Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nguyễn vi quân

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Vi Quân
Lớp : Đ4H2
Ngành : Hệ Thống Điện

TÊN ĐỀ TÀI:
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

I. Các số liệu ban đầu
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, công suất của mỗi tổ
máy bằng P
đmF
= 55 MW. Hệ số tự dùng α
TD
= 9,2%, cos = 0,87. Nhà máy có nhiệm vụ
cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp và phát về hệ thống:
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát U
MPĐ
10,5 kV
P

max
= 15 MW, cos = 0,87. Gồm 4 kép công suất 2,5 MW, dài 2,5 km. Biến thiên
phụ tải ghi trên bảng.
Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức I
cắt
21 kA và t
cắt
=0,7s
và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm².
2. Phụ tải cấp điện áp trung U
T
(110 kV)
P
max
= 90MW; cosφ = 0,84. Gồm 3 kép x 30 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
3. Phụ tải cấp điện áp cao U
C
(220 kV)
P
max
= 50; cosφ = 0,86. Gồm 1 kép x 50 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
4. Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 40 km
Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : S
đmHT
= 4000
MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*
HT
= 0,85, công suất
dự phòng của hệ thống : S
dtHT

= 200 MVA.
5. Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng.
Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
Giờ
0÷ 6
6÷ 9
9÷ 12
12÷ 16
16÷ 20
20÷ 22
22÷ 24
P
UF
(%)
70
80
80
80
90
90
80
P
UT
(%)
80
80
90
90
90
80

80
P
UC
(%)
90
80
60
90
90
100
80
P
TNM
(%)
80
80
90
100
100
95
90


GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân


PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ:
TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ
ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4 KV

Thiết kế một trạm biến áp treo 22/0,4 kV với công suất 630 KVA cung cấp
cho một khu vực dân cư.

Ngày giao: 08/10/2013
Ngày hoàn thành: 09/01/2014
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN XÁC NHẬN CỦA KHOA


TS. Nguyễn Nhất Tùng



GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

1

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các
lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Điện năng được sản xuất chủ yếu
trong các nhà máy điện. Vấn đề đặt ra là nhu cầu sử dụng năng lượng điện của nước ta
ngày càng tăng cao, nguồn năng lượng sơ cấp ngày càng khan hiếm do vậy việc chúng ta
cần phát triển các nhà máy điện tận dụng tối đa các nguồn năng lượng sẵn có là một tất
yếu.
Căn cứ vào các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng … các
nhà máy điện được phân thành: các nhà máy thủy điện, nhiệt điện và điện nguyên tử.
Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện
không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Điều đó chưa tương xứng với thế mạnh
nguồn nguyên liệu than, dầu, khí, ở nước ta, vì thế việc củng cố và xây dựng mới các
nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay.

Và để xây dựng nhà máy chúng ta cần nghiên cứu tính toán thiết kế kỹ càng phần
điện trong nhà máy điện và trạm biến áp. Sau khi học xong chương trình của ngành hệ
thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế phần điện cho
một nhà máy nhiệt điện. Việc thiết kế nhà máy điện đã giúp em củng cố thêm những kiến
thức cơ bản đã học và hiểu thêm một vài nét về hệ thống điện của nước ta để phục vụ cho
công việc sau này.
Qua đây, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy giáo đã trực tiếp hướng dẫn em
trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp là TS. Nguyễn Nhất Tùng và các thầy cô trong khoa
hệ thống điện trường Đại Học Điện Lực đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản
thiết kế này. Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 06 tháng 01 năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Vi Quân



GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

2 LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành tốt tập đồ án tốt nghiệp này:
Em xin chân thành cảm ơn: toàn thể các thầy, cô giáo Trường Đại học Điện Lực,
đặc biệt là các thầy, cô giáo trong khoa Hệ thống điện đã trang bị kiến thức cho em trong
quá trình học tập.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo trực tiếp hướng dẫn
em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp là TS. Nguyễn Nhất Tùng.
Lời cuối em xin chúc các thầy cô luôn có một sức khỏe để công tác tốt.

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

NHẬN XÉT
(Của Giảng viên hướng dẫn)

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

NHẬN XÉT
(Của Giảng viên phản biện)

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

MỤC LỤC
Trang

PHẦN 1

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1. Chọn máy phát điện 2
1.2. Tính toán cân bằng công suất
2
1.2.1. Biến thiên công suất phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy 3
1.2.2. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy 4
1.3. Chọn các phương án nối dây 6
1.3.1. Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện
6
1.3.2. Đề xuất các phương án nối điện
7
CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

A. Phương án 1
10

2.1.A. Chọn máy biến áp 10
2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 10
2.1.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA 11
2.2.A. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 15
2.2.1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3, B4 15
2.2.2. Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu 15
B. Phương án 2
17
2.1.B. Chọn máy biến áp 18
2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 18
2.1.2.Chọn loại và công suất định mức của MBA 18
2.2.B. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 23
2.1.1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3, B4 23
2.1.2. Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu 23
CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT
,
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 26


GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

A. Phương án 1 26
B. Phương án 2 27
3.2. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 27
A. Phương án 1 28
B. Phương án 2 29

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

4.1. Chọn điểm ngắn mạch
31
4.2. Lập sơ đồ thay thế 32
4.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm 34
CHƯƠNG V

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

5.1. Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 42
5.1.1. Cấp điện áp cao 220 kV 42
5.1.2. Cấp điện áp trung 110 kV 43
5.1.3. Cấp điện áp máy phát 10,5 kV 43
5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly 44
5.3. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 45
5.3.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn cứng 45
5.3.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 46
5.3.3. Kiểm tra ổn định động 46
5.3.4. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 47
5.3.5. Chọn sứ đỡ 48
5.4. Chọn thanh dẫn mềm 49
5.4.1. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220kV 49
5.4.2. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110kV 52
5.5. Chọn cáp và máy biến áp phụ tải địa phương 55
5.5.1. Chọn MBA 55
5.5.2. Chọn cáp 56
5.5.3. Chọn máy cắt và dao cách ly cho phụ tải địa phương 58

5.6. Chọn máy biến áp đo lường 61
5.6.1. Máy biến dòng điện (BI) 61
5.6.2. Chọn máy biến điện áp (BU) 64


GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

5.7. Chống sét van 67
CHƯƠNG VI

TÍNH TOÁN TỰ DÙNG

6.1. Chọn sơ đồ tự dùng 69
6.2. Chọn máy biến áp tự dùng 71
6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp 1 (cấp 6,3 kV) 71
6.2.2. Chọn máy biến áp tự dùng cấp 2 (cấp 0,4 kV) 71
6.3. Chọn khí cụ điện cho tự dùng 72
6.3.1. Chọn máy cắt (MC)và dao cách ly (DCL) tự dùng cấp điện áp MF (10,5 kV) 72
6.3.2. Chọn MC tự dùng cấp điện áp 6,3 kV 72
6.3.3. Chọn aptomat phía hạ áp 0,4 kV 73
PHẦN 2
TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
TREO 22/0,4 kV
CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH LẬP ĐỀ ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
1.1. Các công đoạn lập đề án thiết kế trạm biến áp (TBA) 76
1.2. Tập hợp và xử lý thông tin cơ sở, lựa chọn quy mô trạm 76
1.3. Luận chứng lựa chọn địa điểm 77
1.4. Lựa chọn các giải pháp công nghệ và xây dựng 77
1.5. Tổng mức đầu tư / Tổng dự toán 79

1.6. Thiết lập đề án thiết kế 79
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN CẤU HÌNH VÀ BIÊN CHẾ ĐỀ ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
2.1. Lựa chọn cấu hình biên chế đề án thiết kế trạm biến áp 80
2.2. Các nội dung đề án thiết kế kỹ thuật trạm biến áp 80
CHƯƠNG III
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 85
3.2. Tính ngắn mạch và chọn thiết bị 86
3.3. Đo lường, điều khiển, bảo vệ, tự động 87
3.4. Chiếu sáng 89
3.5. Nguồn điện tự dùng 89


GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

3.6. Chống sét 90
3.7. Nối đất 90
3.8. Chọn dây dẫn và cáp 91
3.9. Thông tin liên lạc 91
CHƯƠNG IV
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4 KV
4.1.1. Xác định phụ tải tính toán và chọn MBA 93
4.1.1. Xác định phụ tải tính toán 93
4.1.2. Chọn MBA 93
4.1.3. Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp 93
4.2. Sơ đồ điện và chọn các khí cụ điện, thiết bị điện 93
4.2.1. Sơ đồ đấu điện trạm biến áp 93
4.2.2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện 96
4.2.2.1. Chọn các thiết bị điện cao áp 96

4.2.2.2. Chọn các thiết bị hạ áp 97
4.2.3. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị, khí cụ điện đã chọn 102
4.2.3.1. Tính toán ngắn mạch 102
4.2.3.2. Kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn 106
4.3. Tính toán nối đất cho TBA 108
4.3.1. Điện trở nối đất của thanh 108
4.3.2. Điện trở nối đất của cọc 108
4.3.3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO 110
CÁC BẢN VẼ 111




GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Bảng 1.1: Bảng thông số máy phát điện
Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
Bảng 2.1A: Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu phương án 1
Bảng 2.2A: Thông số MBA 2 cuộn dây
Bảng 2.3A: Thông số MBA tự ngẫu
Bảng 2.4A: Tính toán tổn thất điện năng MBA 2 cuộn dây
Bảng 2.5A: Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian
Bảng 2.1B: Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu phương án 2
Bảng 2.2B: Thông số của các MBA 2 cuộn dây
Bảng 2.3B: Thông số của MBA tự ngẫu
Bảng 2.4B: Tính toán tổn thất điện năng MBA hai cuộn dây
Bảng 2.5B: Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian

Bảng 2.6: So sánh tổn thất điện năng giữa 2 phương án
Bảng 3.1: Kết quả tính toán kinh tế 2 phương án
Bảng 4.1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch
Bảng 5.1: Dòng cưỡng bức các cấp điện áp
Bảng 5.2: Thông số máy cắt và dao cách ly
Bảng 5.3: Thông số thanh dẫn đồng
Bảng 5.4: Thông số sứ
Bảng 5.5: Thông số thanh góp mềm cấp 220 kV
Bảng 5.6: Thông số thanh góp mềm cấp 110 kV
Bảng 5.7: Thông số MBA phụ tải địa phương
Bảng 5.8: Thông số cáp kép
Bảng 5.9: Thông số MC trước MBA phụ tải địa phương
Bảng 5.10: Thông số DCL trước MBA phụ tải địa phương
Bảng 5.11: Thông số MC1 cho mạch cấp điện áp 22kV
Bảng 5.12: Thông số BI cấp 10,5 kV


GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

Bảng 5.13: Các dụng cụ đo
Bảng 5.14: Thông số BI cấp 110kV
Bảng 5.15: Thông số BI cấp 220kV
Bảng 5.16: Thông số BU cấp 10,5 kV
Bảng 5.17: Các dụng cụ đo
Bảng 5.18: Thông số BU cấp 110, 220kV
Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng cấp 6,3 kV
Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng cấp 0,4 kV
Bảng 6.3: Thông số MC và DCL tự dùng cấp điện áp MF
Bảng 6.4: Bảng thông số MC tự dùng cấp điện áp 6,3 kV
Bảng 6.5: Thông số Aptomat phía hạ áp 0,4kV

PHẦN 2: TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN
ÁP TREO 22/0,4 KV
Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của MBA
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật cầu dao phụ tải
Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của cầu chì tự rơi
Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật của chống sét van
Bảng 4.5: Thông số kỹ thuật của sứ cao thế
Bảng 4.6: Thông số kỹ thuật của cáp đồng hạ áp
Bảng 4.7: Thông số kỹ thuật của Aptpmat tổng
Bảng 4.8: Thông số kỹ thuật của Aptpmat nhánh
Bảng 4.9: Thông số kỹ thuật của thanh cái hạ áp
Bảng 4.10: Thông số kỹ thuật của máy biến dòng
Bảng 4.11: Thông số kỹ thuật của sứ đỡ thanh cái
Bảng 4.12: Thông số kỹ thuật của chống sét van hạ áp
Bảng 4.13: Thông số kỹ thuật các thiết bị đo đếm điện năng
Bảng 4.14: Thông số kỹ thuật của cáp đầu ra



GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải địa phương
Hình 1.2: Đồ thị phụ tải trung áp
Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng
Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cao áp
Hình 1.6: Đồ thị công suất phát về hệ thống

Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy
Hình 1.8: Phương án nối điện 1
Hình 1.9: Phương án nối điện 2
Hình 1.10: Phương án nối điện 3
Hình 1.11: Phương án nối điện 4
Hình 2.1A: Sơ đồ nối điện phương án 1
Hình 2.2A: Sự cố MBA bộ B3 tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại
Hình 2.3A: Sự cố MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại
Hình 2.1B: Sơ đồ nối điện phương án 2
Hình 2.2B: Sự cố MBA bộ B3 tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại
Hình 2.3B: Sự cố MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại
Hình 2.4B: Sự cố MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải bên trung cực tiểu
Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1
Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2
Hình 4.1: Lựa chọn điểm ngắn mạch
Hình 4.2: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch
Hình 4.3: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1
Hình 4.4: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N2
Hình 4.5: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N3
Hình 4.6: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N3’
Hình 5.2: Sơ đồ kết cấu thanh dẫn-sứ đỡ
Hình 5.3: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương


GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

Hình 5.4: Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N5 và N6
Hình 5.5: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MF
Hình 6.1: Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy nhiệt điện

PHẦN 2: TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN
ÁP TREO 22/0,4 KV
Hình 4.1: Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 22/0,4kV
Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý TBA treo 630 kVA – 22/0,4kV
Hình 4.3: Lựa chọn điểm ngắn mạch
Hình 4.4: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1
Hình 4.5: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N2, N3
Hình 4.6: Mặt bằng bố trí tiếp địa














GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

5 DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

BI
Máy biến dòng điện
BU
Máy biến điện áp

CCTR
Cầu chì tự rơi
CDPT
Cầu dao phụ tải
CSV
Chống sét van
DCL
Dao cách ly
HTĐ
Hệ thống điện
MBA
Máy biến áp
MBA TN
Máy biến áp tự ngẫu
MC
Máy cắt
MF
Máy phát điện
MF-MBA
Máy phát điện- Máy biến áp
TBA
Trạm biến áp
TBPP
Thiết bị phân phối




1

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

6


7


8


9



10

PHẦN 1

11

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


2

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

12

CHƯƠNG I

13

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI
DÂY


Một trong những công đoạn cơ bản cho việc thiết kế nhà máy điện là khâu khảo sát
nhu cầu điện năng mà nhà máy cần đáp ứng. Việc khảo sát này có thể được tổng kết bởi
các đồ thị phụ tải cho các cấp điện áp khác nhau. Với mục đích này, trong chương I, đồ án
dùng phương pháp thống kê dự báo lập lên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp
vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
1.1. Chọn máy phát điện
Theo đề bài yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ
máy, công suất mỗi tổ máy là P
đmF
= 55 MW. Tra bảng phụ lục 1.1 sách Thiết kế
phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS.TS. Phạm Văn Hòa, ta chọn các
máy phát điện cùng loại
TBΦ-60-2T
, các thông số ghi trong bảng sau:
Bảng 1.1: Bảng thông số máy phát điện
Loại máy phát

S
đm
(MVA)

P

đm
(MW)

U
đm

(kV)

n
đm
(v/ph)
cos
đm
I
đm
(kA)
X"
d
X'
d
X
d
TBΦ-60-2T
68,75
55
10,5
3000
0,8
3,78
0,1316

0,202
1,5131
Như vậy, bước đầu tiên cho việc thiết kế tổ máy phát điện đã được lựa chọn, làm
tiền đề cho việc tính toán ở các mục sau.
1.2. Tính toán cân bằng công suất
Vì điện năng ít có khả năng tích lũy nên ta cần tính toán cân bằng công suất, đảm
bảo tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy điện phát ra hoàn toàn cân bằng với
lượng điện tiêu ở các phụ tải kể cả tổn thất.
Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác
dụng cực đại P
max
và hệ số cos của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được đồ thị phụ tải
các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến. Các tính toán được trình bày
như sau:
max
( )%
.
100
Pt
P t P

()
Cos
Pt
St

Trong đó: P(t)% - phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t
P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t
P
max

– công suất max của phụ tải
3

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t
Cosφ – hệ số công suất phụ tải

 Phụ tải cấp điện áp máy phát U
F
10,5 kV
P
max
= 15 MW, cosφ = 0,87
 Phụ tải cấp điện áp trung U
T
(110kV)
P
max
= 90 MW, cosφ = 0,84
 Phụ tải cấp điện áp cao U
C
(220kV)
P
max
= 50 MW, cosφ = 0,86
 Phụ tải của toàn nhà máy
Tổng công suất định mức toàn nhà máy:
. 4.55 220 W
dm dmF

P n P M

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
%( )
( ) .
cos
TNM dm
F
Pt
S t P
Trong đó: S
TNM
(t) - công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
P%(t) - phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
Cosφ
F
=0,8 - hệ số định mức của máy phát.
 Phụ tải tự dùng
Công suất tự dùng của nhà máy là:
. ( )
%
( ) . . 0,4 0,6
100 .
đmF TNM
TD
TD đmF
n P S t
St
Cos n S

Trong đó:
()
TD
St
- Phụ tải tự dùng tại thời điểm t

%- Lượng điện phần trăm tự dùng (
S
TNM
(t)- Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

,
dmF dmF
PS
-Công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức
của một tổ máy phát
n- số tổ máy phát (n=4);
TD
Cos
= 0,87
 Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm (t) được tính theo công thức:
S
VHT
(t) = S
TNM
(t) – S
UF
(t) – S
UT

(t) – S
TD
(t)
1.2.1. Biến thiên công suất phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy
Từ các công thức trên, thay số ta được bảng kết quả sau:




4

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
t
S
(MVA)
0÷6
6÷9
9÷12
12÷16
16÷20
20÷22
22÷24
S
NM

220
220
247,5

275
275
261,25
247,5
S
Uf

12,07
13,79
13,79
13,79
15,52
15,52
13,79
S
UT

85,71
85,71
96,43
96,43
96,43
85,71
85,71
S
UC

52,33
46,51
34,88

52,33
52,33
58,14
46,51
S
TD

20,47
20,47
21,87
23,26
23,26
22,57
21,87
S
VHT

49,42
53,51
80,53
89,19
87,46
79,31
79,62

1.2.2. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy
Từ bảng biến thiên công suất của phụ tải, ta có các đồ thị phụ tải tương ứng:

5

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

24
0
S,MVA
Giờ
6
20
9
12
16
22
24
0
60
S,MVA
Giờ
6
20
85,71

9
12
16
22
80
100
96,43
10
15
16
12,07
13,79
15,52
13,79
85,71

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải địa phương Hình 1.2: Đồ thị phụ tải trung áp

24
0
260
S,MVA
Giờ
280
6
20
220
9
12
16

247,5
275
261,25
22
S,MVA
24
Giờ
24
6
20
23,26
9
12
16
22,57
21,87
20,47
22
22
20
0
220
247,5
21,87
240

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng

24
0

60
S,MVA
Giờ
6
20
46,51
9
12
16
34,88
52,33
52,33
22
S,MVA
100
Giờ
24
6
20
89,19
9
12
16
80,53
87,46
49,42
22
80
60
0

40
53,51
50
30
46,51
58,14
40
50
79.62
79,31

Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cao áp Hình 1.6: Đồ thị công suất phát về hệ thống


6

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

Từ các đồ thị phụ tải trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp:

Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy
Nhận xét chung:
Tổng công suất định mức của hệ thống là 4000MVA, suy ra công suất phát lớn nhất của
toàn nhà máy chiếm khoảng:

220
.100% 5,21%
220 4000
công suất của cả hệ thống ( bao gồm cả nhà máy).
1.3. Chọn các phương án nối dây

1.3.1. Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện
Việc đề xuất các phương án nối dây cho nhà máy là căn cứ vào kết quả tính toán
phụ tải và cân bằng công suất của các cấp điện áp. Mặt khác, các phương án nối điện cần
tuân thủ theo các quy tắc về nối dây trong nhà máy điện.
- Do:
15,52
.100% .100% 11,29% 15%
2. 2.68,75
Max
Uf
dmF
S
S
nên phụ tải địa phương không
cần thanh góp điện áp máy phát (MF) mà chúng được lấy trực tiếp từ đầu cực MF.
s(mva)
t(h)
6 9 12 16 20 22 24
200
100
300
0
Snm
Sdp
Std
Sut
Suc
Svht
220
275

261,25
247,50
Svht
Suc
Sut
Std
Sdp
Chú thích
7

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

- Nhà máy có công suất lớn và có cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) có trung
tính nối đất trực tiếp , có hệ số có lợi được xác định:

-U
220-110
α = = = 0,5
220
CT
C
U
U

Từ hai điều trên nhà máy điện nên sử dụng 2 máy biến áp (MBA) tự ngẫu làm liên lạc
giữa các cấp điện áp.
- Xét tỉ số:
max
96,43
1,4

68,75
UT
dmF
S
S

và
min
85,71
1,2
68,75
UT
dmF
S
S

Vì MBA liên lạc là MBA tự ngẫu (MBA TN), thích hợp truyền công suất từ cao và hạ
sang trung và nhằm phù hợp với nhu cầu phụ tải các cấp nên có thể ghép từ 0 đến 2 bộ
máy phát – máy biến áp (MF-MBA) vào thanh góp điện áp phía trung.
- Nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ: S
đmF
=68,75MVA; S
dtHT
=200MVA,
như vậy ta có:

2. 2.68,75 137,5( ) 200( )
dmF dmF duphong
ghep
S S MVA S MVA

nên có thể ghép hai MF vào chung một MBA.
1.3.2. Đề xuất các phương án nối điện
1.3.2.1. Phương án 1:
F4 F1 F2 F3
110 kV220 kV
S
UC
HT
S
UT
B4 B1 B2
B3
S
TD
S
TD
S
TD
S
TD
S
Uf
S
Uf

Hình 1.8: Phương án nối điện 1
- Phương án này có ưu điểm đơn giản chủng loại, thiết bị nên dễ dàng cho việc vận
hành và sửa chữa. Phân bố công suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều.

8

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

1.3.2.2. Phương án 2:
F1 F2 F3 F4
110 kV220 kV
S
UC
HT
S
UT
B1 B2
B3
B4
S
TD
S
TD
S
Uf
S
Uf
S
TD
S
TD

Hình 1.9: Phương án nối điện 2
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm được vốn đầu tư so với phương án 1 do

thiết bị ở cấp điện áp thấp hơn sẽ rẻ tiền hơn.
- Phương án này chỉ dùng hai loại MBA nên dễ vận hành, lắp đặt.
- Do tổng công suất phát lên bên trung lớn hơn công suất phụ tải trung áp nên sẽ có
một lượng công suất truyền từ phía trung qua MBA tự ngẫu làm tăng tổn thất công suất.
1.3.2.3. Phương án 3:
F2 F3 F4
110 kV220 kV
S
UC
HT
S
UT
B2 B3 B4
B5
B6
F1
S
Uf
B1
S
TD
S
TD
S
TD
S
TD

Hình 1.10: Phương án nối điện 3
- Số lượng MBA nhiều, đòi hỏi vốn đầu tư cao.

- Chủng loại MBA nhiều, vận hành phức tạp.
9

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

- Xác suất xảy ra sự cố nhiều hơn. Khi xảy ra sự cố mất một bộ MF-MBA tại thời
điểm công suất phía trung cực đại thì MBA tự ngẫu chịu tải nặng hơn.
1.3.2.4. Phương án 4:
F1 F2 F3F4
110 kV220 kV
S
UC
HT
S
UT
B1 B2
B3
S
TD
S
TD
S
Uf
S
Uf
S
TD

Hình 1.11: Phương án nối điện 4
- Số lượng MBA ít hơn, nhưng công suất MBA nối với phía cao áp sẽ lớn hơn so

với 3 phương án trên.
- Dùng hai loại MBA tự ngẫu khác nhau khó khăn trong công tác vận hành và chọn
MBA.

Kết luận: Qua những phân tích trên đây ta thấy rằng hai phương án 1 và 2 là đơn
giản và kinh tế hơn cả so với hai phương án 3 và 4. Tuy vậy nó vẫn đảm bảo cung cấp
điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại
phương án 1 và phương án 2 để tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm
chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện.
10

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân

14

CHƯƠNG II

15

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn cả khi làm việc bình
thường cũng như khi xảy ra sự cố. Trong chương này, từ hai phương án đã được đề xuất
tại chương I, ta tiến hành chọn máy biến áp cho từng phương án. Tính toán phân bố công
suất, kiểm tra các điều kiện quá tải và tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.
A. Phương án 1

F4 F1 F2 F3
110 kV220 kV
S

UC
HT
S
UT
B4 B1 B2
B3
S
TD
S
TD
S
TD
S
TD
S
Uf
S
Uf

Hình 2.1A: Sơ đồ nối điện phương án 1
2.1.A. Chọn máy biến áp
2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA
Nguyên tắc: Phân bố công suất trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng
trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu là do MBA liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo
công suất phát bằng công suất thu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong MBA.
1) Phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây
Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng trong suốt 24 giờ/ngày và được tính
theo công thức:
max
34

1 23,26
. 68,75 62,94( )
44
B B bo dmF TD
S S S S S MVA

2 )MBA liên lạc