Đồ án môn học nhà máy điện thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai
LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay điện năng tham gia vào mọi lĩnh vực của cuộc sống từ công nghiệp đến sinh hoạt.
Nó đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Bởi
vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ,
hoá,...) dễ dàng truyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng được ứng dụng rất rộng rãi.
Điện năng là nguồn năng lượng chính là điều kiện quan trọng để phát triển đất nước. Vì vây
muốn phát triển kinh tế xã hội, thì điện năng phải đi trước một bước. Để làm được điều
này,chúng ta phải không ngừng nâng cao và phát triển hệ thống điện trên cả nước nói chung và
phát triển các nhà máy điện nói riêng. Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong
hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện, cũng như sự phát triển của hệ thống
năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện.Việc giải quyết đúng vấn đề kinh tế ,
kỹ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân
nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng.
Trong quá trình thiết kế, với khối lượng kiến thức đã học và được sự giúp đỡ của Th.S
PHÙNG THỊ THANH MAI đã giúp em hoàn thành bản thiết kế này. Nhưng do kiến thức có
hạn và còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên bản thiết kế không tránh khỏi những sai sót, rất mong
được sự góp ý của các thầy cô trong khoa.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 17 tháng 12

năm 2012

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN ĐĂNG GIANG

SVTH:Nguyễn Đăng Giang

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
(đề số 23)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đăng Giang
Lớp: Đ4H3
Giảng viên hướng dẫn: Phùng Thị Thanh Mai
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 100 MW
Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát:
Pmax = 17 MW, cosφ = 0,84
Gồm 3 kép x 3MW x 4 km và 4 đơn x 2 MW x 4 km. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính
theo phần trăm Pmax). Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 21 kA và tcắt = 0,7 sec và
cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70 mm2.
2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV:
Pmax = 160 MW, cosφ = 0,85
Gồm 2 kép x 80 MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng ( tính theo phần trăm Pmax).
3. Phụ tải cấp điện áp cao 220kV:
Pmax = 100 MW, cosφ = 0,86
Gồm 1 kép x 100 MW ghi trong bảng ( tính theo phần trăm Pmax).
Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng 2 lộ đường dây, chiều dài mỗi lộ 100 km. Công suất
hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 6000 MWA. Công suất dự phòng của hệ thống là
200 MVA;Công suất ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống
=2000 MVA.
Tự dùng α = 9 %, cosφ = 0,83.

Công suất toàn nhà máy: ghi trên bảng (tính theo phần trăm công suất đặt).
Bảng biến thiên công suất
Giờ
0-4
4-8
8-10
10-12 12-16 16-18
18-20 20-22 22-24
PUF(%)
80
70
70
80
90
100
100
90
80
PUT(%)
90
80
90
90
100
90
90
90
80
PUC(%)
80

90
90
100
90
90
90
80
80
PFNM(%)
80
90
90
95
100
90
100
90
80
Nội dung tính toán:
1. Tính toán cân bằng công suất, chọn phương án nối dây.
2. Tính toán chọn máy biến áp.
3. Tính toán ngắn mạch.
4. Tính toán kinh tế kĩ thuật, chọn phương án tối ưu.
5. Chọn các khí cụ điện, dây dẫn.
6. Tính toán tự dùng.

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
1.1 Chọn máy phát điện
Dựa vào công suất của mỗi tổ máy theo đầu bài cho ứng với mỗi tổ máy có
P = 100 MW của nhà máy điện kiểu NĐNH ta chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi: TBΦ100-3600
Bảng 0-1: Thông số máy phát điện
Công
Tốc độ(n)
Pđm
Uđm
Iđm
x’’d
x’d
x2
suất(Sđm)
cosφdm
(vòng/phút)
MW
kV
kA
Ω
Ω
Ω
MVA
3600

117,5

100

10,5

0,85

6,475

0,1593 0,2243 0,1945

1.2 Tính Toán Cân Bằng Công Suất
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

PFNM (t)
Pđ

%
PFNM
t

SFNM t

n*PđmF %
*PFNM t
cosφ

%

Sđ *PFNM
t

Bảng biến thiên công suất
Giờ

0-4

4-8

8-10

10-12

12-16

16-18

18-20

20-22

22-24

PFNM(%)

80

90

90

95

100

90

100

90

80

SFNM (0

4)

4 *100 80
*
0,85 100

376,5(MVA)

Tính toán tương tự cho các giờ tiếp theo.
Ta có bảng như sau:
Giờ
SFNM(MVA)

0-4

4-8

376,47 423,5

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

8-10

10-12

12-16

16-18

18-20 20-22

22-24

423,5

447,1

470,6

423,5

470,6

376,5

423,5

Page | 1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Vẽ đồ thị phụ tải:
Snm, MVA
470,6

470,6

447,1

450

423,5

423,5

423,5

400

376,47
376,47

350

0

4

8

10

12

16

18

22

20

24

t (h)

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng
()

()

(

a

)

()

(

a

)

Trong đó:
Std(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t
% : Lượng điện phần trăm tự dung;
n : Số tổ máy
PđmF :Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát
( ) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

(

)

(

(

)

a

)
(

(

)
a

(

)

)
(

)

Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian khác ta có bảng sau:
Giờ
0-4
4-8
8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22

22-24

(MVA) 38,194

38,19

40,8

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

40,8

42,1

43,41

40,8

43,41

40,8

Page | 2


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Ta có đồ thị phụ tải tự dùng:
Std, MVA

45

43,41

43,41
42,1
40,8

40,8

40,8
38,19

40

38,19

35

0

4

10

8

16

12

18

20

22

24
t (h)

1.2.3 Đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp
a. Đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy phát:

SUF t
SUF 0

max
PUF
%
*PUF
t
cosφ UF

4

max
PUF
%
*PUF
0
cosφ UF

4

17
*80%
0,84

16,19(MVA)

Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian khác ta có bảng sau:
Giờ
0-4
4-8
8-10 10-12 12-16 16-18 18-20

20-22

22-24

SUF(MVA)

18,21

16,19

16,19

14,17

14,17

16,19

18,21

20,24

20,24

Từ đó vẽ đồ thị cấp điện cấp điện áp máy phát:

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page | 3


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

SuF, MVA

25

20,24
20

18,21
16,19

18,21

16,19

16,19

15
14,17

0

4

8

10

18

16

12

22

20

24
t (h)

b.Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV

SUT t
Ta có:

SUT 0

max
PUT
%
*PUT
t
cosφ UT

PUmax
%
T
*PUT
0
cosφ UT

4

160
*90%
0,85

4

169,41(MVA)

Tính toán tương tự cho các giờ tiếp theo. Ta có bảng như sau:
Giờ
SUT(MVA)

0-4

4-8

169,41

8-10

150,6

10-12

169,4

12-16

169,4

16-18

188,2

18-20

169,4

20-22

169,4

169,4

22-24
150,6

Từ đó ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV :
SuT, MVA

250

188,2

200
169,4

169,4
150,6

150

0

169,4

4

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

150,6

8

10

12

16

18

20

22

24
t (h)

Page | 4


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

c. Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220 kV:
max

PUC
%
*PUC
t
cosφ UC

SUC t
SUC 0

4

max
PUC
%
*PUC
0
cosφ UC

4

100
*80%
0,86

93,02(MVA)

Tính toán tương tự cho các giờ tiếp theo. Ta có bảng như sau:
Giờ
SUC(MVA)

0-4
93,023

4-8
104,7

8-10
104,7

10-12
116,3

12-16 16-18
104,7 104,7

18-20
104,7

20-22
93,02

22-24
93,02

Từ đó ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220 kV :
SuC, MVA

120

116,3

104,7

104,7
100

93,023

93,02

80

0

4

8

10

12

16

18

20

22

24

t (h)

1.2.4 Đồ thị cân bằng công suất phát về hệ thống
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm ( công suất phát bằng công suất thu),
không xét đến công suất tổn thất tron máy biến áp ta có
SFNM (t) = SUF (t)+SUT (t)+SUC (t)+STD (t) + SVHT (t)
 SVHT (t) = SFNM (t) - SUF (t) - SUT (t) -SUC (t)- STD (t)
SVHT (0-4) = SFNM (0-4) - SUF (0-4) - SUT (0-4)-SUC ( 0-4) - STD (0-4)
=376, 47- 16,19 - 169,41 - 93,023-38,194 = 59,653 (MVA)
Tính toán tương tự cho các giờ tiếp theo. Ta có bảng như sau:

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page | 5


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Bảng cân bằng công suất tổng hợp

GIỜ
0-4
4-8
8-10 10-12
SFNM(MVA) 376,47 423,5 423,5 447,1
STD (MVA) 38,194 40,8 40,8 42,1
SUF(MVA)
16,19 14,17 14,17 16,19

SUT(MVA) 169,41 150,6 169,4 169,4
SUC(MVA)
93,02 104,7 104,7 116,3
SVHT(MVA) 59,653 113,3 94,5 103,1
Ta có đồ thị công suất phát về hệ thống như sau:

12-16
470,6
43,41
18,21
188,2
104,7
116,1

16-18
423,5
40,8
20,24
169,4
104,7
88,43

18-20
470,6
43,41
20,24
169,4
104,7
132,9

20-22
423,5
40,8
18,21
169,4
93,02
102,1

22-24
376,5
38,19
16,19
150,6
93,02
78,47

132,9

Svht, MVA

120
116,1
113,3

102,1
103,1

100

94,5

88,43
78,47

80
59,653

0

4

8

10

12

16

18

20

22

24
t (h)

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
như sau:

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page | 6


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

S (MVA)
500
470,588

470,588

447,059

450

423,529

423,529

SVHT

400

423,529

376,471

376,471
354,506

343,984
329,030

350
316,820

337,707

310,206

SUC

300

321,449

335,101

297,996

249,855
250

227,705
224,378

223,797

233,055 228,426
230,450
204,973

205,555
200

SUT
150

100
54,385

54,967

61,620

58,293

50

16,190

Std

63,644 59,014

20,238

18,214

16,190

14,167

61,038

SUF

0
0

2

4

6

8

10

12

54,385

18,214 16,190
0

t (h)
14

16

18

20

22

24

Kết luận : Qua bảng số liệu trên ta thấy: SHVT(t) > 0 trong mọi thời điểm. Do vậy nhà máy
luôn phát công suất thừa về hệ thống .
Nhận xét: - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
SNMđm =  Sđm=n.SđmF = 4*117,5=470 (MVA)
So với công suất đặt của hệ thống là: 6000MVA chiếm 7,83 %.
- Công suất dự phòng của hệ thống:SdtHT =200 (MVA)
- Công suất phát về hệ thống:
Svht max= 132,9 MVA từ : 18h - 20h

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page | 7


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Svht min= 59,651 MVA từ : 0h - 4h
Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống khi cực đại so
với công suất đặt của nhà máy chiếm: 28,24 %.
Có Svht max < SdtHT  nhà máy làm việc ổn định với hệ thống
- Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) có:
SUFmax = 20,24 MVA từ 16h-18h và 18h-20h
SUFmin = 14,17 MVA từ 4h-8h và 8h-10h
SđmF = 117,5 MVA
- Phụ tải trung áp :
+ SUTmax = 188,2 MVA từ 12h–16h chiếm.
+ SUTmin = 150,6 MVA từ 4h–8h và 22h-24h.
Tương ứng với các thời điểm SUT đạt giá trị cực đại và cực tiểu ta có các giá trị công suất tương
ứng:
Thời Điểm
SUT
SFNM
SVHT
STD
SUF
Max (12-16h) 188,2
470,6
116,1
43,41
18,21
Min (22-24h)
150,6
376,5
78,47

38,19
16,19
-- Phụ tải cấp điện áp cao :
+ SUCmax = 116,3 MVA từ 10h–12h chiếm.
+ SUCmin= 150,6 MVA từ 0h–4h; 20-22h và 22h-24h.
* Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa bàn phụ
tải, nguồn nhiên liệu... Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm 1 số
phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
KẾT LUẬN:Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng trong
hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải địa phương, phụ tải
cấp điện áp trung,phụ tải cấp điện áp cao mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên đến
28,24 %.

1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN
Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy phát –máy biến áp liên lạc, vậy mỗi tổ máy sẽ
lấy là:
max
S ĐP
20, 24
.100 
.100  8, 61%  15%
2.SđmF
2.117,5

Vậy không cần thanh góp điện áp máy phát, các MPĐ sẽ được nối bộ với MBA để đưa
lên cấp điện áp cao và trung. Phụ tải địa phương sẽ được trích ra từ đầu cực 2 MPĐ nối với
MBA liên lạc.
Vì mạng điên phía cao 220kV và phía trung 110kV là lưới trung tính nối đất và có hệ số có
lợi:


UC  UT
220  110

 0, 5
UC
220

Do vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc.
SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page | 8


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Dựa vào bảng tổng hợp phụ tải các cấp thì ta có thể thấy rằng:
SUTmax = 188,2 (MVA) SUTmin = 150,6 (MVA).
Mà SđmF của 1 tổ máy là 117,5 (MVA) nên ta nên ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ-MBA để cấp điện
cho thanh góp 110(kV).
Kiểm tra xem có thể ghép một số máy phát chung một MBA thỏa mãn điều kiện:
HT
 SdmF  117,5* 2  235MVA  Sdp
 200MVA
ghép

Vậy không thể ghép 1 số Máy Phát với 1 MBA được.
Từ đó ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau:

Phương án 1:

HT
220kV
110kV

B1

TD+ĐP

B3

B2

F1

TD+ĐP

F2

B4

TD

TD
F3

F4

Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp
110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên
lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công
suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.
Ưu điểm: Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ
hơn giá máy biến áp 220kV. Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm: Tổn thất công suất lớn khi STmin.
Phương án 2: Phía cao áp 220kV sử dụng 2 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 phương. Phía trung áp 110kV sử dụng 2
bộ MF-MBA.

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page | 9


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

HT
220kV

B1

B2

TD
F1

TD

B3

B4

TD+ĐP

F2

110kV

B5

B6

TD

TD
F3

F4

Ưu điểm: - Đảm bảo cung cấp điện liên tục
Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình
vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công
suất của nó.
Phương Án 3:

HT
110kV

220kV

B1

TD

B3

B2

F1

TD+ĐP

F2

TD+ĐP

B4

F3

TD F4

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 được nối với 1 bộ máy phát điện - máy biến

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
10


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

áp ba pha hai dây quấn F4-B4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng như để liên lạc
giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (F2-B2 và F3-B3).
Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện
F2, F3.
Ưu điểm: + Lượng công suất truyền tải giữa bên cao và bên trung bé, đặc biệt là trong chế
độ phụ tải Stmin, do đó tổn thất công suất trong MBA nhỏ.
+Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện liên tục và đơn giản trong vận hành
Nhược điểm : + bộ máy phát – máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vận hành
bảo dưỡng sửa chữa.
+Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn

Phương án 4:
HT
220kV

B1

TD

B2

F1

TD

B3

F2

110kV

B4

TD+ĐP
F3

TD+ĐP
F4

Ta dùng 2 bộ máy phát – máy biến áp 2 dây quấn phát công suất lên thanh góp cao áp
220kV, dùng 2 bộ máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ truyền tải
công suất cho thanh góp trung áp 110kV
Ưu điểm : số lượng và chủng loại máy biến áp ít, vận hành linh hoạt đơn giản
Nhược điểm: giá thành máy biến áp 220kV cao hơn giá máy biến áp 110kV, nếu một máy
biến áp tự ngẫu hỏng thì máy còn lại làm việc trong tình trạng nặng nề, tổn thất công suất lớn
do phải truyền tải công suất 2 lần.

Kết luận :
Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 3 đơn giản
và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục;

an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và
phương án 3 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà
máy điện.

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
11


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
A.Phương án 1:
SCA

STA

HT

220 kV

Std

110 kV

Std

Std
MPĐ1

Std

MPĐ3

MPĐ2

MPĐ4

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp
2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây
(

đ

2.1.2 MBA liên lạc

()

(

()

(

( ))

()

- Tính toán lần lượt cho các khoảng thời gian
(

)

(

(

)

(

(

(
(

)

)

))

(

(

))

()
()

( ))
()
)

(

(
)

)
(

)

)
(
)
(
)
(
)
Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian tiếp theo. Ta có bảng tổng kết sau:
GIỜ
0-4
4-8
8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24

SCT(MVA) 21,945 31,35 21,95 21,95 12,55 21,95 21,95 21,95 31,35
SCC(MVA) 76,3365
109 99,6 109,7 110,4 96,565 118,8 97,56 85,745
SCH(MVA) 54,3915 77,65 77,65 87,75 97,85 74,615 96,85 75,61 54,395
2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
12


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

2.2.1 MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MF- MBA hai dây quấn
đ

MBA Loại MBA

(

đ

Sđm
(MVA)

B3;B4
TДЦ

2.2.2 MBA liên lạc

125

Điện áp(kV)

Tổn thất(kW)

C
121

ΔP0
100

H
10,5

ΔPN
400

)

UN%

I0%

10,5

0,5

α
Sơ đồ không có thanh góp điện áp máy phát thì:Sthừa=SđmF=117,5MVA
đ

(

α

)

Điện áp (kV)
Sđm
Loại MBA
(MVA) Cao Trung Hạ

ΔP0

ATДЦTH

120

250

230

121

11

Tổn thất (kW)

UN%

ΔPN

I0 %

C-T C-H T-H

C-T

C-H

T-H

520

11

32

20

0,5

2.2.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp
a. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ không phải kiểm tra
b. MBA liên lạc
- Hỏng một bộ bên trung (tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại)
STA

HT

SCA
220 kV
110 kV

MPĐ1

MPĐ2

MPĐ3

MPĐ4

+ Điều kiện quá tải
α
→188,2≤2.1,4.0,5.250+106,65=456,65 MVA (thỏa mãn)
+ Phân bố lại công suất cho MBA tại thời điểm
SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
13


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện
(
(

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

(

)

)
)

đ

(

(

)

(

)

)

(
)
Máy biến áp phân bố công suất từ hạ lên cao và trung.Nên cuộn hạ mang tải nặng
nhất.
α đ
(
ã )
+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với bình thường

(
)
Hệ thống vẫn làm việc ổn định
- Hỏng một MBA liên lạc B2:
STA

HT

SCA
110 kV

220 kV

MPĐ1

+Điều kiện quá tải:

MPĐ3 MPĐ4

MPĐ2

α

đ

(

) ( ỏ

ã )

+ Phân bố lại công suất cho MBA khi
(
UTmax sc
SCH

SđmF

1 UTmax
SUF
2

1 UTmax
*STD
4

117, 5

)

1
1
*18,21
* 43,41 97,5425( MVA)
2
4

(
)
(

)
Máy biến áp truyền công suất từ hạ và trung sang cao. Nên cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất
{ (
()
( )} 59,4 (MVA) <
(thỏa mãn)
Vậy:Máy biến áp vẫn làm việc bình thường
SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
14


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống
(

)

Vậy:Hệ thống vẫn làm việc ổn định
2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2.3.1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây
MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm (8760h)
Tổn thất điện năng được xác định theo công thức:
[Δ

Δ

Δ

ộ

(

) ]

đ

Δ

[Δ

Δ

ộ

(

Δ

) ]

[

(

) ]

đ

(
)
2.3.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Điện áp (kV)
Tổn thất (kW)
Sđm
Loại MBA
ΔPN
(MVA) Cao Trung Hạ ΔP0
C-T C-H T-H
ATДЦTH 250 230 121 11 120 520
Do có Δ
nên ta lấy:
Δ

Δ

(

Δ

Δ

(Δ

Δ

(Δ

Δ

(

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

UN%
C-T
11

C-H
32

I0%
T-H
20

0,5

)

)

(

)

(

)

)

(

)

(

)

)

(

)

(

)

Khi đó tổn thất điện năng được tính theo công thức:
Δ

Δ

∑ [Δ

(

)
đ

∑(

) Δ

∑(

) Δ

∑(

) Δ

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Δ

(

)
đ

Δ

(

) ] Δ
đ

Page |
15


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Từ đó ta có:
(

Δ

)

(
)
Vậy tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm:
Δ
Δ
Δ
Δ
2.4 Dòng điện làm việc bình thường, dòng điện làm việc cưỡng bức
a. Các mạch phía điện áp cao 220kV
- Đường dây nối giữa nhà máy và hệ thống là 2 lộ đường dây
√

(

√

đ

(

(

)

)
)

- Mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu:

(

)

√

(

√
√
đ
Vậy dòng cưỡng bức mạch cao áp 220kV là: IcbC=
b. Các mạch phía điện áp trung
- Mạch trung áp của máy biến áp tự ngẫu

(

)

√

(

(

√

đ

)

(

-

)

)

(

√

đ

(

√

đ

)

(kA)

√
√
đ
- Mạch máy biến áp trong sơ đồ bộ MF- MBA hai dây quấn
√

(

√

√

đ

)

)

)

( )
- Trên mạch đường dây phụ tải trung áp gồm 2 kép x 80 MW; cos = 0,85

√

(

√

đ

(

)
(kA)

Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp trung 110kV là :
c. Các mạch phía điện áp 10,5 kV
- Mạch máy phát:
đ

√

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

đ

√

)

(
(

)
)

Page |
16


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Bảng tổng kết dòng điện làm việc cưỡng bức của các phẩn tử tại các cấp điện áp

10,5
110
220
(kV)
(kV)
(kV)
Máy phát
Đường dây
Máy biến áp bộ
Máy biến áp tự ngẫu
Dòng điện cưỡng bức lớn nhất
(kA)

0,3488
0,441
0,648

0,441

B.PHƯƠNG ÁN 2

HT
110kV

220kV

B1

TD

B3

B2

F1

TD+ĐP

F2

TD+ĐP

B4

F3

TD F4

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp
Nguyên Tắc:
+ Công suất qua các MBA trong sơ đồ bộ là bằng phẳng trong 24h
+ Phần công suất thừa, thiếu còn lại do các MBA liên lạc đảm nhận
+ Đảm bảo cân bằng giữa công suất phát và tiêu thụ
2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây
Chọn công suất cho máy bộ máy phát – máy biến áp 2 dây quấn:
đ

(

)

2.1.2 Máy biến áp liên lạc: giả sử chế độ truyền tải công suất là hạ lên cao và trung.

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
17


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

()

(

()

()

(

()

()
Tính toán lần lượt cho các khoảng thời gian:
(

)

(

(

)

(

)

(

(

)

(

)

(

(
)

()

()

(
(

)

()

(

ộ)

)

)

)
)

(

)

(

)

)

)

(

)

Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian tiếp theo. Ta có bảng tổng kết sau:
GIỜ

0-4

4-8

8-10

10-12

12-16

16-18

18-20

20-22

22-24

SCT(MVA)
31,38 21,975 31,375 31,375 40,775 31,375 31,375 31,375 21,975
SCC(MVA) 23,0115 55,675 46,275 56,375 57,075 43,24 65,475 44,235 32,42
SCH(MVA) 54,3915 77,65 77,65 87,75 97,85 74,615 96,85 75,61 54,395
2.2 Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp

2.2.1 MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MF- MBA hai dây quấn
Chọn loại máy biến áp 2 cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải có công suất đặt:
đ

(

đ

MBA Loại MBA

Sđm
(MVA)

Điện áp(kV)
C
H
242
10,5
121
10,5

B1
TДЦ
125
B4
TДЦ
125
2.2.2 MBA liên lạc tự ngẫu
Chọn loại MBA có điều chỉnh dưới tải:

)

Tổn thất(kW)
ΔP0
ΔPN
115
380
100
400

UN%

I0%

11
10,5

0,5
0,5

α

Sơ đồ không có thanh góp điện áp máy phát thì:Sthừa=SđmF=117,5MVA
(

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

)

Page |

18


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

Điện áp (kV)
Sđm
Loại MBA
(MVA) Cao Trung Hạ

Tổn thất (kW)
ΔPN
ΔP0
C-T C-H T-H
120 520

UN%
C-T
11

C-H
32

I0%
T-H
20

ATДЦTH 250 230 121 11

0,5
2.2.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp
a. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ không phải kiểm tra
b. MBA liên lạc
Ta cần kiểm tra các MBA liên lạc trong 2 trường hợp phụ tải trung cực đại và cực tiểu:
Thời điểm
SUT SUC
SFNM
SVHT
STD
SUF
Max(12-16h)
188,2 104,7
470,6
116,1
43,41
18,21
Min(22-24h)

150,6

93,02

376,5

78,47

38,19

16,19

*Tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại :
Trường hợp 1: hỏng một bộ bên trung
HT

STA

SCA
220 kV

MPĐ1

MPĐ2

110 kV

MPĐ4

MPĐ3

+ Điều kiện quá tải:
→188,2≤2.1,4.0,5.250=350 (MVA) → thỏa mãn
+ Phân bố lại công suất cho máy
(
(

đ

SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

)
)

(

)

Page |
19


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

(
)
Máy biến áp truyền công suất từ hạ lên trung và cao. Lúc này cuộn hạ mang tải nặng nhất:
max sc
Sthua

UTmax sc
SCH

97,54 (MVA)

< K qtsc *α*SđmTN

1,4*0,5* 250

175(MVA)

->Thỏa mãn

+Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với bình thường:
(
)
Nên hệ thống vẫn làm việc ở chế độ ổn định
Trường hợp 2: Hỏng một máy biến áp liên lạc tại thời điểm phụ tải trung cực đại.

HT

STA

SCA
220 kV

MPĐ1

MPĐ2

MPĐ3

+ Kiểm tra điều kiện quá tải:
α đ
→188,2≤1,4.0,5.250+106,65=281,65(MVA)→thỏa mãn
+ Phân bố lại công suất tại thời điểm
(

SđmF

UTmax
SUF

1 UTmax
*STD
4

110 kV

MPĐ4

)

1
4

(

)

(
)
Máy biến áp truyền công suất từ cuộn hạ lên cuộn cao và cuộn trung. Nên cuộn hạ mang tải
nặng nhất
=1,4.0,5.250=175
Máy biến áp vẫn làm việc bình thường
+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống:
SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

Page |
20


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD:Phùng Thị Thanh Mai

(
)
Kết Luận: Hệ thống vẫn làm việc ổn định
2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2.3.1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây
MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm (8760h)
Tổn thất điện năng được xác định theo công thức:
á

[Δ

Δ

Δ

(

ộ

) ]

[

(

) ]

ộ

) ]

[

(

) ]

(

)

đ

á

[Δ

Δ

Δ

(

đ

(

)

2.3.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Do có Δ
nên ta lấy:
Δ

Δ

(

Δ

Δ

(Δ

Δ

(Δ

Δ

(

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

)

)

(

)

(

)

)

(

)

(

)

)

(

)

(

)

Khi đó tổn thất điện năng được tính theo công thức:
Δ

Δ

∑ [Δ

(

)
đ

∑(

) Δ

∑(

) Δ

∑(

) Δ

Δ

(

)
đ

Δ

(

) ] Δ
đ

Từ đó ta có:
Δ

(

(
)

Vậy tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm:
Δ
Δ
Δ
SVTH:Nguyễn Đăng Giang –Đ4H3

)

(

)

Page |
21