Đồ án môn học nhà máy điện tính toán chọn máy biến áp

Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................................................3
CHƯƠNG I..............................................................................................................................................4
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY........................................................4
1.1.Chọn máy phát điện.....................................................................................................................4
1.2.Tính toán cân bằng công suất.......................................................................................................5
1.2.1.Phụ tải các cấp......................................................................................................................6
1.2.2.Phụ tải toàn nhà máy............................................................................................................8
1.2.3. Phụ tải tự dùng....................................................................................................................9
1.2.4. Công suất phát về hệ thống...............................................................................................11
1.2.5. Nhận xét.............................................................................................................................13
1.3.LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN......................................................................14
1.3.1.Đề xuất các phương án.......................................................................................................14
CHƯƠNG 2...........................................................................................................................................21
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP..........................................................................................................21
A.PHƯƠNG ÁN 1..............................................................................................................................21
2.1.Chọn loại và công suất máy biến áp:..........................................................................................21
2.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp.....................................................................................24
2.3.Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp......................................................................25
2.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp..........................................................................31
2.1.Chọn loại và công suất máy biến áp...........................................................................................35
2.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp.................................................................................37
2.3.Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp...................................................................39
2.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp......................................................................45
CHƯƠNG 3..........................................................................................................................................48

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 1


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

TÍNH TOÁN KINH - TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU..............................................................48
3.1.Chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho các phương án....................................................................48
A.Phương án 1.................................................................................................................................48
B.Phương án 2.................................................................................................................................50
3.1.1.Chọn sơ đồ nối điện............................................................................................................50
3.1.2.Sơ đồ nối điện.....................................................................................................................51
3.2.Tính toán kinh tế- kỹ thuật chọn phương án tối ưu...................................................................51
3.2.1.Phương án 1........................................................................................................................53
3.2.2.Phương án 2........................................................................................................................54
CHƯƠNG IV.........................................................................................................................................56
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH....................................................................................................................56
4.1.Đặt vấn đề..................................................................................................................................56
4.2.Chọn điểm ngắn mạch cho phương án 1...................................................................................56
4.3.Sơ đồ nối điện chính..................................................................................................................58
4.4.Tính dòng điện ngắn mạch theo điểm........................................................................................58

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 2

Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay điện năng tham gia vào mọi lĩnh vực trong 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 sang
các dạng năng lượng khác( nhiệt,cơ,hóa…) dễ dàng truyền tải và phân phối. Chính vì
vậy điện năng được ứng dụng rất rộng dãi.
Điện năng là nguồn năng lượng chính là điều kiện quan trọng để phát triển đất
nước. Vì vậy 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, 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 thực hiện đồ án này, em xin chân thành cảm ơn cô Ma Thị
Thương Huyền đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 11 tháng 9 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Mai

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 3

Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN
NỐI DÂY
Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân
bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng. Công việc này sẽ đảm bảo sự ổn
định hệ thống điện và chất lượng điện năng. Quyết định phương thức huy động nguồn
cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế. Dưới
đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và đề suất các phương án nối dây cho nhà máy
thủy điện mà ta sẽ thiết kế.

1.1.

Chọn máy phát điện

Theo yêu cầu của đề bài, thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện rút hơi có công
suất đặt 300MW gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 60MW. Nhà máy nối với hệ
thống thông qua đường dây kép 220kV, có chiều dài là 60km. Công suất hệ thống
(không kể nhà máy đang thiết kế) là 5000MVA, công suất dự trữ hệ thống là
200MVA, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh góp phía hệ thống ) là X*HT = 0,6.
-

Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải:
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát có Uđm=10,5kV
+ Phụ tải điện áp trung có Uđm=110kV

-

Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có Uđm=220kV.
Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy nên ta chọn các máy phát điện

cùng loại để đơn giản trong việc vận hành, điện áp càng cao càng tốt để giảm dòng
định mức của máy phát và dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này. Chọn 5 máy phát
điện loại TBФ-60-2 có các thông số như sau: 1
Bảng 1.1:Thông số của máy phát TBФ-60-2
Phụ lục I, “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, 2007
1

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 4


Đồ án môn học Nhà máy điện

Loại

máy

phát
TBΦ-60-2

1.2.

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Các thông số ở chế độ định mức

Điện kháng tương đối

n,

S,

P,

Xd ”

Xd ’

Xd

v/ph

MVA

MW kV

φ

kA

3000

75

60

0,8

4,125

0,146

0,22

1,691

U,

10,5

Cos Iđm,

Tính toán cân bằng công suất

Trong việc sản xuất, truyền tải cũng như tiêu thụ điện năng, tại mỗi thời điểm điện
năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng tiêu thụ
điện năng ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.
Việc nắm được quy luật này là tìm được đồ thị phụ tải và điều này rất quan trọng
đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn
được các phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật, nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra, việc dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép
chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy
phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy phát

điện với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của
từng cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max và hệ số
công suất cosϕ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện
áp theo công thức biểu kiến sau:2
S(t) =

P max
.P(t) %
Cosϕ

(1)

Trong đó:

“Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2007,
trang 14
2

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 5


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Pmax : công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ cực đại (MW)
P(t)% : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t cho dưới dạng %

S(t): Công suất biểu kiến ở phụ tải ở thời điểm t (MVA)
1.2.1. Phụ tải các cấp
a)

Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 kV

Phụ tải cấp điện áp máy phát đã cho : Pmax = 26MW, cosϕ = 0,86.
Phụ tải bao gồm :
-

4 lộ kép x 5 MW x4 km.

-

2 lộ đơn x3 MW x 4 km.

Đầu bài cho bảng biến thiên công suất tác dụng tại thời điểm t, tính theo phần
trăm (%),công thức (1) cho phép tính công suất biểu kiến của phụ tải với bảng kết
quả sau :
Bảng 1.2: Công suất phụ tải máy phát 10,5 kV :
t (h)

0÷4

4÷7

7 ÷ 11

11 ÷ 13

13 ÷ 17

17 ÷ 21

21 ÷ 24

P%

60

70

90

80

90

100

90

Sđp(MVA)

18.14

21.16

27.21

24.19

27.21

30.23

27.21

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 6


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Sdp MVA

30

27.21

30.23
27.21

27.21

21.16

20 18.14

10

0

4

11 13 17

7

21

h

24

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.

b) Phụ tải điện áp trung 110 kV
Phụ tải điện áp trung đã cho Pmax = 120 MW, cosϕ = 0,89
Phụ tải bao gồm các đường dây: 2 kép.
Tương tự tính công suất biểu kiến của phụ tải ở cấp địa phương ta có bảng
kết quả sau:
Bảng 1.3: Công suất phụ tải cấp điện áp trung 110kV:
t (h)

0÷4

4÷7

7 ÷ 11

11 ÷ 13

13 ÷ 17

17 ÷ 21

21 ÷ 24

P110%

70

80

90

90

90

100

80

SUT(MVA)

74.12

84.71

95.29

95.29

95.29

105.88

84.71

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 7


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

S MVA
T

105.88

100

95.29
84.71

84.71

80
74.121

60
40

20

4

0

7

11 13 17

21

24

h

Hình 1.2: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp.
1.2.2. Phụ tải toàn nhà máy
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là Pđ=5 x 60 = 300 MW, cosϕ=0,8

Công suất biểu kiến của toàn nhà máy được tính theo công thức sau:3
Stnm(t) =

P%(t)
. Pd
Cosϕ

(2)

Trong đó :
Stnm(t) : Công suất phát của toàn nhà máy ở thời điểm t.

P%(t) : Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

Pd : Tổng công suất đặt của toàn nhà máy.

“Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2007,
trang 12).
3

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 8


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Dựa vào công thức (2) tính công suất biểu kiến của toàn nhà máy ta có bảng kết

quả sau:
Bảng 1.4: Công suất phụ tải của toàn nhà máy:
t (h)

0÷4

4÷7

7 ÷ 11

11 ÷ 13

13 ÷ 17

17 ÷ 21

21 ÷ 24

PNM%

70

80

100

80

90

100

90

Stnm(MVA)

262.5

300

375

300

337.5

375

337.5

S
MVA

400

375

375

350

337.5

337.5

300

300
262.5

250
200

0

4

7

11 13 17

21

24

h

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.3. Phụ tải tự dùng

Trong nhà máy nhiệt điện thì phụ tải tự dùng chiếm một phần đáng kể khoảng
(5÷10)% tổng công suất phát ra của nhà máy. Một cách gần đúng ta có thể xác định
phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau 4 :
4

“Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2007,
trang 13).

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 9


Đồ án môn học Nhà máy điện

Std (t) =
Trong đó :

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Stnm ( t )
α % n.PdmF
.
(0,4 + 0,6.
)
n.SdmF
100 Cosϕ td

(3)

Std(t) là công suất tự dùng tại thời điểm t,MVA
α% là lượng điện phần trăm tự dùng, α = 6%

Cosϕtd là hệ số công suất phụ tải tự dùng, Cosϕtd = 0,86
n là số tổ máy phát.
PđmF, SđmF là công suất tác dụng và công suất biểu kiến định
mức của 1 tổ máy phát.
Stnm(t) là công suất phát toàn nhà máy ở thời điểm t.
Dựa vào công thức (3) ta có bảng kết quả sau.
Bảng 1.5: Công suất tự dùng của nhà máy:
t (h)

0÷4

4÷7

7 ÷ 11

11 ÷ 13

13 ÷ 17

17 ÷ 21

21 ÷ 24

Stnm(t)

262.5

300

375

300

337.5

375

337.5

Std(MVA)

17.16

18.42

20.93

18.42

19.67

20.93

19.67

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 10


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

STD MVA
20.93

20
17.16

19.67

20.93

18.42

19.67

15

10

5

0

4

7

11 13 17

21

24

h

Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
1.2.4. Công suất phát về hệ thống
Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ
tải điện áp trung áp và phát lượng công suất thừa lên hệ thống 220 kV.
Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy bằng tổng công suất tiêu thụ.
Stnm(t)=Std(t)+Sđp(t)+SUT(t)+ SVHT(t)
Vậy công suất phát về hệ thống:
SVHT(t)= Stnm(t)- Std(t)+Sđp(t)+SUT(t) 
Trong đó:
SVHT(t): Công suất về hệ thống tại thời điểm t,MVA
Std(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t,MVA
Sđp(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t,MVA
SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 11


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

SUT(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t,MVA
Stnm(t): Công suất của toàn nhà máy tại thời điểm t,MVA
Thay các giá trị đã tính được ở trên ta được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng
công suất phát về hệ thống ở bảng sau:

Bảng 1.6: Công suất phát về hệ thống.
t (h)

0÷4

4÷7

7 ÷ 11

11 ÷ 13 13 ÷ 17 17 ÷ 21 21 ÷ 24

Stnm(t)

262.5

300

375

300

337.5

375

337.5

Sđp(t)

18.14

21.16

27.21

24.19

27.21

30.23

27.21

SUT(t)

74.12

84.71

95.29

95.29

95.29

105.88

84.71

Std(t)

17.16

18.42

20.93

18.42

19.67

20.93

19.67

SVHT(t)

153.08

175.71

231.57

162.1

195.33

217.96

205.91

S
MVA

400

375

375
337.5

300

300

337.5

300

262.5
231.57
200

217.96

175.71
153.08

100

162.1

21.26

18.14
17.26

27.21
20.93

18.42
4

105.88

95.29

74.12 84.71

0

205.91

195.33

7

30.23

24.19 27.21
19.67
18.42
11

13

84.71
27.21
19.67

20.93
17

21

24

t(h)

Hình 1.5: Đồ thị công suất phát về hệ thống
SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 12

Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

1.2.5. Nhận xét
• Nhà máy gồm 5 tổ máy. Công suất mỗi tổ máy là 60MW.
• Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:
 Cấp điện áp máy phát( phụ tải địa phương): 10,5kV.
 Cấp điện áp trung: 110kV
 Cấp điện áp cao: 220kV
• Nhà máy thiết kế có công suất đặt là 300MW. Công suất hệ thống là 5000MVA
chiếm 6%.
• Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) 10,5kV có:
max
S DP
= 30, 23MVA
min
S DP
= 18,14 MVA

Phụ tải địa phương khi cực đại và cực tiểu so với công suất đặt của toàn nhà máy
chiếm lần lượt là : 10,07% và 6,05%.
• Phụ tải cấp điện áp trung 110kV có:
max
SUT
= 105,88MVA
min
SUT

= 74,12 MVA

Phụ tải cấp điện áp trung khi cực đại và cực tiểu so với công suất đặt của toàn
nhà máy chiếm lần lượt là: 35,29% và 24,71%
• Công suất phát về hệ thống:
max
SVHT
= 231,57 MVA
min
SVHT
= 153, 08 MVA

Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 13


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

thống khi cực đại so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 77,19%
Qua phân tích trên ta thấy nhà máy nhiệt 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 mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên tới
77,19%.
1.3.

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

1.3.1. Đề xuất các phương án
Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một công việc rất quan trọng
trong thiết kế nhà máy. Lựa chọn sơ đồ phải thoả mãn các yêu cầu về kinh tế -kĩ thuật
cũng như đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Dựa vào đặc tính công suất của toàn nhà máy và của từng cấp điện áp, sơ đồ nối
điện giữa các cấp điện áp cần thỏa mãn một số nguyên tắc phục vụ cho việc đề xuất
các phương án nối điện của nhà máy, cụ thể như sau:
•

Nguyên tắc 1:
Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp

cấp máy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát,phía trên máy
cắt của MBA liên lạc. Quy định về mức công suất nhỏ của địa phương là: cho phép rẽ
nhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mức
của 1 tổ máy.
Ta có:

Sdpmax
30, 23
.100 =
.100 = 20,15 % > 15 %
2.SdmF
2.75

Do vậy, dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng của
những máy phát nối lên thanh góp điện áp máy phát được lấy điện từ thanh góp điện
áp máy phát.

Nguyên tắc 2:
•
Do có thanh góp điện áp máy phát nên phải chọn số lượng máy phát nối lên thanh
góp này sao cho tổ máy phát trong chúng nghỉ việc thì các tổ máy phát còn lại phải
đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng của những tổ máy
này.
SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 14


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

(n1- 1).SđmF ≥ Sđpmax+

n −1
.Stdmax
n

Trong đó: n1 là số máy phát nối lên thanh góp Uf
n là số tổ máy phát
Dựa vào công thức trên ta có:
(n1- 1).75 ≥ 30,23+

5 −1
.20,93
5

 n1 ≥ 1,63
Vậy chọn 2 máy phát nối lên thanh góp Uf.
Nguyên tắc 3:
•

Trong trường hợp có 3 cấp điện áp, nếu thỏa mãn cả 2 điều kiện sau:
-Mạng điện cao áp và trung áp có điện áp UC= 220kV, UT= 110kV
⇒ đều là trung tính nối đất

-

Hệ số có lợi:

α=

U C − U T 220 − 110
=
= 0,5
UC
220

Do thỏa mãn 2 điều kiện mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất và có hệ số có
lợi α = 0,5 nên ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc.
•

Nguyên tắc 4:
Chọn số lượng bộ máy phát điện-máy biến áp(MFĐ-MBA) hai cuộn dây

ghép thẳng lên thanh góp cấp điện áp tượng ứng dựa trên cơ sở công suất cấp và công
suất tải tương ứng.

Trong trường hợp MBA liên lạc là MBA ba cuộn dây thì việc ghép số bộ
MFĐ-MBA hai cuộn dây bên trung phải thỏa mãn điều kiện: tổng công suất định mức
các máy phát ghép bộ phải nhỏ hơn công suất min của phụ tải phía trung:

∑S

cácbô

dmF

≤ Smin
UT

(4)

Điều kiện (4) được đưa ra để không cho công suất truyền tải qua 2 lần
MBA, nhằm giảm tổn thất điện năng trong MBA.Nhưng điều kiện này không cần thiết
với trường hợp MBA liên lạc là tự ngẫu vì MBA tự ngẫu khuyến khích chế độ truyền
tải công suất từ trung sang cao.
Dựa vào các phân tích trên ta vạch ra các phương án nối điện sau:
• Phương án 1:
SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 15


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

PHUONG ÁN 1
HT
phô t¶i 110 kV
220kV

110kV

B1

B2

B3

B4

B5

K

Std1 Std2 Sdp2

Sdp3 Std3

Std4

Std5

Hình 3.1:Sơ đồ nối điện phương án 1.

Phương án này dùng hai bộ máy phát điện- máy biến áp tự ngẫu,hai bộ máy

phát điện- máy biến áp hai cuộn dây phía trung, một bộ máy phát điện- máy biến áp
hai cuộn dây phía cao, phụ tải địa phương lấy ở phía hạ áp, trên thanh góp của hai
máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng lấy ở trên thanh góp của máy biến áp tự ngẫu và
ở đầu cực của máy phát nối bộ với máy biến áp hai dây quấn ở phía cao và trung.
- Ưu điểm
+ Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải ở trường hợp bình
thường và sự cố.
+ Công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu là không lớn do đó có lợi về tổn
thất.
+ Số lượng máy biến áp ít, sơ đồ vận hành đơn giản.
SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 16


Đồ án môn học Nhà máy điện

-

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Nhược điểm
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong việc lắp đặt và sửa chữa.

•

Phương án 2:

PHUONG ÁN 2
HT

phô t¶i 110kV
220kV

B4

110kV

B1

B2

B3

B5

K

Std4

Std1 Std2 Sdp2

Sdp3 Std3

Std5

Hình 3.2:Sơ đồ nối điện phương án 2.
Phương án này dùng hai bộ máy phát điện- máy biến áp tự ngẫu, hai bộ máy
phát điện- máy biến áp hai cuộn dây phía cao, một bộ máy phát điện- máy biến áp hai
cuộn dây phía trung. Phụ tải địa phương lấy ở phía hạ áp, trên thanh góp của hai máy
biến áp tự ngẫu. Phụ tải tự dùng lấy ở trên thanh góp phía hạ áp của máy biến áp tự

ngẫu và ở đầu cực máy phát nối bộ với máy biến áp hai dây quấn ở phía cao và phía
trung.
-

Ưu điểm:

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 17


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

+ Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp, lượng công suất
thiếu ở phía trung áp được lấy từ MBA TN cung cấp sang.
-

Nhược điểm:
+ MBA 2 dây quấn phía cao áp nhiều hơn phương án 1 nên giá thành đắt hơn.

•

Phương án 3:
PHUONG ÁN 3
HT
phô t¶i 110kV
220kV

110kV

B2

B3

B5

B4

B1

K

Std2

Sdp2

Sdp3 Std3

Std5

Std4

Std1

Hình 3.3:Sơ đồ nối điện phương án 3.
Phương án này dùng hai máy biến áp tự ngẫu để tải công suất và liên lạc giữa
hai hệ thống 220kV và 110kV, phía trung áp có ba bộ máy phát điện- máy biến áp,
phụ tải địa phương lấy ở phía hạ áp trên thanh góp của hai máy biến áp tự ngẫu, phụ

tải tự dùng lấy ở trên thanh góp phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và ở đầu cực máy
phát nối bộ với máy biến áp hai dây quấn ở phía trung.
-

Ưu điểm:
+ Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải trong trường hợp bình
thường và sự cố.

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 18


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

+ Số lượng và chủng loại máy biến áp ít.
+ Sơ đồ đơn giản.
-

Nhược điểm:
+ Tổng công suất phát của ba bộ mát phát- máy biến áp luôn lớn hơn công suất
phụ tải bên trung nên phần công suất còn thừa phải truyền qua hai lần biến áp
không có lợi về tổn thất.

•

Phương án 4:
HT

PHUONG ÁN 4
phô t¶i 110kV
220kV

B4

B5

B1

110kV

B2

B3

K

Std4

Std5

Std1 Std2 Sdp2

Sdp3 Std3

Hình 3.4:Sơ đồ nối điện phương án 4
Phương án này dùng hai bộ máy phát điện- máy biến áp tự ngẫu, ba bộ máy
phát điện- máy biến áp hai cuộn dây phía cao. Phụ tải địa phương lấy ở phía hạ áp,

trên thanh góp của hai máy biến áp tự ngẫu. Phụ tải tự dùng lấy ở trên thanh góp phía

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 19


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và ở đầu cực máy phát nối bộ với máy biến áp hai dây
quấn ở phía cao.
- Ưu điểm:
+ Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, số lượng thiết bị ít.
+ Chủng loại thiết bị ít, thuận tiện cho việc tính toán, vận hành và sửa chữa.
- Nhược điểm
+ Khi có sự cố máy biến áp liên lạc thì máy biến áp liên lạc còn lại phải tải một
lượng công suất đủ cho phụ tải bên trung lên công suất máy biến áp tự ngẫu.
+ Sơ đồ phức tạp phía 220kV, vốn đầu tư MBA cấp 220kV rất lớn.
+ Số lượng máy biến áp bên cao áp (220kV) nhiều nên chi phí tốn kém.
1.3.2. Nhận xét:
Thông qua phân tích ưu nhược điểm của từng phương án ta thấy 2 phương án 1
và 2 có những điểm nổi bật hơn so với 2 phương án còn lại:
 Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối.
 Tổn thất công suất nhỏ.
 Chi phí đầu tư thấp.
 Ta nên chọn phương án 1 và 2 để tiếp tục tính toán chọn phương án tối ưu.

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 20


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất
các máy biến áp rất lớn và bằng (4 ÷ 5) lần tổng công suất của các máy phát điện. Do
đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng
máy biến áp ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ
tiêu thụ, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không
ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp.
Gỉa thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức
của chúng.
A. PHƯƠNG ÁN 1.

2.1.

Chọn loại và công suất máy biến áp:

a. Chọn biến áp B4 , B5
Điều kiện chọn : SđmB ≥ Sbô =SđmF -

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

1
1
.Std max = 75 − .20,93 = 70,81 MVA
5
n

Page 21


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Tra bảng5chọn MBA B4 , B5 kiểu TДЦ_80, các cấp điện áp 115/ 10,5.
Bảng 2.1: Thông số của máy biên áp TДЦ80-115/10,5
Thông số

U, kV

Un%
∆Po,

Sđm
Mã hiệu

MVA

C

T

H

Kw

TДЦ

80

121

-

10,5

70

∆Pn ,kW

310

C-T

C-H

T-H

-

10,5

-

IO%

0,55

b. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B2 , B3
Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện:
SđmB2 = SđmB3 ≥

1 max
.Sthua
2α

Sthua = ∑ SdmF − ( S dp + SUT ) + Std max 

min


Trong đó:

∑S

dmF

tổng công suất các máy phát nối vào phía trung và hạ áp.

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

U c − U T 220 − 110
=
= 0,5
Uc
220
Sthua = 4.SdmF − ( S dp + SUT ) + Std max 

min


Sthua = 4.75 − [ 74,121 + 18,14 + 20,93] = 186,809 (MVA)

Bảng 2.5 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS. Phạm Văn Hòa NXB khoa học và
kĩ thuật 2007 trang 140
5

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 22


Đồ án môn học Nhà máy điện

SđmB2 = SđmB3 ≥

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

1 max
1

.Sthua =
.186,809 = 186,809(MVA)
2α
2.0,5

Tra bảng6 chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH công suất 200 MVA.
Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho bởi bảng sau:
Bảng 2.2: Thông số của MBA tự ngẫu ATДЦTH200-230/121/11
Thông số

U, kV

Un%
∆Po,

Sđm
Mã hiệu

MVA

C

T

H

Kw

ATДЦTH

200

230

121

11

105

∆Pn ,kW

430

C-T

C-H

T-H

11

32

20

IO%

0,5

c. Chọn biến áp B1
Điều kiện chọn : SđmB ≥ Sbô =SđmF -

1
1
.Std max = 75 − .20,93 = 70,81MVA
5
n

Tra bảng7 chọn MBA B1 kiểu TДЦ_80, các cấp điện áp 230/ 11
Bảng 2.3: Thông số của máy biên áp TДЦ80-230/11
Thông số

U, kV
Sđm

Mã hiệu

TДЦ

MVA

80

Kw
C

242

Un%

∆Po,
T

-

H

10,5

∆Pn ,kW

A

C-H

80

330

C-T

C-H

T-H

-

11

-

IO%

0,6

Bảng 2.6 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS. Phạm Văn Hòa NXB khoa học và
kĩ thuật 2007 trang 145.
7 Bảng 2.6 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS. Phạm Văn Hòa NXB khoa học và
kĩ thuật 2007 trang
6

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 23


Đồ án môn học Nhà máy điện

2.2.

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

Phân bố công suất cho các máy biến áp.

Phân bố công suất cho các máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát, máy biến áp 2
cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa thiếu còn lại do máy biến áp liên
lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu ( phụ
tải). Ta không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp nhằm mục đích đảm bảo
vận hành đơn giản không cần chọn máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát, máy biến áp

2 cuộn dây là loại máy biến áp không có điều chỉnh dưới tải làm giảm vốn đầu tư.
Máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ với máy phát điện.
1
n

Sbộ= SđmF − Std max
Trong đó:
n: số bộ máy phát của nhà máy.
SđmF : Công suất định mức của một tổ máy phát.
Stdmax : Công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy.
1
5

 Sbộ= 75 − .20,93 = 70,81(MVA)
Phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu liên lạc được xác
định theo công thức :

1
1
SCC (t) = (SVHT (t) − SB1 (t)) ; SCT (t) = ( SUT (t) − 2.SbôT (t) ) ;
2
2
SCH (t) = SCC (t) + SCT (t)

Trong đó:
SCC(t), SCT(t), SCH(t) là công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp liên
lạc tại thời điểm t.
SUT(t) công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 24


Đồ án môn học Nhà máy điện

GVHD: Ths.Ma Thị Thương Huyền

SVHT (t) công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Tại các thời điểm khác nhau, công suất các cuộn dây của MBA được tính theo
công thức trên và kết quả ghi vào bảng :
Bảng 2.4: Bảng phân bố công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu.
t (h)

0÷4

4÷7

7 ÷ 11

11 ÷ 13 13 ÷ 17 17 ÷ 21 21 ÷ 24

SVHTMVA

153.08 175.71 231.57

162.1

195.33

217.96

205.91

SUT MVA

74.12

84.71

95.29

95.29

95.29

105.88

84.71

SCC MVA

41.135

52.45

80.38

45.65

62.26

73.58

67.55

SCT MVA

-33.75

-28.46

-23.16

-23.16

-23.16

-17.87

-28.46

SCH MVA

7.39

23.99

57.22

22.49

39.1

55.71

39.09

Dấu (-) ở đây thể hiện công suất tải từ cuộn trung sang cuộn cao của máy biến áp
tự ngẫu.
Kết luận: Dựa vào bảng phân bố công suất ta thấy máy làm việc ở chế độ truyền
công suất từ hạ và trung lên cao.

2.3.

Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp.

* Trường hợp MBA làm việc quá tải cần phải được tính đến chính là các trường
hợp khi MBA mang tải nặng nề nhất khi , có một MBA nào đó không hoạt động .
Ta xét các tình huống sự cố sau:
a) Sự cố 1: Sự cố một máy biến áp liên lạc vào lúc phụ tải bên trung cực đại .

SVTH: Trần Thị Mai_D6H2

Page 25