PHÂN bố CÔNG SUẤT tối ưu CHO các tổ máy TRONG NHÀ máy điện THEO PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH ĐỘNG

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội
MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng đặc biệt, có ý nghĩa quan trọng trong tất cả các
mặt kinh tế, chính trị, an ninh quốc phòng... của một Quốc gia. Nước ta đang trong
thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa vì vậy việc phát triển hệ thống điện là nhiệm
vụ được ưu tiên hàng đầu.
Hiện tại, ở nước ta Thủy Điện vẫn đang chiếm tỷ trọng khoảng 38% tổng công
suất đặt và Nhiệt điện là khoảng 56% (số liệu năm 2010). Nhưng trong tương lai,
do tiềm năng phát triển Thủy điện không còn, Nhiệt điện với những ưu điểm của
mình sẽ ngày càng được xây dựng nhiều hơn.
Dưới đây là đồ án tốt nghiệp bao gồm 2 phần :
- Phần đồ án“Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 500 MW” gồm 5
tổ máy công suất 100 MW.
- Phần chuyên đề “ Phân bố công suất tối ưu cho các tổ máy trong nhà máy điện
theo phương pháp quy hoạch động”
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là ThS Nguyễn
Hoàng Hiệp đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản thiết kế này. Em cũng xin cảm
ơn tới các thầy, cô, chuyên gia là tác giả của những tài liệu được tham khảo trong bản
thiết kề này. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh
khỏi những thiếu sót, em rất mong các thầy cô góp ý để bản thiết kế của em được
hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Duẩn
Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

1


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

PHẦN I : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT
500 MW
CHƯƠNG 1 : CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG
CÔNG SUẤT
Đối với hệ thống điện thì tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy sản xuất phải
cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải, kể cả các tổn thất của máy biến áp.
Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi, vì vậy xác
định được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
- Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy công suất 100MW
- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy
phát điện cùng loại.
- Máy phát có điện áp càng cao, dòng điện làm việc và dòng ngắn mạch ở cấp điện
áp này càng nhỏ, thuận tiện cho việc chọn lựa thiết bị. Song do phụ tải địa phương
có điện áp 10 kV nên ta chọn các máy phát điện có Uđm = 10,5 kV.
Từ đó theo [1, trang 100, bảng phụ lục II.1] ta chọn máy phát điện đồng bộ tua
bin hơi kiểu TBΦ – 120 – 2 có các thông số cho trong bảng sau :
Bảng 1.1 : Thông số máy phát điện được sử dụng
Thông số định mức
Loại máy phát

n

v/ph

S
MVA

P
MW

U
kV

cos

3000

125

100

10,5

0,8

Điện kháng tương đối
I
kA
6,875 0,192 0,273

1,907

1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp
điện áp được xây dựng dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng và hệ
số của từng phụ tải tương ứng. Từ đó ta tính được phụ tải các cấp điện áp theo
Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

2


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

công suất biểu kiến bởi các công thức sau :

Trong đó :
- S(t) là công suất biểu kiến của phụ tại ở thời điểm t
- cos hệ số công suất trung bình của phụ tải
- công suất của phụ tải tính theo phần trăm công suất cực đại tại thời điểm t
- Pmax công suất phụ tải cực đại
1.2.1 PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY
Nhà máy gồm 5 tổ máy có PFđm = 100MW, cos =0,8 do đó

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là :
Pnm =5.100 = 500 MW ; Snm = 5.125 = 625 MVA
Phụ tải nhà máy tại thời điểm t được xác định theo công thức :

Bảng 1.2:Biến thiên phụ tải nhà máy

t(h)

0-8

8-12

12-15

15-20

20-24

P(%)

80

90

85

100

85

Pnm(t), MW

400

450

425

500

425

Snm(t), MVA

500,00

562,50

531,25

625,00

531,25

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

3


Đồ án tốt nghiệp
Snm

Đại học Bách Khoa Hà Nội

(MVA)
625
562,50

0

531,25

531,25

500

8

12

15

20

24

t (h)

Hình 1.1 : Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.2.2 PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY
Tự dùng cực đại của nhà máy là 6,2% công suất định mức của nhà máy với cos =
0,85
Do đặc điểm kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện, khi máy phát không hoạt động thì
vẫn phải sử dụng 40% công suất tự dùng để duy trì lò hơi.

Ta có công thức xác định công suất tự dùng của nhà máy như sau :

Áp dụng công thức trên, với Snm max = 625 MVA ta được bảng sau :

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

4


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bảng 1.3: Biến thiên của phụ tải tự dùng
t(h)

0-8

8-12

12-15

15-20

20-24

Snm (t), MVA

500,00

562,50

531,25

625,00

531,25

Std(t), MVA

32,09

34,28

33,19

36,47

33,19

Công suất

Std

(MVA)

34,28

32,09

0

8

36,47

33,19

12

15

33,19

20

24

Hình 1.2 : Đồ thị phụ tải tự dùng
1.2.3 PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG
Phụ tải địa phương Uđm = 10kV ; Pđm = 17 MW ; cos = 0,89, bao gồm :
3 đường dây cáp kép x 3 MW x 3km và
4 đường dây cáp đơn x 2 MW x 3km
Áp dụng công thức (1.1) và (1.2) suy ra :

Ta thu được bảng kết quả sau :

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

5

t (h)


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bảng 1.4 : Biến thiên của phụ tải địa phương
Thời gian (h)

0-7

7-12

12-16

16-18

18-24

P (%)

65

70

85

100

80

Sđp (t), MVA

12,42

13,27

16,24

19,10

15,28

Sđp

(MVA)

19,10
12,42

0

16,24

13,37

7

12

15,28

16

18

24

t (h)

Hình 1.3 : Đồ thị phụ tải địa phương
1.2.4 PHỤ TẢI TRUNG ÁP
Uđm = 110kV, Pđm = 210 MW, cos = 0,89
Gồm :

3 đường dây kép x 40 MW và 3 đường dây đơn x 30 MW

Áp dụng công thức (1.1) và (1.2) suy ra :

Bảng 1.5 : Biến thiên của phụ tải trung áp
Thời gian (h)

0-8

8-12

12-16

16-20

20-24

P (%)

75

70

85

100

85

STA (t), MVA

176,97

165,17

200,56

235,96

200,56

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

6


Đồ án tốt nghiệp
S TA

Đại học Bách Khoa Hà Nội

(MVA)
235,96
200,56
176,97

200,56

165,17

0

8

12

16

20

24

t (h)

Hình 1.4 : Đồ thị phụ tải trung áp
1.2.5 PHỤ TẢI CAO ÁP
Uđm = 220kV, Pđm = 170 MW, cos = 0,87
Gồm :

2 đường dây kép x 85 MW

Áp dụng công thức (1.1) và (1.2) :

ta thu được bảng kết quả sau :
Bảng 1.6 : Biến thiên của phụ tải cao áp
Thời gian (h)

0-7

7-11

11-15

15-20

20-24

P (%)

80

100

70

90

75

SCA(t), MVA

156,32

195,40

136,78

175,86

146,55

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

7

Đồ án tốt nghiệp
S CA

Đại học Bách Khoa Hà Nội

(MVA)
195,40
175,86
156,32
146,55

136,78

0

7

11

15

20

24

t (h)

Hình 1.5 : Đồ thị phụ tải cao áp
1.2.6 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY

Vì các phụ tải có hệ số công suất không khác nhau nhiều, nên để thuận tiện tính
toán, một cách gần đúng ta cân bằng công suất theo công suất biểu kiến như sau
Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo công thức :
Snm(t) = Std(t) + Sđp(t) + STA(t) + SCA(t) + SVHT(t) + S(t)

(1.5)

(S(t) – tổn thất công suất trong các máy biến áp, khá nhỏ nên có thể bỏ qua )
Công suất phát vào hệ thống là :
SVHT(t) = Snm(t) – [Std(t) + Sđp(t) + STA(t) + SCA(t)]

(1.6)

Từ công thức (1.6) và kết quả đã tính toán được trong các bảng 1.2 1.3 1.4 1.5 và
1.6 ta lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và phụ tải về hệ thống như
sau :

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

8


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bảng 1.7 : Cân bằng công suất toàn nhà máy
t(h)

0-7

7-8

8-11

11-12

12-15

15-16

16-18

18-20

20-24

Snm
MVA

500,00 500,00 562,50 562,50 531,25 625,00 625,00 625,00 531,25

Std
MVA

32,09

32,09

34,28

34,28

33,19

36,47

36,47

36,47

33,19

Sđp
MVA

12,42

13,37

13,37

13,37

16,24

16,24

19,10

15,28

15,28

STA
MVA

176,97 176,97 165,17 165,17 200,56 200,56 235,96 235,96 200,56

SCA
MVA

156,32 195,40 195,40 136,78 136,78 175,86 175,86 175,86 146,55

SVHT
MVA

122,20

S VHT

82,17

154,28 212,90 144,48 195,87 157,61 161,43 135,67

(MVA)

212,90

195,87

154,28

161,43
144,48

122,20

157,61

135,67

82,17

0

7 8

11 12

15 16

18 20

24

Hình 1.6 : Biểu đồ công suất phát về hệ thống

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

9

t (h)


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Để vẽ đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy ta có bảng phụ tải tổng hợp như sau :
t(h)

0-7

7-8

8-11

11-12 12-15 15-16 16-18 18-20

20-24

S 1 (t) = S td (t)
MVA

32,09

32,09

34,28

34,28

33,19

36,47

36,47

36,47

33,19

S 2 (t) = S 1 (t) + S đp (t)
MVA

44,51

45,46

47,65

47,65

49,43

52,71

55,57

51,75

48,27

S 3 (t) = S 2 (t) + S TA (t) 221,48 222,43 212,82 212,82 249,99 253,27 291,53 287,71 249,03
MVA
S 4 (t) = S 3 (t) + S CA (t)
MVA
S 5 (t) = S 4 (t) + S vht (t)
MVA

Nguyễn Văn Duẩn

377,8 417,83 408,22 349,6 386,77 429,13 467,39 463,57 395,58
500

500

562,5

Hệ thống điện 2 – K53

10

562,5 531,25

625

625

625

531,25


Đồ án tốt nghiệp
S

Đại học Bách Khoa Hà Nội

(MVA)

625

500

Chú thích :

400

S 1 (t) = Std(t)
S 2 (t) = S1(t) + Sđp (t)
300

S 3(t) = S 2(t) + S TA (t)
S 4 (t) = S3(t) + S CA (t)

200

S 5(t) = S nm(t) = S 4(t) + S VHT (t)

100

0

7 8

11 12

15 16

18

20

24

t (h)

Hình 1.7 : Đồ thị phụ tải tổng hợp
1.3 MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG
- Nhà máy có công suất 625 MVA chiếm khoảng 7% công suất tổng của Hệ thống, có
vai trò quan trọng trong hệ thống điện quốc gia, và góp phần phát triển kinh tế,
nông nghiệp địa phương.
- Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như vị trí nhà máy, địa bàn, nguồn nhiên liệu…nhưng về phần điện thì vẫn có khả
năng phát triển phụ tải theo các cấp điện áp có sẵn.

- Dự trữ quay của hệ thống là 350 MVA, bằng hơn 50% công suất đặt của nhà máy.

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

11


CHƯƠNG 2 : XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái nhìn tổng
quan về phần điện trong nhà máy. Sơ đồ lựa chọn phải thỏa mãn được các yêu cầu
cơ bản về kinh tế - kỹ thuật cũng như đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Trong sơ đồ ghép bộ thì công suất mỗi bộ máy phát – máy biến áp phải nhỏ hơn
công suất dự trữ quay (ở đây là 350MVA)
Phía cao áp 220kV và trung áp là 110kV nên đều có trung tính trực tiếp nối đất
vì vậy ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc.
Phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát) là 17 MW chỉ chiếm 8,5% công suất
mỗi bộ máy phát – máy biến áp (nếu dùng hai bộ để cấp cho phụ tải địa phương)
nên ta có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ mà không cần dùng đến thanh góp cấp điện áp
máy phát.
Do công suất phụ tải trung áp là từ 165,17 MVA đến 235,96 MVA nên ta chỉ nên
dùng từ một đến ba bộ máy phát – máy biến áp cho bên trung áp.
Từ các phân tích trên ta đưa ra một số phương án nối điện chính như sau :


2.1.1 PHƯƠNG ÁN 1
S CA

HT

S TA
110 kV

220 kV

AT 2

B1

1/5 S td

F1

1/5 S td

AT 3

B4

F3

F2

Sđp

1/5 S td

1/5 S td

B5

F4

1/5 S td

F5

Hình 2.1 Sơ đồ nối điện chính phương án 1
Phương án này ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa hai hệ thống
110kV và 220kV. Bên phía trung áp 110kV có hai bộ máy phát – máy biến áp hai
cuộn dây. Phụ tải địa phương được lấy ở phía hạ của máy biến áp tự ngẫu. Phụ tải
tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát.
ƯU ĐIỂM :
• Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ

tải các cấp điện áp
• Số lượng và chủng loại máy biến áp ít nên vốn đầu tư ít hơn, tổn thất điện
năng trong các máy biến áp cũng ít hơn, dễ vận hành và sửa chữa.
NHƯỢC ĐIỂM :
• Do phụ tải trung áp khi cực đại vẫn nhỏ hơn so với công suất hai bộ bên trung

áp nên gây tổn thất điện năng do công suất phát luôn phải truyền qua hai lần
biến áp.


2.1.2 PHƯƠNG ÁN 2
SC

HT

ST
110 kV

220 kV

B1

B2

~
1/5 S

F1
td

AT4

B3

~
1/5 S

~
F2

td

1/5 S

AT 5

B7

B6

~

S đp
F3

td

1/5 S

~
F4

td

1/5 S

F5
td

Hình 2.2 : Sơ đồ nối điện chính phương án 2
Phương án này khác phương án 1 ở chỗ tất cả các máy phát đều được nối bộ
máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn. Các máy biến áp tự ngẫu dùng để liên

lạc, cuộn hạ cung cấp cho tải địa phương và nối với tự dùng dự phòng cho nhà máy.
ƯU ĐIỂM :
• Công suất máy biến áp tự ngẫu có thể chọn nhỏ hơn so với phương án 1 do nó

không có nhiệm vụ truyền tải công suất từ máy phát lên.
• Khi hỏng, hoặc muốn thay thế sửa chữa một máy biến áp tự ngẫu thì không
ảnh hưởng tới hoạt động của các máy phát điện.
NHƯỢC ĐIỂM :
• Số lượng máy biến áp nhiều, nên vốn đầu tư có thể lớn hơn, vận hành khó

khăn hơn, tổn thất điện năng lớn.
• Do phụ tải trung áp khi cực đại vẫn nhỏ hơn so với công suất hai bộ bên trung

áp nên gây tổn thất điện năng do công suất phát luôn phải truyền qua hai lần
biến áp.


2.1.3 PHƯƠNG ÁN 3

S CA

HT

S TA
110 kV

220 kV

B1

B2

1/5 Std

F1

1/5 Std

AT 3

F2

1/5 Std

AT 4

F3

B5

F4

Sđp

1/5 Std

1/5 Std

F5

Hình 2.3 Sơ đồ nối điện chính phương án 3
Phương án này ta chỉ đặt bên trung áp một bộ máy phát điện – máy biến áp hai
dây quấn, các máy biến áp tự ngẫu vừa được nối bộ với máy phát điện vừa làm
nhiệm vụ liên lạc giữa hai cấp điện áp.
ƯU ĐIỂM :
• Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ

tải các cấp điện áp
• Số lượng và chủng loại máy biến áp ít nên vốn đầu tư ít hơn, tổn thất điện
năng trong các máy biến áp cũng ít hơn, dễ vận hành và sửa chữa.
• Phụ tải trung áp cực tiểu lớn hơn công suất của bộ máy phát – máy biến áp

nên giảm được tổn thất điện năng khi công suất luôn luôn truyền từ điện áp
cao sang phía điện áp trung.
NHƯỢC ĐIỂM :
• Số lượng thiết bị bên cao áp nhiều, vốn đầu tư cũng nhiều hơn


2.1.4 PHƯƠNG ÁN 4

S CA

HT

STA
110 kV

220 kV

AT 1

~
1/5 Std

F1

~
1/5 Std

AT 2

~

Sđp
F2

F3

B3

~
1/5 Std

F4

~
1/5 Std

1/5 Std

F5

Hình 2.4 Sơ đồ nối điện chính phương án 4
Do 2.SđmF < Sdt nên ta có thể đề xuất phương án như trên : bên cao áp ta nối hai
máy phát điện vào một máy biến áp tự ngẫu. Tải tự dùng lấy ở đầu cực mỗi máy
phát, tải địa phương lấy ở phía hạ của các máy biến áp tự ngẫu.
ƯU ĐIỂM :
• Số lượng máy biến áp ít
• Phụ tải trung áp cực tiểu lớn hơn công suất của bộ máy phát – máy biến áp

nên giảm được tổn thất điện năng khi công suất luôn luôn truyền từ hạ sang
trung .
NHƯỢC ĐIỂM :
• Công suất máy biến áp tự ngẫu phải chọn lớn xấp xỉ gấp hai lần so với các

phương án khác, vốn đầu tư có thể sẽ lớn hơn.
• Mặc dù 2.SđmF < Sdt nhưng với việc hai máy phát điện nối vào một máy biến áp
tự ngẫu thì khi xảy ra sự cố (hoặc sửa chữa) một máy biến áp tự ngẫu thì nhà
máy chỉ phát được công suất lớn nhất là 60% gây nên lãng phí lớn.


2.1.5 PHƯƠNG ÁN 5

HT

110 kV

220 kV

AT 1

1/5 Std

S TA

S CA

AT 2

F1

F2

Sđp

B4

B3

1/5 S td

1/5 Std

F3

1/5 S td

B5

F4

1/5 S td

F5

Hình 2.5 Sơ đồ nối điện chính phương án 5
Phương án này tất cả các bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn đều đặt bên
trung áp, bên cao áp đặt hai bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu.
ƯU ĐIỂM :
• Số lượng máy biến áp ít, vốn đầu tư ít
• Sơ đồ đơn giản, dễ vận hành

NHƯỢC ĐIỂM :
• Công suất bên trung áp lớn gây nhiều tổn thất khi luôn luôn phải tải công suất

qua hai lần máy biến áp.
• Công suất đặt bên cao áp ít nên khi sự cố máy biến áp tự ngẫu, máy còn lại có
thể quá tải hoặc không tải đủ công suất thiếu của bên cao áp.
NHẬN XÉT : Từ những phương án trên ta thấy rằng phương án 1 và 3 là đơn giản
và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Do đó ta lấy phương án 1 và 3 để tính
toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ điện tối ưu cho nhà máy điện.


2.2 PHƯƠNG ÁN 1
S

HT

CA

S TA
110 kV

220 kV
SC

SBC
B1

SBT

ST

AT 2

AT 3

B4

B5

SH

F1

1/5 S td

1/5 S td

F2

F3

Sđp

1/5 S td

1/5 S td

F4

1/5 S td

F5

Hình 2.1 : Sơ đồ nối điện chính phương án 1
2.2.1 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp hai cuộn dây B1 ; B4 và B5 được chọn theo điều kiện :
SB1đm = SBCđm SFđm = 125 MVA
SB4đm = SB5đm = SBTđm SFđm = 125 MVA
Tra [1, trang 152, bảng phụ lục III.4; trang 155, bảng phụ lục III.6] ta chọn loại
máy biến áp :
Bảng 2.1 : Thông số máy biến áp hai dây quấn
Máy
biến
áp

Kí hiệu

B1

TДЦ – 125000/220

B4 ; B5

TДЦ – 125000/110

Sđm
(MVA)

ĐA cuộn dây
(kV)

Tổn thất (kW)

UN %

I0%

C

H

P0

PN

125

242

10,5

115

380

11

0,5

125

121

10,5

100

400

10,5

0,5

Máy biến áp tự ngẫu AT2 và AT3 được chọn theo điều kiện :


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

Do đó

Tra [1, trang 156, bảng phụ lục III.6] ta chọn được máy biến áp tự ngẫu AT 2 và
AT3 có thông số kỹ thuật sau :
Bảng 2.2 : Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu

Loại
MBA
ATДЦTH –
250000/220

Sđm

(MVA)
250

ĐA cuộn dây
(kV)
C

T

H

P0

242

121

10,5

120

Tổn thất
(kW)
PN

UN %

C-T

C-H

T-H

520

-

-

I0%

C-T

C-H

T-H

11

32

20

2.2.2 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC MÁY BIẾN ÁP
Nguyên tắc :
- Cho các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây làm việc với phụ tải định mức.
- Phần công suất thừa, thiếu do máy biến áp tự ngẫu đảm nhận trên cơ sở đảm bảo
cân bằng công suất.
Ưu điểm :
- Vận hành dễ dàng.
- Không cần sử dụng các bộ điều áp dưới tải ở các máy biến áp hai cuộn dây.

Máy biến áp 2 dây quấn nối bộ B1 B4 và B5 :

0,5


Máy biến áp tự ngẫu AT2 và AT3 :
• Công suất truyền qua phía trung áp :

• Công suất truyền qua phía cao áp :

• Công suất truyền qua phía hạ áp :

Kết quả tính toán phân bố công suất truyền qua các phía của máy biến áp tự
ngẫu cho trong bảng sau :
Bảng 2.3 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi làm

việc bình thường
t(h)

0-7

7-8

SC
(MVA)

80,41

ST
(MVA)
SH
(MVA)

8-11

11-12

12-15

15-16

16-18

79,93

115,99 115,99

81,78

127,01 107,88 109,79

82,26

-29,22

-29,22

-35,12

-35,12

-17,42

-17,42

-17,42

51,19

50,71

80,86

80,86

64,35

109,59 108,16 110,07

0,27

18-20

0,27

20-24

64,83

Dấu ‘‘-’’ thể hiện rằng khi đó công suất được truyền từ phía trung áp sang phía
cao áp.
2.2.3 KIỂM TRA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP
Vì công suất của các máy biến áp B1 , B4 , B5 và cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu
được chọn bằng với công suất định mức của các máy phát điện nối bộ với chúng,
cho nên ta không cần kiểm tra khả năng tải của các máy biến áp hai dây quấn và
cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu khi làm việc bình thường lẫn trong chế độ sự cố.
a. Kiểm tra chế độ làm việc bình thường
Khi làm việc bình thường thì theo Bảng 2.3 máy biến áp làm việc ở hai chế độ :


• Từ 16-20 h công suất truyền từ hạ áp lên cao áp và trung áp, cuộn hạ chịu tải

nặng nề nhất nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
• Các khoảng thời gian còn lại trong ngày, công suất truyền từ phía hạ và trung áp
lên phía cao áp, cuộn nối tiếp chịu tải nặng nề nhất, ta thấy
Snt max = SC max = 0,5.127,01 < STN đm = 0,5.250 nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá

tải trong chế độ làm việc bình thường.
b. Kiểm tra chế độ làm việc sự cố
+ Sự cố 1 : Sự cố một máy biến áp hai dây quấn bên trung áp (B 4)
S

HT

CA

S TA
110 kV

220 kV
SC

SBC
B1

SBT

ST

AT 2

AT 3

B4

B5

SH

1/5 S td

F1

1/5 S td

F2

F3

Sđp

1/5 S td

1/5 S td

F4

1/5 S td

Hình 2.6 Sự cố một máy biến áp hai cuộn dây trung áp
Công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được phân bố lại như sau :
- Công suất truyền qua phía trung áp :

- Công suất truyền qua phía hạ áp :

- Công suất truyền qua phía cao áp :

F5


- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng sau :
Bảng 2.4 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự
cố hỏng một máy biến áp hai dây quấn phía trung áp
t(h)

0-7

7-8

8-11

11-12

12-15

15-16

16-18

18-20

20-24

ST
(MVA)

29,63

29,63

23,73

23,73

41,43

41,43

59,12

59,12

41,43

SH
(MVA)

111,50 111,02 111,02 111,02 109,59 109,59 108,16 110,07 110,07

SC
(MVA)

81,87

81,39

87,29

87,29

68,16

68,16

50,94

68,64

Sthieu
(MVA)

-2,92

-2,92

57,39

57,39

27,24

117,71 117,71 117,71

27,24

49,03

- Trong trường hợp này công suất truyền từ hạ áp lên trung áp và cao áp nên cuộn
hạ chịu tải nặng nề nhất. Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
- Lượng công suất thiếu lớn nhất về hệ thống so với lúc bình thường là 117,71 MVA
trong khoảng thời gian từ 15 – 20h, nhỏ hơn so với công suất dự trữ quay. Nên hệ
thống không bị mất ổn định.
- Trong khoảng thời gian từ 0 – 8h công suất thiếu mang dấu âm,tức là lúc đó hệ
thống không bị thiếu công suất. Và để đảm bảo cân bằng công suất thì khi đó các
máy phát vận hành giảm đi một lượng công suất đúng bằng lượng công suất thừa
đó.
+ Sự cố 2 : Hỏng một máy biến áp liên lạc AT2


S

HT

CA

S TA
110 kV

220 kV
SC

SBC
B1

SBT

ST

AT 2

AT 3

B4

B5

SH

F1

1/5 S td

1/5 S td

F2

F3

1/5 S td

Sđp

1/5 S td

F4

F5

1/5 S td

Hình 2.7 : Sự cố một máy biến áp liên lạc
Công suất truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được phân bố lại như
sau :
- Công suất truyền qua phía trung áp :

- Công suất truyền qua phía hạ áp :

- Công suất truyền qua phía cao áp :

- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng sau :
Bảng 2.5 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự
cố một máy biến áp liên lạc
t(h)

0-7

7-8

8-11

11-12

12-15

15-16

16-18

18-20

20-24


ST
(MVA)

-58,45

-34,85

0,54

SH
(MVA)

105,29 104,34 104,34 104,34 101,47 101,47

98,60

102,43 102,43

SC
(MVA)

163,74 162,78 174,58 174,58 136,32 136,32

98,06

101,88 137,28

Sthieu
(MVA)

-2,92

-58,45

-2,92

-70,24 -70,24

57,39

57,39

-34,85

27,24

0,54

117,71 117,71 117,71

-34,85

27,24

- Từ 16-20h công suất truyền từ phía hạ áp sang phía cao áp và trung áp, cuộn hạ
chịu tải nặng nề nhất, nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
- Các khoảng thời gian còn lại trong ngày, công suất được truyền tải từ phía hạ áp
và trung áp lên phía cao áp, cuộn nối tiếp chịu tải nặng nề nhất, theo công thức
(2.4)
Snt max = SC max = 0,5.174,58 < STN đm = 0,5.250 nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá
tải trong chế độ sự cố này.
Vậy phương án nối điện chính này thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật.
2.2.4 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP
a. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây
Ta có công suất làm việc của máy biến áp hai cuộn dây luôn là S B = 117,71 MVA.
Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây là :
• Phía cao áp 220kV :

• Phía trung áp 110kV :

b. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu


Trong đó :
- SCi, STi, SHi là công suất phía cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong
khoảng thời gian ti
- PNC, PNT, PNH : tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ. Các loại tổn
thất này được tính theo công thức (2.15) sau :

Dựa vào số liệu trong Bảng 2.3 ta tính được kết quả sau :

80,412.7 + 79,932.1 + 115,992.3 + 115,992.1 + 81,782.3 + 127,012.1 + 107,882.2+
109,792.2 + 82,262.4 = 216106,92 MVA2.h
(-29,22)2.7 + (-29,22)2.1 + (-35,12)2.3 + (-35,12)2.1 + (-17,42)2.3 + (-17,42)2.1 +
0,272.2+ 0,272.2 + (-17,42)2.4 = 14195,19 MVA2.h
51,192.7 + 50,712.1 + 80,862.3 + 80,862.1 + 64,352.3 + 109,592.1 + 108,162.2+
110,072.2 + 64,832.4 = 135938,29 MVA2.h
Theo công thức (2.14) ta có :

= 2020116,83 kWh
Vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án 1 là :

= 15 919 243,6 kWh
2.2.5 XÁC ĐỊNH DÒNG CƯỠNG BỨC
a. Các mạch phía cao áp 220kV
• Mạch đường dây

- Mạch đường dây về hệ thống :