Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 180 MW

Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
LI NểI U
Ngy nay, in nng c s dng rng rói trong mi lnh vc ca i
sng. in nng c sn xut ra t cỏc nh mỏy in cung cp cho cỏc
h tiờu th. ỏp ng nhu cu ph ti, cn phi xõy dng thờm nhiu nh
mỏy in. Do ú vic nghiờn cu tớnh toỏn kinh t k thut trong thit k
xõy dng nh mỏy in l cụng vic ht sc cn thit.
Xut phỏt t nhu cu thc t, cựng vi nhng kin thc chuyờn ngnh ó
c hc, em ó c giao thc hin ỏn thit k mụn hc Nh mỏy in
vi nhim v thit k phn in ca nh mỏy nhit in cụng sut 180 MW.
Trong quỏ trỡnh thit k, vi s tn tỡnh giỳp ca cỏc thy giỏo trong
b mụn cựng vi n lc ca bn thõn em ó hon thnh c bn ỏn ny.
Tuy nhiờn, do trỡnh chuyờn mụn cũn hn ch nờn bn ỏn khụng trỏnh
khi cú nhng thiu sút. Em rt mong nhn c s gúp ý ca cỏc thy cụ
giỏo bn ỏn ny c hon thin hn.
Em xin chõn thnh cỏm n cỏc thy trong B mụn H thng in, c
bit l PGS Nguyn Hu Khỏi v TS o Quang Thch ó giỳp em hon
thnh bn thit k ỏn mụn hc ny.

H ni, ngy thỏng nm 2007
Sinh viờn
V Tin t
Sinh viên : Vũ Tiến Đạt HTĐ2 K48 1
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
CHNG I
TNH TON PH TI V CN BNG CễNG SUT
Cõn bng cụng sut trong h thng in l rt cn thit m bo cho h
thng lm vic n nh, tin cy v m bo cht lng in nng. Cụng sut
do nh mỏy in phỏt ra phi cõn bng vi cụng sut yờu cu ca ph ti.
Trong thc t lng in nng luụn thay i do vy ngi ta phi dựng
phng phỏp thng kờ d bỏo lp nờn th ph ti, nh ú nh ra phng

phỏp vn hnh ti u, chn s ni in phự hp, m bo tin cy cung
cp in ...
I. CHN MY PHT IN
Theo nhim v thit k phn in cho nh mỏy nhit in cú cụng sut
180MW, gm 3 mỏy phỏt in 3 x 60MW; U
m
= 10,5kV. Chn mỏy phỏt
in loi TB-60-2 cú cỏc thụng s k thut cho trong bng sau:
Loi MF S
Fm
MVA
P
Fm
MW
cos
m
U
Fm
kV
I
m
KA
X
d

X
d

X
d

TB-60-2
75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,22 1,691
II. TNH TON PH TI V CN BNG CễNG SUT
Xut phỏt t th ph ti ngy cỏc cp in ỏp theo phn trm cụng
sut tỏc dng cc i P
max
v h s cụng sut cos ca ph ti tng ng, ta
xõy dng c th ph ti cỏc cp in ỏp v ton nh mỏy theo cụng sut
biu kin theo cỏc cụng thc sau :

max
.
100
%
)( P
P
tP
=
(1)

cos
)(
)(
tP
tS
=
(2)
Trong ú: P(t) cụng sut tỏc dng ca ph ti ti thi im t.
S(t) cụng sut biu kin ca ph ti ti thi im t.
cos - h s cụng sut ca ph ti.

1. th ph ti in ỏp mỏy phỏt (ph ti a phng)
Ph ti in ỏp mỏy phỏt cú U
dm
=10 kV; P
UFmax
=40 MW; cos =0,84.
Theo cỏc cụng thc (1) v (2) ta cú bng kt qu sau :
Sinh viên : Vũ Tiến Đạt HTĐ2 K48 2
0
8
20 24
t(h)
S
UF
(MW)
33,333
47,619
38,095
30,952
14
S
UT
(MW)
t(h)
24
14
0
18
40,499
57,303

67,416
47,191
8
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
t(h) 0 – 8 8 – 14 14 – 20 20 – 24
P
UF
% 70 100 80 65
P
UF
(t),MW 28 40 32 26
S
UF
(t),MVA 33,333 47,619 38,095 30,952

Đồ thị phụ tải địa phương :

2. Đồ thị phụ tải trung áp
Phụ tải trung áp có U
dm
=110 kV; P
UTmax
=60 MW; cosϕ =0,89.
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :
t(h) 0 – 8 8 – 14 14 – 18 18 – 24
P
UT
% 60 85 100 70
P
UT

(t),MW 36 51 60 42
S
UT
(t),MVA 40,449 57,303 67,416 47,191

Đồ thị phụ tải trung áp :
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 3
t(h)
0 7
14 18
24
S
NM
(MW)
180
213,75
225
191,25
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy điện bao gồm 3 tổ máy 60 MW có cosϕ = 0,8 nên :
P
NM
= 3 . 60 =180 MW
S
NM
= 3 . 75 = 225 MVA
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :
t(h) 0 – 7 7 – 14 14 – 18 18 – 24
P

NM
% 80 95 100 85
P
NM
(t),MW 144 171 180 153
S
NM
(t),MVA 180 213,75 225 191,25
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :
4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày được tính
theo công thức sau :








+α=
NM
NM
NMTD
S
)t(S
.6,04,0.S.S
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 4
14
7

0
24
t(h)
S
TD
(MW)
13,068
14,405
14,85
13,514
18
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
trong đó:
S
NM
: công suất đặt của nhà máy,
NM
S =
225MVA
α : tự dùng nhà máy, α=6,6%
Kết quả tính toán cho dưới bảng sau :
t(h) 0 – 7 7 – 14 14 – 18 18 – 24
S
NM
(t),MVA 180 213,75 225 191,25
S
TD
(t),MVA 13,068 14,405 14,85 13,514

Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy:

5. Đồ thị công suất phát về hệ thống
Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công
thức sau :
S
VHT
(t) = S
NM
(t) - [S
UF
(t) +S
UT
(t) +S
TD
(t) ]
Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ
thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính toán cho
trong bảng sau:
t(h) 0 - 7 7 - 8 8 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24
S
NM
(t),MVA 180 213,75 213,75 225 191,25 191,25
S
UF
(t),MVA 33,333 33,333 47,619 38,095 38,095 30,952
S
UT
(t),MVA 40,449 40,449 57,303 67,416 47,191 47,191
S
TD
(t),MVA 13,068 14,405 14,405 14,85 13,514 13,514

S
VHT
(t),MVA 93,15 125,563 94,423 104,639 92,45 99,593
Từ bảng kết quả trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp :
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 5
0
7
8
14
18
20
24
S
NM
S
VHT
S
UT
S
UF
S
TD
50
100
150
200
t(h)
S(MVA)
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
6. Nhn xột

* Ph ti nh mỏy phõn b khụng u trờn c ba cp in ỏp, giỏ tr cụng
sut ln nht v nh nht ca chỳng l:
- Ph ti a phng : S
UFmax
= 47,619 MVA ; S
UFmin
= 30,952 MVA
- Ph ti trung ỏp : S
UTmax
= 67,416 MVA ; S
UTmin
= 40,449 MVA
- Ph ti t dựng : S
TDmax
= 14,850 MVA ; S
TDmin
= 13,068 MVA
- Ph ti phỏt v h thng: S
VHTmax
= 125,563 MVA ; S
VHTmin
= 92,540 MVA
Cụng sut phỏt v h thng ca nh mỏy nh hn d tr quay ca h
thng l 200 MVA nờn khi cú s c tỏch nh mỏy ra khi h thng vn m
bo n nh h thng.
* Vai trũ ca nh mỏy in thit k i vi h thng :
Nh mỏy in thit k ngoi vic cung cp in cho cỏc ph ti cỏc cp
in ỏp v t dựng cũn phỏt v h thng mt lng cụng sut ỏng k
(khong 8% cụng sut ca h thng) nờn cú nh hng rt ln n n
nh ng ca h thng.

CHNG II
CHN S NI IN CHNH CA NH MY IN

Chn s ni in chớnh l mt trong nhng khõu quan trng nht trong
vic tớnh toỏn thit k nh mỏy in. Cỏc phng ỏn xut phi m bo
cung cp in liờn tc, tin cy cho cỏc ph ti, th hin c tớnh kh thi v
tớnh kinh t.
Sinh viên : Vũ Tiến Đạt HTĐ2 K48 6
Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
St
10,5 kV
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Để đề xuất các phương án ta đưa ra một số nhận xét sau:
- Ta có :
%15%746,31

75.2
619,47
2.S
Fdm
UFmax
>==
S
nên dùng thanh góp điện áp máy
phát. Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải đảm
bảo khi một tổ máy bị hỏng thì các tổ máy còn lại sẽ cung cấp đủ cho phụ tải
địa phương và tự dung. Do đo ta phải ghép ít nhất 2 máy phát điện vào thanh
góp cấp điện áp máy phát .
- Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt
khác hệ số có lợi α = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải
công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống .
- Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dữ trữ
quay của hệ thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp.
- Ta có : S
UTmax
=67,416 MVA ; S
UTmin
= 40,449 MVA và S
Fđm
= 75 MVA,
cho nên ta có thể ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai cuộn dây
bên trung áp.
- Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện
ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn
giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này.
- Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện

an toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi
bị sự cố không bị tách rời các phần có điện áp khác nhau .
Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:
1. Phương án 1
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 7
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
* Nhận xét :
Ở phương án 1 : có một bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây nối
lên thanh góp 110 kV để cung cấp điện cho phụ tải 110 kV. Hai máy phát
điện được nối vào thanh góp điện áp máy phát, dùng hai máy biến áp tự
ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
Phụ tải địa phương được cung cấp điện từ thanh góp cấp điện áp máy
phát. Máy phát F
1
và F
2
được nối vào thanh góp này .
● Ưu điểm của phương án :
- Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất
cho phụ tải các cấp điện áp.
- Phụ tải địa phương được cung cấp bởi hai máy phát do đó khi sự cố
một máy thì vẫn được cung cấp điện đầy đủ liên tục bởi máy phát còn lại.
- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít nên dễ lựa chọn thiết bị và vận
hành đơn giản, giá thành rẻ thoả mãn điều kiện kinh tế .
● Nhược điểm của phương án :
- Khi bộ máy phát điện - máy biến áp bên trung làm việc định mức , sẽ
có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của MBA tự ngẫu
phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA .

2. Phương án 2

Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 8
HT
B3
B2
B1
Std
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
St
Sdp2
Std2
Std1
Sdp1
10,5 kV
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
* Nhận xét :
Ở phương án 2 : ghép ba máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng
hai máy biến áp tự ngẫu ba pha làm máy biến áp liên lạc giữa ba cấp điện áp.
Phụ tải địa phương được cung cấp điện từ thanh góp cấp điện áp máy
phát.
● Ưu điểm của phương án :
- Cung cấp đủ công suất cho phụ tải ở các cấp điện áp .
- Sơ đồ nối đơn giản, dễ cho sửa chữa, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng.
- Số lượng MBA ít hơn so với phương án 1. Tổn thất công suất nhỏ .
● Nhược điểm của phương án :
- Giá thành các máy biến áp lớn.

3. Phương án 3

* Nhận xét :
Bộ máy phát điện - máy biến áp (F
1
+ B
1
) được nối với thanh góp điện áp
220kV.
 Các máy phát F
2
và F
3
được nối vào thanh góp điện áp máy phát, các máy
biến áp tự ngẫu ba pha làm nhiệm vụ liên lạc giữa ba cấp điện áp và cung
cấp điện cho các phụ tải địa phương.
● Ưu điểm của phương án :
- Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp .
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 9
Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3

F2
F1
Svht
220KV
110KV
St
10,5 kV
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
- Cp in ỏp trung tuy khụng cú mỏy bin ỏp nhng luụn c m bo
cung cp in.
Nhc im ca phng ỏn :
- Do tt c cỏc mỏy bin ỏp u c ni vi thanh gúp in ỏp 220kV
nờn ũi hi cỏc mỏy bin ỏp ln hn, vn u t v tn tht ln hn.
KT LUN :
Qua 3 phng ỏn ta cú nhn xột rng hai phng ỏn 1 v 2 n gin v
kinh t hn so vi phng ỏn cũn li. Hn na, nú vn m bo cung cp
in liờn tc, an ton cho cỏc ph ti v tho món cỏc yờu cu k thut. Do
ú ta s gi li phng ỏn 1 v phng ỏn 2 tớnh toỏn kinh t v k thut
nhm chn c s ni in ti u cho nh mỏy in.

II . TNH TON CHN MY BIN P CHO CC PHNG N
1. PHNG N 1

1.1. Chn mỏy bin ỏp
a) Chn mỏy bin ỏp 2 cun dõy B3 :
Mỏy bin ỏp hai dõy qun B3

c chn theo iu kin:

MVASS

dmFdmB
75
33
=
Do ú ta cú th chn c mỏy bin ỏp B3 cú cỏc thụng s k thut:
Loi
MBA
S
m
MVA
A cun dõy, kV Tn tht, kW
U
N
% I
0
%
C H
P
0
P
N
TPH 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55
Sinh viên : Vũ Tiến Đạt HTĐ2 K48 10
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p

b) Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:
FdmdmBdmB
SSS
α

1
21
≥=
Với α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
5,0
220
110220
=
−
=
−
=
C
TC
U
UU
α
Do đó :
MVASSS
FdmdmBdmB
15075.
5,0
11
21
==≥=
α
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha B1, B2 có
thông số kỹ thuật :
Loại
MBA

S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U
N
%
I
0
%
C T H
∆P
0
∆P
N
C-T
C-H
T-H
C-T C-H T-H
ATдцTH 160 230 121 11 85 380 11 32 20 0,5
1.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp
a)Với máy biến áp 2 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 máy biến
áp B3 bằng :
MVASS
tdFdm
05,70
3
85,14

75.
3
1
S
maxB3
=−=−=
b)Với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 :
- Công suất qua cuộn cao áp :
VHTC
SBSB .
2
1
)2()1(S
C
==
- Công suất qua cuộn trung áp:
).(
2
1
)2()1(S
3T BUTT
SSBSB
−==
- Công suất qua cuộn hạ áp:
)1()1()2()1(S
H
BSBSBSB
TCH
+==
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp

B1 và B2 được cho trong bảng sau :
0-7 7-8 8-14 14-18 18-20 20-24
S
C
(MVA ) 46,575 62,782 47,212 52,320 46,225 49,797
S
T
(MVA) -14,801 -14,801 - 6,374 -1,317 -11,430 -11,430
S
H
(MVA) 31,774 47,981 40,838 51,003 34,795 38,367
Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền
tải công suất từ phụ tải bên trung áp sang cuộn cao áp của máy biến áp tự
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 11
Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
St

10,5 kV
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
ngẫu. Như vậy, máy biến áp tự ngẫu làm việc trong chế độ tải công suất từ
hạ và trung áp lên cao áp.
1.3.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp
a)Máy biến áp hai dây quấn B3:
Vì công suất của máy biến áp B3 đã được chọn lớn hơn công suất định
mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ máy phát điện -
máy biến áp phía thanh góp 110 KV này làm việc với phụ tải bằng phẳng
như đã trình bày trong phần trước, nên đối với máy biến áp B3 ta không cần
phải kiểm tra quá tải .
b)Máy biến áp liên lạc B1 và B2 :
 Quá tải bình thường:
Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất lớn nhất qua
các cuộn cao, trung, hạ là :
S
Cmax
= 62,782MVA < αS
TNđm
= 0,5.160 = 80MVA
S
Tmax
= 14,801MVA < αS
TNđm
= 0,5.160 = 80MVA
S
Hmax
= 51,003MVA < αS
TNđm
= 0,5.160 = 80MVA

⇒ Trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B1, B2
không bị quá tải.
 Quá tải sự cố:
 Sự cố máy biến áp hai cộn dây B3 :

Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 12
Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
St
10,5 kV
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
Xét sự cố xảy ra khi S
UT
= S
UTmax
= 67,416 MVA
Khi đó S

VHT
= 104,639 MVA ; S
UF
= 38,095 MVA; S
TD
= 14,85 MVA.
- Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là :

MVA
k
S
SSSk
qtsc
UT
TNdmUTTNdmqtsc
154,48
5,0.4,1.2
416,67
.2
..2
max
max
==≥⇒≥
α
α
Do : S
TNđm
= 160 MVA > 48,154 MVA nên máy biến áp tự ngẫu B1 và
B2 không bị quá tải khi sự cố máy biến áp B3.
- Phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu khi xảy

ra sự cố :
• Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu :

MVASMVASS
TNdmUTT
80731,33461,67.
2
1
.
2
1
max
=<===
α
• Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
MVASMVASSS
TNdmUTDFdm
80003,51095,38.
2
1
85,14.
3
1
75.
2
1
.
3
1
S

FH
=<=−−=−−=
α
• Công suất qua cuộn cao áp của máy biến áp tự ngẫu :
S
C
=S
H
– S
T
= 51,003 – 33,731 =17,272 MVA < S
TNđm
=160MVA
⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
• Khi đó công suất cần phát lên hệ thống là S
VHT
=104,639MVA, vì vậy
lượng công suất còn thiếu là:
S
thiếu
= S
VHT
– 2.S
C
= 104,639 – 2.17,272 =70,095 MVA.
Nhưng vì lượng công suất này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ
thống nên máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải .
 Sự cố máy biến áp tự ngẫu B1 ( hoặc B2 ) :
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 13
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p

* Xét sự cố xảy ra khi S
UT
= S
UTmax
= 67,416 MVA
Khi đó S
VHT
= 104,639 MVA ; S
UF
= 38,095 MVA; S
TD
= 14,85 MVA.
- Phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu khi
xảy ra sự cố :
• Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu :

MVASMVASSS
TNdmBUTT
80634,205,70461,67
3max
=<−=−=−=
α
Dấu “-” chỉ chiều truyền công suất từ phía trung áp sang cuộn cao áp
của máy biến áp tự ngẫu.
• Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
MVASMVASSS
TNdmUTDFdm
80005,102095,3885,14.
3
2

75.2.
3
2
.2S
FH
=<=−−=−−=
α
• Công suất qua cuộn cao áp của máy biến áp tự ngẫu :
S
C
=S
H
– S
T
= 102,005 + 2,634 =104,639 MVA < S
TNđm
=160MVA
⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
• Khi đó công suất cần phát lên hệ thống là S
VHT
=104,639MVA, vì vậy
lượng công suất còn thiếu là:
S
thiếu
= S
VHT
– S
C
= 104,639 – 104,639 = 0 MVA.
Như vậy, nhà máy phát vừa đủ công suất lên hệ thống nên máy biến áp

đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải sự cố.
* Xét sự cố xảy ra khi S
UT
= S
UTmin
= 40,449 MVA
Khi đó S
VHT
= 93,15 MVA ; S
UF
= 33,333 MVA; S
TD
= 13,068 MVA.
- Phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu khi
xảy ra sự cố :
• Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu :

MVASkMVASSS
TNdmqtscBUTT
112601,2905,70449,40
3min
=<−=−=−=
α
Dấu “-” chỉ chiều truyền công suất từ phía trung áp sang cuộn cao áp
của máy biến áp tự ngẫu.
• Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
MVASkMVASSS
TNdmqtscUTDFdm
112955,107333,33068,13.
3

2
75.2.
3
2
.2S
FH
=<=−−=−−=
α
• Công suất qua cuộn cao áp của máy biến áp tự ngẫu :
S
C
=S
H
– S
T
= 107,955+ 29,601 =137,556MVA < S
TNđm
=160MVA
⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
• Khi đó công suất cần phát lên hệ thống là S
VHT
=93,15MVA, vì vậy
lượng công suất phát thừa lên hệ thống là:
S
thừa
= S
C
– S
VHT
= 137,556 – 93,15 =44,406 MVA.

Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 14
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Do ú mỏy bin ỏp ó chn tho món iu kin quỏ ti s c.
KT LUN : Cỏc mỏy bin ỏp ó chn cho phng ỏn 1 hon ton m
bo iu kin quỏ ti bỡnh thng ln quỏ ti s c.
1.4.Tớnh toỏn tn tht in nng trong cỏc mỏy bin ỏp
a)Tn tht in nng trong mỏy bin ỏp hai cun dõy B3
Do b mỏy bin ỏp - mỏy phỏt in lm vic vi ph ti bng phng trong
sut c nm S
B3
= 70,05 MVA nờn tn tht in nng trong mỏy bin ỏp hai
cun dõy B3 l :

Wh498,2695302
8760.
80
05,70
.3108760.70..
2
2
3
3
02
k
T
S
S
PTP
dmB
B

Ncd
=






+=








+=
b)Tn tht in nng trong mỏy bin ỏp t ngu B1, B2
( )
iHiNHiTiNTiCiNC
TNdm
TN
tSPtSPtSP
S
TPA
222
2
0
...

365
.
+++=
Trong ú:
S
Ci
, S
Ti
S
Hi
: cụng sut ti qua cun cao, trung, h ca mi mỏy bin ỏp
t ngu trong khong thi gian t
i
.
P
NC
, P
NT
, P
NH
: tn tht cụng sut ngn mch cỏc cun cao, trung,
h. Cỏc loi tn tht ny c tớnh theo cỏc cụng thc sau :

W190380.
2
1
.
2
1
2

1
2
kP
PP
PP
TNC
HNTHNC
TNCNC
===







+=





W570380
5,0
380.5,0380.5,0
.
2
1
2
1

W190380.
2
1
.
2
1
2
1
22
2
kP
PP
P
kP
PP
PP
TNC
HNCHNT
NH
TNC
HNCHNT
TNCNT
=

+
=







+
=
===







+=







Ta cú :

( )
Wh979,1217860454,38090.570131,2787.190027,57642.190.
160
365
8760.85
454,380904.367,382.795,344.003,516.838,401.981,477.774,31.
131,27876.43,114.317,16.374,68.801,14.
027,576424.797,492.225,464.32,526.212,471.782,627.575,46.
2
2222222
22222
2222222
k
MVAtS
MVAtS
MVAtS
TN
iHi
iTi
iCi
=+++=
=+++++=
=+++=
=+++++=



Nh vy tng tn tht in nng mt nm trong cỏc mỏy bin ỏp ca
phng ỏn 1 l:
A

= 2.A
TN
+ A
2cd
= 2. 1217860,979 + 2695302,498
= 5131024,456 kWh.
Sinh viên : Vũ Tiến Đạt HTĐ2 K48 15
Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
1 don
1 kep
(5)
(1)
(2)
(3)

(4)
(6)
10,5 kV
(7)
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
1.5.Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch và chọn kháng điện phân
đoạn
a)Các mạch phía điện áp cao 220kV
- Đường dây nối giữa hệ thống điện và nhà máy điện thiết kế là một
đường dây kép nên dòng điện cưỡng bức bằng :

kA
U
S
I
C
VHT
cb
330,0
220.3
563,125
.3
max
)1(
===

- Mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu :
Khi bình thường: S
Cmax
= 62,782 MVA

Khi sự cố B3: S
C
= 17,272 MVA
Khi sự cố B1: S
C
= 104,639 MVA
Do đó dòng cưỡng bức trong mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu bằng :

kA
U
S
I
C
C
cb
275,0
220.3
639,104
.3
)2(
===
Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp cao 220kV là :

{ }
kAIIMaxI
cbcbcbC
330,0,
)2()1(
==
b)Các mạch phía điện áp trung 110 kV

- Phụ tải trung áp gồm 1 đường dây kép x 40MW và 1 đường dây đơn x
25MW, P
Tmax
= 60MW, cosφ = 0,89 .
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 16
Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
St
Sqk
SqB1
10,5 kV
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
Do đó dòng điện cưỡng bức trên mạch đường dây phụ tải trung áp bằng :
kA
U
S
I

T
cb
236,0
89,0.110.3
40
.3
max
)3(
===

- Bộ máy phát–máy biến áp B3:
kA
U
S
I
T
Fdm
cb
413,0
110.3
75
.05,1
.3
.05,1
)4(
===
- Trung áp của máy biến áp liên lạc :
T
cT
cb

U
S
I
3
max
)5(
=
Trong đó : S
cTmax
- công suất lớn nhất qua cuộn trung của máy biến áp
tự ngẫu.
Khi bình thường :
( ) ( )
MVASSS
UTBcT
801,14449,4005,70
2
1
2
1
min3max
=−=−=

Khi B3 sự cố :
MVAS
UT
708,33416,67.
2
1
.

2
1
S
max xcTma
===
Khi B1 (hoặc B2 ) sự cố :
MVASSS
UTBcT
601,29449,4005,70
min3max
=−=−=
Do đó :
kA
U
S
I
T
cT
cb
177,0
110.3
708,33
3
max
)5(
===
Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp trung 110 kV là :

{ }
kAIIIMaxI

cbcbcbcbT
413,0,,
)5()4()3(
==
c)Các mạch phía điện áp máy phát 10,5 kV
- Mạch máy phát :
kA
U
S
I
Fdm
Fdm
cb
330,4
5,10.3
75
.05,1
.3
.05,1
)6(
===
- M¹ch h¹ ¸p cña m¸y biÕn ¸p liªn l¹c:

kA
U
S
kI
H
dmB
qtsccb

158,6
5,10.3
160
.5,0.4,1
3
..
1
)7(
===
α
Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp máy phát 10,5kV là :

{ }
kAIIMaxI
cbcbcbF
158,6,
)7()6(
==
d)Mạch kháng điện phân đoạn
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét hai trường hợp
sau:
 Trường hợp 1: Khi sự cố máy biến áp liên lạc B
2

Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 17
St
Sqk
SqB1
SqB2
10,5 kV

Std2
Std1
Sdp2
Sdp1
Std
HT
B3
B2
B1
F3
F2
F1
Svht
220KV
110KV
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
Trong trường hợp này để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lượng
công suất truyền tải qua cuộn hạ áp máy biến áp B
1
trong trường hợp sự cố:
S
qB1
= k
qtsc
. α . S
đmB1
= 1,4 . 0,5 . 160 = 112 MVA
Vậy :
MVASSSSS
UTDFdmqBqk

76,65619,47.
2
1
85,14.
3
1
75112
2
1
3
1
Fmaxmax1
=






−−−=






−−−=
 Trường hợp 2 : Khi sự cố máy phát F
2

Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 18
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
Trường hợp này ta tính công suất qua kháng ở hai chế độ của S
UF
(cực
đại và cực tiểu) để so sánh chọn ra S
qkmax
.
- Khi S
UFmin
=30,952MVA thì S
TD
=13,514MVA
Ta có :
MVASSSS
TDUFdmqB
772,19514,13.
3
1
952,3075
2
1
3
1
2
1
Fmin
=







−−=






−−=

MVASSS
qBqk
248,35952,30.
2
1
772,19
2
1
UFmin
=+=+=⇒
- Khi S
UFmax
=47,619MVA thì S
TD
=14,405MVA
Ta có :
MVASSSS

TDUFdmqB
290,11405,14.
3
1
619,4775
2
1
3
1
2
1
xFma
=






−−=






−−=


MVASSS

qBqk
099,35619,47.
2
1
290,11
2
1
xUFma
=+=+=⇒

MVAS
qk
76,65
max
=⇒
Vậy dòng cưỡng bức qua kháng được xét trong trường hợp sự cố máy
biến áp B
2
:

kA
U
S
I
Fdm
qk
cbk
616,3
5,10.3
76,65

.3
max
===
● Chọn kháng điện thanh góp điện áp máy phát:
Kháng điện được chọn theo điều kiện:
U
đmK
≥ U
đmmạng
= 10,5 kV
I
đmK
≥ I
cbK
= 3,616 kA
Tra tài liệu ta chọn kháng điện bêtông có cuộn dây bằng nhôm kiểu:
PbA-10-4000-12 có các thông số như sau:
U
đmK
= 10,5 kV ; I
đmK
= 4000A ; X
K
% = 12%.
2. PHƯƠNG ÁN 2


Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 19
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
2.1. Chọn máy biến áp

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:
thuaTNdm
SS
α
2
1
≥

Với α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:

5,0
220
110220
=
−
=
−
=
C
TC
U
UU
α

S
thừa
: công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp liên lạc.
S
thừa
= ∑S

đmF
− S
UFmin
– S
TD
= 3.75 −30,952 –13,514 = 180,534 MVA
Vậy công suất của các máy biến áp B
1
và B
2
được chọn như sau:

MVASS
thuaTNdm
534,180534,180.
5,0.2
1
2
1
==≥
α
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha loại
ATдцTH-200 có các thông số kỹ thuật sau :
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U
N

%
I
0
%
C T H
∆P
0
∆P
N
C-T
C-H
T-H
C-T C-H T-H
ATдцTH 200 230 121 11 105 430 11 32 20 0,5
2.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu B1, B2
- Công suất qua cuộn cao áp :
VHTC
SBSB .
2
1
)2()1(S
C
==
- Công suất qua cuộn trung áp:
UTT
SBSB .
2
1
)2()1(S
T

==
- Công suất qua cuộn hạ áp:
)1()1()2()1(S
H
BSBSBSB
TCH
+==
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp
B1 và B2 được cho trong bảng sau :
0-7 7-8 8-14 14-18 18-20 20-24
S
C
(MVA ) 46,575 62,782 47,212 52,320 46,225 49,797
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 20
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
S
T
(MVA) 20,225 20,225 28,652 33,708 23,596 23,596
S
H
(MVA) 66,8 83,007 75,864 86,028 69,821 73,393
Như vậy, các máy biến áp tự ngẫu làm việc trong chế độ tải công suất từ
hạ áp lên trung và cao áp.
2.3.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp
 Quá tải bình thường:
Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất lớn nhất qua
các cuộn cao, trung, hạ là :
S
Cmax
= 62,782MVA < αS

TNđm
= 0,5.200 = 100MVA
S
Tmax
= 33,708MVA < αS
TNđm
= 0,5.200 = 100MVA
S
Hmax
= 86,028MVA < αS
TNđm
= 0,5.200 = 100MVA
⇒ Trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B1, B2
không bị quá tải.
 Quá tải sự cố : Sự cố máy biến áp tự ngẫu B1
Xét sự cố xảy ra khi S
UT
= S
UTmax
= 67,416 MVA
Khi đó S
VHT
= 104,639 MVA ; S
UF
= 38,095 MVA; S
TD
= 14,85 MVA
Công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp B
2
được tính như sau:

 - Cuộn trung : S
T
= S
UTmax
= 67,416 MVA
Ta thấy : S
T
= 67,416 MVA < α.S
TNđm
= 0,5 . 200 = 100 MVA
Do đó cuộn trung của máy biến áp không bị quá tải .
 - Cuộn hạ :
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 21
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
S
H
= 3S
Fm
S
TD
S
UF
= 3.75 14,85 38,095 = 172,055MVA
Cun h ca mỏy bin ỏp B
2
cú th ti trong trng hp s c l :
S
Hmax
= k
qtSC

. . S
mB2
= 1,4 . 0,5 . 200 = 140 MVA
Vy cun h ỏp ca mỏy bin ỏp B
2
khụng b quỏ ti vt tr s cho
phộp thỡ phi gim tng cụng sut cỏc mỏy phỏt F
1
, F
2
v F
3
i mt lng
cụng sut l: S = 172,055 140 = 32,055 MVA
- Cun cao : S
C
= S
H
S
T
= 140 67,416 = 72,584 MVA
Ta thy : S
C
= 72,584 MVA < S
TN

m
= 200 MVA
Do ú cun cao ca mỏy bin ỏp B
2

khụng b quỏ ti .
Nhn xột: Mỏy bin ỏp liờn lc B
2
cú cỏc cun dõy cao v trung khụng b
quỏ ti, cun h ti cụng sut ti cho phộp.
Do gim tng cụng sut ca cỏc mỏy phỏt F
1
, F
2
v F
3
i vi mt lng
l : S = 32,055 MVA trong khi vn gi nguyờn cụng sut cun trung, tc l
cụng sut nh mỏy phỏt v h thng thiu ht mt lng l S
thieu
=32,055
MVA. Lng cụng sut ny vn nh hn d tr quay ca h thng l S
DT
=
200 MVA.
KT LUN : Cỏc mỏy bin ỏp ó chn cho phng ỏn 2 hon ton m
bo iu kin quỏ ti bỡnh thng ln quỏ ti s c.
2.4.Tớnh toỏn tn tht in nng trong cỏc mỏy bin ỏp
Tn tht in nng trong cỏc mỏy bin ỏp t ngu B1 v B2 c tớnh
theo cụng thc sau :
( )
iHiNHiTiNTiCiNC
TNdm
TN
tSPtSPtSP

S
TPA
222
2
0
...
365
.
+++=
Trong ú:
S
Ci
, S
Ti
S
Hi
: cụng sut ti qua cun cao, trung, h ca mi mỏy bin ỏp
t ngu trong khong thi gian t
i
.
P
NC
, P
NT
, P
NH
: tn tht cụng sut ngn mch cỏc cun cao, trung,
h. Cỏc loi tn tht ny c tớnh theo cỏc cụng thc sau :

W215430.

2
1
.
2
1
2
1
2
kP
PP
PP
TNC
HNTHNC
TNCNC
===







+=




Sinh viên : Vũ Tiến Đạt HTĐ2 K48 22
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p

W645430
5,0
430.5,0430.5,0
.
2
1
2
1
W215430.
2
1
.
2
1
2
1
22
2
kP
PP
P
kP
PP
PP
TNC
HNCHNT
NH
TNC
HNCHNT
TNCNT

=








−
+
=






∆−
∆+∆
=∆
==∆=






∆−∆
+∆=∆

−
−−
−
−−
−
α
α
Ta có :
( )
Wh583,1262540454,38090.645131,2787.215027,57642.215.
200
365
8760.105
454,380904.367,382.795,344.003,516.838,401.981,477.774,31.
131,27876.43,114.317,16.374,68.801,14.
027,576424.797,492.225,464.32,526.212,471.782,627.575,46.
2
2222222
22222
2222222
k
MVAtS
MVAtS
MVAtS
TN
iHi
iTi
iCi
=+++=∆Α⇒
=+++++=

=+++=
=+++++=
∑
∑
∑
Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của
phương án 2 là:
∆A
Σ

= 2.∆A
TN
= 2 . 1262540,583 = 2525081,165 kWh.
2.5.Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch và chọn kháng điện phân
đoạn
a)Các mạch phía điện áp cao 220kV
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 23
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
- Đường dây nối giữa hệ thống điện và nhà máy điện thiết kế là một
đường dây kép nên dòng điện cưỡng bức bằng :

kA
U
S
I
C
VHT
cb
330,0
220.3

563,125
.3
max
)1(
===

- Mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu :
Khi bình thường: S
Cmax
= 62,782 MV
Khi sự cố B1: S
C
= 72,584 MVA
Do đó dòng cưỡng bức trong mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu bằng :

kA
U
S
I
C
C
cb
190,0
220.3
584,72
.3
)2(
===
Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp cao 220kV là :

{ }
kAIIMaxI
cbcbcbC
330,0,
)2()1(
==
b)Các mạch phía điện áp trung 110 kV
- Phụ tải trung áp gồm 1 đường dây kép x 40MW và 1 đường dây đơn x
25MW, P
Tmax
= 60MW, cosφ = 0,89 .
Do đó dòng điện cưỡng bức trên mạch đường dây phụ tải trung áp bằng :
kA
U
S
I
T
cb
236,0
89,0.110.3
40
.3
max
)3(
===

- Trung áp của máy biến áp liên lạc :
T
cT
cb

U
S
I
3
max
)4(
=
Trong đó : S
cTmax
- công suất lớn nhất qua cuộn trung của máy biến áp
tự ngẫu.
Khi bình thường :
MVASS
UTcT
708,33416,67.
2
1
2
1
maxmax
===

Khi B1 (hoặc B2 ) sự cố :
MVASS
UTcT
416,67
maxmax
==
Do đó :
kA

U
S
I
T
cT
cb
354,0
110.3
416,67
3
max
)4(
===
Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp trung 110 kV là :

{ }
kAIIMaxI
cbcbcbT
354,0,
)4()3(
==
c)Các mạch phía điện áp máy phát 10,5 kV
- Mạch máy phát :
kA
U
S
I
Fdm
Fdm
cb

330,4
5,10.3
75
.05,1
.3
.05,1
)5(
===
- M¹ch h¹ ¸p cña m¸y biÕn ¸p liªn l¹c:

kA
U
S
kI
H
dmB
qtsccb
698,7
5,10.3
200
.5,0.4,1
3
..
1
)6(
===
α
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 24
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p
Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp máy phát 10,5kV là :

{ }
kAIIMaxI
cbcbcbF
698,7,
)6()5(
==
d)Mạch kháng điện phân đoạn
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét hai trường hợp sau:
 Trường hợp 1: Khi sự cố máy biến áp liên lạc B
2
Trong trường hợp này để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lượng
công suất truyền tải qua cuộn hạ áp máy biến áp B
1
trong trường hợp sự cố:
S
qB1
= k
qtsc
. α . S
TNđm
= 1,4 . 0,5 . 200 = 140 MVA
Vậy:
MVASSSSS
TDFdmqBqk
832,85619,47.
3
1
85,14.
3

1
75140
3
1
3
1
UFmaxmax1
=






−−−=






−−−=
 Trường hợp 2 : Khi sự cố máy phát F
1
Sinh viªn : Vò TiÕn §¹t – HT§2 – K48 25