Thiết kế nhà máy nhiệt điện

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 1
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Chơng 1 : Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.1.Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ
máy là 50 MW. Ta chọn 4 máy fát đồng bộ tua bin khí TB-50-2 để thuận tiện cho vận
hành và sửa chữa sau này.
MF TB-50-2 có các thông số sau :
Bảng 1-1
Loại máy
S
(MVA)
P
(MW)
U
(KV)
I
(KA)
Cos
X
d
''
X
d
'
X
d
TB-50-2 62.5 50 10.5 5.95 0.8 0.135 0.3 1.84
1.2.Tính toán phụ tải & cân bằng công suất.
Từ bảng biến thiên phụ tải ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp trong các
thời điểm khác nhau theo công thức:

P(t) =
100
%P
* P
đm
S(t) =

Cos
)t(P

Trong đó: P(t) là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
Cos là hệ số công suất phụ tải.
1.2.1.Phụ tải địa phơng.
U
đm
= 10 KV
P
max
= 10 MW
Cos
tb
= 0.86
áp dụng công thức trên ta có:
P
đp
(t) =
100
%P
dp

*P
đpm
S
đp
(t) =

Cos
)t(P
dp
Bảng biến thiên công suất của phụ tải địa phơng theo thời gian nh sau:
Bảng 1-2

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 2
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
t
P
0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24
P
đp
% 65 100 80 65
P
đp
(t) (MW) 6.5 10 8 6.5
S
đp
(t) (MVA) 7.558 11.628 9.302 7.558
Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải địa phơng với thời gian nh
hình 1-1.
7.558
9.302

11.628
7.558
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 1-1
1.2.2.Phụ tải trung áp.
U
đm
= 110 KV
P
Tmax
= 110 MW
Cos
tb
= 0.87
áp dụng công thức ta đợc:
P
T
(t) =
100
%P
T
* P

Tmax
S
T
(t) =

Cos
)t(P
T
Bảng biến thiên công suất của phụ tải trung theo thời gian áp nh sau:
Bảng 1-3

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 3
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
t
P
0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24
P
đp
% 67 85 100 75
P
T
(t) (MW) 82.5 93.5 110 82.5
S
T
(t) (MVA) 94.828 107.471 126.437 94.828
Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải trung áp với thời gian nh
hình 1-2.
94.828
126.437
107.471

94.828
0
20
40
60
80
100
120
140
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 1-2
1.2.3.Công suất toàn nhà máy.
U
đm
= 10 KV
P
NMđm
= n*P
Gđm
= 4*50 = 200 MW
Cos
đm
= 0.8
Ta có: P
NM
(t) =
100
%P
NM
* P

NMđm
S
NM
(t) =

Cos
)t(P
NM

Bảng biến thiên công suất phát của toàn nhà máy theo thời gian nh sau.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 4
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Bảng 1-4
t
P
0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24
P
đp
% 80 85 100 75
P
NM
(t) (MW) 160 170 200 150
S
NM
(t) (MVA) 200 212.5 250 187.5
Đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phát của toàn nhà máy theo thời gian nh hình
vẽ 1-3.
187.5
250

212.5
200
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 1-3
1.2.4.Phụ tải tự dùng:
Tính gần đúng theo công thức.
S
td
(t) = S
TD
* ( 0.4 + 0.6 *
NM
S
)t(S
)
Trong đó: S
td
(t) là công suất tự dùng tại thời điểm t, MVA.
S
NM
là công suất đặt của toàn nhà máy, MVA.
S(t) là công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t, MVA
% là phần trăm lợng điện tự dùng.

Bảng biến thiên công suất của phụ tải tự dùng nh sau.
Bảng 1-5
t(h)
P
0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24
S
NM
(t) (MW) 200 212.5 250 187.5
S
td
(t) (MVA) 14.4 15.925 17.5 14.875

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 5
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Đồ thị phụ biểu diễn quan hệ giữa công suất của phụ tải tự dùng với thời gian nh
hình 1- 4.
14.875
17.5
15.925
14.4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18

20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 1-4
1.2.5.Công suất phát về hệ thống.
Công suất phát về hệ thống đợc tính theo công thức sau:
S
HT
= S
NM
- (S
đp
+ S
td
+ S
T
+ S
c
) ; với S
c
= 0
Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống.
Bảng 1-6
t(h)
P
0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24
S
NM
(MVA) 200 212.5 250 187.5
S
đp

(MVA) 7.558 11.628 9.302 7.558
S
T
(MVA) 94.828 107.471 126.437 94.828
S
td
(MVA) 14.4 15.925 17.5 14.875
S
HT
(MVA)
82.214 77.476 96.761 70.239
Đồ thị biểu diễn quan hệ công suất tổng hợp theo thời gian nh hình 1-5.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 6
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
70.239
96.761
77.476
82.214
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 1-5
Nhận xét :
- Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy nhà máy luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ

tải và phát công suất thừa lên lới.
- Công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên khi
có sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn định hệ thống.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 7
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Chơng 2 : Xác định các phơng án
* Chọn sơ đồ nối điện chính phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và thể hiện tính
khả thi, đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Theo chơng 1 ta có kết quả tính toán sau:
Phụ tải địa phơng :
S
đpmax
= 11.628 MVA
S
đpmin
= 7.558 MVA
Phụ tải trung áp :
S
Tmax
= 126.437 MVA
S
Tmin
= 94.828 MVA
Phụ tải tự dùng :
S
Tdmax
= 17.5 MVA
S
Tdmax

= 14.875 MVA
Phụ tải phát vào hệ thống :
S
HTmax
= 96.761 MVA
S
HTmin
= 70.239 MVA
Ta có dự trữ quay của hệ thống là S
DT
= 100 MVA
Tỉ lệ phần trăm phụ tải địa phơng so với công suất định mức máy phát là :
P % =
100*
50*2
10
= 10 % < 15 % dùng sơ đồ bộ máy phát máy biến áp.
Công suất một bộ MF-MBA = 62.5 MVA nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên có
thể dùng sơ đồ bộ.
Cấp điện áp cao và trung la 220 kV và 110 kV có trung tính nối đất trực tiếp nên
dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc, tiết kiệm chi phí và giảm đợc
tổn hao MBA.
Từ đó ta vạch ra các phơng án nh sau :
2.1.Phơng án 1.
Phơng án I, phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 3 máy biến áp gồm 2 máy biến áp tự
ngẫu và 1 máy biến 3 pha 2 dây quấn. Phía trung áp thanh góp 110kV đợc nối với 1 bộ
máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn G3-T3. Để cung cấp điện thêm cho
các phụ tải này cũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện -
máy biến áp tự ngẫu (G
1

-T
1
và G
2
-T
2
).
Phụ tải địa phơng 10 kV đợc cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát điện G
1
,G
2
thông qua 2 kháng đờng dây.
Ưu điểm của ph ơng án:
- cung cấp đủ công suất cho phụ tải các cấp điện áp.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 8
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Nh ợc điểm :
- bộ máy phát máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vận hành bảo
dỡng sửa chữa.
Hình 2-1
2.2.Phơng án 2.
Để khắc phục nhợc điểm trên, chuyển bộ G
4
-T
4
từ thanh góp 220kV sang
phía 110kV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I.
Ưu điểm
- chỉ sử dụng 2 loại máy biến áp thuận tiện trong vận hành bảo dỡng sửa chữa.

- khắc phục đợc phần lớn các nhợc điểm của phơng án I.
Nh ợc điểm
- khi phụ tải bên trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc dịnh 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.

S
đp
HT
~
~
~
~
S
T
220KV
110KV
T
4
T
1
T
2
T
3
S
TD
G
5
G

1
G
2
G
3
S
TD
S
TD
S
TD
S
đp
Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 9
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Hình 2-2
2.3.Phơng án 3
Sử dụng 4 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc
và cung cấp điện cho phụ tải địa phơng. Phơng án này sử dụng nhiều MBA gây tốn
kém vốn đầu t, gây tổn thất công suất trong MBA lớn.
Hình 2-3

S
T
D
HT
220K
V
~
T

3
S
T
D
G
3
~
T
1
G
1
S
đp
~
S
T
110K
V
T
4
G
4
S
T
D
~
T
2
G
2

S
T
D
S
đp
HT
S
T
220KV
110KV
T
3
T
4
~
T
2
S
TD
G
5
~
T
5
G
3
S
TD
~
T

1
S
TD
G
5
~
T
6
G
3
S
TD
Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
10
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
* Qua phân tích sơ bộ 3 phơng án nêu trên ta thấy phơng án 1 và 2 có nhiều u điểm nên
đợc giữ lại để tính toán so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật để chọn phơng án nối điện tối u
cho nhà máy.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
11
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Chơng 3 : Chọn máy biến áp
3.1.Phơng án 1.
3.1.1.Chọn máy biến áp.
3.1.1.1.Máy biến áp T
3
(Phía trung áp có cấp điện áp 110KV).
Máy biến áp này là máy biến áp hai dây quấn nên chọn theo điều kiện:
S

T3đm
S
Gđm
=
dm
Gdm
Cos
P

=
8.0
50
= 62.5 (MVA)
Chọn máy biến áp kiểu TD-80/121
3.1.1.2.Máy biến áp T
4
(Phía cao áp có cấp điện áp 220KV).
Đây cũng là loại máy biến áp hai dây quấn nhng lại đợc đặt bên phía cao áp nên t-
ơng tự nh chọn máy biến áp T
3
ta chọn máy biến áp T
4
loại TD-80/242 3.1.1.3.Máy
biến áp tự ngẫu T
1
& T
2
.
Máy biến áp này đợc chọn theo điều kiện:
S

T1đm
= S
T2đm


1
S
th

Trong đó: =
110
110220

= 0.5
S
th
=

TG
MF
S
-
2
1
S
Ufmin
-
4
1
S

Tdmax

= 62.5
2
1
7.558
4
1
17.5 = 54.346 MVA
--> S
T1
= S
T2
=
5.0
1
*54.346 = 108.692 MVA
Chọn máy biến áp loại ATDTH-125
Từ đó ta có bảng tham số của các máy biến cho phơng án 1 nh sau:
Bảng 3-1
Máy
biến
áp
Cấp
điện
áp
(KV)
Loại
S
đm

(MVA)
Điện áp cuộn dây
(KV)
Tổn thất (KW) U
N
(%)
I (%)
C T H
P
o
P
N
C-T C-H
T-H
A
C-T C-H T-H
T
3
110
TD
80 121 - 10,5 70 - 310 - - 10.5 - 0.55
T
4
220
TD
80 242 - 10,5 80 - 320 - - 11 - 0.6
T
1
&
T

2
220
ATD
TH
125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0.6
3.1.2.Tính dòng công suất phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây của
máy biến áp.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
12
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Quy ớc chiều dơng của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp đối với
máy biến áp 2 cuộn dây và đi từ phía hạ lên phía trung và cao đối với máy biến áp liên
lạc.
S
CC
(t), S
CT
(t), S
CH
(t) : là công suất biểu kiến qua cuộn cao, trung, hạ của MBA tự
ngẫu tại thời điểm t.
S
bC
, S
bT
: Công suất biểu kiến của 1 bộ bên cao, trung.
S
C
(t), S

T
(t) : Công suất biểu kiến phát về hệ thống, phụ tải bên trung tại thời điểm t.
3.1.2.1.Máy biến áp 2 cuộn dây.
Luôn cho vận hành với đồ thị bằng phẳng vì máy biến áp hai cuộn dây không có
điều chỉnh dới tải, do đó:
Ta có công suất của 1 bộ MF-MBA là :
S
bC
= S
bT
= S
đmG
-
4
1
S
tdmax
= 62.5 -
4
1
17.5 = 58.125 (MVA)
--> ta thấy ở điều kiện thờng MBA làm việc không bị quá tải.
3.1.2.2.Máy biến áp tự ngẫu.
Cuộn cao : S
CC
=
2
1
[ S
C

(t) - S
bC
]
Cuộn trung : S
CT
=
2
1
[ S
T
(t) S
bT
]
Cuộn hạ : S
CH
= S
CC
+ S
CT
Dựa vào kết quả công suất phụ tải bên trung áp & công suất phát về hệ thống ta có
bảng phân phối công suất cho các máy biến áp nh sau :
Bảng 3-2
Loại máy
biến áp
Cấp điện
áp
Công
suất
Thời gian (h)
0 8 8 - 12 12 - 18 18 24

Hai cuộn
dây
Cao &
trung
S
bC
= S
bT
58.125 58.125 58.125 58.125
Tự ngẫu
Cao S
CC
(t) 12.045 9.676 19.318 6.057
Trung S
CT
(t) 18.352 24.673 33.356 18.352
Hạ S
CH
(t) 30.396 34.349 53.474 24.409

3.1.3.Kiểm tra điều kiện làm việc của MBA.
3.1.3.1.Khi làm việc bình thờng.
S
đmT3
= S
đmT4
= 80 MVA > (S
đmG
-
4

1
S
tdmax
) = 58.125 (MVA)
S
đmT1
= S
đmT2
= 125 MVA >

1
S
Hmax
=
5.0
1
53.474 = 106.948 (MVA)

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
13
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Nh vậy trong điều kiện làm việc bình thờng các máy biến áp đã đợc chọn không bị
quá tải.
3.1.3.2.Khi sự cố.
Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung.
Điều kiện : 2*
sc
qt
K
**S

đmTN
S
Tmax
2*1.4*0.5*125 = 175 (MVA) > S
Tmax
= 126.437 (MVA)
khi sự cố 1 bộ MF-MBA bên trung vẫn đảm bảo cung cấp đủ công suất cho
phụ tải bên trung.
Sự cố một máy biến áp tự ngẫu (MBA liên lạc).
Điều kiện :
sc
qt
K
**S

đmTN
S
Tmax
- S
bT
1.4*0.5*125 = 87.5 (MVA) > 126.437 58.125 = 68.312 (MVA)
Trong trờng hợp sự cố một máy biến áp tự ngẫu(MBA liên lạc), cho phép làm việc
trong tình trạng này.
Nh vậy các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm
việc tin cậy. Các máy biến áp không bị quá tải trong các điều kiện làm việc khác nhau.
3.1.4.Tính 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 của nó.

Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào tải của máy biến áp.
* Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong
một năm :
A
2cd
= P
o
*T + P
N
*
2
dmT
bT
S
S








*T
Với T = 8760 giờ, là thời gian máy biến áp vận hành trong một năm.
*Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu tơng tự nh máy
biến áp ba pha ba cuộn dây :
A
TN
=P

0
*T +
















+








+

2
dm
H
i
H
N
2
dm
T
i
T
N
2
dm
C
i
C
N
S
S
*P
S
S
*P

S
S
*P
*t
i
Trong đó :
C
i
S
,
T
i
S
,
H
i
S
là công suất tải qua cuộn cao, trung và hạ của máy
biến
áp tự ngẫu trong khoảng thời gian thứ t
i
.
S
đm
là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.

C
N
P
,

T
N
P
,
H
N
P
là tổn thất công suất khi ngắn mạch trên cuộn cao,
trung

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
14
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
và hạ của máy biến áp tự ngẫu.
Dựa vào thông số máy biến áp và các bảng số liệu ta tính ra đợc tổn thất điện
năng trong các máy biến áp ở từng phơng án nh sau :
3.1.3.3.Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai dây quấn.
A
T3
=

+
2
80
125.58
*31070
*8760 = 2046.75*10
3
(KWh)
A
T4
=














+

2
80
125.58
*32080
*8760 = 2180.6*10
3
(KWh)
3.1.4.2.Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu.
Trớc hết phải tính tổn thất công suất ngắn mạch trong các cuộn cao, trung, hạ :
=






+=











+=

222
HT
N
2
HC
N
TC
N
C
N
5.0
145
5.0
145
290*
2
1
PP
P*
2
1
P
145 (KW)
=

+=











+=


222
HC
N
2
HT
N
TC
N
T
N
5.0
145
5.0
145

290*
2
1
PP
P*
2
1
P
145 (KW)
=






+=










+

=

290
5.0
145
5.0
145
*
2
1
P
PP
*
2
1
P
22
TC
N
2
HT
N
2
HC
N
H
N
435 (KW)
A
T1

= A
T2
= 75*8760 +
2
125
365
*[(145*12.045
2
+145*18.352
2
+435*30.396
2
)*8 +
+ (145*9.676
2
+145*24.673
2
+435*34.349
2
)*4 +
+ (145*19.318
2
+145*33.356
2
+435*53.474
2
)*6 +
+ (145*6.057
2
+145*18.352

2
+435*24.409
2
)*6]
= 1052189.46 (KWh)
Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án 1 là:
A = 2*A
T1
+ A
T3
+ A
T4

= 2*1052189.46 + 2046.75*10
3
+ 2180.6*10
3
= 6331.73*10
3
(KWh)
3.2.Phơng án 2.
3.2.1.Chọn máy biến áp
3.2.1.1.Máy biến áp T
3
, T
4
(Phía trung áp có cấp điện áp 110KV).
Làm tơng tự phơng án 1, chỉ khác ở chỗ bên trung áp chọn hai máy biến áp 2 cuộn
dây loại TD-80/121.
3.2.1.1.Chọn máy biến áp tự ngẫu T

1
& T
2
(Phía cao áp có cấp điện áp 220KV).
Tơng tự nh phơng án 1 ta chọn đợc 2 máy biến áp tự ngẫu loại ATDTH-125.
Cụ thể máy biến áp T
1
& T
2
là máy biến áp tự ngẫu kiểu ATDTH-125. Máy biến áp
T
3
, T
4
là máy 2 dây quấn kiểu TD-80.
Bảng thông số kỹ thuật của các máy biến áp của phơng án 2 nh sau:

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
15
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Bảng 3-3
Máy
biến áp
Cấp
điện áp
(KV)
Loại
S
đm
(MVA)

Điện áp cuộn dây
(KV)
Tổn thất (KW) U
N
(%)
I
(%)
C T H
P
o
P
N
C-T C-H
T-H
A C-T C-H
T-H
T
3
&
T
4
110
TD
80 121 -
10,5
70 - 310 - - 10,5 - 0.5
T
1
&
T

2
220
ATD
TH
125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0.6
3.2.2.Tính dòng công suất phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây của
máy biến áp.
3.2.2.1.Máy biến áp 2 cuộn dây.
Luôn cho vận hành với đồ thị bằng phẳng vì máy biến áp hai cuộn dây không có
điều chỉnh dới tải, do đó:
S
bT
= S
đmF
-
4
1
S
tdmax
= 62.5 -
4
1
*17.5 = 58.125 (MVA)
3.2.2.2.Máy biến áp tự ngẫu.
Cuộn cao : S
CC
=
2
1
. S

C
(t)
Cuộn trung : S
CT
= [ S
T
(t) 2* S
bT
]
Cuộn hạ : S
CH
= S
CC
+ S
CT
Dựa vào kết quả công suất phụ tải bên trung áp & công suất phát về hệ thống ta có
bảng phân phối công suất nh sau :
Bảng 3-4
Loại máy
biến áp
Cấp điện
áp
Công
suất
Thời gian (h)
0 8 8 - 16 16 - 20 20 - 24
Hai cuộn
dây
Cao &
trung

S
bT
58.125 58.125 58.125 58.125
Tự ngẫu
Cao S
CC
(t) 41.107 38.738 48.381 34.120
Trung S
CT
(t) -21.422 -8.779 10.187 -21.422
Hạ S
CH
(t) 19.685 29.959 58.568 13.698
Dấu "- " cho biết công suất đi từ phía trung áp sang phía cao áp của hệ thống.
3.2.3. Kiểm tra điều kiện làm việc của MBA.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
16
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
3.2.3.1.Khi làm việc bình thờng.
S
đmT3
= S
đmT4
= 80 MVA > S
đmG
-
4
1
S

tdmax
= 58.125 (MVA)
S
đmT1
= S
đmT2
= 125 MVA >

1
S
Hmax
=
5.0
1
58.568 = 117.136 (MVA)
Trong điều kiện làm việc bình thờng các máy biến áp đã đợc chọn không bị quá tải.
3.2.3.2.Khi có sự cố.
Sự cố 1 bộ máy phát - máy biến áp bên trung.
Điều kiện : 2.
sc
qt
K
**S

đmTN
S
Tmax
- S
bT
2*1.4*0.5*125 = 175 (MVA) > 126.437 58.125 = 68.312 (MVA)

Sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu(MBA liên lạc)
Điều kiện :
sc
qt
K
**S

đmTN
S
Tmax
2*S
bT
1.4*0.5*125 = 87.5 (MVA) > 126.437 2*58.125 = 10.187 (MVA)
Nh vậy các máy biến áp đã chọn cho phơng án 2 đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật,
làm việc tin cậy. Các máy biến áp không bị quá tải trong các điều kiện làm việc khác
nhau.
3.2.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp
3.2.3.3.Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây T
3
, T
4

A
T3
= A
T4
=

+
2
80
125.58
*31070
*8760 = 2046.75*10
3
(KWh)
3.2.4.2Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu T
1
và T
2
A
T1
= A
T2
= 75*8760 +
2
125

365
*[(145*41.107
2
+145*21.422
2
+435*19.685
2
)*8 +
+ (145*38.738
2
+145*8.799
2
+435*29.959
2
)*4 +
+ (145*48.381
2
+145*10.187
2
+435*58.568
2
)*6 +
+ (145*34.120
2
+145*21.422
2
+435*13.698
2
)*6]
= 1109228.78 (KWh)

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án 1 là:
A = 2*A
T1
+2*A
T3
= 2*1109228.78+2*2046.75*10
3
=6311.96*10
3
(KW.h)
3.3.Xác định dòng cỡng bức
3.3.1.Phơng án I
3.3.1.1.Cấp điện áp 220 kV.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
17
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Mạch đờng dây : Phụ tải cực đại của hệ thống là S
220max
= 96.761 MVA. Vì vậy dòng
điện làm việc cỡng bức của mạch đờng dây đợc tính với điều kiện một đờng dây bị
đứt . Khi đó
254.0
220*3
761.96
U3
S
I
dm
max220

lvcb
===
KA
Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây : Dòng điện làm việc cỡng bức đợc xác định
theo dòng điện cỡng bức của máy phát điện.
172.0
220*3
5.62*05.1
U*3
S*05.1
I
dm
Gdm
lvcb
===
KA
Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy biến áp tự
ngẫu còn lại phải đa vào hệ thống một lợng công suất :
S
max
= S
220max
- S
C4
= 96.761 - 58.125 = 38.636 MVA
Dòng điện làm việc cỡng bức của mạch này là :
1014.0
220*3
636.38
U*3

S
I
dm
max
lvcb
===
KA
Nh vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220kV của phơng án I này là:
I
lvcb
= 0.254 KA
3.3.1.2.Cấp điện áp 110 kV.
Dòng điện làm việc cỡng bức của đờng dây là (giả thiết mỗi đờng dây tải công suất
nh nhau) khi sự cố 1 dây bên đờng dây kép:
Lúc bình thờng đờng dây kép tải một lợng công suất là :
S =
3
S*2
maxT
= 84.247

442.0
110*3
247.84
U*3
S
I
dm
lvcb
===

KA
Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :
344.0
110*3
5.62*05.1
U*3
S*05.1
I
dm
Gdm
lvcb
===
KA
Mạch máy biến áp tự ngẫu : Công suất tải sang trung áp lớn nhất khi T
3
bị sự cố.
S
max
=
2
S
maxT
=
2
37.126
= 63.185 MVA
Do đó dòng điện cỡng bức là:
332.0
110*3
185.63

U*3
S
I
dm
max
lvcb
===
KA
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía 220 kV đợc lấy là :
I
lvcb
= 0.442 KA

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
18
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
3.3.1.3.Cấp điện áp 10.5kV.
Dòng điện làm việc cỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cỡng bức của
máy phát điện nên ta có :
608.3
5.10*3
5.62*05.1
U*3
S*05.1
I
dm
Gdm
lvcb
===
KA

Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức cuả phơng án I là :
Bảng 3-5
Cấp điện áp (KV) 220 110 10.5
I
cb
(kA) 0.254 0.442 3.608
3.3.2.Phơng án II
3.3.2.1.Cấp điện áp 220 kV.
Mạch đờng dây cũng nh phơng án I ta đã có :
I
lvcb
= 0.254 KA
Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy biến áp
tự ngẫu còn lại phải đa vào hệ thống một lợng công suất :
S
max
= S
220max
= 96.761 MVA
Dòng điện làm việc cỡng bức của mạch này là :
254.0
220*3
761.96
U*3
S
I
dm
max
lvcb
===

KA
Nh vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220kV của phơng án I này là: I
lvcb
= 0.254 KA
3.3.2.2.Cấp điện áp 110kV.
Mạch đờng dây tơng tự nh phơng án I ta có :
I
lvcb
= 0.442 KA
Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :
344.0
110*3
5.62*05.1
U*3
S*05.1
I
dm
Gdm
lvcb
===
KA
Mạch máy biến áp tự ngẫu : Công suất tải sang trung áp lớn nhất khi T
3
bị sự cố.
S
max
=
2
SS
bTmaxT

=
2
125.5837.126

= 34.123 MVA
Do đó dòng điện cỡng bức là:
179.0
110*3
123.34
U*3
S
I
dm
max
lvcb
===
KA

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
19
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Nh vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110 kV là :
I
lvcb
= 0.442 KA
3.3.2.3.Cấp điện áp 10.5 kV.
Tơng tự nh phơng án I ta đã có :
I
lvcb

= 3.608 KA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức của phơng án II là :
Bảng 3-6
Cấp điện áp (KV) 220 110 10.5 kV
I
cb
(kA) 0.254 0.442 3.608
Chơng iV : TíNH TOáN DòNG ĐIệN NGắN MạCH
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn,
thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định
nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện ngắn mạch ba
pha.
Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phơng pháp gần đúng với khái niệm
điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình của mạng.
Chọn các lợng cơ bản:
Công suất cơ bản: S
cb
=100MVA;
Các điện áp cơ bản: U
cb1
= 230kV; U
cb2
=115kV; U
cb3
=10.5kV
4.1.Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản.
4.1.1.Điện kháng của hệ thống điện.
Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tơng đối định mức của hệ thống thứ tự thuận
của hệ thống là X
HTdm

= 0.55 và công suất định mức của hệ thống S
HTđm
= 2200 MVA.
Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về lợng cơ bản là:
X
HT
= X
HTdm
*
025.0
2200
100
*55.0
S
S
mdHT
cb
==
4.1.2.Điện kháng của máy phát điện.
Các máy phát điện đã cho là loại TB-50-2 cực ẩn và có điện kháng siêu quá độ dọc
trục là X
d

= 0.135. Do đó điện kháng qui đổi về lợng cơ bản là:
X
G
= X

d
.

216.0
5.62
100
*135.0
S
S
Gdm
cb
==
4.1.3.Điện kháng của đờng dây 220kV
X
D
=
2
1
*X
0
*L*
0359.0
230
100
*95*4.0*
2
1
U
S
2
1
2
cb

cb
==
4.1.4.Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây.

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
20
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Loại TD - 80-242/10.5 : Đã biết U
N
% = 11 ; S
Tđm
= 80 MVA
X
T220
=
1375.0
80
100
.
100
11
S
S
100
%U
Tdm
cbN
==

Loại TD -80-121/10.5 : Đã biết U

N
% = 10.5 ; S
Tđm
= 80 MVA
X
T110
=
1313.0
80
100
*
100
5.10
S
S
100
%U
Tdm
cbN
==
4.1.5.Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu.
Nhà chế tạo đã cho điện áp ngắn mạch giữa các phía điện áp của máy biến áp tự
ngẫu. Từ đó ta có:
U
NC
% = 0.5*( U
NC-T
+ U
NC-H
- U

NT-H
) = 0.5*( 11 + 31 - 19 ) = 11.5
U
NT
% = 0.5*( U
NC-T
+ U
NT-H
- U
NC-H
) = 0.5*( 11 + 19 - 31 ) = - 0.5 0
U
NH
% = 0.5*( U
NC-H
+ U
NT-H
- U
NC-T
) = 0.5*( 31 + 19 - 11 ) = 19.5
Từ đây tính đợc điện kháng qui đổi của máy biến áp tự ngẫu ba pha về lợng cơ bản:
X
C
=
Tdm
cbNC
S
S
*
100

%U
=
80
100
*
100
5.11
= 0.1438
X
T
= 0
X
H
=
Tdm
cbNH
S
S
*
100
%U
=
80
100
*
100
5.19
= 0.2438
4.2.Tính toán dòng điện ngắn mạch.
Hệ thống đã cho có công suất tơng đối lớn, do đó các tính toán ngắn mạch coi hệ

thống nh một nguồn đẳng trị. Hơn nữa trong tính toán, biến đổi sơ đồ không nhập hệ
thống với các máy phát điện.
4.2.1.Phơng án 1:
Sơ đồ nối điện ( Hình 4-1).

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
21
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Hình 4-1
Hình 4-1
Để chọn khí cụ điện cho mạch 220kV, ta chọn diểm ngắn mạch N
1
với nguồn
cung cấp là toàn bộ hệ thống và các máy phát điện. Đối với mạch 110kV, điểm ngắn
mạch tính toán là N
2
với nguồn cung cấp gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống. Tuy
nhiên với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N
3
và N
3
. Điểm
ngắn mạch N
3
có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát ( trừ máy phát G
2
) và hệ
thống. Điểm ngắn mạch N
3
có nguồn cung cấp chỉ có máy phát G

2
. So sánh trị số của
dòng điện ngắn mạch tại hai điểm này và chọn khí cụ điện theo dòng điện có trị số lớn
hơn.
Để chọn thiết bị cho mạch tự dùng ta có điểm ngắn mạch tính toán N
4
. Nguồn
cung cấp cho điểm ngắn mạch N
4
gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống điện. Dòng
ngắn mạch tại N
4
có thể xác định theo dòng ngắnmạch tại N
3
và N
3
.
4.2.1.1.Sơ đồ thay thế ( Hình 4-2 )

220KV
~
~
HT
~
~
N
1
110KV
N
3

N
3
N
4
N
2
G
3
G
2
G
1
G
4
T
4
T
1
T
2
T
3
Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
22
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp

Hình 4-2
4.2.1.2.Tính toán ngắn mạch
Điểm ngắn mạch N

1
Từ sơ đồ thay thế hình 4-2 ta có sơ đồ tính toán điểm nhắn mạch N
1
nh hình 4-3
Hình 4-3
Đặt các điện kháng nh sau:
X
1
= X
HT
+ X
D
= 0.025 + 0.0359 = 0.0609

HT
X
HT
N
1
X
T220
X
G
X
C
X
H
X
C
X

H
X
G
X
T110
X
G
X
G
G
4
G
1
G
2
G
3
X
D
N
2
N
3
N
3

N
4
HT
X

1
N
1
X
3
X
4
X
2
X
5
G
4
G
12
G
3
Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
23
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
X
2
= X
T220
+ X
G
= 0.1375 + 0.216 = 0.3535
X
3
=

2
1
X
C
=
2
1
*0.1438 = 0.0719
X
4
=
2
1
(X
G
+ X
H
) =
2
1
*(0.216 + 0.2438) = 0.2299
X
5
= X
T110
+ X
G
= 0.1313 + 0.216 = 0.3473
Ghép G
12

vào G
3
rồi sau đó mắc nối tiếp với X
3
đợc sơ đồ nh hình 4-4 :
X
6
= ( X
4
// X
5
) + X
3
X
6
=
54
54
XX
X*X
+
+ X
3
X
6
=
3473.02299.0
3473.0*2299.0
+
+ 0.0719 = 0.21

G
123
=
54
43512
XX
X*GX*G
+
+
Ghép máy phát G
1
, G
2
, G
3
, G
4
và G
5
đợc sơ đồ nh hình 5-6 nh sau:
X
7
=
21.03535.0
21.0*3535.0
XX
X*X
62
62
+

=
+
= 0.132
Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch là :
X
ttHT
= X
1
.
100
2200
*0609.0
S
S
cb
HTdm
=
= 1.34
Tra đờng cong tính toán ta đợc :
"
*
I
= 0.746 ;

*
I
= 0.78
Đổi ra hệ đơn vị có tên ta đợc :
I

=
==
230*3
2200
*746.0
U*3
S
*I
1cb
HT
''
*
4.12 (KA)
I

=

==

230*3
2200
*78.0
U*3
S
*I
1cb
HT
*
4.308 (KA)

HT
X
1
N
1
X
2
G
4
X
6
G
123
Hình 4-4
X
7
X
1
G
1234
HT
N
1
Hình 4-5
Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang
24
Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N
1
là :

X
ttNM
= X
7
*
100
250
*132.0
S
S
cb
Gdm
=

= 0.33
Tra đờng cong tính toán ta đợc :
"
*
I
= 3.03 ;

*
I
= 2.2
Đổi ra hệ đơn vị có tên ta đợc :
I

=
==

230*3
250
*03.3
U*3
S
*I
1cb
Gdm
''
*
1.9 (KA)
I

=

==


230*3
250
*2.2
U*3
S
*I
1cb
Gdm
*
1.381 (KA)
Nh vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N
1

là:
Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
"
1N
I
= 4.12 + 1.9 = 6.02 (KA)
Dòng ngắn mạch duy trì: I
N1
= 4.308 + 1.381 = 5.689 (KA)
Dòng điện xung kích: i
xkN1
=
2
*K
xk
*
"
1N
I
=
2
*1.8*6.02 = 15.324 (KA)
Điểm ngắn mạch N
2
Để tính toán điểm ngắn mạch tại N
2
ta có thể lợi dụng kết quả tính toán, biến đổi sơ
đồ ở một số bớc của điểm ngắn mạch N
1
. Tơng tự sơ đồ hình 4-3 ta có hình 4-6:

HT
X
1
N
2
X
3
X
4
X
2
G
4
G
12
X
5
G
3
Hình 4-6
Sinh viªn: Mai Xu©n Trêng – HT§2 – K44 Trang
25
ThiÕt kÕ ®å ¸n m«n häc Nhµ m¸y ®iÖn & Tr¹m biÕn ¸p
GhÐp song song nguån G
1
, G
2
, G
3

®îc s¬ ®å nh h×nh 4-7.