ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI CÔNG SUẤT 240 MW.DOC

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Khoa năng lợng
Trờng ĐHBK Hà Nội
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bộ môn : Hệ thống điện
Ngành học : Hệ thống điện
Nhiệm vụ
Thiết kế tốt nghiệp
Họ và tên sinh viên : Dơng Đình Hiển
Ngành học : Hệ thống điện
Lớp : K1 - QN
I. Tên đề tài
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngng hơi, công suất 240 MW
I. Các số liệu ban đầu:
- Số tổ máy phát điện: 4x60 MW; cos = 0,80; U
đm
= 10,5KV
- Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đờng dây 220 KV, chiều dài mỗi lộ
90 Km
- Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 2800 MVA
- Dự trữ công suất hệ thống: 12%/
- Điện kháng ngắn mạch (tính tại thanh cái hệ thống nối với đờng dây): 0,7
- Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau:
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát P
max
= 9MW; cos = 0,84.
Phụ tải bao gồm các đờng dây:
1 kép x 3 MW x 4 km
4 đơn x 1,5 MW x 3 km

Đồ thị phụ tải (tính theo % P
max
)
Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
Công suất (%) 50 80 100 100 70
2. Phụ tải cấp điện áp trung 110KV: P
max
= 120 MW; cos = 0,80
Phụ tải bao gồm các đờng dây: 2 kép + 1 đơn
Đồ thị phụ tải (tính theo % P
max
)
Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24
Công suất (%) 70 80 100 90 70
3. Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất (tổng) theo biểu đồ sau: (tính
theo % công suất đặt)
Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Công suất (%) 70 100 100 90 80
4. Các điều kiện khác:
- Tự dùng nhà máy: 8%
- Tại các trạm địa phơng đặtc các loại máy cắt BM-10 có I
cắt
= 20 KA,
thời gian cắt ngắn mạch t
cắt
= 0,5 sec.
III. Nội dung công việc:
- Tính cân bằng công suất, vạch phơng án nối dây chọn sơ đồ thiết kế.

- Chọn máy biến áp và tính tổn thất công suất, điện năng các phơng án.
- Tính toán ngắn mạch, lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính các
phơng án.
- Tính toán thiết kế, xác định phơng án tối u.
- Chọn sơ đồ tự dùng và một số thiết bị phụ
- Vẽ các bản vẽ: Sơ đồ nối điện chính và các bản vẽ cần thiết cho thuyết
minh.
* Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy theo phơng pháp quy
hoạch động
B/P 30 35 40 45 50 55 60
B1 16.7 18.7 20.5 24.3 28.6 33.5 39.7
B2 15.5 16.2 18.3 21.6 26.7 31.7 39.7
B3 17.8 19.3 21.5 23.7 26.5 30.5 37.3
B4 13.3 15.9 17.6 20.3 23.9 28.9 36.5
1. Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị của toàn nhà máy tơng ứng
với chi phí nhiên liệu cực tiểu.
2. Thiết lập bảng phân bố tối u công suất gữa các tổ máy, theo bậc công suất
phát tổng của nhà máy.
3. Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy ứng với biểu đồ công suất đã
cho (biểu đồ phát công suất tổng trong ngày). Xác định chi phí nhiên liệu
tổng.
4. So sánh chi phí nhiên liệu xác định đợc theo chế độ vận hành tối u và chế
độ phân bổ đều công suất cho các tổ máy.
Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Lời nói đầu
Năng lợng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy
nhiên, nguồn năng lợng mà con ngời có thể khai thác phổ biến hiện nay đang
càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới. Đó là bởi vì
để có năng lợng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lợng sơ cấp phải trải qua nhiều

công đoạn nh khai thác, chế biến, vận chuyển và phân phối. Các công đoạn
này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật và các ràng buộc xã hội. Hiệu
suất các công đoạn kể từ nguồn năng lợng sơ cấp đến năng lợng cuối nói
chung là thấp. Vì vậy đề ra lựa chọn và thực hiện các phơng pháp biến đổi
năng lợng từ nguồn năng lợng sơ cấp đến năng lợng cuối để đạt hiệu quả kinh
tế cao nhất là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con ngời.
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng, bao gồm các
nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện
có nhiệm vụ biến đổi năng lợng sơ cấp nh: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng
thành điện năng. Hiện nay ở nớc ta lợng điện năng đợc sản xuất hàng năm
bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn nh thập kỷ 80. Tuy
nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu nh ở nớc ta, tính chất phụ tải đáy của
nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt
điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay.
Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán
chế độ vận hành tối u 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 trớc khi thâm nhập vào thực tế.
Với yêu cầu nh vậy, đồ án tốt nghiệp đợc hoàn thành gồm bản thuyết
minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề.
Bản thuyết minh gồm hai phần:
Phần một với nội dung thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện đợc chia
làm sáu chơng. Các chơng này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn
máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công
suất toàn nhà máy, đề xuất các phơng án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ
thuật, so sánh chọn phơng án tối u đến chọn khí cụ điện cho phơng án đợc
lựa chọn. Phần này có kèm theo 4 bản vẽ A4.
Phần hai là tính toán chế độ vận hành tối u của nhà máy nhiệt điện
bằng phơng pháp quy họch động. Nội dung phần này gồm: chơng một là
Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
trình bày lý thuyết về phơng pháp quy hoạch động dùng để giải bài toán phân
bố tối u công suất của nhà máy điện và chơng hai là tính toán cụ thể theo yêu
cầu của đề tài.
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Lã Văn út
cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hớng dẫn một cách tận tình
để em có thể hoàn thành đồ án này.
Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Mục lục
Lời nói đầu 3
Phần 1: Tính toán thiết kế nhà máy điện 1
Chơng 1 1
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1
1.1. Chọn máy phát điện 1
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1
1.2.1. Cấp điện áp máy phát 1
1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) 2
1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy 3
1.2.4. Tự dùng của nhà máy điện 4
1.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. 5
1.3. Chọn các phơng án nối dây 7
Chơng 2 11
Tính toán chọn máy biến áp 11
A. Phơng án I 11
2.1.a. Chọn máy biến áp 11
2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp 12
2.3.a. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 12
2.4.a. Tính toán tổn thất điện năng tỏng các máy biến áp 15
B. Phơng án II: 17

2.1.b. Chọn máy biến áp 17
2.2.b. Phân bố tải cho các máy biến áp 18
2.3.b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: 18
2.4.b. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp 21
Chơng 3 24
Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị của sơ đồ nối điện
chính các phơng án 24
A. Tính toán ngắn mạch 24
3.1. Phơng án I 24
3.2. Phơng án 2 36
B. Lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính 46
1. Chọn máy cắt điện 46
2.a. Tính toán dòng cỡng bức 47
2.b. Tính toán dòng cỡng bức 48
Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối 50
Chơng 4 53
Tính toán kinh tế - kỹ thuật 53
Chọn phơng án tối u 53
1. Phơng án 1 54
2. Phơng án 2 55
Chơng 5 57
Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp 57
5.1. Chọn máy cắt điện và dao cách ly 57
5.2. Chọn thanh dẫn cứng 59
5.2.1. Chọn tiết diện 59
5.2.2. Kiểm tra ổn định động 60
5.3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn 62
5.4. Chọn dây dẫn và thanh góp mền 62

5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mền 63
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 63
5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang 67
5.5. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng 68
5.5.1. Cấp điện áp 220KV 68
5.5.2. Cấp điện áp 110KV 69
5.5.3. Mạch máy phát 69
5.6. Chọn cáp, kháng và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng 72
5.6.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phơng 72
5.6.2. Chọn kháng điện 74
5.6.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phơng 76
5.7. Chọn chống sét van 77
1. Chọn chống sét van cho thanh góp 77
2. Chọn chống sét van cho máy biến áp 77
Chơng 6 79
Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 79
6.1. Chọn máy biến áp tự dùng 79
6.1.1. Chọn máy biến áp cấp 1 79
6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: 80
6.2.Chọn khí cụ điện tự dùng 81
Phần II 84
Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy theo phơng pháp
quy hoạch động 84
Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn
A. Ph¬ng ph¸p tÝnh 84
B. TÝnh to¸n cô thÓ 87
D¬ng §×nh HiÓn - HT§ QN - K1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Phần 1: Tính toán thiết kế nhà máy điện

Chơng 1
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng
trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của
toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất
theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp hàng ngày
vì hệ số công suất cấp các cấp không giống nhau.
1.1. Chọn máy phát điện.
Nhà máy điện gồm bốn máy phát, công suất mỗi máy là 60MW. Ta sẽ
chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 KV.
Bảng tham số máy phát điện.
Bảng 1.1
Loại máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tơng đối
n v/ph
S
MVA
P
MW
U
KV
cos
I KA X
d
X
d
X
d
TB-60-2

3000 75 60 10.5 0.8 4.125 0.146 0.22 1.691
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.2.1. Cấp điện áp máy phát
Ta tính theo công thức
P
UF(t)
=
( )
100
t%P
P
UF max
S
UF(t)
=
( )
cos
tP
UF
P
max
= 9 MW, cos = 0,84, U
đm
= 10,5 KV
Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải nh sau:
Bảng 1.2
Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
P (%) 50 80 100 100 70
S
UF

(MVA) 5,36 8,57 10,7 10,7 7,5
Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
7,5
5,36
S
UF
(MVA)
8,57
10,7
t (h)
0 6 10
14
18
24
1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV)
Phụ tải bên trung gồm 2 đờng dây kép và 1 đờng dây đơn
P
max
= 120 MW, cos = 0,8
Công thức tính:
P
T
(t) =
( )
100
t%P
.P
Tmax

S
T
(t) =
( )
cos
tP
T
Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải
Bảng 1.3
Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24
P (%) 70 80 100 90 70
S
T
(MVA) 105 120 150 135 105
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
S
UF
(MVA)
0
4 14
10
24
18
t (h)
105
120
150
135
105

1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy gồm 4 máy phát có S
đmF
= 75MVA. Do đó công suất đặt của
nhà máy là:
S
NM
= 4 . 75 = 300 MVA
S
nm
(t) =
( )
100
t%P
.S
NM
Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Bảng 1.4
Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
P (%) 70 100 100 90 80
S
T
(MVA) 210 300 300 270 240
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
200
12
8
14 24
t (h)

105
S
UF
(MVA)
300
270
240
1.2.4. Tự dùng của nhà máy điện
Ta có
S
td
(t) =
100
%
.S
NM
.
( )








+
NM
nm
S

tS
.6,04,0
Trong đó = 8%. Từ đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị điện
tự dùng nh sau:
Bảng 1.5
Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
Công suất (%) 70 100 100 90 80
S
td
(MVA) 19,68 24 24 22,56 21,12
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
0 8
12 14
20
t (h)
24
S
UF
(MVA)
19,68
240
22,56
21,12
1.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống.
Bỏ qua tổn thất công suất, từ phơng trình cân bằng công suất ta có
công suất phát về hệ thống
S
VHT
(t) = S

nm
(t) - S
UF
(t)

- S
T
(t) - S
td
(t)
Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy:
Bảng 1.6
T(H) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-22
S
NM
210 210 210 300 300 300 270 270 240
S
UF
5.36 5.36 8.57 8.57 10.7 10.7 10.7 7.5 7.5
S
T
105 120 120 120 150 150 135 105 105
S
TD
19.68 19.68 19.68 24 24 24 22.56 22.56 21.12
S
HT
79.96 64.96 61.75 147.43 115.3 115.3 101.74 134.94 106.38
Đồ thị công suất phát về hệ thống
5

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
0
t (h)
24
S
UF
(MVA)
79,96
64,96
61,75
147,43
115,3
101,74
134,94
106,38
4 6 8 10
12 14
18 20
Đồ thị phụ tải tổng hợp
0
t (h)
24
S
UF
(MVA)
130.4
4
6 8 10
12 14
18 20

145.04
148.25
152.57
184.7
168.26
135.06
133.62
25.04
28.25
32.57
34.7
33.26
30.06
28.62
210
300
270
240
S
HT
S
T
S
NM
(S
TD
+ S
UF
+ S
T

)
(S
TD
+ S
UF
)
S
UF
Nhận xét chung :
- Phụ tải điện áp trung nhỏ nhất là 105 MVA, lớn hơn công suất định
mức của một máy phát (75MVA) nên ít nhất có thể ghép một máy phát vào
phiá thanh góp này và cho vận hành định mức liên tục.
- Phụ tải điện áp máy phát không lớn,
mFđ
maxUF
S.2
S
.100% = 7,1%
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
- Cấp điện áp trung cap (220 KV) và trung áp (110 KV) là lới trung
tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ
có lợi hơn.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí
nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu Riêng về phần điện nhà
máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
1.3. Chọn các phơng án nối dây.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng
trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính kinh tế
và kỹ thuật của nhà máy thiết kế. Cơ sở để vạch ra các phơng án là bảng phụ

tải tổng hợp, đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung.
- Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên hệ thống
luôn lớn hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc lại tự
ngẫu.
- Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 KV vì phụ
tải cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát.
- Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ với công suất không
quá 15% công suất bộ.
- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của
một bộ nh vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
Nh vậy ta có thể đề xuất bốn phơng án sau để lựa chọn:
Phơng án 1:
Phơng án này phía 220KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp để
làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu.
Phía 110KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp.
HT
B1
B2
B3
SuF
B4
S
T
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Phơng án 2:
Phơng án này hai tổ máy đợc nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp
liên lạc. Còn phía 110KV đợc ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp.
B1
B2

B3
SuF
HT
B4
S
T
Phơng án 3:
Ghép vào phía 220KV và 110KV mỗi phía 2 bộ máy phát điện - máy
biến áp. Liên lạc giữa cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu, phía hạ
của máy biến áp liên lạc cung cấp cho phụ tải địa phơng.
HT
Phơng án 4:
Phơng án này nh phơng án 1 nhng chuyển bộ máy phát điện - máy
biến áp sang phía 220KV.
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
SuF
HT
S
T
Nhận xét :
Ph ơng án 1
- Độ tin cậy cung cấp điện đợc đảm bảo.
- Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên
220KV đợc truyền trực tiếp lên hệ thống, tổn thất không lớn.
- Đầu t cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn.
Ph ơng án 2
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm đợc vốn đầu t do nỗi bộ ở
cấp điện áp thấp hơn, thiết bị rẻ tiền hơn.
Ph ơng án 3

- Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t lớn, đồng thời trong quá
trình vận hành phức tạp và xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công
suất lớn.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây
chung lớn so với công suất của nó.
Ph ơng án 4
- Liên lạc giữa phía cao áp và phía trung áp kém.
- Các bộ máy phát điện - máy biến áp nối bên phía 220KV sẽ đắt tiền
do tiền đầu t cho thiết bị ở điện áp cao hơn đắt tiền hơn.
- Sơ đồ thanh góp 220KV phức tạp do số đờng dây vào ra tăng lên tuy
bên 110 KV có đơn giản hơn.
- Khi sự cố máy phát - máy biến áp liên lạc thì bộ còn lại chịu tải quá
lớn do yêu cầu phụ tải bên trung lớn.
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phơng án 1 và phơng án 2 để
tính toán tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối
điện chính cho nhà máy điện đợc thiết kế.
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Chơng 2
Tính toán chọn máy biến áp
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, công
suất của chúng rất lớn, bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát
điện. Do đó vốn đầu t cho máy biến áp nhiều nên ta mong muốn chọn số lợng
máy biến áp ít, công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ.
A. Phơng án I
SuF
B1
B2

B3
HT
B4
T
S
2.1.a. Chọn máy biến áp
Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây
S
đmB1, B4
S
đmF
= 75MVA
Máy biến áp tự ngẫu
S
đmB2
= S
đmB3

5,0
1
S
thừa
max
Với S
thừa
max = S
đmF
= 75MVA
=
220

110220
= 0,5
S
đmB2
= S
đmB3

5,0
75
= 150 MVA
Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phơng án 1 nh sau:
Bảng 2.1.a
Loại Điện áp
cuộn dây KV
Tổn thất KW U
N
% I%
P
0
P
N
C-T C-H T-H
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Cấp
điện áp
S
đm
MVA
C T H A C-T C-H T-H

220
T
80 242 - 10.5 80 - 320 - - 11 - 0.6
110
TP H
80 115 - 10.5 70 - 310 - - 10,5 - 0.55
220
AT TH
160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0.5
2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4 làm việc với đồ thị
phụ tải bằng phẳng suốt năm.
S
B1
= S
B4
= S
đmF
= 75MVA
Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B2, B3 theo thời gian t
Phía trung: S
T
(t) =
2
1
(S
T
- S
B4
)

Phía cao: S
c
(t) =
2
1
(S
HT
- S
B1
)
Phía hạ: S
H
(t) = S
T
(t) + S
C
(t)
Ta có bảng phân bổ công suất:
Bảng 2.2.a.
MBA
S
(MVA)
Thời gian (t)
0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
B1, B4 S
C
= S
H
69 69 69 69 69 69 69 69 69
B2, B3

S
C
5.48 -2.02 -3.63 39.2 23.2 23.2 16.37 32.97 18.69
S
T
18 25.5 25.5 25.5 40.5 40.5 33 18 18
S
H
23.48 23.48 21.87 64.7 63.7 63.7 49.37 50.97 36.69
2.3.a. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại
nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng.
Kiểm tra sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T
= S
T
max

= 150MVA
Khi đó ta có
S
HT
= 115,3 MVA
S
UF
= 10,7 MVA
Ta xét các sự cố sau:
Sự cố B4
12

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
SuF
B2
B1
B3
HT
B4
Khi sự cố máy biến áp B4 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một
lợng công suất là:
S =
2
150
2
S
maxT
=
= 75 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là:
S
B2(B3)
= S
đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy: S
đmB2
= 80 > 75MVA
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B4
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lợng công suất là:
S

TB2(B3)
=
2
1
S
Tmax
= 0,5.150 = 75 MVA
Lợng công suất từ máy phát F
2
(F
3
) cấp lên phía hạ của B
2
(B
3
):
S
HB2(B3)
= S
đmF
-
2
1
S
UF
-
4
1
S
tdmax

Lợng công suất phát lên phía cao của B2 (B3)
S
CB2(B3)
= S
HB2(B3)
- S
TB2(B3)
= 63,65 - 75 = -11,35 MVA
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S
B1
+ (S
CB2
+ S
CB3
) = 69 + 2(-11,35) = 46,3 MVA
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
TG
S
- 46,3 = 115,3 - 46,3 = 69 MVA
- Công suất dự trữ của hệ thống là S
dtHT
= 336 MVA

Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
Sự cố B2 (B3)
S
SuF
B1
B2
B3
HT
B4
T
Điều kiện kiểm tra sự cố:
Khi sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải
tải một lợng công suất là:
S =S
Tmax
- S
B4
=150 - 69 = 81 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là:
S
B2(B3)
= .S
đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Do vậy nên máy biến áp bị quá tải với hệ số quá tải là:
K

qtsc
=
80
81
= 1,0125 < 1,4
K = 1,4 là hệ số quá tải sự cố cho phép.
Vậy nên máy biến áp thoả mãn điều kiện kiểm tra.
- Phân bố công suất khi sự cố B2 :
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một l-
ợng công suất
S
TB2(B3)
= S
Tmax
- S
B4
= 150 - 69 = 81 MVA
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
- Lợng công suất từ máy phát F
3
cấp lên phía hạ của B
3
S
HB2(B3)
= S
đmF
- S
UF
=

4
1
.S
tdmax
= 75 - 10,7 -
4
1
.24 = 58,3 MVA
- Lợng công suất phát lên phía cao của B3:
S
CB3
= S
HB3
- S
TB3
= 58,3 - 81 = -22,7 MVA
- Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S
B1
+ S
CB3
= 69 - 22,7 = 46,3 MVA
- Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
Kết luận:

Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.
2.4.a. Tính toán tổn thất điện năng tỏng các máy biến áp.
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng
tổn thất tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn
dây trong một năm:
A
2cd
= P
0
.T + P
N
2
dm
b
S
S








.t
Đối với máy biến áp tự ngẫu

A
tn
= P
0
.T +
2
dmB
S
365
.(P
NC
.
2
Ci
S
.t
i
+ P
nt
.
2
ti
S
.ti + P
ntt
.
2
Hi
S
.ti)

Trong đó:
S
Ci
, S
ti
. S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu trong tổng thời gian ti.
S
b
: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời
gian ti.
P
NC
= 0,5.











+

2
HNT
2
HNC
TNC
PP
P
15
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn
∆P
NT
= 0,5.






α
∆
−
α
∆
+∆
−−
−
2
HNC
2
HNT

TNC
PP
P
∆P
NH
= 0,5.






∆−
α
∆
−
α
∆
−
−−
TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP
Dùa vµo b¶ng th«ng sè m¸y biÕn ¸p vµ b¶ng ph©n phèi c«ng suÊt ta
tÝnh tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong c¸c m¸y biÕn ¸p nh sau:
• M¸y biÕn ¸p ba pha hai cuén d©y

M¸y biÕn ¸p B1 vµ B4 lu«n cho lµm viÖc víi c«ng suÊt truyÒn t¶i qua
nã: S
b
= 69 MVA trong c¶ n¨m.
Ta cã: ∆A = ∆P
0
.T + ∆P
N
2
dm
b
S
S








α
.T
∆A
B1
= 8760







+
2
2
80
69
32080
= 2786,1.10
3
KWh
∆A
B4
= 8760






+
2
2
80
69
31070
= 2633,35.10
3
KWh
• M¸y biÕn ¸p tù ngÉu.

Ta cã: ∆P
NC
= 0,5






−+
22
5,0
190
5,0
190
380
= 190 KW
∆P
NT
= 0,5






−+
22
5,0
190

5,0
190
380
= 190 KW
∆P
NH
= 0,5






−+ 380
5,0
190
5,0
190
22
= 570 KW
Tõ ®ã ta cã: ∆A = ∆P
0
T +
( )
2
HiNH
2
tiNT
2
CiNC

2
dm
S.Pti.S.Pti.SP
S
365
∆+∆+Σ∆
∆A
TN
= 85.8760 +
2
160
365
{(190.548
2
+ 190.18
2
+ 570.23,48
2
).4
+ (190.(-2,02)
2
+ 190.25,5
2
+ 570.23,48
2
).2
+ (190.(-3,63)
2
+ 190.25,5
2

+ 570.23,48
2
).2
+ (190.39,2
2
+ 190.25,5
2
+ 570.64,7
2
).2
+ (190.23,2
2
+ 190.40,5
2
+ 570.63,7
2
).2
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
+ (190.16.37
2
+ 190.33
2
+ 570.49,37
2
).4
+ (190.32,97
2
+ 190.18
2

+ 570.50,97
2
)
+ (190.18,69
2
+ 190.18
2
+ 570.36,69
2
).4}
= 1220,5.10
3
KWh
Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
A

= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
= 2876,1.10
3
+ 2.1220,5.10
3
+ 2633,35.10
3

= 7860,45.10
3
KWh
B. Phơng án II:
SuF
B1
B2
HT
B3
B4
S
T
2.1.b. Chọn máy biến áp.
Bộ máy phát - Máy biến áp 2 cuộn dây.
S
dmB3,B4
S
dmF
= 75 MVA
Máy biến áp tự ngẫu
S
dmB1
= S
dmB2

5,0
1
.S
thừa
max

Với S
thừa
max = S
dmF
= 75MVA
=
220
110220
= 0,5
S
dmB1
= S
dmB2

5,0
75
= 150 MVA
Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phơng án 2 nh sau:
Cấp
điện áp
khu vực
Loại
S
đm
MVA
Điện áp
cuộn dây KV
Tổn thất KW U
N
%

I%
P
0
P
N
C-T C-H T-H
C T H A C-T C-H T-H
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện
110
TP H
80 115 - 10.5 70 - 310 - - 10.5 - 0.55
220
AT TH
160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0.5
2.2.b. Phân bố tải cho các máy biến áp
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B3, B4 làm việc với đồ thị
phụ tải bằng phẳng suốt năm.
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
1
S
tdmax
= 75 -

4
1
.24 = 69 MVA
Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t.
Phía trung: S
T
(t) =
2
1
{S
T
- (S
B3
+ S
B4
}
Phía cao: S
C
(t) =
220
TG
S
2
1
Phía hạ: S
H
(t) = S
T
(t) + S
C

(t)
Ta có bảng phân bố công suất
MBA
S
(MVA)
Thời gian (t)
0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
B3, B4 S
C
= S
H
69 69 69 69 69 69 69 69 69
B1, B2
S
C
39.98 32.48 30.88 73.72 57.65 57.65 50.87 67.47 53.19
S
T
-16.5 -9 -9 -9 6 6 -1.5 -16.5 -16.5
S
H
23.48 23.48 21.88 64.72 63.65 63.65 49.37 50.97 36.69
2.3.b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thờng.
Kiểm tra sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T
= S
Tmax

= 150MVA
Khi đó ta có: S
HT
= 115,3 MVA
S
UF
= 10,7 MVA
Ta xét các sự cố sau:
- Sự cố B3 (hoặc B4)
18