06

47,06 5294

47,06

52,94

58,52 47,06 47,06

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 11

c. Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV
Cấp điện áp cao có công suất cực đại là P
UCmax
= 60(MW), cosφ = 0,83
Ta có công suất biểu kiến phụ tải cao áp tại thời điểm t là:
Với t
1
= ( 0 – 5) h ,ta có :
S
UC 1
(t )
=
90.60
100.0,83
= 65,63 (MVA)
Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.6: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp cao
t (h) 0 - 5 5 - 8 8 - 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P
UC
% 90 80 100 80 90 90 90 80
S
UC

(MVA)
65,03

57,83 72,29 57,83

65,06

65,06 65,06 57,83


1.2. Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống
Nhà máy điện liên lạc với hệ thống bằng hai lộ đường dây 220kV,Dựa vào công
suất phát của nhà máy và yêu cầu của phụ tải tại các thời điểm khác nhau ta có thể
xác định được công suất phát về hệ thống theo công thức sau :
S
VHT
(t)= S
NM
(t) – [S
UC
(t) +S
UT
(t) + S
UF
(t) +S
TD
(t)] (1,4)
Trong đó:
S
VHT

(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. (MVA)
S
NM
(t ) : Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t. (MVA)
S
C
(t) : Phụ tải cao áp tại thời điểm t. (MVA)
S
T
(t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm t. (MVA)
S
mf
(t) : Phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t. (MVA)
S
TD
(t) : Phụ tải tự dùng tại thời điểm t. (MVA)
Tổng công suất phát lên thanh góp cao là :


C VHT UC
S S S

 

Với t
1
= (0 - 5) h ,ta có :
S
VHT 1
(t )

=
NM 1
S (t )
- ( S
UC 1
(t )
+ S
UT 1
(t )
+ S
UF 1
(t )
+ S
TD
(t
1
) )
= 225 – (65,06+47,06+7,53+13,76) = 91,59 (MVA)

65,06 92,69 156,65 ( )
C
S MVA

  



Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 12

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:


Bảng 1.7: Bảng tính toán công suất phát về hệ thống
t (h) 0 - 5 5 - 8 8 – 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
S
NM
(MVA)
225 225 250 225 237,5 250 225 225
S
TD
(MVA)
13,76 13,76 14,63 13,76 14,20 14,63 13,76 13,76
S
UF
(MVA)
7,53

6,59

8,47

7,53

8,47 9,41

8,47

8,47

S
UT
(MVA)
47,06

47,06

52,94

47,06

52,94 58,52

47,06

47,06
S
UC
(MVA)
65,06

57,83

72,29

57,83

65,06 65,06

65,06

57,83
S
VHT
(MVA)
91,59 99,76 101,76 98,91 96,83 102,38 90,65 97,88
C
S


(MVA)
156,65 157,59 173,96 156,74 161,89 176,44 155,71 155,71

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 13

Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị ngày của phụ tải tổng hợp như hình 1.6


t(h)
2 8
14 20
22
24
50
100
250
SUC
SVHTSVHT
S(MVA)
5
11
17
SUF
STD
SUT
SVHTSVHTSVHTSVHTSVHTSVHT
150
200

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải công suất tổng hợp toàn nhà máy

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 14

1.3 Đề xuất các phương án nối dây
Phương án nối điện chính của nhà máy là 1 khâu hết sức quan trọng trong quá
trình thiết kế phần điện nhà máy điện.Vì khi chọn sơ đồ chính hợp lí không những
đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao.
- Với nhà máy điện đang thiết kế có :

max
UF
dmF
S
.100
2.S
=
9,41
2.62,5
= 8 % < 15 %
Nên ta không dùng thanh góp điện áp máy phát.
- Vì trung tính của lưới điện 220kV và 110kV là lưới điện có trung tính trực tiếp
nối đất và hệ số có lợi là :
220 110
0,5 0,5
220

   

nên ta dùng 2 máy biến áp
tự ngẫu làm liên lạc.
- Ta thấy
max
min
58.52
1,24
47.06
UT
UT
S
S
 
mà
dmF
S 62,5

phù hợp nhất là dùng 1 bộ máy
phát – máy biến áp 2 cuộn dây bên trung nhưng do máy biến áp liên lạc là tự
ngẫu nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh
góp điện áp phía trung.


Trên cơ sở những nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối dây của nhà máy
điện như sau :
1.3.1 Phương án A
Phía trung áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp 3 pha 2 dây quấn .
Phía cao áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp tự ngẫu.
Sự liên lạc giữa phía cao và phía trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu.

- Nhận xét
+ Phương án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp
110 kV

S
UT
S
TD


F
4

B
4

S
TD


F
3

B
3

F
1



B
1

S
TD
HT

220 kV

S
UC
S
TD
S
UF


F
2

B
2

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 15

+ Chủng loại máy biến áp ít ,vốn đầu tư vào máy biến áp nhỏ.
+ Vận hành đơn giản,linh hoạt.
+ Khi phụ tải Trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc định mức sẽ
có 1 lượng công suất truyền qua 2 lần MBA làm tăng tổn thất.

1.3.2 Phương án B


Nhận xét:
- Trong phương án này có 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh cái điện
áp 110kV và có 1 bộ MF-MBA nối lên thanh cái điện áp 220kV. Hai 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 sang phía 110kV hoặc nhận lại khi
thiếu.
- Vận hành đơn giản, đảm bảo về mặt kĩ thuật, cung cấp điện liên tục.
- Công suất truyền tải từ phía cao sang phía trung qua MBA tự ngẫu nhỏ nên
tổn hao công suất nhỏ.
1.3.3 Phương án C
Phía trung áp ta dùng 1 bộ máy phát –máy biến áp 3 pha 2 dây quấn .
Phía cao áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp tự ngẫu và 3 bộ máy phát -máy
biến áp 3 pha 2 dây quấn.
Sự liên lạc giữa phía cao và phía trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 16
















- Nhận xét :
+ Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp
+ Vận hành phức tạp
1.3.4 Phương án D
Phía trung áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp 3 pha 2 dây quấn ,
Phía cao áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp tự ngẫu và 2 bộ máy phát -máy
biến áp 3 pha 2 dây quấn
Sự liên lạc giữa phía cao và phía trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu

HT

220 kV

S
UC
S
UT
110 kV



F
4

B
6

S
TD


F
3

B
3

S
TD


F
2

B
2

S
TD


F
1

B
1

S
TD
B
5

B
4

S
UF
S
UT
110 kV



F
3

B
5

S
TD


F
4

B
6

S
TD
HT

220 kV

S
UC


F
2

B
2

S
TD


F
1

B
1

S

TD
B
4

B
3

S
UF
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 17

- Nhận xét :
+Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong điều kiện S
C
và S
T
tương đối
lớn
+ Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều dẫn đến giá thành cao
+ Phải sử dụng 3 loại MBA nên khó khăn trong việc vận hành và sữa chữa
+ Do bộ B
1
,B
2
ở phía cao nên đắt tiền hơn so với phương án A


Qua những phân tích trên ta chọn phương án A và B để tính toán, so sánh cụ

thể hơn về kinh tế, kĩ thuật nhằm chọn sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy.





















Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 18

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

A. Phương án A

2.1a Chọn máy biến áp
2.1a.1 Máy biến áp 2 cuộn dây (B
3
và B
4
)
+ Chọn loại MBA hai dây quấn không điều chỉnh điện áp dưới tải.
+ Các MBA này được chọn theo điều kiện:

B3 B4 mđ F
S S S 62,5 MVA
  

+ Không cần kiểm tra điều kiện quá tải.
Từ các điều kiện trên tra bảng 2.5 sách ‘Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và
trạm biến áp ta chọn MBA TPДЦH- 80 có thông số như sau:
Bảng 2.1: Thông số máy biến áp B
3
và B

4

U
đm
Tổn thất
MBA Loại
S
đm
(MVA)

U
Cđm
(kV)
U
Hđm
(kV)
P
0
(kW)
P
N
(kW)
U
N
% I
0
%
B
3
,B

4
PДЦH

80 115 6,3 70 310 10,5 0,55

2.1a.2 Chọn MBA tự ngẫu B
1
và B
2
a, Chọn loại và công suất định mức
+ Chọn máy biến áp tự ngẫu có điều chỉnh điện áp dưới tải.
+ Công suất được chọn theo điều kiện sau:

1 2
1
.
dmB dmB
dmF
S S
S

 
F
1



B
1

S
TD

HT

220 kV

S
UC
S
TD
S
UF



F
2

B
2

110 kV

S
UT
S
TD


F
4

B
4

S
TD



F
3

B
3

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 19

Với:


dmF
S 62,5 MVA





:hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu,

=0,5
1 2
1 1
62,5 125 ( )
0,5
dmB dmB dmF
S S S MVA

   

Tra bảng 2.6 sách ‘Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và trạm biến áp’ ta chọn
MBA ATДЦTH - 160 có thông số như sau:
Bảng 2.2: Thông số máy biến áp B
1
và B
2

U ( kV )
P
N
, (kW)
U
N
%
S
đm

(MVA)

C T H
P
O
(kW)
C-T C-H T-H C-T C-H T-H
I
O
%
160 230 121 6,6 85 380 - - 11 32 20 0,5


Do trường hợp này chỉ cho
C T
N
P


nên:

C H T H C T
N N N
P P . P
  
     
= 0,5.380 = 190 (kW)
b, Kiểm tra khả năng quá tải của các máy biến áp
+) Xét trường hợp nguy hiểm nhất là khi phụ tải trung cực đại:
max
UT
S

= 58,52(MVA)
,
Khi đó :
UTmax
UF
S
= 9,41 (MVA) và
UTmax
C
S

= 173,96 (MVA)
Với S
bộ
= S
bộB3
=S
bộB4
=S
đmF
-
max
1 14,61
. 62,5 58,84
4 4
( )
TD
S
MVA
  


Trường hợp 1: Sự cố 1 MBA bộ (giả sử bộ B
3
)
Kiểm tra điều kiện quá tải:

sc max
qt dmTN UT bô
2.k . .S S S
  


2.1,4.0,5.80 58,84 ( ) 58,52 ( )
MVA MVA
 

170,84 (MVA) 58,52 (MVA)
 


Thỏa mãn.
+ Phân bố công suất sau sự cố
Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

max
1 1
.( ) .(58,52 58,84) 0,16 ( )

2 2
CT UT bo
S S S MVA
     

ax
ax
1
(2. ( 2. )
2 4
m
UTm
TD
CH dmF UF
S
S S S
 
  
 
 

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 20


 
1 14,61
2.62,5 9,41 2. 54,14
2 4

MVA
 
 
   
 
 
 
 


54,14 ( 0,16) 54,30 ( )
CC CH CT
S S S MVA
     

Dấu (-) thể hiện công suất tải từ cuộn trung sang cuộn cao của MBA tự ngẫu.

220 kV
HT
110 kV
F2F1
B2B1
B3
F3
S UC
S UT
B4
F4
54,30 (MVA)
54,14 (MVA)

0,16 (MVAA)
0,16 (MVA)
58,84 (MVA)



Ta thấy S
CC
là lớn nhất nên trường hợp này các máy biến áp liên lạc làm việc theo
chế độ truyền tải công suất từ Trung đồng thời từ Hạ lên Cao do đó cuộn nối tiếp
mang tải nặng nhất.
Ta có :


qt dmB nt
K . .S 1,4.0,5.160 112 MVA S 27,15 (MVA)
    

Trong đó :





ax ( ) ( ) 0,5(54,14 0,16) 27,15 ( )
nt CT CH
S M S t S t MVA

    


Máy biến áp không bị quá tải.

+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:
S
thiếu
=
UT max
C CC
S 2.S


= 173,96 – 2.54,14 65,36 (MVA)
Công suất dự trữ của hệ thống là :


HT
DT
S 200 MVA




S
thiếu

HT
DT
S


( Thỏa mãn điều kiện)


Trường hợp 2: Sự cố 1 MBA tự ngẫu ( giả sử B
1
)
Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 21


sc max
qt UT bo
dmTN
k . .S S 2.S
  



1,4.0,5.160 2.58,84 58.52
 




229,68 (MVA) 58,52 MVA



Thỏa mãn.
+ Phân bố công suất sau sự cố:
Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

max
CT UT bo
S S 2.S
 
= 58,52 – 2.(58,8492) = - 59,16 (MVA)
Dấu (-) thể hiện công suất tải từ cuộn trung sang cuộn cao của MBA tự ngẫu


max 1 max
14,61
62,5 9,41 48,94 ( )
4
UT F
CH dmF UF TD
S S S S MVA
      

48,94 ( 59,16) 108,10 ( )
CC CH CT
S S S MVA
     

Ta thấy
CC
S
lớn nhất nên công tải suất từ Trung và Hạ lên Cao, do đó
cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất.
Ta có :




qt dmB nt
K . .S 1,4.0,5.160 112 MVA S 53,85 MVA
    

Với :
nt CH CT
S .(S S ) 0,5.(48,54 59,16) 53,85 (MVA)
     


Máy biến áp không bị quá tải.

+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:
S
thiếu
=
UT max
C CC
S S


= 170,85 – 108,10 = 62,74 (MVA)


S
thiếu

HT
DT
S

=200(MVA) ( Thỏa mãn điều kiện)


Trường hợp 3
S
UTmax
F
4



B
4

58,84
(MVA)

58,84
(MVA)

F
3


B
3

HT

S
UC
F
1


B
1
59,
16

(MVA)

F
2


B
2

48,94
(MVA)

108,10 (MVA)

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 22

+) Xét trường hợp sự cố 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm
min
UT
S
(giả sử B
1
)
Khi đó:

min
UT
S

= 47,06(MVA) ;
UTmin
UF
S
= 6,59(MVA) và
UT min
C
S

= 155,71 (MVA)
Phân bố công suất sau sự cố:
Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

min
CT UT bô
S S 2.S
 
= 47,06– 2.58,84 = -70,62(MVA)
Dấu (-) thể hiện tải từ cuộn trung sang cuộn cao của MBA tự ngẫu

UTmin 1F
CH dmF UF TD
13,76
S S S S 62,5 6,59 52,47 (MVA)
4
      

CC CH CT
S S S 52,54 ( 70,62) 123,09 (MVA)
     

Ta thấy
CC
S
lớn nhất nên công tải suất từ Trung và Hạ lên Cao, do đó cuộn nối
tiếp mang tải nặng nhất.
Ta có :




qt dmB nt
K . .S 1,4.0,5.160 112 MVA S 61,55 MVA
    

Với :

nt CH CT
S .(S S ) 0,5.(52,47 70,62) 61,55 (MVA)
     



Máy biến áp không bị quá tải.
Vậy: Các MBA đã chọn trong phương án A thỏa mãn điều kiện vận hành bình
thường cũng như sự cố.



S
UTmin
F
4


B
4

58,84
(MVA)
58,84
(MVA)

F
3



B
3

HT

S
UC
F
1


B
1

70,62 (MVA)

F
2


B
2

52,47 (MVA)

123,09 (MVA)

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 23

2.2a Tính tổn thất điện năng trong MBA
2.2a.1 Máy biến áp 2 dây quấn
Do bộ máy phát – máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng trong cả năm
với
bô
S
= 58,84 (MVA) nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp 2 cuộn dây
được tính như sau :

 
2
b
0 N
dmB
S
A P .T P . .T 1
S
 
    
 
 


Trong đó:
P
0
: Tổn thất không tải của máy biến áp. (kW)

P
N
: Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp. (kW)
S
đmB
: Công suất định mức của máy biến áp. (kVA)
T : Thời gian làm việc trong năm. (T = 8760 h)
Thay số vào (1) ta được :
A
B3
= A
B4
= 70.8760 + 310.
2
58,84
80
 
 
 
.8760
= 2.082.231,65 (kWh)  2082,23 (MWh)
Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:
A
B3,4
= A
B3
+ A
B4
= 2. 2082,23 = 4164,46(MWh)
2.2a.2 Máy biến áp tự ngẫu

a, Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu trong điều kiện làm việc bình
thường
Công suất qua các cuộn dây cao, trung, hạ được của 2 MBA bằng nhau và được
phân bố theo biểu thức sau:

 
CC C
1
S (t) .S (t) MVA
2




 
CT UT bô
1
S (t) [S (t) - 2.S ] MVA
2





CH CC CT
S (t) S (t) S (t) MVA
 

Với t
1

= (0 – 4)h,ta có:

CC 1
1
S (t ) .156,65 78,33 (MVA)
2
 


 
CT 1
1
S (t ) . 47,06 2.58,84 35,31 (MVA)
2
   


CH 1
S (t ) 78,33 ( 35,31) 43, 02 (MVA)
   

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 24

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 2.3:Phân bố công suất các cuộn dây của MBA tự ngẫu
Dấu (-) của S
CT

thể hiện công suất được truyền từ phía trung áp của MBA tự ngẫu
sang phía cao áp.
b,Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
Tổn thất điện năng được tính theo công thức :
A
TN
= P
0
,8760 +
2
dmTN
365
S
(P
N-C
,
2
i C
S
+ P
N-T
,
2
i T
S
+ P
N-H

,
2
i H
S
),t
i

Trong đó:
S
iC
, S
iT
, S
iH
: công suất tải cuộn Cao, Trung, Hạ của máy biến áp tự
ngẫu tại thời điểm t
i
trong ngày.
P
N-C
, P
N-T
, P
N-H :
tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao,
trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, với:

2 2 2 2
1 1 190 190
380 190

2 2 0,5 0,5
NC H NT H
N C NC T
P P
P P kW
 
 
 
 
 
 
        
 
 
 
 


2 2 2 2
1 1 190 190
380 190
2 2 0,5 0,5
NT H NC H
N T NC T
P P
P P kW
 
 
 
 

 
 
        
 
 
 
 


2 2 2 2
1 1 190 190
380 570
2 2 0,5 0,5
NC H NT H
N H NC T
P P
P P kW
 
 
 
 
 
 
       
 
 
 
 


Ta phân tích: A
TN
= A
1
+ A
2

- Thành phần A
1
:
A
1
= P
0
,8760 = 85.8760 = 744600 (kWh) = 744,6 (MWh)
- Thành phần A
2
:
A
2
= A
2i
= 
2
dmTN
365
S
(P
N-C

,
2
i C
S
+ P
N-T
,
2
i T
S
+ P
N-H
,
2
i H
S
),t
i

t (h) 0 - 5 5 – 8 8 – 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
S
CC

(MVA)
78,33 78,80 86,98 78,37 82,45 83,72 77,86 77,86
S
CT
(MVA)
-35,31 -35,31 -32,37 -35,31 -32,37 -29,58 -35,31 -35,31
S

CH
(MVA)
43,02 43,49 54,61 43,06 50,08 54,14 42,55 42,55
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S. Phạm Thị Phương Thảo

SVTH:Nghiêm Văn Lập Lớp Đ4H1 Page 25

Với
1
t
= (0 - 4) h,ta có:
 
2 2 2
21
2
365
A . 190.78,33 190.35,31 570.43,02 .5 175,197 (M
Wh)
160
    

Tương tự,dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được các A
2i
như sau:

Bảng 2.4: Giá trị của các

A
2i
trong từng khoảng thời gian


A
2
= A
2i
= 928,47 (MWh)
Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:

TN
A


= 2.( A
1
+A
2
) = 2.(744,6+ 928,47 ) = 3346,14 (MWh)
Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án A là:
A
A
= A
B3,4
+
TN
A


= 4164,46+ 3346,14 = 7510,60 (MWh)
2.2 PHƯƠNG ÁN B

t (h) 0 - 5 5 - 8 8 - 11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
S
CC

(MVA)
78,33 78,80 86,98 78,37 82,45 83,72 77,86 77,86
S
CT
(MVA)
-35,31 -35,31 -32,37 -35,31 -32,37 -29,58 -35,31 -35,31
S
CH
(MVA)
43,02 43,49 54,61 43,06 50,08 54,14 42,55 42,55
A
2i

(MWh)
175,197

106,709 142,710 105,253 124,909 135,536 69,027 69,027