Đồ án tốt nghiệp Làm mát cho máy biến áp Nguyễn Quang Hùng

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành điện nói riêng và ngành năng lƣợng nói chung đóng góp một vai trò hết
sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nƣớc. Nhà máy
điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển
của hệ thống điện. cũng nhƣ sự phát triển hệ thống năng lƣợng quốc gia là sự phát
triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong
thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói
chung cũng nhƣ hệ thống điện nói riêng.
Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần
điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật. tối ƣu về kinh tế trong bài
toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể. hƣớng dẫn sinh viên biết cách đƣa ra
phƣơng án nối điện đúng kĩ thuật. biết phân tích. biết so sánh chọn ra phƣơng án tối
ƣu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp.
Trong thời gian làm bài. với sự cố gắng của bản thân. đồng thời với sự giúp đỡ
của các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của thầy TS.
Nguyễn Nhất Tùng. em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Song do thời gian
và kiến thức còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy kính
mong nhận đƣợc sự góp ý. chỉ bảo của các thầy cô để em có đƣợc những kinh nghiệm
chuẩn bị cho công việc sau này.
Em xin chân thành cám ơn thầy TS.Nguyễn Nhất Tùng cùng toàn thể các thầy
cô giáo trong bộ môn.

Hà Nội. ngày tháng năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Quang Hùng

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 2
CHƢƠNG I
TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY
Trong thực tế lƣợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Do
vậy. ngƣời ta cần phải biết các đồ thị phụ tải. nhờ đó có thể chọn phƣơng án vận hành
hợp lý. chọn sơ đồ nối điện phù hợp. đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật.
Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trƣớc hết cho ngƣời thiết kế là phải tiến
hành các công việc: chọn máy phát điện. tính toán phụ tải và cân bằng công suất một
cách hợp lý nhất.
I. Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện nhiệt điện có tổng công suất đặt là 220
MW gồm có 4 máy phát điện cung cấp cho phụ tải ở 4 cấp điện áp máy phát. 110 KV.
220KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV.
Ta chọn máy phát điện loại TB -55-2 có các thông số sau:
Ký hiệu
S
(MVA)
P
(MW)
cos
U
(kV)
I
(kA)
Điện kháng tƣơng đối

X
d
’’
X
d
’
X
d
TB -55-2
68,75
55
0,8
10,5
3,462
0,123
0,182
1,452
II. Tính toán cân bằng công suất
Phụ tải điện áp máy phát 10,5 kv có P
max
=12MW và cos =0,83.
Từ đồ thị phụ tải ngày biến thiên theo thời gian và công thức:
Cos
P
S
với:
100
%.
max
Pp

P
.
2.1 Tính toán phụ tải địa phương cấp điện áp 10.5kV
P
max
= 12 MW ; cos = 0,84
max
max
P 12
S 14,288(MVA)
cos 0,84

Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian .Kết quả ghi
trong bảng 1-1 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 3
t
CS
0-6
6-9
9-12
12-16
16-20
20-22
22-24
P%
70
80

80
80
90
90
80
P
(MW)

8,4
9,6
9,6
9,6
10,8
10,8
9,6
S
(MVA)

10
11,429
11,429
11,429
12,857
12,857
11,429
Bảng 1-1: Bảng biến thiên phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian.
0 6
9
12
16

20 22
24
S
UF
(MVA)
T(h)
10
11,429
12,857
5
10

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian.
2.2. Tính toán phụ tải điện áp trung
Phụ tải điện áp trung 110 kv có P
max
=100MW và cos = 0.85.
Từ đồ thị phụ tải ngày biến thiên theo thời gian và công thức:
Cos
P
S
với:
100
%.
max
Pp
P
.
Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp trung theo thời gian. Kết quả ghi trong
bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-2.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 4
t
CS
0-6
6-9
9-12
12-16
16-20
20-22
22-24
P%
80
80
90
90
90
80
80
P
(MW)

80
80
90

90
90
80
80
S
UT(MVA)

94,12
94,12
105,88
105,88
105,88
94,12
94,12
Bảng 1-2: Bảng biến thiên phụ tải ở các khoảng thời gian
0 6
9
12
16
20 22
24
T(h)
150
100
50
94,12
105,88
S
UT
(MVA)

94,12
Hình 1-2: Đồ thị biến thiên phụ tải điện áp trung:

2.3 Tính toán phụ tải điện áp cao
Phụ tải điện áp cao 220 kv có P
max
=80MW và cos = 0,88.
Từ đồ thị phụ tải ngày biến thiên theo thời gian và công thức:
Cos
P
S
với:
100
%.
max
Pp
P
.
Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp cao theo thời gian. Kết quả ghi trong
bảng 1-3 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-3.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 5
t
CS
0-6
6-9
9-12

12-16
16-20
20-22
22-24
P%
90
80
60
90
90
100
80
P
(MW)

72
64
48
72
72
80
64
S
UC(MVA)

81,818
72,727
54,545
81,818
81,818

90,909
72,727
Bảng 1-3: Bảng biến thiên phụ tải điện áp cao:
0 6
9
12
16
20 22
24
T(h)
100
50
81,818
S
UC
(MVA)
72,727
54,545
81,818
90,909
72,727
Hình 1-3: Đồ thị biến thiên phụ tải điện áp cao:
2.4 Tính toán phu tải cấp toàn nhà máy
Nhà máy kiểu nhiệt điện: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55 MW
Công suất tổng : P
nm
= 4x55 = 220 (MW) cos = 0.85.(chọn ở trên )
do đó
nm
nm

P 220
S 258,823(MVA)
cos 0,85

Áp dụng công thức:
Cos
P
S
víi :
100
%.
max
Pp
P
.
Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian .Kết quả ghi
trong bảng 1-4 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-4

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 6
t
CS
0-6
6-9
9-12
12-16
16-20
20-22

22-24
P%
80
80
90
100
100
95
90
P
(MW)

176
176
198
220
220
209
198
S
tnm(MVA)

207,058
207,058
232,94
258,823
258,823
245,882
232,94
Bảng 1.4: Bảng biến thiên phụ tải cấp toàn nhà máy

0 6
9
12
16
20 22
24
S
TNM
(MVA)
T(h)
150
207,058
232,94
245,882
258,823
200
100
50
232,94
Hình 1.4: Đồ thị biến thiên phụ tải cấp toàn nhà máy
2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày đƣợc tính theo
công thức sau :
NM
NM
TD
NM
TD
S
tSP

tS
)(
.6,04,0.
cos
.
100
%
)(

Trong đó:
P
NM
- công suất tác dụng định mức của nhà máy. P
NM
=220 MW
S
NM
- công suất biểu kiến định mức của nhà máy. S
NM
=258.823 MVA
- lƣợng điện phần trăm tự dùng. = 9.5%
cos
TD
- hệ số công suất phụ tải tự dùng. cos
TD
= 0.85.
Kết quả tính toán cho dƣới bảng sau:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng

SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 7

t
CS
0-6
6-9
9-12
12-16
16-20
20-22
22-24
S
nm(MVA)

207,058
207,058
232,94
258,823
258,823
245,882
232,94
S
td(MVA)

21,637
21,637
23,112
24,588
24,588

23,85
23,112
Bảng 1.5: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng:
0 6
9
12
16
20 22
24
S
TD
(MVA)
T(h)
10
21,637
23,112 23,85
24,588
20
23,112
Hình 1.5: Đồ thị phụ tải tự dùng :
2.6 Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống
Theo nguyên tắc cân bằng công suất thì tại mọi thời điểm công suất phát
luôn bằng công suất thu. không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp. ta
có: S
TNM
(t) = S
đf
(t) + S
T
(t) + S

td
(t) + S
HT
(t)+S
C
(t)
Công suất phát vào hệ thống là :
S
HT
(t) = S
TNM
(t) – S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t)+S
C
(t)
Từ các công thức trên ta áp dụng có bảng tính cân bằng công suất toàn nhà máy và
công suất phát vào hệ thống :





Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng

SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 8
t
CS
0-6
6-9
9-12
12-16
16-20
20-22
22-24
S
tnm(MVA)

207,058
207,058
232,94
258,823
258,823
245,882
232,94
S
đp(MVA)

10
11,429
11,429
11,429
12,857
12,857
11,429

S
UT(MVA)

94,12
94,12
105,88
105,88
105,88
94,12
94,12
S
UC(MVA)

81,818
72,727
54,545
81,818
81,818
90,909
72,727
S
td(MVA)

21,637
21,637
23,112
24,588
24,588
23,85
23,112

S
VHT
0,517
-7,145
-37,974
-35,108
-33,68
-24,146
-31,552
Bảng tính cân bằng công suất toàn nhà máy
0 6
9
12
16
20 22
24
S
VHT
(MVA)
T(h)
15
0,517
30
7,145
37,974
35,108
33,68
24,146
31,552
Hình 1.6: Đồ thị phụ tải phát về hệ thống:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 9




Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp





0
6
9

12
16
20
22
24
T(h)
50
100
150
200
250
S(MVA)
Svht
Suc
Sut
Udp
Std
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 10
* Nhận xét .
- Ta thấy nhà máy thiết kế có tổng công suất là:
S
NMmax
= S
đm
= 258,823MVA
So với công suất của hệ thống điện S
HT

= 5000 MVA thì nhà máy thiết kế
chiếm 5.18 % công suất của hệ thống .
- Công suất thu vào hệ thống là:
Max = 37,974 MVA từ 9-12h
Min = 7,145MVA từ 6-9 h
- Phụ tải trung áp:
S
Tmax
= 105.88 MVA chiếm 48,12% công suất nhà máy .
S
Tmin
= 94.12 MVA chiếm 42,78% công suất nhà máy .
- Phụ tải cao áp:
S
cmax
= 90,909 MVA chiếm 41,32% công suất nhà máy
S
cmin
= 54,545 chiếm 24,79% công suất nhà máy
Nhà máy đƣợc thiết kế cung cấp cho phụ tải điện trung áp 110 KV và phát công
suất lên hệ thống 220 KV do đó sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( ở cấp điện áp này có
trung tính nối đất trực tiếp ).
- Phụ tải địa phƣơng có
S
đfmax
= 12,857 MVA
S
đfmin
= 10 MVA
Ta có công suất địa phƣơng chỉ chiếm 3.07 % công suất định mức

Khả năng phát triển nhà máy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ vị trí nhà
máy. địa bàn. nguồn nguyên liệu nhƣng về phần điện thì vẫn có khả năng phát triển
phụ tải theo các cấp điện áp sẵn có.
III. Đề xuất các phương án nối dây
3.1 Cơ sở đề xuất các phƣơng án nối dây
- Do
UFmax
Fdm
12,857
.100 9,35% 15%
2.S 2.68,75
S
nên không cần dùng thanh góp điện áp
máy phát.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 11
- Do các cấp điện áp 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp. mặt khác hệ
số có lợi = 0.5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc
giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
- Do công suất phát về hệ thống lớn hơn dự trữ quay của hệ thống nên ta phải đặt ít
nhất hai máy biến áp nối với thanh điện áp 220kV.
- Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ
thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp.
- Do S
UTmax
/S
UTmin
= 105,88/94,12 MVA và S

Fđm
= 68,75 MVA. cho nên ta có thể
ghép từ 1 đến 3 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai cuộn dây bên trung áp.
- Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài việc
đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản. an toàn và linh
hoạt trong quá trình vận hành sau này.
- Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn. liên
tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau. đồng thời khi bị sự cố không bị tách
rời các phần có điện áp khác nhau .
3.2 Đề xuất các phƣơng án nối điện
Với các nhận xét trên ta có các phƣơng án nối điện cho nhà máy nhƣ sau:
Phương án1:
F2
F3 F4
110 kV
220 kV
HT
S
UT
B3 B4
F1
B2
B1
S
UC

Hình 1: Phƣơng án 1
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng

SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 12
Ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu tăng áp để làm liên lạc giữa điện áp cao và
điện áp trung. Công suất đƣợc truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp. đồng
thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngƣợc lại .
Phƣơng án I. phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 2 máy biến áp tự ngẫu. Phía
trung áp thanh góp 110kV đƣợc nối với 2 bộ MFĐ-MBA ba pha hai dây quấn.
Ưu điểm của phương án:
- Phụ tải bên T chỉ phải nhận rất ít lƣợng công suất từ MBATN
- Chỉ sử dụng 2 loại máy biến áp thuận tiện trong vận hành bảo dƣỡng sửa chữa.
Công suất của MBATN bé
Nhƣợc điểm:
- Khi phụ tải bên trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc định mức
sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của MBA tự ngẫu phát
lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA.
Phương án2:
F2
F3
F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B2 B3 B4
F1
B1
S
UC

Hình 2: Phƣơng án 2
Trong sơ đồ này ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc. phía cao áp

gồm bộ máy biến áp máy phát T1 và các máy biến áp tự ngẫu. Máy biến áp liên lạc
này sẽ đồng thời cùng bộ tải công suất về hệ thống.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 13
Do phụ tải bên trung S
Tmin
= 162,79 MVA > S
đmF
= 117,5 MVA nên bộ máy
phát- máy biến áp T2 có thể phát bằng phẳng liên tục; tổn thất trong máy biến áp
trong chế độ hoạt động bình thƣờng nhỏ.
Nhƣợc điểm của phƣơng án này là gây khó khăn cho việc vận hành và bảo vệ;
ngoài ra do có thêm mạch nối lên thiết bị phân phối điện áp cao nên vốn đầu tƣ tăng
lên.
Phương án3:

Hình 3: phƣơng án 3
Trong sơ đồ này ta dùng MBA tự ngẫu liên lạc giữa điện áp cao và điện áp
trung. công suất có thể truyền từ cao sang trung và ngƣợc lại tuỳ thuộc vào sự biến đổi
công suất của lƣới. sự thay đổi công suất làm việc của nhà máy. thay đổi sơ đồ hệ
thống điện và các nguyên nhân khác. Cuộn dây hạ áp của mba tự ngẫu có thể nối với
lƣới phân phối địa phƣơng hoặc để cung cấp điện tự dùng dự trữ cho nhà máy điện.
Nhƣợc điểm của phƣơng án này là số MBA nhiều và có nhiều loại MBA. tổn
thất công suất trong các MBA lớn. số mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế.
Tóm lại qua những phân tích trên đây ta thấy phuơng án 3 có vốn đầu tƣ lớn
hơn cả. phƣơng án 1 và phƣong án 2 cần phân tích kĩ hơn mới có thể đánh giá đƣợc .
do đó ta để lại phƣơng án 1 và phƣơng án 2 để tính toán. so sánh cụ thể hơn về kinh tế
và kỹ thuật nhằm chọn đƣợc sơ đồ nối điện tối ƣu cho nhà máy điện.

1
2
HT
220KV
110KV
TN
TN
F3
F4
T1
T2
F1
F2
S®p
T3
T4
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 14
CHƢƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng . Trong hệ thống điện tổng công suất các
máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 5 lần tổng công suất của các máy phát điện .
Do đó vốn đầu tƣ cho máy biến áp cũng rất nhiều .
Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lƣợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn
đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Điều đó có thể đạt đƣợc bằng cách

thiết kế hệ thống một cách hợp lý. dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải
của máy biến áp. không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp.
I. Phương án 1 ( hình 1)
F2
F3 F4
110 kV
220 kV
HT
S
UT
B3 B4
F1
B2
B1
S
UC

Hình 1: Phƣơng án 1
2.1.1 Chọn máy biến áp
- Máy biến áp hai dây quấn B3. B4 đƣợc chọn theo điều kiện:
Điều kiện chọn : S
đmB
S
đmF
= 68.75( MVA)
Máy phát trong sơ đồ bộ thƣờng phát công suất tƣơng đối bằng phẳng và ổn
định.
Từ đó ta chọn đƣợc loại MBA có các thông số cho ở bảng sau:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 15
Loại
MBA
S
đm

MVA
ĐA cuộn dây. kV
Tổn thất. kW
U
N
%
I
0
%
C
H
P
0
P
N
TPдцH
80
115
10.5
70
310

10.5
0.55
Bảng 2.1 Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây
- Máy biến áp tự ngẫu tăng áp.
Chọn máy biến áp tự ngẫu B1. B2:
Máy biến áp tự ngẫu B1. B2 đƣợc chọn theo điều kiện:
FdmdmBdmB
SSS
1
21

Với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
5,0
220
110220
C
TC
U
UU

Do đó :
MVASSS
FdmdmBdmB
5,13775,68.
5,0
11
21

Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1. B2 có thông số kỹ thuật:
Loại

MBA
S
đm

MVA
ĐA cuộn dây. kV
Tổn thất. kW
U
N
%
I
0
%
C
T
H
P
0
P
N
C-
T
C-
H
T-
H
C-
T
C-
H

T-
H
ATдцTH
160
230
121
11
85
380
-
-
11
32
20
0.5
2.1.2 Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp
-Máy biến áp 2 cuộn dây B3. B4: Đối với máy biến áp hai dây quấn để đảm bảo
kinh tế và thuận tiện trong vận hành. các máy phát F3, F4 cho làm việc với đồ thị phụ
tải bằng phẳng suốt cả năm.
S
BỘ
=S
ĐMF
-
4
1
S
td
max
=68.75-

4
1
.24,588=62,603 (MVA)
Nhƣ vậy các máy biến áp bộ sẽ không bị quá tải khi làm việc bình thƣờng.
Đối với máy biến áp tự ngẫu công suất qua cuộn cao. trung. hạ lần lƣợt đƣợc tính
nhƣ sau:
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 16
S
C-TN1
= S
C-TN2
=
2
1
(S
VHT
(t)+
UC
S
(t))
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
S
T-TN1
= S
T-TN2
=

2
1
(S
UT
(t)-(S
Bộ3
-S
td3
)- (S
Bộ4
-S
td4
)).
Công suất cuộn dây hạ của các máy biến áp tự ngẫu là:
S
H-TN1
=S
H-TN2
= S
C-TN1
+S
T-TN1
Từ đó ta có kết quả tính toán công suất truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu
1 và 2 nhƣ sau:
Dấu trừ chứng tỏ công suất đi từ cuộn trung sang cuộn cao để bù lƣợng công
suất thiếu hụt bên cao áp.
- Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố:
Ta kiểm tra trƣờng hợp sự cố nặng nề nhất là khi S
T
= S

Tmax
. Xét hai khả năng
sự cố sau:
* Sự cố một bộ máy phát- máy biến áp bên trung.
t
CS
0-6
06-9
09-12
12-16
16-20
20-22
22-24
S
PC

41,168
32,791
8,286
23,355
24,069
33,382
20,588
S
PT

6,097
6,097
13,452
14,928

14,928
8,31
7,572
S
PH

47,265
38,888
21,738
38,283
38,997
41,692
28,16
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 17
F2
F3 F4
110 kV
220 kV
HT
S
UT
B3 B4
F1
B2
B1
S
UC

Giả sử hỏng bộ T1 khi đó lƣợng công suất thiếu ở bên trung áp là :
S
Tthiếu
= S
Tmax
-(S
đmF
-
4
1
S
td
max
)=105,88 -(68.75-
4
1
.24,588)= 43,277(MVA)
Công suất có thể truyền qua phụ tải phía trung áp là:
S
PT
= 2.k
qtsc
.0,5.S
ĐMTN
=2.1,4.0,5.160=224(MVA)
Ta thấy S
PT
>S
T thiếu

nên phụ tải phía trung áp vẫn đƣợc đảm bảo.
Xét lƣợng công suất thiếu về hệ thống.
Điều kiện phải thỏa mãn là: S
VHT
max
-2.S
PC
- S
PT
≤ S
dp

Công suất qua phía trung là: S
PT
=
2
1
S
T thiếu
=
2
1
.43,277= 21,64(MVA)
Công suất qua phía hạ là: S
PH
=S
dmF
-
2
1

.S
max
UF
-
4
1
S
td
max
= 68,75-
2
1
.12,857-
4
1
.24,588=56,171(MVA)
Công suất qua phía cao là: S
PC
= S
PH
- S
PT
=56,171- 21,64=34,531(MVA)
Khi đó: S
thiếu
=S
VHT
max
-2.S
PC

+ S
UC
=-37,97- 2.41,168+90,909 = -29,397 (MVA)
Ta thấy S
VHT
max
-2.S
PC
+S
UC
= -29,397<S
dp
=100(MVA) nên thoả mãn điều kiện.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 18
Mặt khác ta thấy trong chế độ vừa xét thì khả năng chịu tải lớn nhất là cuộn dây
hạ áp .
S
PH
=47,265(MVA) và 0,5.S
đmTN
= 0,5.160 =80(MVA)
S
PH
=47,265(MVA)< Stt=0,5.S
đmTN
= 0,5.160 =80(MVA) nên máy biến áp tự
ngẫu không bị quá tải.

* Sự cố một máy biến áp tự ngẫu.

F2
F3 F4
110 kV
220 kV
HT
S
UT
B3 B4
F1
B2
B1
S
UC

Ta phải kiểm tra điều kiện: k
qtsc
.0,5.S
ĐMTN
+ 2.S
bộ
≥ S
T
max
Ta có k
qtsc
.0,5.S
ĐMTN
+2.S

bộ
= 1.4.0,5.160+ 2.62,603=237,206(MVA)
Trong khi đó S
T
max
=105,88 (MVA) nên điều kiện trên đƣợc thỏa mãn
Tính lƣợng công suất thiếu về hệ thống.
Ta có phân bố công suất các phía nhƣ sau:
S
PT
= S
T
max
- 2.S
bộ
=105,88 – 2.62,603 = -19,32(MVA)
Công suất phía hạ áp là:
S
PH
=S
ĐMF
-
2
1
.S
UF
-
4
1
S

td
max
=68,75 -
2
1
.12,857 -
4
1
.24,588= 56.171 (MVA)
Công suất phía cao áp là:
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 19
S
PC
= S
PH
- S
PT
=56,171+19,32 =75.491(MVA)
S
thiếu
=S
VHT
max
- S
PC
+ S
uc

max
= -37,974 -75,491+ 90,909= -22,556(MVA)
Ta thấy S
thiếu
= -22,556(MVA) < S
dp
= 100(MVA)
Mặt khác ta thấy trong chế độ vừa xét thì khả năng chịu tải lớn nhất là phía hạ
áp.
S
PH
=56,171(MVA) và 0,5. S
đmTN
= 0,5.160 =80(MVA)
S
PH
=56,171(MVA) <Stt=0,5. S
đmTN
= 0,5.160 =80(MVA) nên máy biến áp tự
ngẫu không bị quá tải.
Nên các máy biến áp đã chọn là đạt yêu cầu.
II. Phương án 2 ( hình 2)
F2
F3
F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B2 B3 B4

F1
B1
S
UC

2.2.1 Chọn máy biến áp
- Máy biến áp bộ trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung
áp.
Điều kiện chọn: S
đmB
S
đmF
= 68,75( MVA)
Máy phát trong sơ đồ bộ thƣờng phát công suất tƣơng đối bằng phẳng và ổn định
Từ đó ta chọn đƣợc loại máy biến áp có các thông số cho ở bảng sau:
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 20
Loại
MBA
S
đm

MVA
ĐA cuộn dây. kV
Tổn thất. kW
U
N
%

I
0
%
C
H
P
0
P
N
TPдцH
80
115
10,5
70
310
10,5
0,55
Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây phía trung áp
- Máy biến áp bộ trong sơ đồ bộ máy phát – mba hai cuộn dây phía cao áp.
Điều kiện chọn: S
đmB
S
đmF
= 68,75( MVA)
Máy phát trong sơ đồ bộ thƣờng phát công suất tƣơng đối bằng phẳng và ổn
định.
Từ đó ta chọn đƣợc loại mba có các thông số cho ở bảng sau:
Loại
MBA
S

đm

MVA
ĐA cuộn dây. kV
Tổn thất. kW
U
N
%
I
0
%
C
H
P
0
P
N
TPдцH
80
115
10,5
70
310
10,5
0,55
Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây phía cao áp
- Máy biến áp tự ngẫu tăng áp.
Đối với máy biến áp tự ngẫu nối theo sơ đồ bộ đƣợc chọn theo nguyên tắc sau:
S
TN1

. S
TN2
≥
1
S
Fđm
trong đó là hệ số có lợi và =
C
TC
U
UU
=
220
110220
= 0,5
Do đó S
TN1
. S
TN2
≥
1
S
Fđm
=
5,0
1
.68,75= 137,5(MVA)
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại: ATдцTH -250 có
các thông số kỹ thuật nhƣ bảng sau:

Loại
MBA
S
đm

MVA
ĐA cuộn dây. kV
Tổn thất. kW
U
N
%
I
0
%
C
T
H
P
0
P
N
C-
T
C-
H
T-
H
C-
T
C-

H
T-
H
ATдцTH
160
230
121
11
85
380
-
-
11
32
20
0,5
Bảng thông số máy biến áp tự ngẫu
2.2.2 Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp
- Đối với máy biến áp hai dây quấn để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận
hành. các máy phát F3. F4 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 21
S
BỘ
= S
ĐMF
-
4

1
S
td
max
=68,75-
4
1
.24,588=62,603 (MVA)
Nhƣ vậy các máy biến áp bộ sẽ không bị quá tải khi làm việc bình thƣờng.
Đối với máy biến áp tự ngẫu công suất qua cuộn cao. trung. hạ lần lƣợt đƣợc tính
nhƣ sau:
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
C-TN1
= S
C-TN2
=
2
1
(S
VHT
(t)- (S
Bộ3
-S
TD3
)+ Suc(t))
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
T-TN1
= S

T-TN2
=
2
1
(S
UT
(t)- (S
Bộ4
-S
TD4
)).
Công suất cuộn dây hạ của các máy biến áp tự ngẫu là :
S
H-TN1
=S
H-TN2
= S
C-TN1
+S
T-TN1
Từ đó ta có kết quả tính toán công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến
áp tự ngẫu 1 và 2 nhƣ sau:
t
CS
0-6
6-9
9-12
12-16
16-20
20-22

22-24
S
PC

20,685
12,309
-11,46
4,347
5,061
14,005
0,842
S
PT
26,578
26,578
33,195
33,933
33,933
27,684
27,315
S
PH

47,262
38,886
21,735
38,28
38,994
41,689
28,157

* Sự cố một bộ máy phát –máy biến áp bên trung.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 22
F2
F3
F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B2 B3 B4
F1
B1
S
UC

Giả sử hỏng bộ T2 khi đó lƣợng công suất thiếu ở bên trung áp là:
Điều kiện phải thỏa mãn là: 2.k
qtsc
.0,5.S
ĐMTN
≥ S
Tmax

Công suất có thể truyền qua phụ tải phía trung áp là:
S
PT

= 2.k
qtsc
.0.5.S
ĐMTN
= 2.1,4.0,5.160= 224(MVA)
Ta thấy S
PT
=224(MVA) > S
T max
= 105,88(MVA) nên phụ tải phía trung áp vẫn
đƣợc đảm bảo .
Xét lƣợng công suất thiếu về hệ thống.
Điều kiện phải thỏa mãn là: S
VHT
max
– 2.S
PC
+ S
Bộ3
≤ S
dp

Công suất qua phía trung là: S
PT
=
2
1
S
T max
=

2
1
.105,88 =52.94 (MVA)
Công suất qua phía hạ là: S
PH
=S
ĐMF
-
2
1
S
UF
-
4
1
S
td
max
= 68,75-
2
1
.12,857-
4
1
.24,588=56,171(MVA)
Công suất qua phía cao là: S
PC
= S
PH
-S

PT
=56,171- 52,94 = 3,23 (MVA)
Khi đó S
thiếu
= S
VHT
max
+S
uc
-(S
bộ1
+2.S
PC
)= -37,974+ 90,909- (2.3,23+62,603)
= -16,128(MVA)
Ta thấy S
thiếu
= -16,128 < S
dp
=100(MVA) nên thỏa mãn điều kiện.
Nên các máy biến áp đã chọn là đạt yêu cầu.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 23
+ Sự cố một máy biến áp tự ngẫu.
F2
F3
F4
110 kV220 kV

HT
S
UT
B2 B3 B4
F1
B1
S
UC

Ta phải kiểm tra điều kiện: k
qtsc
.0,5.S
ĐMTN
+2.S
bộ
≥ S
T
max
Ta có k
qtsc
.0,5.S
ĐMTN
+2.S
bộ
= 1,4.0,5.160+2.62,603=237,206 (MVA)
Trong khi đó S
T
max
= 105,88 (MVA) nên điều kiện trên đƣợc thỏa mãn
Tính lƣợng công suất thiếu về hệ thống.

Ta có phân bố công suất các phía nhƣ sau:
S
PT
= S
T
max
- 2. S
bộ
=105,88 – 2.62,603 = -19,32(MVA)
Công suất phía hạ áp là:
S
PH
=S
ĐMF
-
2
1
.S
UF
-
4
1
S
td
max
=68,75-
2
1
.12,857 -
4

1
.24,588= 56,171 (MVA)
Công suất phía cao áp là:
S
PC
= S
PH
- S
PT
=56,171+19,32 =75,491(MVA)
S
thiếu
=S
VHT
max
-(S
PC
+S
bộ1
)+S
uc
max
=-37,974-(75,491+62,603)+90,909=
-85,159 (MVA)
Ta thấy S
thiếu
=-85,159(MVA) <S
dp
=100(MVA)
Mặt khác ta thấy trong chế độ vừa xét thì khả năng chịu tải lớn nhất là cuộn dây

hạ áp.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 24
S
PH
=56,171(MVA) và 0,5. S
đmTN
= 0,5.160 = 80(MVA)
S
PH
=56,171(MVA) <Stt=0,5.S
đmTN
= 0,5.160 =80(MVA) nên máy biến áp tự
ngẫu không bị quá tải.
=> Nên các máy biến áp đã chọn là đạt yêu cầu.
III. Tính tổng tổn thất công suất và điện năng
Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
không tải của nó
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ tải máy biến áp .
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến ba pha hai cuộn dây trong một
năm :
A
2cd
= 365.( P
o
.t + P
N

.
2
dmB
i
2
i
S
t.S
)
Đối với máy biến áp ba pha tự ngẫu :
A
TN
=365. P
o
.t +
)t.S.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
i
2
HiNHi
2
TiNTi
2
CiNC
2
dmB

Trong đó :
S

Ci
. S
Ti
. S
Hi
: là công suất qua cuộn cao .trung . hạ của máy biến áp tự ngẫu trong thời
gian t.
S
i
: là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t
0
ΔP
:
tổn hao sắt từ .
N
ΔP
:
tổn thất ngắn mạch .
Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu:
P
N.C
= 0,5.( P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N

P
N.T
= 0,5.( P
N.C-T
-
)
PP
2
HT.N
2
HC.N

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng


SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 25
P
N.C
= 0,5.(- P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N

Từ các công thức trên của máy biến áp ta tính đƣợc tổn thất điện năng trong máy

biến áp
2.3.1 phương án 1
Máy biến áp 3.4 luôn làm việc với công suất truyền tải qua là S
B
=62,63 MVA
2
2
3
20
3
62,603
. . 70.8760 310. .8760
80
2276138,228 Wh
B
cd N
B dm
S
P T P T
S
k

Máy biến áp tự ngẫu :
iHiNHiTiNTiCiNC
TNdm
TN
tSPtSPtSP
S
TPA
222

2
0

365
.

Trong đó:
S
Ci
. S
Ti’
S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao. trung. hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong
khoảng thời gian t
i
.
P
NC
. P
NT
. P
NH
: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao. trung. hạ. Các loại tổn
thất này đƣợc tính theo các công thức sau :
W190380.
2
1
.
2

1
2
1
2
kP
PP
PP
TNC
HNTHNC
TNCNC

W570380
5,0
380.5,0380.5,0
.
2
1
2
1
W190380.
2
1
.
2
1
2
1
22
2
kP

PP
P
kP
PP
PP
TNC
HNCHNT
NH
TNC
HNCHNT
TNCNT

Ta có:
2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2
. 81,56 .6 76,30 .3 75,53 .3 99,37 .4 98,66 .4 102,98 .2 88,503 .2 190592,987
. 15,54 .6 15,54 .3 9,66 .3 9,66 .4 9,66 .4 15,54 .2 15,54 .2 4165,862
. 66,02 .6 60,76 .3 63,87
Ci i
Ti i
Hi i
S t MVA
S t MVA
St
2 2 2 2
2
.3 89,71 .4 88,99 .4 87,44 .2 72,96 .2 139271,95
365
85.8760 . 190.190592,987 190.4165,862 570.139271,95

160
2404055,29 Wh
TN
MVA
k
Vậy phƣơng án I có tổng tổn thất điện năng là: