Tính toán kinh tế kỹ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện

thiết kế môn học nhà máy điện

lời nói đầu
Ngày nay, điện năng đợc sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống.
Điện năng đợc sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu
thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện.
Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà
máy điện là công việc hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã đ-
ợc học, em đã đợc giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với
nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 180 MW.
Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ
môn và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đợc
bản đồ án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án
không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận đợc sự góp ý của các
thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt
là PGS.TS Nguyến Hữu Khái đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn
học này.

Hà nội, tháng 11 năm 2004
Sinh viên
Đào Quang Ngọc
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 1 -
thiết kế môn học nhà máy điện

mục lục
lời nói đầu............................................................................................................1
mục lục................................................................................................................2
chơng i.................................................................................................................4

1. chọn máy phát điện.....................................................................................5
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ....................................................5
2.1. phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 Kv.................................................5
2.2. phụ tải cấp điện áp trung 35kv.............................................................6
2.3. công suất phát của nhà máy ................................................................7
2.4. phụ tải tự dùng của nhà máy ...............................................................8
2.5. công suất phát về hệ thống ..................................................................9
3. Một số nhận xét chung..............................................................................10
Chơng II.............................................................................................................11
I. Đề xuất phơng án.......................................................................................12
1.1. Phơng án 1 .........................................................................................12
1.2. Phơng án 2..........................................................................................13
.......................................................................................................................13
1.3. Phơng án 3..........................................................................................13
1.4. Phơng án 4..........................................................................................14
II. tính toán chọn máy biến áp cho các phơng án.........................................15
1. Phơng án 1.................................................................................................15
1.1. Chọn Máy Biến áp.............................................................................15
Nhận xét : ................................................................................................16
1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA....................................................16
1.3. Kiểm Tra Quá Tải Các MBA...........................................................17
1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng..................................................................18
1.5. Tính Dòng Điện Cỡng Bức Của Các Mạch........................................19
2. Phơng án 2.................................................................................................21
...................................................................................................................21
2.1. Chọn máy biến áp..............................................................................21
Nhận xét : ................................................................................................22
2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA....................................................22
2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA......................................................23
2.4. Tính Tổn Thất Điện Năng..................................................................24

2.5. Tính Dòng Điện Cỡng Bức Của Các Mạch........................................26
Chơng III...........................................................................................................28
I. phơng án 1..................................................................................................28
1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán.........................................................28
2. xác định điện kháng của các phần tử .......................................................29
3.2. Ngắn mạch tại N-2.............................................................................32
3.3. Ngắn Mạch Tại N-3...........................................................................34
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 2 -
thiết kế môn học nhà máy điện

3.4. Ngắn mạch tại N-3............................................................................35
3.5. Ngắn Mạch Tại N-4...........................................................................37
4. Chọn Máy Cắt Điện..................................................................................37
II. phơng án 2................................................................................................38
1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán.........................................................38
2. xác định điện kháng của các phần tử........................................................38
3. xác định dòng ngắn mạch.........................................................................38
3.1. Ngắn mạch tại N-1.............................................................................38
3.2. Ngắn mạch tại N-2.............................................................................41
3.3. Ngắn Mạch Tại N-3...........................................................................43
3.4. Ngắn mạch tại N-3............................................................................44
3.5. Ngắn Mạch Tại N-4...........................................................................46
4. Chọn Máy Cắt Điện..................................................................................47
Chơng IV...........................................................................................................47
I. pHƯƠNG áN 1..........................................................................................49
1. Tính Vốn Đầu T Của Thiết Bị ..................................................................49
1.1. Vốn Đầu T Mua Máy Biến áp............................................................49
1.2. Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối.......................50
2. Tính Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm ........................................................50

3. Chi Phí Tính Toán Của Phơng án .............................................................50
II. pHƯƠNG áN 2.........................................................................................50
1. Tính Vốn Đầu T Của Thiết Bị ..................................................................50
1.1. Vốn Đầu T Mua Máy Biến áp............................................................51
1.2. Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối.......................52
2. Tính Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm ........................................................52
3. Chi Phí Tính Toán Của Phơng án .............................................................52
III. so sánh kinh tế - kỹ thuật chọn phơng án tối u.......................................52
1. Kết Luận Về Tính Toán Kinh Tế..............................................................52
2. So Sánh Về Mặt Kỹ Thuật........................................................................53
3. Kết luận.....................................................................................................53
Chơng V............................................................................................................53
1. Chọn dây dẫn Phụ tải cấp điện áp máy phát.............................................53
1.1. Đờng Dây Kép...................................................................................54
1.2. Đờng Dây Đơn...................................................................................55
2. Chọn thanh dẫn, thanh góp.......................................................................56
2.1. Chọn Thanh Dẫn Cứng.......................................................................56
2.2. Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Cao áp.............................58
3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng.......................................................................60
4. Chọn máy cắt điện....................................................................................61
5. Chọn dao cách ly.......................................................................................61
6. Chọn kháng Điện phụ tải cấp điện áp máy phát.......................................62
7. Chọn máy biến dòng Điện........................................................................63
7.1. Cấp Điện áp Máy Phát.......................................................................64
7.2. Cấp Điện áp 35kV & 110kV..............................................................65
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 3 -
thiết kế môn học nhà máy điện

8. Chọn máy biến điện áp.............................................................................66

8.1. Cấp Điện áp Máy Phát.......................................................................66
8.2. Cấp Điện áp Cao Và Trung................................................................67
Chơng VI...........................................................................................................67
1. sơ đồ cung cấp điện tự dùng......................................................................68
2. chọn máy biến áp bậc một........................................................................68
2. chọn máy biến áp dự trữ............................................................................69
3. chọn máy biến áp công tác bậc hai...........................................................69
4. Chọn máy cắt Mạch tự dùng.....................................................................69
4.1. Chọn MC - 1......................................................................................69
4.2. Chọn MC - 2......................................................................................70
tài liệu tham khảo..............................................................................................70
chơng i
tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Chọn máy phát điện
Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo
cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lợng điện năng. Công
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 4 -
thiết kế môn học nhà máy điện

suất do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải.
Trong thực tế lợng điện năng luôn thay đổi do vậy ngời ta phải dùng phơng
pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phơng pháp vận
hành tối u, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp ...
1. chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất
180MW, gồm 3 máy phát điện 3 x 60MW,
8,0cos
=
, U

đm
= 10,5kV. Chọn
máy phát điện loại
TB 60 2


có các thông số :
bảng 1.1
S
Fđm
MVA
P
Fđm
MW
cos
đm
U
Fđm
kV
I
đm
KA
X
d

X
d

X
d

75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,22 1,691
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công
suất tác dụng cực đại P
max
và hệ số công suất cos của phụ tải tơng ứng, ta xây
dựng đợc đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu
kiến.
2.1. phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 Kv
Phụ tải cấp điện áp máy phát có P
UFmax
= 16 MW, cos = 0,85. Suy ra:
UF
UF
P
S MW
max
max
16
18,82
cos 0,85

= = =
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
4 đờng dây kép x 2,5MW x2km
4 đờng dây đơn x 1,5MW x 2km
Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng
thời điểm trong ngày:

maxUFUF
maxUFUF
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.2
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 5 -
thiết kế môn học nhà máy điện

Thời gian, h
Công suất
0 - 12 12 - 16 16 24
p, % 70 100 70
P
UF
, MW 11,2 16 11,2
S
UF
, MVA 13,177 18,824 13,177
Đồ thị phụ tải điện áp máy phát:
Hình 1.1
2.2. phụ tải cấp điện áp trung 35kv
Phụ tải cấp điện áp trung có P
UTmax
= 100MW, cos = 0,85. Suy ra:
UT
UT

UT
P
S MW
max
max
100
117,647
cos 0,85

= = =
Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm
3 đờng dây kép x 30MW
1 đờng dây đơn x 10MW
Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng
thời điểm trong ngày:
maxUTUT
maxUTUT
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.3
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 6 -
thiết kế môn học nhà máy điện

Thời gian, h

Công suất
0 - 16 16 - 20 20 - 24
p, % 70 100 70
P
UT
, MW 70 100 70
S
UT
, MVA 82,353 117,647 82,353
Đồ thị phụ tải điện áp trung
Hình 1.2
2.3. công suất phát của nhà máy
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 3 tổ máy phát nhiệt điện có :
P
F
= 60 MW, cos = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
F
F
P
S MVA
60
75
cos 0,8

= = =
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
NM F
P P MW3. 3.60 180= = =

NM F

S S MVA3. 3.75 225= = =
Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính đợc công suất phát ra của
nhà máy tại từng thời điểm trong ngày:
NMNM
NMNM
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 7 -
thiết kế môn học nhà máy điện

bảng 1.4
Thời gian, h
Công suất
0 24
p, % 100
P
NM
, MW 180
S
NM
, MVA 225
Đồ thị phát công suất của nhà máy:
Hình 1.3
2.4. phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng
phát ra của nhà máy. Nh vậy lợng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong

ngày:








+=
NM
NM
NMTD
S
)t(S
.6,04,0.S.S
trong đó:
S
NM
: công suất đặt của nhà máy,
NM
S MVA225=
: tự dùng nhà máy,
%8
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy:
bảng 1.5
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 8 -
thiết kế môn học nhà máy điện

Thời gian, h
Công suất
0 24
S
NM
, MVA
225
S
TD
, MVA
18
Đồ thị phụ tải tự dùng:
Hình 1.4
2.5. công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đờng dây 110kV, chiều dài
mỗi lộ 60km.
Công suất phát về hệ thống đợc xác định bằng biểu thức:
( )
VHT NM UF UT TD
S S t S S S( )= + +
Dựa vào các kết quả tính toán trớc ta tính đợc công suất phát về hệ thống
của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày.
Kết quả tính ở trong bảng 1.6
bảng 1.6
Thời
gian, h
0 - 12 12 - 16 16 - 20 20 24
S
NM

,
MVA
225 225 225 225
S
UF
,
MVA
13,177 18,824 13,177 13,177
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 9 -
thiết kế môn học nhà máy điện

S
UT
,
MVA
82,353 82,353 117,647 82,353
S
TD
,
MVA
18 18 18 18
S
VHT
,
MVA
111,47 105,823 76,176 111,47
Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:
Hình 1.5
3. Một số nhận xét chung

Về tính chất phụ tải ở các cấp điện áp:
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp:
UF
UT
P MW
P MW
max
max
16
100
=
=
UF
F dm
P
P
.
/ 2
16 / 2
.100 .100 13,3%
60
= =
Phụ tải ở cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy.
Nhà máy không có phụ tải ở cấp điện áp cao.
Nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp.
Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:
Công suất đặt của nhà máy: 3 x 60MW
Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế):
HT
S MVA= 900

Dự trữ công suất hệ thống là :
DT
S MVA= 90

nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 10 -
S
NM
S
UF
S
UT
S
TD
S
VHT
thiết kế môn học nhà máy điện

Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là:
VHT
S MVA=
max
111,47
tức là chiếm
111 47
100 123 86
90
=
,
. , %

công suất dự trữ quay của hệ thống và
chiếm
111 47
100 12 38
900
=
,
. , %
công suất toàn hệ thống.
Khả năng phát triển của nhà máy trong tơng lai
Nhà máy có khả năng mở rộng trong tơng lai và tăng lợng công suất phát
về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.
Chơng II
CHọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong
việc tính toán thiết kế nhà máy điện. Các phơng án đề xuất phải đảm bảo cung
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 11 -
thiết kế môn học nhà máy điện

cấp điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện đợc tính khả thi và tính kinh
tế.
I. Đề xuất ph ơng án
Từ kết quả tính toán ở chơng I ta có một số nhận xét sau:
Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15%
công suất của nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ
tải tự dùng lấy từ đầu cực máy phát.
Do có cấp điện áp cao 110kV và trung áp 35kV nên ta dùng máy biến
áp 3 dây quấn để liên lạc giữa các cấp điện áp cao và trung .
Không nối song song máy biến áp 2 cuộn dây với máy biến áp 3 cuộn

dây
Do công suất phát lên hệ thống lớn nhất là 111,47 MVA lớn hơn dự trữ
quay của hệ thống là 90 MVA nên ta phải dùng ít nhất 2 máy biến áp
Ta cũng không dùng hơn 2 máy biến áp để liên lạc giữa các cấp điện áp
vì sơ đồ thiết bì phân phối sẽ phức tạp
Công suất mỗi bộ máy phát điện-máy biến áp không đợc lớn hơn dự trữ
quay của hệ thống.
Chỉ đợc ghép bộ máy phát điện-máy biến áp 2 cuộn dây vào thanh góp
điện áp mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này.
Với các nhận xét trên ta có các phơng án nối điện cho nhà máy nh sau:
1.1. Ph ơng án 1
B1
B2 B3
B4
F1 F2
F3
F4
220kV 110kV
Nhận xét:
Phơng án này có 1 bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên
thanh góp điện áp 35kV để cung cấp điện cho phụ tải 35kV. Hai bộ máy phát
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 12 -
thiết kế môn học nhà máy điện

điện - máy biến áp 3 cuộn dây liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ
phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía
35kV.
Phụ tải địa phơng U
F

đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai
cực máy phát điện F1, F2.
Ưu điểm:
- Số lợng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 35kV có giá
thành hạ hơn giá máy biến áp 110kV.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
1.2. Ph ơng án 2
220kV
110kV
B4
F4
F2
B2
B1
F1F3
B3
TD
Nhận xét:
Phơng án 2 khác với phơng án 1 ở chỗ bộ máy phát điện - máy biến áp 2
cuộn dây đợc nối lên thanh góp 110 kV.
Phụ tải địa phơng U
F
đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai
cực máy phát điện F1, F2.
Ưu điểm:
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Vận hành đơn giản
Nhợc điểm:
- Tổn thất công suất cao hơn so với phơng án 1
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.

1.3. Ph ơng án 3
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 13 -
thiết kế môn học nhà máy điện

220kV
110kV
B3
B4
F3
F4
F1
F2
B2B1
B6
B5
10,5kV
Nhận xét:
Nhà máy dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp nối lên thanh góp 35kV, chỉ
dùng 1 máy biến áp 3 cuộn dây để liên lạc giữa thanh góp U
C
và thanh góp
U
T
đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát U
F
.
Ưu điểm:
- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục(khi sự cố máy biến áp bộ và khi
sự cố máy biến áp liên lạc)

Nhợc điểm:
- Tổn thất công suất lớn cả khi S
UT
max & khi S
UT
min.

1.4. Ph ơng án 4
220kV
110kV
B6
B5
F2
F1
B3
B4
10,5kV
F3
B1
F4
B2
Nhận xét
Nhà máy chỉ dùng 1 máy biến áp 3 cuộn dây liên lạc giữa các cấp điện áp
và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát.
Nhợc điểm:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 14 -
thiết kế môn học nhà máy điện

- Nếu xảy ra sự cố đối với máy biến áp liên lạc thì 1 bộ máy phát

máy biến áp bên trung áp không thỏa mãn cung cấp điện cho phụ tải phía
trung
Kết luận
Qua 4 phơng án đã đợc đa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phơng án 1
và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phơng án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm
bảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ
thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán kinh tế và kỹ
thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện tối u cho nhà máy điện.
II. tính toán chọn máy biến áp cho các ph ơng án
1. Ph ơng án 1
B1
B2 B3
B4
F1 F2
F3
F4
220kV 110kV
1.1. Chọn Máy Biến á p
Chọn MBA 2 cuộn dây B3
Máy biến áp hai dây quấn B3

đợc chọn theo điều kiện:
B dm Fdm
S S
3
Máy phát F3 có công suất phát định mức:
F dm Fdm
S S MVA= =
3
75

Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 có các thông số kĩ thuật:
bảng 2.1
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
U
N
% I
0
%
C H
P
0
P
N
T
80 38,5 10,5 53 280 9,5 0,3

Chọn MBA 3 cuộn dây B1, B2
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 15 -
thiết kế môn học nhà máy điện

Máy biến áp 3 cuộn dây B1, B2 đợc chọn theo điều kiện:
B dm B dm Fdm
S S S=
1 2

Do đó :
B dm B dm
S S MVA=
1 2
75
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp 3 cuộn dây ba pha B1, B2:
bảng 2.2
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

TTH
80 115 38,5 11 82 195 390 195
10,
5
17 6,6 0,6
Nhận xét :
bT dq
dm dq
S
S
max
.
%= =
3
3
24 324
30
80
nên ta chọn MBA 3 dây quấn B1,B2 100/66.7/100
tức là
Tdm dq dm dq
S S=
3 3
2
3
1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
i. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp
hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm
việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp

bằng:

ii. Đối với máy biến áp 3 dây quấn B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
B C vht
S S
.
=
1
2
- Công suất qua cuộn dây điện trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
( )
B T UT b
S S S
.
=
3
1
2
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
B H B C B T
S S S
. . .
= +
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 16 -
thiết kế môn học nhà máy điện

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi
trong bảng:

bảng 2.3
Thời gian, h 0 - 12 12 - 16 16 - 20 20 24
S
B.C
, MVA
55.735 52.912 38.088 55.735
S
B.T
, MVA
6.667 6.667 24.324 6.667
S
B.H
, MVA 62.412 59.588 62.412 62.412
1.3. Kiểm Tra Quá Tải Các MBA
i. Máy biến áp nối bộ B3
Vì máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn công suất định mức của máy
phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng
phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với máy biến áp B3 ta không
cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
Quá tải bình thờng
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất cuộn hạ là lớn
nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
B H bt dm dq
S k S
.

3
Có :
BH

S MVA
.max
.= 62 412
Hệ số quá tải bình thờng:
bt
bt dm dq BH
k
k S MVA S
.max
,
, .
=
= = >
3
1 3
1 3 80 104
nên khi làm việc bình thờng máy biến áp không bị quá tải
Quá tải sự cố
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp nối bộ B3
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
sc Tdm dq UT
k S S
.max

3
2
trong đó:
UT
S MVA
.max

.= 117 647
Hệ số quá tải sự cố:
sc
sc Tdm dq UT
k
k S MVA S
.max
,
. . , . . ,
=
= = >
3
1 4
2
2 2 1 4 80 149 3
3
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 17 -
thiết kế môn học nhà máy điện

nên máy biến áp không bị quá tải sự cố.
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
sc Tdm dq T b UT
k S S S
. .max
+
3
trong đó:
UT

S MVA
.max
.= 117 647
Hệ số quá tải sự cố:
sc
sc Tdm dq T b UT
k
k S S MVA S
. .max
,
, . . ( ) ,
=
+ = + = >
3
1 4
2
1 4 80 75 6 143 67
3
nên máy biến áp không bị quá tải sự cố.
Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải
bình thờng lẫn quá tải sự cố.
1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3
Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt
cả năm
b
S MVA= 69
nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây
cuốn có hai cuộn dây phân chia điện áp là:
T b

N
Bdm
S
A P P
S
.
. . .

= +
ữ

2
0
8760 8760

trong đó:
0
P

: tổn thất không tải của máy biến áp, kW
N
P

: tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW
b
S
: công suất của bộ máy biến áp máy phát, kVA
Bdm
S
: công suất định mức của máy biến áp, kVA

Thay số ta có:
B
B
A
A kWh
. . .


= +
ữ

=
2
3
3
69
53 8760 280 8760
80
2288933
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:

+++=
i
2
Bdm
2
iH
H
N
2
Bdm
2
iT
T
N
2
Bdm
2
iC
C
N0
t.
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P.365T.PA

nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 18 -
thiết kế môn học nhà máy điện

trong đó:
-
H
N
T
N
C
N
P,P,P

: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu, kW
-
iHiTiC
S,S,S
: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp 3
dây quấn vận hành với thời gian t
i
trong ngày, MVA
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
( )
( )
C C T C H T H
N N N N
C

N
P P P P
P kW
,
, .



= +
= + =
0 5
0 5 195 390 195 195
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
( )
( )
T C T T H C H
N N N N
T
N
P P P P
P kW
,
, .



= +
= + =
0 5
0 5 195 195 390 0

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ
( )
( )
H C H T H C T
N N N N
H
N
P P P P
P kW
,
, .



= +
= + =
0 5
0 5 390 195 195 195
bảng 2.4
Thời gian
0_12 12_16 16_20 20_24
S
B.C
, MVA
55.735 52.912 38.088 55.735
S
B.T
, MVA
6.667 6.667 24.324 6.667
S

B.H
, MVA 62.412 59.588 62.412 62.412
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp 3 dây quấn:
B B
A A kWh = =
1 2
2484483
Tổn thất điện năng của phơng án 1
Tổn thất điện năng của phơng án 1 bằng:
B B B
A A A A kWh* = + + = + =
1 1 2 3
2484483 2 2288933 7257899
1.5. Tính Dòng Điện C ỡng Bức Của Các Mạch
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 19 -
thiết kế môn học nhà máy điện

B1
B2 B3
B4
F1
F3
F4
220kV
110kV
F2
HTĐ
dây kép
dây đơn

(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Các mạch phía điện áp cao 110kV
Đờng dây nối với hệ thống:
VHT
cb
C
S
I kA
U
max
( )
.
.
.
= = =
1
111 47
0 585
3 3 110
Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:
Do trong chế độ làm việc bình thờng cuộn cao tải công suất lớn nhất nên
cb BC
S S MVA
( ) max

.= =
2
55 735
cb BC
cb
C C
S S
I kA
U U
( ) max
( )
.
.
.
= = = =
2
2
55 735
0 293
3 3 3 110
Vậy dòng làm việc cỡng bức ở phía điện áp cao là:
C
cb cb cb
I I I kA
( ) ( )
max{ , } .= =
1 2
0 585
Các mạch phía điện áp trung 35kV
Đờng dây tải:

cb
T
S
I kA
U
( )
max
*
.
* * .
= = =
3
2 30
1 164
3 3 35 0 85
Bộ máy phát máy biến áp B3:
Fdm
cb
T
S
I kA
U
( )
. . . .
.
= = =
4
75
1 05 1 05 1 299
3 3 35

Trung áp máy biến áp liên lạc:
T
cbT
)5(
cb
U3
S
I
=
Khi bình thờng :
( )
T Tb
S S S MVA
( )
max
.= =
5
1
24 324
2
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 20 -
thiết kế môn học nhà máy điện

Khi B3 sự cố :
T
S S MVA
( )
max
.= =

5
1
58 824
2
Khi B2 sự cố :
( )
T Tb
S S S MVA
( )
max
.= =
5
48 647
Do đó
cb
T
S
I kA
U
( )
( )
.
.
*
= = =
5
5
58 824
0 970
3 3 35

Vậy dòng làm việc cỡng bức phía 35kV là:
T
cb cb cb cb
I I I I kA
( ) ( ) ( )
max{ , , } .= =
3 4 5
1 299
Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV
Hạ áp máy biến áp liên lạc:
cb cb
I I
( ) ( )
<
6 7
Mạch máy phát:
F dm
cb
F
S
I kA
U
( )
. . . . .
. .
= = =
7
1
75
1 05 1 05 4 330

3 3 10 5
Đờng dây tải:
cb
T
S
I kA
U
( )
max
* .
.
* . * .
= = =
8
2 2 5
0 323
3 3 10 5 0 85
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức phía điện áp máy phát là:
F
cb cb cb
I I I kA
( ) ( )
max{ , } .= =
6 7
4 330
2. Ph ơng án 2
220kV
110kV
B4
F4

F2
B2
B1
F1F3
B3
TD
2.1. Chọn máy biến áp
Chọn MBA 2 cuộn dây B3
Máy biến áp hai dây quấn B3

đợc chọn theo điều kiện:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 21 -
thiết kế môn học nhà máy điện

B dm Fdm
S S
3
Máy phát F3 có công suất phát định mức:
F dm Fdm
S S MVA= =
3
75
Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 có các thông số kĩ thuật:
bảng 3.1
Loại
MBA
S
đm
MVA

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
U
N
% I
0
%
C H
P
0
P
N
TPH
80 115 10.5-10.5 70 310 10.5 0.55

Chọn MBA 3 cuộn dây B1, B2
Máy biến áp 3 cuộn dây B1, B2 đợc chọn theo điều kiện:
B dm B dm Fdm
S S S=
1 2
Do đó :
B dm B dm
S S MVA=
1 2
75
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp 3 cuộn dây ba pha B1, B2:
bảng 3.2
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
TTH
80 115 38,5 11 82 195 390 195
10,
5
17 6,6 0,6
Nhận xét :
bT dq
dm dq
S
S
max

.
. %= =
3
3
58 824
75 53
80
nên ta chọn MBA 3 dây quấn B1,B2 100/100/100
tức là
Tdm dq dm dq
S S=
3 3
2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
iii. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp
hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm
việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp
bằng:

iv. Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 22 -
thiết kế môn học nhà máy điện

- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
( )
B C vht bB
S S S
.
=

3
1
2
- Công suất qua cuộn dây điện áp trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
B T UT
S S
.
=
1
2
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
B H B C B T
S S S
. . .
= +
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi
trong bảng:
bảng 3.3
Thời gian, h 0 - 12 12 - 16 16 - 20 20 24
S
B.C
, MVA
21.235 18.412 3.588 21.235
S
B.T
, MVA
41.177 41.177 58.824 41.177
S
B.H
, MVA 62.412 59.588 62.412 62.412

2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA
i. Các máy biến áp nối bộ B3
Vì máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức
của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ này làm việc với phụ tải
bằng phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với máy biến áp B3 ta
không cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
Quá tải bình thờng
Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất cuộn hạ là lớn
nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
B H bt dm dq
S k S
.

3
Có :
BH
S MVA
.max
.= 62 412
Hệ số quá tải bình thờng:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 23 -
thiết kế môn học nhà máy điện

bt
bt dm dq BH
k
k S MVA S
.max

,
, .
=
= = >
3
1 3
1 3 80 104
nên khi làm việc bình thờng máy biến áp không bị quá tải
Quá tải sự cố
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp nối bộ B3
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
sc Tdm dq UT
k S S
.max

3
2
trong đó:
UT
S MVA
.max
.= 117 647
Hệ số quá tải sự cố:
sc
sc Tdm dq UT
k
k S MVA S
.max
,
. . , ..

=
= = >
3
1 4
2 2 1 4 80 224
nên máy biến áp không bị quá tải sự cố.
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
sc Tdm dq UT
k S S
.max

3
trong đó:
UT
S MVA
.max
.= 117 647
Hệ số quá tải sự cố:
sc
sc Tdm dq UT
k
k S MVA S
.max
,=
= >
3
1 4
118
nên máy biến áp không bị quá tải sự cố.

Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải
bình thờng lẫn quá tải sự cố.
2.4. Tính Tổn Thất Điện Năng
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3
Do bộ máy biến áp máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt
cả năm
b
S MVA= 69
nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn
dây có hai cuộn dây phân chia điện áp thấp là:
8760.
S
S
.P8760.PA
2
Bdm
b
N0








+=
Thay số ta có, tổn thất điện năng trong máy biến áp B3:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 24 -

thiết kế môn học nhà máy điện

B
B
A
A kWh
* * .


= +
ữ

=
2
3
3
75
70 8760 155 8760
80
2633352
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:

+++=
i
2
Bdm
2
iH
H
N
2
Bdm
2
iT
T
N
2
Bdm
2
iC
C
N0
t.
S
S
.P
S
S
.P
S
S

.P.365T.PA
trong đó:
H
N
T
N
C
N
P,P,P

: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu, kW
iHiTiC
S,S,S
: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu vận hành với thời gian t
i
trong ngày, MVA
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
( )
( )
C C T C H T H
N N N N
C
N
P P P P
P kW
,
, .

= +
= + =
0 5
0 5 195 390 195 195
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
( )
( )
T C T T H C H
N N N N
T
N
P P P P
P kW
,
, .



= +
= + =
0 5
0 5 195 195 390 0
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ
( )
( )
H C H T H C T
N N N N

H
N
P P P P
P kW
,
, .



= +
= + =
0 5
0 5 390 195 195 195
bảng 3.4
Thời gian
0_12 12_16 16_20 20_24
S
B.C
, MVA
55.735 52.912 38.088 55.735
S
B.T
, MVA
6.667 6.667 24.324 6.667
S
B.H
, MVA 62.412 59.588 62.412 62.412
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp 3 dây quấn:
B B
A A kWh = =

1 2
2226546
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 25 -