Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện phan anh đức

Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

LỜI MỞ ĐẦU
Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực, em
cảm thấy một niềm tự hào và động lực to lớn cho sự phát triển của bản thân trong
tương lai. Sau năm năm học đại học, dưới sự chỉ bảo, quan tâm của các thầy cô, sự
nỗ lực của bản thân, em đã thu được những bài học rất bổ ích, đựơc tiếp cận các
kiến thức khoa học kĩ thuật tiên tiến phục vụ cho lĩnh vực chuyên môn mình theo
đuổi. Có thể nói, những đồ án môn học, bài tập lớn hay những nghiên cứu khoa
học mà một sinh viên thực hiện chính là một cách thể hiện mức độ tiếp thu kiến
thức và vận dụng sự dạy bảo quan tâm của thầy cô.
Chính vì vậy em đã dành thời gian và công sức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp
“ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện ” này như một cố gắng đền đáp công ơn
của thầy cô cũng như tổng kết lại kiến thức thu được sau một quá trình học tập và
rèn luyện tại trường đại học Điện Lực.
Trong thời gian học tập cũng như thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn
nhận được sự chỉ bảo, động viên tận tình của các thầy cô, gia đình và các bạn, đặc
biệt là sự hướng dẫn của thầy giáo Đặng Thành Trung đã giúp em hoàn thành tốt
đồ án này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ThS. Đặng Thành Trung và các thầy,
các cô cùng toàn thể các bạn trong bộ môn Hệ thống điện.
Hà Nội ,ngày… tháng…năm 20…
Sinh viên

Phan Anh Đức

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

1

Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
NHẬN XÉT
(Giáo viên hướng dẫn)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………

Hà Nội ,ngày… tháng…năm 20…
Chữ kí

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

2


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

NHẬN XÉT
(Giáo viên phản biện)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

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

Hà Nội ,ngày… tháng…năm 20…
Chữ kí

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

3


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhiệm vụ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Phan Anh Đức
Lớp: Đ4H1

Ngành: Hệ thống điện

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Đặng Thành Trung

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
VÀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 22/0,4 kV ĐỂ CUNG CẤP
CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ MỚI
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55 MW
Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 10 MW, cos = 0,86. Gồm : 2 kép x
3MW x 3 km và 2 đơn x 2MW x 3 km
Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt
= 21 kA và tcắt = 0,7 sec, cáp nhôm vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất 70mm2
2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax= 70 MW, cos = 0,86
Gồm 1 kép x 70 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng
3. Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV: Pmax= 60 MW, cos = 0,85
Gồm 1 kép x 60 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng
4. Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 50 km. Công suất
hệ thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 3000 MVA; Công suất dự
phòng của hệ thống : 100 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp
phía hệ thống X*HT = 1,2
5. Tự dùng :  = 8% , cos = 0,85
6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

4


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
Bảng biến thiên công suất
Giờ

0-4

4-6

6-8

8-10

10-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-22

22-24

S UF

80

80

70

70

70

80

90

100

90

90

80

S UT

90

90

80

80

80

90

90

100

90

80

80

S UC

70

70

80

80

90

90

90

90

100

90

80

S TNM

80

80

80

80

90

100

100

100

90

90

90

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 22/0,4 kV ĐỂ CUNG CẤP
CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ MỚI

Trưởng khoa

Giáo viên hướng dẫn

TS. Trầ n Thanh Sơn

Ths. Đặng Thành Trung

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

5


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................................................... 1
MỤC LỤC ............................................................................................................................................. 6
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN .........................................................10
CHƢƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY...............................11
1.1. Chọn máy phát điện........................................................................................................... 11
1.2. Tính toán cân bằng công suất............................................................................................. 11
1.2.1. Phụ tải toàn nhà máy ................................................................................................... 12
1.2.2. Phụ tải tự dùng ........................................................................................................... 12
1.2.3. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp ............................................................................. 12
1.2.4. Công suất phát về hệ thống ......................................................................................... 13
1.3. Đề xuất các phương án nối điện ......................................................................................... 15
1.3.1. Phương án 1 ............................................................................................................... 15

1.3.2. Phương án 2 ............................................................................................................... 16
1.3.3. Phương án 3 ............................................................................................................... 17
1.3.4. Phương án 4 ............................................................................................................... 18
CHƢƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP .................................................................................................20
A. Phương án 1. ....................................................................................................................... 20
2.1.A.Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp .................................................. 20
2.2.A. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp...................................................... 21
2.3.A.Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp ........................................................... 26
B. Phương án 2: ....................................................................................................................... 28
2.1.B.Phân bố công suất các cấp điện áp ............................................................................... 28
2.2.B.Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp ....................................................... 29
2.3.B. Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp .......................................................... 33
CHƢƠNG III
TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU .............................................35
3.1. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối ...................................................................................... 35
3.1.1. Phương án 1 ............................................................................................................... 35
3.1.2. Phương án 2 ............................................................................................................... 36
3.2. Tính toán kinh tê, kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu ............................................................ 36

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

6


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
3.2.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I ........................................................................... 37
3.2.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II .......................................................................... 38
3.3. So sánh chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu .................................................. 39
CHƢƠNG IV

TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH...................................................................................................41
4.1. Chọn điểm ngắn mạch ....................................................................................................... 41
4.2. Lập sơ đồ thay thế ............................................................................................................. 42
4.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm ......................................................................................... 43
4.3.1. Điểm ngắn mạc N1 ..................................................................................................... 43
4.3.2. Điểm ngắn mạch N2 ................................................................................................... 46
4.3.3. Điểm ngắn mạch N3 ................................................................................................... 48
4.3.4. Điểm ngắn mạch N3’ .................................................................................................. 50
4.3.5. Điểm ngắn mạch N4 ................................................................................................... 51
CHƢƠNG V
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN ................................................................................................52
5.1. Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp......................................................................... 52
5.1.1. Cấp điện áp 220 kV .................................................................................................... 52
5.1.2. Cấp điện áp 110 kV .................................................................................................... 52
5.1.3. Cấp điện áp 10,5 kV ................................................................................................... 53
5.2. Chọn máy cắt và Dao cách ly............................................................................................. 54
5.2.1. Chọn máy cắt.............................................................................................................. 54
5.2.2. Chọn dao cách ly ........................................................................................................ 55
5.3. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát ................................................................................... 55
5.3.1. Chọn loại và tiết diện .................................................................................................. 56
5.3.2. Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch ......................................................................... 57
5.3.3. Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng .................................................................................. 59
5.4. Chọn thanh dẫn mềm ......................................................................................................... 60
5.4.1. Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) .......................................................................... 61
5.4.2. Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) .......................................................................... 64
5.5. Chọn cáp và kháng điện đường dây ................................................................................... 66
5.5.1. Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát ....................................................................... 66
5.5.2. Chọn kháng điện đường dây ....................................................................................... 69
5.6. Chọn máy biến áp đo lường ............................................................................................... 72
5.6.1. Chọn máy biến dòng điện. .......................................................................................... 72

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

7


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
5.6.2. Chọn máy biến điện áp. .............................................................................................. 75
5.6.3. Hình vẽ sơ đồ nối các dụng cụ đo................................................................................ 78
5.7. Chọn chống sét van ........................................................................................................... 78
CHƢƠNG VI
CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG .................................................................................79
6.1. Sơ đồ tự dùng .................................................................................................................... 79
6.2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ cho tự dùng ...................................................................... 81
6.2.1. Chọn máy biến áp ....................................................................................................... 81
6.2.2. Chọn máy cắt 6,3(kV) ................................................................................................. 83
6.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptômat và cầu dao........................................................... 84
PHẦN II
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 22/0,4 kV ĐỂ CUNG CẤP CHO MỘT KHU ĐÔ
THỊ MỚI ..............................................................................................................................................86
CHƢƠNG 1
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN ...................................................................................................87
1.1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TỪNG HỘ GIA ĐÌNH ....................................................... 87
1.1.1. Căn hộ loại 1 .............................................................................................................. 87
1.1.2. Căn hộ loại 2 .............................................................................................................. 89
1.1.3. Căn hộ loại 3 .............................................................................................................. 90
1.2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO KHU ĐÔ THỊ MỚI ......................................... 92
CHƢƠNG 2
CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ................................93
2.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP ..................................................................................................... 93

2.2. CHỌN THIẾT BỊ TRUNG THẾ ....................................................................................... 93
2.2.1. Chọn dây dẫn từ điểm đấu nối vào trạm ...................................................................... 93
2.2.2. Chọn thiết bị tủ điện trung thế ..................................................................................... 94
2.2.3. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị phía cao áp .................................................. 96
2.3. CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP .................................................................................................. 97
2.3.1. Chọn áptômát ............................................................................................................. 97
2.3.3. Tính toán dòng ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị hạ áp ............................................. 99
2.3.4. Chọn thiết bị đo lường .............................................................................................. 102
2.3.5. Chọn cáp liên lạc ...................................................................................................... 104
2.4. CHỌN KÍCH THƯỚC TRẠM BIẾN ÁP HỢP BỘ.......................................................... 105
2.5. THIẾT KẾ CÁCH LẮP ĐẶT .......................................................................................... 106
CHƢƠNG 3

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

8


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .............................................................................. 109
3.1. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA THANH .............................................................................. 109
3.2. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA CỌC ................................................................................... 109
3.3. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA HỆ THỐNG THANH CỌC................................................. 110

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

9


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY
ĐIỆN

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

10


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

CHƢƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY
1.1. Chọn máy phát điện
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy,
công suất mỗi tổ máy là 55 MW, ta chọn máy phát điện có các thông số ghi trên
bảng sau:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát điện
Loại máy

S

P

(MVA) (MW)
TBΦ-60-2T

68,75

55

n

U

(v/p)

(kV)

3000

10,5

cos

Xd’’

0,8

0,1316

Xd ’
0,202

Xd
1,5131

1.2. Tính toán cân bằng công suất
Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm, công suất do các nhà máy

điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất
trong các mạng điện). Công thức chung để tính toán thiết kế như sau:
S t  

S %(t )
S %(t )
.Smax 
.Pmax (1-1)
100
100.Cos

Trong đó:
S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp tại thời điểm t.
S % (t) : Công suất tính theo % của công suất cực đại tại thời điểm t.
cos: Hệ số công suất phụ tải.
Pmax: Công suất tác dụng cực đại.

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

11


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất
Giờ

0-4

4-6

6-8

8-10

10-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-22

22-24

S UF

80

80

70

70

70

80

90

100

90

90

80

S UT

90

90

80

80

80

90

90

100

90

80

80

S UC

70

70

80

80

90

90

90

90

100

90

80

S TNM

80

80

80

80

90

100

100

100

90

90

90

1.2.1. Phụ tải toàn nhà máy
Với PTNMmax= n.PdmF = 4.55= 220 MW; cos = 0,8
Phụ tải toàn nhà máy tại thời điểm từ 0 - 4h được xác định theo công thức (1-1) :
STNM  04 

80
 220  220( MVA)
100.0,8

1.2.2. Phụ tải tự dùng
Phụ tải tự dùng được xác định theo công thức sau:
S
 % n.PdmF
 (0,4  0,6. TNM ) (1-2)
=
.
100 cos TD
n.S dmF
(t )

STD(t)

Với : cos TD = 0,85,  = 8%, n = 4.
Phụ tải tự dùng tại thời điểm từ 0 - 4h được xác định theo công thức (1-2) :
STD(0-4)=

8 4.55
220
.
.(0, 4  0, 6.
)  18, 22 (MVA)
100 0,85
4.68, 75

1.2.3. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp

a. Phụ tải cấp 220 kV.
Theo bài cho: PUCmax = 60 MW; cos = 0,85
Phụ tải cao áp 220kV được xác định theo công thức (1-1):
S
%
70
SUC (04)  UC (04) .PUC max 
.60  49, 41( MVA)
100.cos 
100.0,85
b. Phụ tải trung áp 110 kV
Ta có: PUTmax = 70 MW; cos = 0,86
Phụ tải trung áp tại thời điểm từ 0h – 4h được xác định theo công thức (1-1):
S
%
90
SUT (04)  UT (04) .PUT max 
.70  73, 26( MVA)
100.cos 
100.0,86

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

12


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
c. Phụ tải cấp điện áp máy phát
Với: PFmax = 10 MW; cos = 0,86
Phụ tải địa phương tại thời điểm từ 0h – 4h được xác định theo công thức (11):

S F (04) 

SUF (04) %
100.cos 

.PF max 

80
.10  9,30( MVA)
100.0,86

1.2.4. Công suất phát về hệ thống
Dựa trên nguyên tắc tổng công suất phát bằng công suất thu ta có:
Công suất phát vào hệ thống được xác định theo công thức sau:
SVHT (t) = STNM (t) - [ STD(t) + SUT(t) + SUF(t) + SUC (t)] (1-3)
SVHT(0-4) = 220 – (18,22 + 73,26 + 9,3 + 49,41) = 69,81 (MVA)
Tính toán cho các thời điểm tương tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:
Bảng 1.3:Tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống

Công suất phát về hệ thống
Thời gian, (h)

0-4

4-6

6-8

8-10

10-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-22

22-

SNM(t), (MVA)

220,00

220,00

220,00

220,00

247,50

275,00

275,00

275,00

247,50

247,50

247,

SUF(t), (MVA)

9,30

9,30

8,14

8,14

8,14

9,30

10,47

11,63

10,47

10,47

9,3

SUT(t), (MVA)

73,26

73,26

65,12

65,12

65,12

73,26

73,26

81,40

73,26

65,12

65,

SUc(t), (MVA)

49,41

49,41

56,47

56,47

63,53

63,53

63,53

63,53

70,59

63,53

56,

Std(t), (MVA)

18,22

18,22

18,22

18,22

19,46

20,71

20,71

20,71

19,46

19,46

19,

SVHT(t), ( MVA)

69,81

69,81

72,05

72,05

91,25

108,21

107,04

97,74

73,73

88,93

97,

Đồ thị phụ tải tổng hợp như hình vẽ sau:

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

13


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
S (MVA)

STNM

280

275

260
247,5

247,5
240
220

220

SVHT

200

180
166,8 167,97
160

174,01

170,92

158,81

156,25

150,19

150,35

147,95

SUC

120

v

140

113,74
103,27 104,44

100,78

100

91,48

103,42

95,28

92,12

93,88

80

SUT

60

40

27,52

20
9,3

0

2

8,14

4

6

8

32,34
30,01 31,18

27,6

26,36

Std
10

9,3

12

30,16

29,93

10,47 11,63

10,47

16

20

SUF

14

18

28,76
9,3

22

24

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp
Nhận xét:
Nhà máy thiết kế gồm có 4 tổ máy. Tổng công suất toàn nhà máy là S =
275(MVA). Cung cấp điện cho các phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV, trung áp 110
kV, 220 kV và tự dùng cho nhà máy. Ngoài ra còn phát 1 lượng công suất về hệ
thống.

Phụ tải điện áp máy phát: Smax =11,63 MVA, Smin = 8,14(MVA)
Phụ tải trung áp 110 kV: Smax = 81,4 MVA, Smin = 65,12(MVA)
Phụ tải cao áp 220 kV: Smax = 70,59 MVA, Smin = 49,41(MVA)
Công suất phát về hệ thống: Smax = 108,21 MVA, Smin = 69,81(MVA)

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

14

t (h)


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

1.3. Đề xuất các phƣơng án nối điện
Có thể đưa ra một số nguyên tắc để đề xuất các phương án nối điện của nhà
máy điện như sau:
1. Có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát
Giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực 2 tổ máy phát, khi đó lượng
công suất được phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát sẽ là:
max
SUF
.100%
11, 63

.100%  8, 46%  15%
2.SdmF
2.68, 75

Không cần thanh góp điện áp đầu cực máy phát, phụ tải điện áp máy

phát đƣợc lấy điện từ phía hạ áp máy biến áp liên lạc.
2. Chọn số lượng và loại máy biến áp làm liên lạc
U C  UT 220  110

 0,5
UC
220

-

Hệ số có lợi:  

-

Lưới điện áp phía trung 110 kV, phía cao 220 kV đều là lưới có trung
tính trực tiếp nối đất.

Vậy dùng 2 MBA tự ngẫu, có bộ điều chỉnh điện áp dƣới tải làm liên lạc.
3. Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía
trung
- Phụ tải cấp điện áp 110 kV có công suất: SUTmax = 81,4(MVA)
SUTmin = 65,12(MVA)
Mà: SdmF = 68,75 (MVA)
Vậy có thể ghép từ 12 bộ MF - MBA ba pha hai cuộn dây lên thanh góp
điện áp phía trung.
Trên cơ sở phân tích trên, ta có thể đưa ra một số phương án nối dây như sau:

1.3.1. Phƣơng án 1(Hình 1.2)
Ở phương án này để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta dùng hai máy biến áp tự
ngẫu (B1, B2). Ta ghép hai bộ MF - MBA hai cuộn dây vào phía trung áp 110kV

(F3 - B3, F4 - B4) để cung cấp điện cho phụ tải trung áp.

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

15


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
HT
SUC

SUT

220 kV

110 kV

STD
F1

B1

B2

SF STD

SF

B4

B3

STD

STD

F2

F3

F4

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện của phương án 1
Ƣu điểm:
- Sơ đồ nối điện đơn giản, cung cấp đủ công suất cho các phụ tải
- Chỉ có hai chủng loại máy biến áp.
- MBA và máy cắt phía cao áp ít nên vốn đầu tư ít.
Nhƣợc điểm:
- Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công suất lớn nhất của
phụ tải phía trung áp nên nguồn công suất thừa đi về phía hệ thống. Do đó tổn thất
công suất trong máy biến áp cao.
1.3.2. Phƣơng án 2(Hình 1.3)
Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp, ở phía 110kV ta
chỉ dùng một bộ MF - MBA và chuyển một bộ MF - MBA sang bên thanh cái điện
áp cao 220kV để cung cấp thêm nguồn công suất phát về hệ thống.

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

16

Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
HT
SUC

SUT

220 kV

110 kV

B1

STD

STD
F1

F2

B2

B3

SF STD

SF

B4

STD

F3

F4

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện của phương án 2
Ƣu điểm:
- Công suất phát của các máy phát với các phụ tải là tương ứng.
- Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong các MBA ít. Khi phụ tải
trung và cao áp thay đổi
Nhƣợc điểm:
- Do có một bộ MF - MBA bên cao nên vốn đầu tư ban đầu so với phương án 1
sẽ lớn hơn và thiết bị phân phối phía cao phức tạp hơn.
1.3.3. Phƣơng án 3(Hình 1.4)
Dùng hai MBA tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp bên cao và bên trung đồng
thời được trích một phần để cung cấp cho phụ tải địa phương. Ta dùng một bộ MF MBA để cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV, bên cao 220 kV ta dùng
ba bộ MF - MBA.

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

17


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
HT
SUC

S UT

220 kV

B3

B2

B1

STD

110 kV

F1

STD

F2

STD

B4

F3

STD

B5

B6

SF

STD

F4

Hình 1.4: Sơ đồ nối điện của phương án 3
Ƣu điểm:
-

Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhƣợc điểm:

-

Các đấu nối sơ đồ phức tạp.

-

Vốn đầu tư cho máy biến áp lớn, số lượng, chủng loại MBA nhiều.

-

Tổn thất công suất lớn.

-

Trong quá trình vận hành xác suất sự cố MBA tăng.
1.3.4. Phƣơng án 4(Hình 1.5)
Sơ đồ sử dụng bốn bộ MF-MBA, trong đó ba bộ nối với thanh cái 220kV và

một bộ nối với thanh cái 110kV. Dùng hai MBA tự ngẫu liên lạc giữa hai cấp điện
áp bên cao và bên trung đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải địa phương.

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

18


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
HT
S
UC

SUT

220 kV

B1

STD F1

110 kV

B2

STD F2

B3

B4

B5

B6

STD

SF

STD F3

STD F4

Hình 1.5: Sơ đồ nối điện của phương án 4
Ƣu điểm:
-

Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhƣợc điểm:

-

Cách đấu nối sơ đồ phức tạp.

-

Vốn đầu tư cho MBA rất cao, số lượng, chủng loại MBA nhiều.

-

Tổn thất công suất lớn.

-

Trong quá trình vận hành xác suất sự cố MBA tăng.

-

Khi sự cố MBA liên lạc thì phụ tải địa phương có nguy cơ bị thiếu hụt công
suất.

-

Khi sự cố bên trung thì khả năng MBA tự ngẫu chịu quá tải.

Nhận xét: Nhìn tổng quan có thể nhận thấy phương án 3, phương án 4 là phức
tạp hơn cả,đồng thời vốn đầu tư lớn do đó sẽ loại hai phương án này và tiến hành
phân tích hai phương án còn lại. Phương án 1 và phương án 2 gần như tương
đương: Số lượng MBA như nhau tuy nhiên đặc điểm khác nhau căn bản là số lượng
bộ MF-MBA nối vào bên trung và lượng công suất truyền tải qua MBA tự ngẫu. Để
tìm được phương án tối ưu hơn ta tiến hành phân tích cụ thể từng phương án.

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

19


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung

CHƢƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Ở chương này ta sẽ tính toán và lựa chọn công suất cho các máy biến áp cho hai
phương án đã được chọn, máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn
trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất.

A. Phƣơng án 1.
HT
SUC

SUT

220 kV

110 kV

B2

B1

STD

SUF STD
F1

B4

B3

STD

STD

SUF
F2

F3

F4

Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1
2.1.A.Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp
Việc phân bố công suất cho các máy biến áp được thực hiện theo nguyên tắc:
Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn
dây là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa còn lại do máy biến áp liên lạc đảm
nhiệm trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét
đến tổn thất trong máy biến áp.
2.1.A.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Công suất của các máy biến áp B3, B4 được xác định theo (công thức 2.1-Tr21Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và Trạm biến áp):
1 max
1
Sbo  S B3  S B 4  SđmF  STD
 68,75  .20,71  63,57( MVA)
4
4

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

20

Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
2.1.A.2. MBA liên lạc

Tổ máy phát điện F1, F2cung cấp cho tự dùng, phụ tải địa cấp điện áp máy
phát, phần còn lại đưa lên thanh góp 110kV hoặc 220kV. Với phân bố công suất
như trên, ta tính luồng công suất chảy qua các cấp điện áp của 2 máy biến áp tự
ngẫu:
(Áp dụng công thức 2.2-Tr22-Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và Trạm biến
áp)
1
SCC  t   .  SVHT  t   SUC  t  
2
1
SCT  t   .  SUT  t   2.Sbo 
2

S CH (t ) = S CC (t ) + S CT (t )
Trong đó:
SUC(t): Công suất phụ tải phía cao tại thời điểm t.
S VHT (t ) : Công suất phát về phía hệ thống tại thời điểm t.
S CC (t ) : Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
S CT (t ) : Công suất truyền qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
S CH (t ) : Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
SUT(t): Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t.
Sau khi tính toán thu được kết quả ghi ở bảng 2.1:
Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu
Thời
gian

SCT(t)

0-4

4-6

6-8

8-10

10-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-22

22-24

-26,94

-26,94

-31,01

-31,01

-31,01

-26,94

-26,94

-22,87

-26,94

-31,01

-31,01

SCC(t)

59,61

59,61

64,26

64,26

77,39

85,87

85,29

80,64

72,16

76,23

76,81

SCH(t)

32,67

32,67

33,25

33,25

46,38

58,92

58,34

57,76

45,21

45,21

45,79

2.2.A. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp
2.2.A.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Máy biến áp 2 cuộn dây mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh
điện áp phía hạ. Công suất định mức của MBA được chọn theo công thức sau:
(Áp dụng công thức 2.3-Tr23-Sách Thiết kế phần điện nhà m,áy điện và Trạm biến
áp)

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

21


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
SdmB SdmF -

1 max
STD  SdmF = 68,75(MVA)
4

Tra bảng 2.5 Sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ta
chọn máy biến áp TPДЦH-80000 - 115/10,5 có các thông số như bảng 2.2.
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây
Loại
Máy
ТДЦ

Sdm

UCdm

UHdm

 P

P

(MVA)

(kV)

(kV)

(kW)

(kW)

80

115

10,5

70

310

UN%

I0 %

10,5

0,55

2.2.A.2. MBA tự ngẫu

MBA tự ngẫu là loại MBA có điều chỉnh dưới tải bởi tất cả các phía của MBA
mang tải không bằng phẳng nên sẽ có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía.
Công suất của MBA tự ngẫu dược xác định theo công suất tải lớn nhất trong suốt
24h của từng cuộn dây. Khi đó công suất của máy được chọn theo công thức:
SdmTN 

1 max 1
1
 Sthua   SdmF 
.68,75  137,5(MVA)


0,5

Trong đó:
SdmF : Công suất định mức của máy phát điện.
SdmAT: Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn.
Hệ số α: 0,5
Tra bảng 2.6- Sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ta

chọn máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH-160000-230/121/11 như bảng 2.3:
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu
Sdm
Loại máy

ATДЦTH

Điện áp (kV)

(MVA)

160

UC

UT

UH

230

121

11

P

P

(kW)

(kW)

85

380

I%

0,5

UN%
C-T

C-H

11

32

T-H

1. Kiểm tra quá tải của MBA:
a. Kiểm tra quá tải bình thường:
Ở chế độ làm việc bình thường thì các cuộn dây của MBA TN được phép quá tải
30% tức là kqtbt=1,3
max
SCC
= 85,87 (MVA) < kqtbt.. S dmTN = 1,3.0,5.160 = 104 (MVA)

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

22

20


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
max
= 31,01 (MVA) < kqtbt.. S dmTN = 1,3.0,5.160 = 104 (MVA)
SCT
max
SCH
= 58,92 (MVA) < kqtbt.. S dmTN = 1,3.0,5.160 = 104 (MVA)

 Thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường
b. Kiểm tra quá tải khi sự cố:
Sự cố 1: Giả sử hỏng bộ MF-MBA (F4-B4) bên trung tại thời điểm 16h - 18h phụ
max
tải trung cực đại SUT
= 81,4(MVA )

Khi đó : SVHT = 97,74(MVA); SUC = 63,53(MVA); SUF= 11,63(MVA)
= 63,57(MVA); STD = 20,71(MVA)

Sbo

(Áp dụng công thức 2.11 -Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và TBA)
max
+Điều kiện kiểm tra: 2..K qtSC . S dmTN + S bo  S UT

Với: K qtSC  1,4 ;   0,5 ; SdmTN  160(MVA)
max
Vậy ta có: 2.0,5.1,4.160 + 63,57 = 287,57(MVA) >S UT
= 81,4(MVA)

 Máy biến áp không bị quá tải

+Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự
cố:
SCT =





1
1
max
 SUT
 S bo   [81,4 - 63,57] = 8,92(MVA)
2
2

SCH=

1
1
1
F 1 F 2

UT max
(2. SdmF  SUF
) = 68,75  .11, 63  .20, 71 = 57,76 (MVA)
 STD
2
2
4

SCC= SCH  SCT = 57,76 – 8,92 = 48,85(MVA)
Ta có hình vẽ phân bố công suất khi sự cố như sau:

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

23


Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
HT

SUC=63,53 (MVA)

48,85

48,85

B2

B1

SUT=81,4 (MVA)

63,57

B3

8,91

57,76

57,76

F1

F2

B4

F3

F4

 Chế độ tải từ hạ áp sang cao và trung áp  Vậy cuộn hạ tải nặng nhất.

Ta có: SCH = 57,76 (MVA)
Kat . .SdmTN  1, 4.0,5.160  112 (MVA)
 S CH < Kat . .SdmTN  Vậy các cuộn dây của MBA tự ngẫu không bị quá tải.

+Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:
Sthiếu= SVHT + SUC – 2.SCC = 97,74 + 63,53 - 2.48,85 = 63,57(MVA)
Sthiếu= 63,57 MVA

thì hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt.
Sự cố 2: Giả sử hỏng MBA tự ngẫu B2 tại thời điểm 16h -18h khi phụ tải trung cực
max
đại SUT
= 81,4(MVA).

Áp dụng công thức tương tự sự cố 1 ta có:
max
+ Điều kiện kiểm tra quá tải: KqtSC . .SdmTN  2Sbo  SUT
max
Với: KSC
qt  1,4; α  0,5; SdmTN  160(MVA); SUT  81, 4 (MVA)

max
Thay số: 1,4.0,5.160+2.63,57 = 239,14(MVA)> SUT
= 81,4(MVA)

 Máy biến áp không bị quá tải.

+ Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

max
SCT= SUT
– 2.Sbo = 81,4 – 2.63,57 = - 45,75(MVA)

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

24

Gvhd: ThS.Đặng Thành Trung
UT max
SCH = SdmF – SUF
–

1 max
 S TD = 68,75 – 11,63 –
4

1
.20,71 =
4

51,95(MVA)
SCC= SCH – SCT = 51,94 – ( - 45,74) = 97,7(MVA)
Vậy ta có hình vẽ phân bố công suất khi sự cố:
HT

SUC= 63,53(MVA)

SUT= 81,4 (MVA)

97,7

63,57

B2

B1

B3

45,75

B4

51,95

F1

F2

F3

F4

 Chế độ tải hạ và trung áp sang cao áp  Cuộn nối tiếp tải nặng nhất.

Công suất của cuộn dây nối tiếp:
Snt =  .( |SCH| +|SCT|) = 0,5.(52,95 + 45,75) = 49,35 (MVA)
Snt = 49,35 (MVA)  Vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

+ Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:
Sthiếu = SVHT + SUC – SCC = 97,74 + 63,53 – 97,7 = 63,58(MVA)
Sthiếu= 63,57(MVA)thống cũng huy động đủ lượng công suất thiếu hụt.
Sự cố 3: Giả sử hỏng MBA tự ngẫu B2 tại thời điểm 10h-12h khi phụ tải trung cực
tiểu
S min

UT = 65,12(MVA)
Khi đó: SVHT = 91,25(MVA); SUC = 63,53(MVA); SUF= 8,14(MVA)
+ Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi
xảy ra sự cố:

Sv: Phan Anh Đức – Đại Học Điện Lực

25