Thiết kế phần Điện của nhà máy điện

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.Chọn máy phát điện
2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
3.Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
CHƯƠNG 2: Tính toán chọn máy biến áp
1.Chọn MBA cho phương án I
2.Chọn MBA cho phương án II
CHƯƠNG 3: Tính toán kinh tế và xác định phương án tối ưu
1. Tính cho phương án I
2. Tính cho phương án II
CHƯƠNG 4:Tính toán ngắn mạch và chọn các thiết bị
1.Tính toán ngắn mạch
2.Chọn thiết bị phân phối
CHƯƠNG 5: Chọn khí cụ điện
1. Chọn thanh góp, thanh dẫn
2. Chọn máy cắt, dao cách ly
3. Chọn cáp và kháng điện cho mạch 10.5 KV
4. Chọn máy biến áp đo lường
5. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 1

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
lời mở đầu
Điện năng được sản xuất từ các nhà máy và được truyền tải đến các hộ tiêu dùng
nhờ các trạm biến áp. Nhà máy điện và các trạm biến áp là khâu không thể thiếu
trong hệ thống điện . Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở
nước ta hệ thống điện cũng phát triển với nhiều nhà máy và trạm biến áp với công
suất lớn. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng

và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại những lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế
nói chung và hệ thống điện nói riêng. Muốn giải quyết tốt các vấn đề đã nêu cần có
những hiểu biết toàn diện, sâu sắc về nhà máy điện.
Sau quá trình học tập nghiên cứu ở trường, tôi được thầy cô giáo giao nhiệm vụ
thiết kế phần Điện của nhà máy điện. Do thời gian ít , trình độ còn nhiều hạn chế mặc
dù đã cố gắng với tất cả khả năng của mình nhưng chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót
trong khi thiết kế. Vì vậy tôi rất mong được sự giúp đỡ và góp ý của các thầy cô giáo
và các bạn để đồ án của tôi được hoàn chỉnh.

Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện
đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 2

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Chương 2
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
chọn phương án nối dây
Để đảm bảo chất lượng điện năng , tại mỗi thời điểm công suất do các nhà điện
phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ " kể cả công suất tổn thất .
Như vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là một điều
vô cùng quan trọng .
Trong thực tế , mức tiêu thụ điện năng tại các phụ tải luôn thay đổi theo thời
gian, do đó việc nắm được qui luật này , tức là tìm được dạng đồ thị phụ tải là một
điều vô cùng quan trọng đối với người thiết kế và vận hành bởi vì nhờ có đồ thị phụ
tải mà có thể lựa chọn được phương án, sơ đồ nối điện phù hợp . Để đảm bảo các chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện . ngoài ra đồ thị phụ tải còn
cho phép chọn đúng dung lượng máy biến áp , phân bố được tối ưu công suất giữa
các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện.
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Thiết bị điện chiếm vị trí quan trọng nhất trong nhà máy điện là máy phát điện ,

nó trực tiếp biến đổi cơ năng thành điện năng.Ngoài điều chỉnh công suất của mình ,
máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong công việc đảm bảo chất điện năng.
Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngưng
hơi gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có công suất P = 100 MW, điện áp định mức 10,5kV.
Theo tài liệu tham khảo chọn máy phát điện có ký hiệu : TBΦ-100-2 (Sách thiết kế
mạng và hệ thống điện – Bộ môn Hệ Thống Điện) có các thông số sau:
Bảng 1.1
S
MVA
P
MW
U
kV
Cosϕ
I
kA
X"
D
X'
D
X
D
62,5 50 10,5 0,8 3,437 0,1336 0,1786 1,4036
II. TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Để chọn dung lượng và tính toán tổn thất trong máy biến áp cần thiết lập đồ thị phụ
tải ngày của nhà máy. Máy biến áp được chọn theo công suất biểu kiến , mặt khác hệ
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 3

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
số cosϕ các cấp khác nhau nên cân bằng công suất được tính theo công suất biểu kiến

. Sau đây tiến hành tính công suất các cấp của nhà máy.
Công thức chung để tính tính toán công suất như sau:
S =
ϕ
cos.100
%p
P
max
( 1 - 1)
Trong đó : S - Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp
P
max
- công suất cực đại
P% - Công suất tính theo phần trăm công suất cực đại.
cosϕ - hệ số công suất phụ tải.
1. Đồ thi phụ tải toàn nhà máy:
Bỏ qua tổn thất của các máy biến áp điện lực và các biến áp tự dùng , phụ tải
nhà máy theo thời gian xác định là :
S
(t)
=
.100
%S
S
đặt
với S
đặt
= 312,5 MVA
Kết quả tính theo công thức được ghi bảng sau :
Bảng 1.2

t(h)
0 ÷7 7÷15 15÷21 21÷24
S% 80 90 100 75
S(MVA) 250 281,25 312,5 234,375
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 4

352,5
423
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
22 24
S
NM
(MVA)
t(
h)
399,5
475
450
425
400
375
350
325
300
470
329
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (10.5kV) :
Đồ thị phụ tải máy phát xác định như trên với :
P

max
= 8 MW, cosϕ = 0,87
Kết quả tính được ghi trong bảng sau :
Bảng 1.3
t(h)
0 ÷8 8÷15 15÷21 21÷24
P% 65 80 100 70
S(MVA) 5,977 7,356 9,195 6,44
3 .Đồ thị phụ tải tự dùng:
Đồ thị phụ tải tự dùng xác định theo công thức sau :
S
td
= α.S
nm
.(0,4 + 0,6.
nm
s
ts )(
) ( 1- 2 )
Trong đó S
td
: Công suất tự dùng .
S
nm
: Công suất đặt toàn nhà máy
S(t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t
α : Phần trăm điện tự dùng. NM được thiết kế là nhà máy nhiết
điện với hệ số tự dùng là 8%
Kết quả tính được ghi trong bảng sau :
Bảng 1.4

Sinh Viên:Phạm văn Thảo 5

Biểu đồ công suất phát toàn nhà máy điện
Biểu đồ phụ tải điện áp máy phát
8.7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S
UF
(MVA)
t(h)
11.6
16
14
12
10
8
6
4
2
12.325
9.425
14.5
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24
S
nm(t)
MVA 250 281,25 312,5 234,375
S
tdt
MVA 22 23,5 25 21,25

4. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV :
Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV xác định theo công thức (1-1) :
P
max
= 120 MW, cosϕ = 0,86 Suy ra S
max
= P
max
/ cosϕ

=139,53 MVA
Kết quả tính được ghi trong bảng sau :
Bảng 1.5
T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24
S
110
% 75 85 100 80
S
110(t)
MVA 104,65 118,60 139,53 111,63
5 .Công suất phát về hệ thống .
Công suất phát về hệ thống được tính theo công thức sau .Tính gần đúng trên
cơ sở tương đương về hệ số công suất:
S
ht
= S
nm
- ( S
td
+ S

110kV
+ S
uF
)
Trong đó S
ht
:Công suất phát về hệ thống
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 6

34.22
31.96
35.34
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S
TD
(MVA)
t(h
)
40
35
30
25
20
15
10
5
37.60
30.83
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
S

nm
:Công suất đặt toàn nhà máy
S
110kV
: Công suất phụ tải cao áp 110kV
S
td
: công suất tự dùng
S
UF
: Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát.
Tổng hợp các kết quả tính toán trên được ghi ở bảng 1.6
Bảng 1.6
T(h) 0-7 7-8 8-15 15-21 21-24
S
nm(t)
MVA 250 281,25 281,25 312,5 234,375
S
td(t)
MVA 22 23,5 23,5 25 21,25
S
10(t)
MVA 5,977 5,977 7,356 9,195 6,44
S
110(t)
MVA
104,65 118,60 118,60 139,53 111,63
S
220(t)
MVA 117,373 133,173 131,794 138,775 95,055

Nhận xét:
Theo kết quả tính toán được trong bảng (1-6) và qua các đồ thị phụ tải, ta nhận thấy:
- Chọn công suất mỗi tổ máy phát điện là hợp lý.
- Nhà máy có đủ công suất cung cấp cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
- Công suất phát về hệ thống nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (540 MVA), do
đó sự ảnh hưởng của nhà máy điện đối với hệ thống là không đáng kể.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 7

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Chương 2
Lựa chọn sơ đồ nói điện chính
chọn máy biến áp
III .CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán được ở phần trước, ta tiến
hành vạch một số phương án nối điện của nhà máy. Việc đưa ra các phương án nối
điện phải đảm bảo sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất đồng
thời thuận tiện cho công tác vận hành cũng như sửa chữa sau này có tính tới nhu cầu
phát triển trong tương lai.
Trước tiên ta có một số nhận xét sau dây:
- Nhà máy được thiết kế có hai cấp điện áp 10.5 kV, 110 kV và nối với hệ thống
ở cấp điện áp 220kV do đó để liên lạc giữa các cấp điện áp ta sử dụng máy biến áp ba
pha tự ngẫu có 3 cấp điện áp:10.5, 110 và 220kV.
Theo tính toán thì công suất phụ tải cấp điện áp máy phát
- S
uF
MAX


= 9,195 MVA < 15% S
F

ĐM
= 9,375MVA nhưng phụ tải ở cấp điện áp
máy phát có số lộ nhiều (3 kép+ 1 đơn)

nên trong sơ đồ nối điện ta sử dụng nối bộ
máy phát- máy biến áp kết hợp với sơ đồ có hệ thống thanh góp điện áp máy phát.
- Công suất phát vào( hệ thống) phía cao áp: S
Cmax
= 138,775 MVA .
S
C min
= 95,055 MVA
Dự trữ quay của hệ thống S
DT Q
= 95 MVA
Phương án một:
ở phương án này dùng 2 bộ MF-MBA ba pha hai cuộn dây nối với thanh góp điện
áp trung và 2 MF nối với thanh góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp
cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự ngẫu
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 8

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Phương án hai :
ở phương án này dùng bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối với thanh cái điện áp cao, 1 bộ
MF-MBA 2 cuộn dây phát lên thanh cái điện áp trung và sử dụng 2 MF nối với thanh
góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự
ngẫu
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 9

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ

Nhận xét chung : Ta thấy hai phương án đều dễ vận hành và đảm bảo khi mùa khô
cho một tổ máy ngừng làm việc dễ dàng.
• Phương án một . phải dùng
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 2 Máy
- Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy
* Phương án hai phải dùng
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp cao : 1 Máy
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 1 Máy
- Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy
Chương:II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 1
1. Chọn máy biến áp AT
1
, AT
2
Chọn máy biến áp ba pha tự ngẫu theo điều kiện sau:
S
AT1
= S
AT2
= Sthừa*1/2α=1/2α*(ΣSđmF -Stdmax -SUFmin)
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 10

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
=1/2*0,5*(2*117,5-18,8- 8,7)=207,5 MVA
Chọn MBA (220kV) có các thông số như sau:ATДЦTH-250 -230 /121/11
Kiểm tra lại theo các điều kiện:Khi STmax mà sự cố 1 MBA
a. Sự cố 1 bộ MF-MBA bên trung
2*kqt*α*Sđm≥ STmax -(ΣSbộT -ST4)

350 ≥ 275-(2*117,5-117,5)
350≥ 157,5 Điều kiện này thoả mãn
b. Sự cố 1 MBA liên lạc
kqt*α*Sđm≥ STmax -ΣSbộT
0,7*250≥275-235=140 Điều kiện này thoả mãn, như vậy MBA
chọn thoả mãn
Bảng 2.3
Loại máy
S
ĐMAT
MVA
U
c
kV
U
T
kV
U
h
kV
∆P
0
kW
∆P
N
kW
U
N%
C-T C-H T-H
ATДЦTH

250 230 121 11 145 520 11 32 20 0.5 250
2. Chọn máy biến áp T
3
,T
4
:
Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau:
S
ĐMT
= S
đmF
- S
TDmin
– 1/2S
Ufmin
nhưng trong sơ đồ trên phụ tải cấp điện áp máy
phát dự kiến sẽ đấu vào thanh góp điện áp máy phát nên trong công thức trên bỏ qua
thành phần S
Ufmin
S
ĐMT
= 117,5 –7,7075= 109,7925MVA ≅109,8MVA
Chọn MBA (110kV) có các thông số như sau: TДЦ-125 -121/10,5
Bảng 2.1
Loại
máy
S
ĐMT
MVA
U

c
kV
U
h
kV
∆P
0
kW
∆P
N
kW
U
N%
I
o%
Giá
40.10
6
TДЦ
125 121 10,5 120 400 10,5 0,5 162
II. Phân bố công suất. Tính toán tổn thất công suất trong máy biến áp
1. Phân bố công suất trong máy biến áp.
a. Phân bố công suất trong máy biến áp T3, T4 :
Đối với hai bộ MF-MBA T
3
, T
4
ưu tiên phát công suất bằng phẳng:
S
T3

= S
T4
= S
DMF
– S
TD
= 117,5 – 9,4 = 108,1 MVA
Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dưới tải đảm nhiệm.
b. Phân bố công suất trong máy biến áp AT1, AT2 :
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 11

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
S
AT1
= S
AT2
= 0,5*(S
HT
+ S
U110
– S
T3
– S
T4
) MVA
Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất như sau:
Bảng 2.2
2.Tính toán tổn thất trong MBA
Ta xác định theo công thức :

365.
1
.
2
2
dmT
ii
No
S
tS
P
n
TPnA
Σ
∆+∆=∆
Trong đó:
+ ∆P
KT
là tổn thất không tải.
+ n là số MBA làm việc song song.
+ ∆P
N
là tổn thất ngắn mạch.
+ S
MAX
là công suất tải qua máy biến áp trong thời gian t
i
(Σt
i
= 24giờ)

+ T= t
i
x365ngày.
+ S
đmT
là công suất định mức máy biến áp.

a. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha 2 dây quấn T
3
và T
4
.
Với máy biến áp T
3
T
4
:
S
MAX
= S
ĐMF
– S
TD
= 117,5 - 9,4 = 108,1 MVA là công suất tải qua máy biến áp
bằng phẳng suốt cả năm tính cho T= 8760
= 3.671.758kWh
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 12

8760*
125

108,1
*4008760*120
2
2
4,3
+=∆
T
A
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
b. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha tự ngẫu AT1, AT2 .
thay số và tính toán ta được
∆ATi= 4 578 447,54 kWh
Vậy tổng tổn thất điện năng ở phương án một là:
∆A = 2*3.671.758 + 4.578.447 = 11.921.963 kWh.
B. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN HAI
I.Chọn máy biến áp:
1. Máy Biến áp T1:
S
đmT1
=S
đmF
- S
tdmin
= 117,5 -7,7075 = 103,8 MVA
Chọn MBA có các thông số như sau:
Bảng 2.3
Loại
máy
S
đmT

kVA
U
c
kV
U
h
kV
∆P
0
kW
∆P
N
kW
U
N%
I
o
%
Giá
40.10
6
T
TДЦ
125 242 10,5 135 380 11 0,5 181
2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP T
4
:
S
ĐMT4
= S

ĐM
- S
TDmin
= 117,5 – 7,7075= 103,8MVA
Chọn MBA có các thông số như sau:
Bảng 2.4
Loại
máy
S
ĐMT
kVA
U
c
kV
U
h
kV
∆P
0
kW
∆P
N
kW
U
N
% I
0
%
Giá
40.10

6
TДЦ
125 121 10,5 120 400 10,5 0,5 162
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 13

[ ]
titiSitPnttiSicPnc
Sdm
PoA
T
*Sih*Pnh****
*2
365
8760**2
2 2 2
2
1
∆+∆+∆+∆=∆
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
3. Chọn máy biến áp T
2
, T
3
:
Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau:
S
ĐMT2,T3
= (S
ĐMF
- S

TDmin
– S
Ufmin
)*
α
2
1
= 207,5 MVA
Chọn MBA có các thông số như sau:
Bảng 2.5
Loại
máy
S
ĐMB
kVA
U
c
kV
U
h
kV
∆P
0
kW
∆P
N
kW
U
N%
I

N%
Giá
40.10
6
TДЦ
200 242 13,8 200 580 11 0,45 181
Kiểm tra khi :
a. Sự cố 1 bộ máy phát – máy biến áp bên trung:
2*K
q
*α*S
đm
≥ S
Tmax
- (ΣS
bộT
- S
T4
)
vì (ΣS
bộT
– S
T4
) = 0
nên 2*K
q
*α*S
đm
≥ S
Tmax

S
đm
≥ S
Tmax
/(2K
qt
. α) = S
Tmax
/(K
qt
) = 196,5
Điều kiện này thoả mãn.
b Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:
K
q
*α*S
đm
≥ S
Tmax
- ΣS
bộT
= 275 - 175,5 = 157,5
⇔ 1,4 * 0,5 * 250 = 175 ≥ 157,5
Điều kiện này thoả mãn.
III. Phân bố công suất,Tính toán tổn thất công suất trong máy biến áp
1.Phân bố công suất trong máy biến áp.
a. Phân bố công suất trong máy biến áp B1:
Đối với hai bộ MF-MBA T
1
, T

4
ưu tiên phát công suất bằng phẳng:
S
T1
= S
T4
= S
DMF
– S
TD
= 117,5 – 9,4 = 108,1 MVA
Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dưới tải đảm nhiệm.
b. Phân bố công suất trong máy biến áp T2,T3 :
S
AT2
= S
AT3
= 0,5x(S
HT
+ S
U110
– S
T1
– S
T4
) MVA
Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất như sau:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 14

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ

Bảng 2.5
t(h)
0 ÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷18 18÷20 20÷24
S
T1
, S
4
117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5 117,5
S
U110
220 261,25 261,25 261,25 247,5 247,5 275,0 198,5 192,5
S
HT
91,84 50,59 47,69 92,43 103,28 170,4 100,34 185,74 96,25
S
AT2,AT3
38,42 38,42 36,97 59,34 57,89 91,45 70,17 71,62 26,875
S
CT
51,25 72 72 72 65 65 78,75 37,5 37,5
S
CC
12,83 33,58 35,03 12,66 7,11 26,45 8,58 34,12 1,625
2.Tính toán tổn thất trong MBA
Ta xác định theo công thức :

365.
1
.
2

2
dmB
ii
No
S
tS
P
n
TPnA
Σ
∆+∆=∆
Trong đó:
+ ∆P
KT
là tổn thất không tải.
+ n là số MBA làm việc song song.
+ ∆P
N
là tổn thất ngắn mạch.
+ S
MAX
là công suất tải qua máy biến áp trong thời gian t
i
(Σt
i
= 24giờ)
+ T= t
i
x365ngày.
+ S

đmB
là công suất định mức máy biến áp.
a. Tổn thất điện năng trong MBA T
1
.

= 3.475.537 kWh
b. Tổn thất điện năng trong MBA T
4
.
∆A
T4
= 3.671758 kWh
c. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha 2 dây quấn T
2
và T
3
.
= 5 016 189kWh
Vậy tổng tổn thất điện năng ở phương án hai là:
∆A = 5.016.189 + 3.671.758 + 3.475.537 = 12.153.484 KWh
Chương III
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 15

( )
iinnniitntiicnc
dm
TT
tSPtSPtSP
S

PA *******
*2
365
8760**2
2 2 2
2
032
∆+∆+∆+∆=∆
+
8760*
125
108,1
*3508760*135
2
2
1
+=∆
T
A
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
CHỌN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI, TÍNH TOÁN KINH TẾ,
XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
A. CHỌN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI
Ta sử dụng sơ đồ HTTC có thanh góp vòng cho cả hai phía cao và trung
Phương án I:
220kV 110kV
TGV
TGII
TGI
10,5kV

Phương án II:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 16

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
10,5kV
220kV
TGI
TGV
TGII
110kV
* Nhận xét chung: Mạch cấp cho phụ tải và cho hệ thống của các phương án là
như nhau nên ta không so sánh.
Thấy rằng ở phương án I :
+ Mạch 220 KV có 3 máy cắt điện
+ Mạch 110 KV có 5 máy cắt điện
+ Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện.
Thấy rằng ở phương án II:
+ Mạch 220 KV có 4 máy cắt điện
+ Mạch 110 KV có 4 máy cắt điện
+ Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện.
Để phục vụ cho việc tính toán chọn các khí cụ điện , ta tiến hành tính dòng
cưỡng bức các mạch
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 17

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
B. TÍNH DÒNG CƯỠNG BỨC CÁC MẠCH
1.Tính dòng điện cưỡng bức mạch cho phương án I.
Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thường và cưỡng
bức.ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng I
bt

và I
cb
. Tình trạng làm việc bình
thường là tình trạng mà không có phần tử nào của khu vực đang xét bị cắt , I
bt
là dòng
lớn nhất trong tình trạng này.
Dòng làm việc bình thường dùng để chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện
kinh tế.
Tình trạng làm việc cưỡng bức là tình trạng làm việc nếu 1 phần tử của khu vực
xét bị cắt, dòng cưỡng bức cực đại thường để chọn khí cụ điện và đây dẫn theo điều
kiện phát nóng lâu dài.
a. Cấp 220kV
- Phía đường dây
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải của hệ thống được cung cấp bằng đường dây
kép dài 82 km.Vậy dòng bình thường và dòng cưỡng bức của đường dây là:
220.32
185.74
.3
2
1
max
==
U
S
I
HT
bt
= 0,244 kA
I

cb
= 2x 0,13 = 0,488 kA
- Phía máy biến áp:
220.3
92.87
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,24 kA
I
cb
= 1,4* I
bt
= 0,34 kA
b. Cấp 110kV:
- Phía đường dây:
110*3*8,0
220/6
=
bt
I
= 0,24 kA
I
cb
= 2 x 0,24 = 0,48 kA

- Phía máy biến áp:
110.3
117,5
.3
==
U
S
I
dmF
bt
= 0,62kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 1,05*0,62 = 0,65 kA
c. Cấp 10,5kV:
- Phía máy phát:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 18

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
5,10*3
117,5
=
bt
I
= 6,5 kA
I
cb
= 1,05* I

bt
= 6,8 kA
- Phía máy biến áp:
5,10.3
92,87
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 5,1kA
I
cb
=1,4* I
bt
= 1,44*5,1 = 7,14 kA
2.Tính dòng điện cưỡng bức mạch cho phương án II .
a. Cấp 220kV
- Phía đường dây
220.32
185.74
.3
2
1
max
==
U

S
I
HT
bt
= 0,244 kA
I
cb
= 2x 0,13 = 0,488 kA
- Phía máy biến áp:
+ Máy biến áp 2 dây quấn:
220.3
117,5
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,31 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 0,32 kA
+ Máy biến áp từ ngẫu:
220.3
35,03
.3

max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,09 kA
I
cb
= 1,4* I
bt
= 0,13 kA
b. Cấp 110kV:
- Phía đường dây:
110*3*8,0
220/6
=
bt
I
= 0,24 kA
I
cb
= 2 x 0,24 = 0,48 kA
- Phía máy biến áp:
+ Máy biến áp 2 dây quấn:
220.3
117,5
.3
max

==
U
S
I
cc
bt
= 0,31 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 0,32 kA
+ Máy biến áp từ ngẫu:
110.3
78,75
.3
max
==
U
S
I
cT
bt
= 0,413 kA
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 19

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
I
cb
= 1,4* I

bt
= 0,58 kA
c. Cấp 10,5kV:
- Phía máy phát:
5,10*3
117,5
=
bt
I
= 6,5 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 6,8 kA
- Phía máy biến áp:
5,10.3
92,87
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 5,1kA
I
cb
=1,4* I

bt
= 1,44*5,1 = 7,14 kA
3. Chọn máy cắt cho các mạch.
Máy cắt điện dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn
mạch. Chính vì vậy các máy cắt điện được chọn theo điều kiện sau:
+ Điện áp định mức:
U
ĐMMC
≥ U
lưới
+ Dòng điện định mức:
I
ĐMMC
≥ I
LVCB
Ngoài ra các máy cắt điện được chọn cần phải kiểm tra ổn định nhiệt và ổn định
động khi ngắn mạch.
+ Điều kiện kiểm tra ổn định động:
I
LĐĐ
≥ I
XK
+ Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt:
I
NH
. t
NH
≥ B
NH
Tuy nhiên đối với máy cắt điện nói chung thì khả năng ổn định nhiệt của chúng

khá lớn đặc biệt đối với những loại có dòng điện định mức lớn hơn 100KA. Khi
chúng ta đã ổn định động thì cũng thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. Vì vậy lúc này
không cần xét đến điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt điện nữa. Từ các kết quả tính
toán ở trên chọn được các loại máy cắt điện của các mạch có các thông số kỹ thuật
như sau:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 20

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
THÔNG SỐ MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
Điện
áp kV
I
cb
kA Loại MC
Thông số cơ bản
U
đm
kV I
đm
kA I
cắt đm
kA
Phương án 1
220 1,03 BBБ-220-31.5/2000 220 2 31.5
110 0,65 BBY-110-40/2000 110 2 40
10,5 7,14 BΓM-20-90/11200Y3 20 11,2 90
Phương án 2
220 0,488 BBБ-220-31.5/2000 220 2 31.5
110 0,58 BBY-110-40/2000 110 2 40
10,5 7,14 BΓM-20-90/11200Y3 20 11,2 90

C. TÍNH TOÁN KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Để tính toán chỉ tiêu kinh tế của một phương án cần tính vốn đầu tư ban đầu và
phí tổn vận hàng hàng năm do sửa chữa thay thế chỉ cần xét đến những phần tử thiết
bị khác nhau trong các phương án như máy biến áp, máy cắt điện ...Như vậy vốn đầu
tư các phương án chỉ tính đến tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và tiền xây lắp. Còn
đối với các thiết bị phân phối thì tiền chi phí thiết bị dựa vào số mạch của thiết bị
phân phối ứng với các cấp điện áp tương ứng và chủ yếu là do chủng loại máy cắt
quyết định → Vốn đầu tư của một phương án được tính theo biểu thức:
V = ∑K
B
.V
B
+ ∑V
TBPP
Trong đó:
- V
B
: Vốn đầu tư máy biến áp
- K
B
: Hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc
vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp.
- V
TBPP
: Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối và được tính như sau:
V
TBPP
= n
1
. V

TBPP1
+ n
2
. V
TBPP2
+ n
3
.V
TBPP3
+ ... + ...
Với: n
1
, n
2
... số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U
1
, U
2
... trong
sơ đồ nối điện đã chọn.
V
TBPP1
, V
TBPP2
: giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U
1
,
U
2
... và bao gồm cả tiền mua, chuyên chở, xây lắp ...

- Phí tổn vận hành hàng năm: P = P
K
+ P
P
+ P
t
Trong đó: P
K
: tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn được xác
định như sau: P
K
=a.V
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 21

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Với: V - Vốn đầu tư của một phương án
a - Số phần trăm định mức khấu hao
P
P
: Chi phí phục vụ thiết bị gồm sửa chữa thường xuyên và tiền lương công
nhân chi phí này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và nhỏ,do đó khi đánh giá hiệu quả kinh
tế của các phương án này có thể bỏ qua chi phí này.
P
t
: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện
P
t
= c. ∆A
Trong đó:C là giá thành 1 KWh điện năng
∆A: Tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị chủ yếu trong máy biến

áp.Sau đây tính toán chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án:

I. TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN I
1. Tính vốn đầu tư của thiết bị V
a. Vốn đầu tư các máy biến áp
- Bốn máy biến áp ba pha hai cuộn dây: TДЦ - 125 - 242/13,8
Giá: 162 * 10
3
* 40 * 10
3
VND với K
B
= 1,4
Vậy tổng số vốn đầu tư vào máy biến áp là:
V
B
= (2 * 250 + 2 * 162 ) * 40*10
6
*1,4 = 46.144*10
6
VNĐ
b. Tính vốn đầu tư thiết bị phân phối
Từ sơ đồ nối điện của hai phương án thấy rằng thiết bị phân phối hai phương án
giống nhau tức là: Đối với thiết bị phân phối cao áp 220KV dùng hệ thống hai thanh
góp có máy cắt nối. Do đó đối với hai phương án I và II chúng chỉ khác nhau ở thiết
bị máy cắt vì vậy khi tính toán vốn đầu tư thiết bị phân phối chỉ tính toán giá thành
đối với máy cắt điện ở các cấp điện áp:
- Mạch cấp 220KV gồm có 5 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
BBb - 220 - 31.5/2000
Mỗi mạch giá: 71,5 . 10

3
. 40 . 10
3
VNĐ
- Mạch cấp 13,8 KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
MΓΓ - 20 – 6000/3000
Mỗi mạch giá: 15 .10
3
. 40 . 10
3
VND
Vậy tổng vốn đầu tư để xây dựng thiết bị phân phối:
V
TBPP
= [(3 * 71,5 + 5 * 40 +5* 15)] *40*10
6
VND
V
TBPP
= 19.580 * 10
6
VND
Tổng vốn đầu tư của phương án I.
V = V
B
+ V
TBPP
= (46.144 + 19.580) . 10
6
V = 65.724 * 10

6
VND
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 22

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Tính phí tổn vận hành hàng năm
- Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:
- Chọn a
B
= 8,1%; a
rB
= 6,4%
P
K
= (0,081 * 46.144 + 0,064 * 19.580)*10
6
= 3.852,73 *10
6
VND/năm
- Chi phí do tổn thất điện năng
P
T
= C. ∆A
Lấy C = 400 VND/KWh
P
T
= 400 * 11921963 = 4763,7. 10
6
VND
Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I là:

P = p
T
+ P
K
= (3 852,9 + 4763,7 ) * 10
6
= 8616,6 *10
6
VND/năm

II. Tính toán cho phương án II:
1. Tính vốn đầu tư của thiết bị V
a. Vốn đầu tư cho các máy biến áp
- Hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây: TДЦ - 200 - 242/13,8
Giá: 181 x 10
3
x 40 x 10
3
VND với K
B
= 1,4
- Một máy biến áp ba pha hai cuộn dây: TДЦ - 125 - 242/13,8
Giá: 181 x 10
3
x 40 x 10
3
VND với K
B
= 1,4
Vậy tổng số vốn đầu tư vào máy biến áp là:

V
B
= (1*181 + 2 * 250 + 1 * 162 ) * 40*10
6
*1,4 = 47.208*10
6
VNĐ
b. Tính vốn đầu tư thiết bị phân phối
Tương tự như phương án I chỉ cần tính vốn đầu tư của máy cắt điện:
- Mạch cấp 220KV gồm có 4 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
BBb - 220 - 31.5/2000
Mỗi mạch giá: 71,5 . 10
3
. 40 . 10
3
VNĐ
- Mạch cấp 10KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
BΓM - 20 – 90/11200Y3
Mỗi mạch giá: 11,5 .10
3
. 40 . 10
3
VND
Vậy tổng vốn đầu tư để xây dựng thiết bị phân phối:
V
TBPP
= [(4 * 71,5 + 4 * 40 +5* 15)] *40*10
6
VND
V

TBPP
= 20.840 * 10
6
VND
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 23

(
)
TBPPTBBB
K
VaVa
Va
P ...
100
1
100
.
+==
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Tính phí tổn vận hành hàng năm
- Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:
- Chọn a
B
= 8,1%; a
rB
= 6,4%
P
K
= (0,081 * 47208.10
6

+ 0,064 * 20840) .10
6
= 5157 x 10
6
VNĐ
- Chi phí do tổn thất điện năng
P
T
= β . A (Lấy β = 400 VND/KWh)
∆A = 12153484 KWh/năm (tính toán ở chương 2)
P
T
= 400 x 12153484 = 4861,4. 10
6
VND/năm
Phí tổn vận hành năm của phương án II là:
P = P
T
+ P
K
= 10 018. 10
6
VND/năm
Có bảng tổng kết so sánh về mặt kinh tế của hai phương án như sau:
P.A V (10
6
VND

) P (10
6

VND

)
I
65724 8616,6
II 68048 10018
Nhận xét:
Để chọn được phương án hợp lý nhất trong những phương án trên cần phải so
sánh tổng hợp cả về mặt kinh tế và kỹ thuật giữa các phương án. Về mặt kinh tế từ
bảng tổng kết dễ dàng nhận thấy:
V
1
< V
2
và P
1
< P
2
Cho thấy sự ưu việt của phương án I truớc phương án II. Ngay cả về mặt kỹ thuật
cũng thây sự linh hoạt của phương án I trước phương án II, ngoài ra phương án I còn
dễ dàng trong vận hành
Phương án I là phương án tối ưu và ta chọn phương án này để tính toán ngắn
mạch và lựa chọn các khí cụ điện.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 24

( )
TBPPTBBBK
VaVa
Va
P ...

100
1
100
.
+==
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Chương IV
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phương pháp gần đúng với khái
niệm địên áp định mức trung bình.
Sơ đồ thay thế của nhà máy
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 25