Luận văn đề tài nhà máy điện

LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, 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 lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng ... thành điện năng.
Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt
điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn
nguyên liệu như ở nước 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 ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá
toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi
thâm nhập vào thực tế.
Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học được 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: 6 chương.
Các chương 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 phương án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phương án
tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1
bản vẽ A0.
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn
Hoà và các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để
em có thể hoàn thành đồ án này.


CHƯƠNG 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất
lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải

hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện
năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ
thống điện là rất quan trọng.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay
đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất
quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa
chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật,
nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép
chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy
phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với
nhau.
1.1CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 50
MW.
Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát
điện cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 kV:
Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau:
Bảng 1.1
Thông số định mức
Loại máy phát
TBΦ-60-2

n

S

P

v/ph

MVA

MW

3000

75

60

U KV cosϕ
10,5

0,8

Điện kháng tương đối
I
KA
4,125

X”d

X’d

Xd

0,195

0,282

1,606

1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT


1.2.1. Cấp điện áp máy phát
Ta tính theo công thức
PUF(t) =

P%(t )
PUF max
100

SUF(t) =

PUF (t )
cos ϕ

Trong đó:
P(t) : công suất tác dụng của phụ tảI ở thời điểm t
Q(t): công suất phản kháng của phụ tải ở thời điểm t
cosϕ : Hệ số công suất phụ tải
Pmax = 10 MW ; cosϕ = 0,85 ; Uđm = 10,5 kV gồm 2 đường dây kép 3
2MW33km và 4 đường dây đơn 3 1,5 MW33km.
Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau:
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

P%

80

80

80

70

70

80

90

100

90

90

80

P (MW)

8

8

8

7

7

8

9

10

9

9

8

SUF(MVA)

9,41

8,24

8,24

9,41

10,59

11,76

10,59

10,59

9,41

9,41 9,41

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

S(MVA)
15

11,76
10

10,59

9,41

8,42

5

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

t(h)

1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV)
Phụ tải bên trung gồm 2 đường dây đơn
Pmax = 110 MW, cosϕ = 0,87
Công thức tính

PT(t) =

P%(t )
.PTmax
100

ST(t) =

PT (t )
cos ϕ

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

P%

90

90

80

80

90

90

100

90

90

80

80

P (MW)

99

99

88

88

99

99

110

99

99

88

88

113,8

101,2

101,2

113,8

113,8

126,4

113,8

113,8

101,2

101,2

SUT(MVA) 113,8

Từ đó ta có đồ thị phụ tải bên trung:


S(MVA)
126,4
113,8
101,2

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24 t(h)

1.2.3. Cấp điện áp cao (220KV)
Gồm 1 đường dây đơn Pmã = 60Mw ; Cos ϕ =0,89

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

P%

90

90

90

100

100

90

90

80

80

80

80

P (MW)

54

54

60

60

54

54

48

48

48

48

SUT(MVA)

60,7

60,7

67,4

67,4

60,7

60,7

54

54

54

54

Sc(MVA)

54
60,7


67,4
60,7

60,7

54

0

8

12

16

24

t (h)

1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy gồm 5 máy phát có SđmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là:
SNM = 5 x 75 = 375 MVA
Snm(t) =

P%(t )
.SNM
100

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

P%

80

80

80

80

90

90

100

P (MW)

240

240

240

240

270

270

STNM(MVA)

300

300

300

300

337,5

337,5

14÷16 16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

100

90

90

80

300

300

270

270

240

375

375

337,5

337,5

300


S(MVA)
375

337,5

300

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24 t(h)

1.2.5. Tự dùng của nhà máy điện
Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định
mức của toàn nhà máy.
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau:
S td (t ) =

⎛
S (t ) ⎞
S NM ⎜⎜ 0,4 + 0,6 NM ⎟⎟
100
S NM ⎠
⎝

α%

Trong đó:
Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t
SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy
SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t
α

: Phần trăm lượng điện tự dùng (α = 8 % )

Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

STNM(MVA)

300

300

300

300

337,5

337,5

375

375

337,5

337,5

300

STD(MVA)

26,4

26,4

26,4

26,4

28,2

28,2

30

30

28,2

28,2

26,4


S(MVA)

26,4

0

2

4

6

25
30

28,2

8

10

12

14

16

18

20

22

24 t(h)

1.2.6. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống.
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây
kép dài 90 km .Tổng công suất hệ thống SHT =3500MVA. Dự trữ quay của hệ thống
SdtHT = 160 MVA. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là:
SNM(t) = SUF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) + Std(t)
Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:
SVHT(t) = SNM(t) - SUF(t) - ST(t) - SC(t) - Std(t)
Trong đó:
SNM(t): Công suất nhà máy
SUF(t): Công suất phụ tải máy phát
ST(t) : Công suất phụ tải trung áp
SC(t) = 0 .
Std(t): Công suất tự dùng
Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy:

t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24


SNM(t)

300

300

300

300

337,5

337,5

375

375

337,5

337,5

300

SUF(t)

9.41

9.41

9.41

8,23

8,23

9.41

10,6

11,8

10,6

10,6

9.41

ST(t)

113,8

113,8

101,2

101,2

113,8

113,8

126,4

113,8

113,8

101,2

101,2

Sc(t)

60,7

60,7

60,7

67,4

67,4

60,7

60,7

54

54

54

54

Std(t)

26,4

26,4

26,4

26,4

28,2

28,2

30

30

28,2

28,2

26,4

Sht(t)

89,7

89,7

102,3

96,8

119,9

125,4

147,3

165,4

131

143,5

109

Đồ thị công suất phát về hệ thống

S(MVA)

165,4
147,3
125,4
119,4
102
96,8

89,7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Đồ thị phụ tải tổng hợp :

18

20

22

24 t(h)


S MVA

375
337,5

337,5

300

300

126,4
113,8

113,8

113,8

101,2

101,2
67,4

60,7

67,4
54
30
28,2

26,4
11,8

9,41
8,23
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

+ Nhận xét chung:

- phụ tảI bên trung áp cũng tương đối lớn nên có thể ghép 2 máy bên trung
áp vào thanh góp 110KV

- cấp điện áp cao (220 KV) và trung áp (110KV) có trung tính nối đất trực
tiếp nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có loẹi hơn
(vì khi nối ta sẽ giảm tổn thất và truyền tảI được công suất thừ từ bên
trung sang bên cao)


- khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà
máy,phụ tải,nguồn nhiên liệu,giêng về phần điền nhà máy đều có thể phát
triển thêm phụ tảI tại các cấp đặc biệt là phụ tảI đầu cực máy phát điện.

- Nhà máy cung cấp cho hệ thống điện một lượng điện năng khá lớn(10,5%)
nên vai trò của nhà máy trong hệ thống là rất quan trọng.
1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG 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. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế.
Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng
ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy.
Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chương 1 ta có:
+ Phụ tải địa phương:
SUFmax = 11,8(MVA) và SUFmin = 8,23 (MVA)
Ta có :

max
S uF
11.8
=

×100 = 7,86 %
2 . Sdmf
2 . 75

Vì vậy ta không cần dùng thanh góp UF
+ Phụ tải trung áp:
STmax = 126,4 (MVA) và STmin = 101,2 (MVA)
Vì vậy ta ghép 1 đến 2 bộ máy phát – MBA nếu thiếu lấy từ MBA tự ngẫu
sang.
+ Công suất phát vào hệ thống:
SHTmax = 165,4 (MVA)
SHTmin = 89,7 (MVA)
Từ các nhận xét trên ta vạch ra 1 số phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:
- Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn
bé hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc loại 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.


- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ
như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
Như vậy ta có thể đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn:

• Phương án 1:
Phương 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 2 máy biến áp tự ngẫu. Phía
110KV ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp.

HT

B5

F5

ST

B2

B1

F1

F2

B4

B3

F3

F4

Phô t¶i 10kv.

• Phương án 2:
Phương án này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên
lạc. Còn phía 110KV được ghép 3 bộ máy phát điện - máy biến áp.


HT

ST

B2

B1

F1

F2

F3

B5

B4

B3

F5

F4

Phô t¶i 10 kv

• Phương án 3:
Phương án này cả ba máy phát được nối cứng để cung cấp điện cho hai máy biến áp
tự ngẫu. Sơ dồ như sau:
HT

B4

F4

B2

B1

B5

F5

ST

F2

F1

Phô t¶i 10kv.

B3

F3


Nhận xét:
Phương án 1
- Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo.
- Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV được
truyền trực tiếp lên hệ thống

- Đầu tư cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn.
- Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy
biến áp.
- khi sự cố một MBA tự ngẫu thì vẫn đử công suất theo yêu cầu phụ tải trung
áp.
Phương án 2
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo.
- Giảm được chủng loại MBA ,vốn đầu tư do bộ cấp điện áp 110 kv rẻ tiền
hơn
rất nhiều so với bộ 220 kv.
- Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu phía trung áp nhỏ hơn công suất định mức
của 3 bộ máy phát – máy biến áp , nên trong những giờ đó nếu hệ thống đòi hỏi 3
bộ này phát công suất định mức thì công suất thừa truyền từ thanh góp 110 kv sang
thanh góp 220 kv phải qua một lần biến áp nữa.
Phương án 3
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo
- Do ở đây các máy fát có công suất bé, công suất bên trung lại khá lớn nên
phải truyền công suất từ bên cao sang gây tổn thất công suất 2 lần ,nếu ta chọn
phương án này sẽ gây tổn thất công suất hai lần.
-Phương án này cũng có nhiều loại MBA, mặt khác có tới 2 MBA ở bên cao
nên giá thành rất đắt không kinh tế.


Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương 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 được thiết kế.

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

- Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện . Tổng công
suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện . Chọn máy
biến áp trong nhà máy điện là chọn loại , số lượng , công suất định mức và hệ số
biến áp. 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.
-Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trước tiên chọn SđmB ≥ công suất
cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường, sau đó kiểm tra lại
điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp. Xác định công suất thiếu
về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Ta lần lượt chọn máybiến áp
cho từng phương án. Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện
nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công
suất định mức của chúng.
A. PHƯƠNG ÁN 1:


HT

B5

ST

F1

F5

B2

B1

B4

B3

F2

F3

F4

Phô t¶i 10kv.

2.1.a. Chọn máy biến áp
• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây
SđmB3 = SđmB4 = SđmB5 ≥ SđmF = 75MVA
Vậy ta chọn MBA B3 và B4 là loại TPDЦH -80, với các thông số cho ở bảng dưới
đây:
Sđm

UCđm

UHđm

ΔP0

ΔPN

UN%

MVA
80

kV
115

kV
10.5

kW
70

kW
310

10,5

Bảng1
Máy biến áp 220 kv B5 chọn loại TDЦ -80, với các thông số cho ở bảng
dưới đây:
Sđm

UCđm

UHđm

ΔP0

ΔPN

UN%

MVA

kV

kV

80

230

10.5

kW
80

kW
320

11

Bảng 2


-Các máy biến áp hai dây quấn trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối
ổn định và bằng phẳng. Do đó, ta không cần kiểm tra điều kiện sự cố.
• Máy biến áp tự ngẫu
Nhà máy có 2 cấp điện áp 110 kv và 220 kv nên khi dùng máy biến áp tự
ngẫu thì hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là :
α=

220 − 110
U Cdm − U Tdm
=
= 0,5
U Cdm
220

SđmB1 = Sđm2 ≥

1

α

× S dmF =

75
= 150 MVA.
0.5

Vậy ta chọn MBA loại ATDTH-160 MVA.
Thông số kỹ thuật loại máy biến áp này được ghi trong bảng sau:

Sđm
MVA
160

Điện áp cuộn dây kV
ΔP0

UN%

ΔPN%

UC

UT

UH

C-T

C-H

T-H

kW

C-T

230

121

11

11

32

20

85

380

C-H

T-H

Bảng 3

2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp
+ Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các máy biến áp 2 dây quấn làm
việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. Vì vậy công suất tải của các máy biến
áp 2 dây quấn là :

Sb = SđmB – Stdmax

Trong đó Stdmax là công suất tự dùng cực đại của 1 tổ máy , tính bằng 1/5
công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy:

Stdmax = StdNM / 5 = 30 / 5 = 6 MVA.
Vậy công suất làm việc của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là:
Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA.


+ Khi phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ta chú ý qui
ước: -Đối với cuộn hạ áp, chiều truyền công suất từ máy phát vào cuộn dây là
chiều dương.
-Đối với phía trung và cao áp chiều dương là chiều truyền công suất từ

máy biến áp đi ra.
Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ
áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:

Phía cao: SC = (Sht +S220– Sb) / 2
Phía trung: ST = (S110 - 2Sb) / 2
Phía hạ:

SH = SC + ST

Ta có bảng phân bổ công suất:
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

SC(MVA)

40,7

40,7

47

47,6

59,15

58,55

69,5

75,2

58

64,25

47

ST(MVA)

-12,1

-12,1

-18,4

-18,4

-12,1

-12,1

-5,8

-12,1

-12,1

-18,4

-18,4

SH(MVA)

28,6

28,6

28,6

29,2

47,05

46,45

63,7

63,1

45,9

45,85

28,6

2.3.a. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
• Kiểm tra quá tải khi bình thường:
Ta thấy trong khoảng thời gian từ 16-18 giờ công suất thừa max truyền từ
phía hạ áp sang phía cao áp.Do đó cuộn nối tiếpn mang tải lớn nhất, tính theo công
thức:

Scmax = 48,2 MVA <75MVA.
STmax = 22,4 MVA < Snt đm = α . SB1 đm = 0,5 . 150= 75 MVA.
Do đó cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng :

SHmax = 70,6 MVA < S H đm = α . SB1 đm = 0,5 . 150 = 75 MVA
Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải.
• Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Sự cố nguy hiểm nhất là khi S110 = ST max = 126,4MVA
Khi đó ta có
S220 = 60,7 MVA
S10 = 10,6 MVA
Ta xét các sự cố sau:
a) Sự cố hỏng 1 bộ máy phát –máy biến áp bên trung áp:
Kiểm tra điều kiện :
2. Kqtsc.α. SđmB1 > STmax - SđmB 3,4
2.1,4.0,5.150 > 126,4– 69
210

>

57,4

Thoả mãn.

• Khi sự cố bộ máy phát- máy biến áp B3 hay B4 công suất tải qua phía
trung áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
ST = (S110max – Sb ) / 2 = (126,4 – 69) / 2 = 28,7 MVA.
•Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
SH =S Fđm – 0,5 . S 10max – S tdmax= 75 – 0,5 . 10,6 – 6= 63,7 MVA
• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)
SC = SH – ST = 64,7 – 28,7 = 36 MVA
• Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là :
S thiếu = Sht +S220 - Sb - 2Sc = 147,3 + 60,7 – 69 – 2.36 = 67 MVA
• Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của
hệ thống:

Sthiếu = 67 MVA < S dt HT = 160 MVA
Vậy khi sự cố một bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây thì các máy còn
lạikhông bị quá tải.
b) Sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫuB1 (B2):
• Điều kiện kiểm tra sự cố:
Kqtsc.α. SđmB1 + 2.SđmB 3,4 > STmax
1,4.0,5.160 + 2.69 > 126,4


250

>

126,4

Thoả mãn.

• Khi đó phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải thêm phần
công suất của máy sự cố khi phụ tải trung áp cực đại:
ST = S110max – 2.Sb = 126,4 – 2.69 = -11,6 MVA.
•Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
SH =S Fđm – S 10max – S tdmax= 75– 10,6 – ( 30/5 ) = 46,91 MVA < 75 MVA
• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)
SC = SH – ST = 46,91 – (-11,6) = 58,51 MVA
• Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là :
S thiếu = Sht + S220- Sb - Sc = 147,3 +60,7- 69 - 58,51 = 80,49 MVA
• Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của
hệ thống:
Sthiếu = 80,49 MVA MVA < S dt HT = 160 MVA
Vậy khi sự cố một trong 2 máy biến áp tự ngẫu thì máy còn lại không bị quá

tải.
Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phương 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 tổng 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
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
• Máy biến áp ba pha hai cuộn dây
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm:
⎛ S
ΔA = ΔP0.8760 + 365.ΔPN. ∑⎜⎜ i
⎝ S Tdm

Trong đó :

2

⎞
⎟⎟ .t i
⎠

ΔP0 là tổn thất không tải của máy biến áp.


ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp.
ti

là thời gian mang tải S i của máy biến áp trong ngày.

S Tdm là công suất định mức của máy biến áp.
Ta có:
ΔP0B3=ΔP0B4=70 Kw ;

ΔPNB3=ΔPNB4= 310 Kw

ΔP0B5 =80 kw.

ΔPNB5= 320 Kw

Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 110 kv (B3 và B4 ) là:
ΔA B 3 =ΔA B 4

⎛ S
= ΔP0B3.8760 + 365.ΔPNB3. ∑⎜⎜ i
⎝ S Bdm

= 70.8760 + 310.(

2

⎞
⎟⎟ .t i
⎠

75 2
) .8760 = 2999957,813 kwh.
80

Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 220 kv B5 là:
ΔA B 5 = 80.8760 + 320. (

75 2
) .8760 = 3164550 kwh.
80

• Đối với máy biến áp tự ngẫu:
ΔAtn = ΔP0.T +365. [ΔPNC. Σ(

2
S Ci2
S Ti2
S Hi
.t
)
+
ΔP
.
Σ(
.t
)
+
ΔP
.
Σ(
.ti )]
i
NT

i
NH
2
2
2
S Bdm
S Bdm
S Bdm

Trong đó:
SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu
trong tổng thời gian ti.
SBđm: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu 3 pha. A
ΔP0 , ΔPNC , ΔPNT ,ΔPNH là tổn thất công suất không tải và ngắn mạch từng
cuộn dây đã qui đổi về phía cuộn cao áp, dược tính như sau:

ΔP
ΔP
⎛
⎞
ΔPNC = 0,5. ⎜ ΔPNC − T + NC2 − H − NT2 − H ⎟ = 0,5 . 380 = 190 kwh.
α ⎠
α
⎝
ΔP
ΔP
⎛
⎞
ΔPNT = 0,5. ⎜ ΔPNC − T + NT2 − H − NC2 − H ⎟ = 0,5 . 380 = 190 kwh.
α ⎠

α
⎝


ΔP
⎛ ΔP
⎞
⎛ 190 190
ΔPNH=0,5. ⎜ NT2 − H − NC2 − H − ΔPNC − T ⎟ =0,5. ⎜ 2 + 2 − 380
α
⎝ 0,5 0,5
⎝ α
⎠
ΔAtn = ΔP0.T +365. [ΔPNC. Σ(
ΔAtn=85.8760+365.[

⎞
⎟ =570 kwh.
⎠

2
S Ci2
S Ti2
S Hi
.t
)
+
ΔP
.
Σ(

.t
)
+
ΔP
.
Σ(
.ti )]
i
NT
i
NH
2
2
2
S Bdm
S Bdm
S Bdm

190
.(40,72.6+472.4+47,62.2+59,152.2+58,562.2+69,52.2+
2
160

75,22.2+582.2+64,252.2)+

190
.(12,12.14+18,42.8+5,82.2)
2
160

+

570
1602

.(28,62.10+29,22.2+47,052.2+46,452.2+63,72.2+63,12.2+45,92.2+45,852.2)]
=1306213,455Kwh
Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5
= 2x1306213,455 + 2x2999957,813+3164550= 11776892,54KWh
B. PHƯƠNG ÁN 2:

HT

ST

B1

B2

F1

F2

Phô t¶i 10 kv

F3

B5

B4

B3

F4

F5


2.1.b. Chọn máy biến áp.
• Máy biến áp tự ngẫu:
Các máy biến áp tự ngẫu của phương án 2 được chọn giống như phương án
1,vì vậy ta chọn 2 máy biến áp tự ngẫu 3 pha loại ATDTH-160.Các thông số chính
như bảng số 3.
• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây:
Các máy biến áp 2 dây quấn B3,B4và B5 cũng được chọn tương tự các máy
B3 và B4 của phương án 1. vì vậy ta chọn 3 máy biến áp 110kv loại TPDЦH -80 có
các thông số chính trong bảng 1.

2.2.b. Phân bố tải cho các máy biến áp:
Công suất tải của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là:
Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA.
Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ áp

của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:
Phía cao: SC = Sht+S220 / 2
Phía trung: ST = (S110 - 3Sb) / 2
Phía hạ:

SH = SC + ST

Dựa vào bảng cân bằng công suất phụ tải và các công thức trên ta có bảng
phân bố tải cho các phía máy biến áp tự ngẫu như sau:
t(h)

0÷4

4÷6

6÷8

8÷10

10÷12

12÷14

14÷16

16÷18

18÷20

20÷22

22÷24

SC(MVA)

75,2

75,2

81,5

82,1

93,65

93,05

104

109,7

92,5

98,75

81,5

ST(MVA)

-46,6

-46,6

-52,9

-52,9

-46,6

-46,6

-40,3

-46,6

-46,6

-52,9

-52,9

SH(MVA)

28,6

28,6

28,6

29,2

47,05

46,45

63,7

63,1

45,9

45,85

28,6

2.3.b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:
• Kiểm tra quá tải khi bình thường:
Giống như phương án 1,các máy biến áp 2 dây quấn ở phương án 2 không
cần phải kiểm tra quá tải bình thường,cũng không cần phải kiểm tra quá tải sự cố.


• Kiểm tra quá tải khi sự cố:
Ta thấy trường hợp sự cố nặng nề nhất là khi sự cố 1 trong 2 máy biến áp tự
ngẫu hoặc sự cố 1 bộ máy phát- máy biến áp cung cấp cho phụ tải phía 110kv,và
khi phụ tải trung áp cực đại.

a) Sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫuB1 (B2):
• Điều kiện kiểm tra sự cố:
Kqtsc.α. SđmB1 +3.SđmB 3 > STmax
1,4.0,5.160 + 3.69 > 126,4
319

>

126,4

Thoả mãn.

•Khi đó công suất truyền qua phía trung áp của máy tự ngẫu còn lại lúc phụ
tải trung áp cực đại là:
ST = S110max - 3 Sb = 126,4- 3.69 = -80,6 MVA
•Phụ tải phía hạ áp máy biến áp tự ngẫu là:
SH =S Fđm – S 10max – S tdmax= 75 – 10,6 – ( 30/5 ) = 58,4 MVA < 75 MVA
• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)
SC = SH – ST = 58,4 – (-80,6) = 139 MVA
• Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là :
S thiếu = Sht + S220– Sc =147,3 + 60,7– 139 = 69 MVA
• Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của
hệ thống:
Sthiếu = 69 MVA < S dt HT = 160 MVA
Vậy khi sự cố một trong 2 máy biến áp tự ngẫu thì máy còn lại không bị quá
tải.

b) Sự cố hỏng 1 bộ máy phát –máy biến áp bên trung áp:
Kiểm tra điều kiện :
2. Kqtsc.α. SđmB1 + 2.SđmB 3,4 > STmax
2.1,4.0,5.160 + 2.69 > 126,4
362

> 126,4

Thoả mãn.


• Khi sự cố bộ máy phát- máy biến áp B3 hay B4 hoặc B5 công suất tải qua
phía trung áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

ST = (S110max – 2.Sb ) / 2 = (126,4 – 2.69) / 2 = -5,8 MVA.
•Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
SH =S Fđm – 0,5 . S 10max – S tdmax= 75 – 0,5 . 10,6 – 6= 63,7 MVA
• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)
SC = SH – ST = 63,7 – (-5,8) = 69,5 MVA
• Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là :
S thiếu = S220 – 2Sc = 142,08 – 2.32,37 = 77,34 MVA
• Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của
hệ thống:
Sthiếu = 77,34 MVA MVA < S dt HT = 100 MVA
Vậy khi sự cố một bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây thì các máy còn
lạikhông bị quá tải.
Kết luận:Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 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.b. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp.
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
không tải không tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
• Máy biến áp ba pha hai cuộn dây
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm:
Trong đó :

⎛ S
ΔA = ΔP0.8760 + 365.ΔPN. ∑⎜⎜ i
⎝ S Tdm

2

⎞
⎟⎟ .t i
⎠

ΔP0 là tổn thất không tải của máy biến áp.
ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp.
ti

là thời gian mang tải S i của máy biến áp trong ngày.