Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

nhà máy điện

Lời nói đầu
*

*******

*

Trong giai đoạn đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá,
hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển
của đất nớc .Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản
xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà
máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện , tạo điều kiện cho sự phát
triển của đất nớc.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong môn học Nhà máy điện
và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Phạm Văn Hoà ,em đã hoàn
thành nhiệm vụ thiét kế môn học nhà máy điện
Em xin chân thành cám ơn sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong Bộ
môn trong quà trình thiết kế môn học qua đó giúp cho em nhiều kinh
nhiệm để chuẩn bị cho quá trình tốt nghiệp sắp tới

Sinh viên thực hiện
Phạm Trung Thanh

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 2

nhà máy điện

Chơng I

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện
năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng
tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là
rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm
bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất
của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với
nhau và giữa các nhà máy điện với nhau.
I.1. Chọn máy phát điện

Nhà máy thiết kế có tổng công suất 4ì60 MW = 240MW. Do đã biết số
lợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng
ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện
sẽ giảm thấp.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy
phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đợc
đợc loại máy phát sau:
+ Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-60-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1-1
S

P

Ký hiệu

MVA

MW

TB-60-2

75

60

cos
0,8

U

I

KV

KA

10,5

4,125

Điện kháng tơng
tơng đối
Xd
Xd

Xd
0,146
0,217
1,66

Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp
Để đảm bảo vận hành an toàn , tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà
máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ỏ
các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay
đổi. Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất
quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có
thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và
kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải
còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất
giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa
các nhà máy điện với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ
tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max
và hệ số costb của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp
điện áp theo công suất biểu kiến theo công thức sau :
I.2.

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 2


nhà máy điện

Pt
CosTB

p%.Pmax
100
Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t
cosTB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
P% : Phần trăm công suất cực đại.
St =

với : Pt =

Pmax : Công suất của phụ tải cực đại
I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Nhà máy gồm 4 tổ máy có: PFđm = 60 MW, cosđm = 0,8 do đó

S dm =

PFdm
60
=
= 75MVA.
cos dm 0,8

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
PNMđm = 4ìPFđm = 4 ì 60 = 240 MW SNMđm = 300 MW
Phụ tải nhà máy và công thức:
S tnm (t ) =

P %(t ). PFdm
100. cos

Ta đợc quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1
Bảng 1-2

sTNM(t)
300

225

240

225

T(h)
0

24

Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
I.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy:
Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 7% công suất định mức của nhà
máy với cos = 0,8 đợc xác định theo công thức sau:

S td (t ) =

%. PdmF
S (t )

(0,4 + 0,6 ì tnm )
100. cos
S F dm

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 3


nhà máy điện

Trong đó :
Std(t) : Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t
SFđm : Công suất định mức của nhà máy MVA
SNM(t) : Phụ tải tại thời điểm t theo bảng 1-2
Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) phụ tải tự dùng nhà máy theo thời
gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-2
Bảng 1-3

Std(t)
17.85

21
18.48

17.85

T(h)
24

Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy.
I.2.3. Phụ tải điện áp máy phát
Máy phát có Pmax = 18 MW, cos = 0,85
P%(t ).PMax
SUF ( t ) =
100.Cos
Ta có kết quả ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3
Bảng 1-4

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 4


nhà máy điện
Suf(t)

21.176
18

12.706

12.706

T(h)
24

Hình 1-3: Đồ thị phụ tải điện áp máy phát

I.2.4. Phụ tải điện áp trung
Cấp điện áp (35KV) có Pmax = 120 MW, cos = 0,85
P%(t ).PMax
SUT ( t ) =
100.Cos
Ta có kết quả ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải hình 1- 4
Bảng 1-5

Sut

141,17
120

91,76

91,76

t(h)

Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp trung
I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy - công suất phát vào hệ thống

Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
STNM(t) = Std(t) + SUF(t) +SUT(t) +SVHT(t)
SVHT(t) = STNM(t) - [Std(t) + SUF(t) + SUT(t)]
Từ đó ta lập đợc kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà
máy nh bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hình 1-5
Bảng 1-6
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 5


nhà máy điện

SVHT
119,8
102,7

102,7

80,3
74,4

t(h)

Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống
I.4. Nhận xét
I.4.1. Dự trữ của hệ thống

Ta có dự trữ quay của hệ thống S = 100 MVA, lớn hơn so với công suất
một máy phát. Công suất của hệ thống SHT= 1000 MVA
I.4.2. Điện áp
Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là:
Cấp điện áp máy phát Uđm= 10 KV
Cấp điện áp trung có Uđm= 35KV
Phát công suất lên hệ thống ở cấp điện áp 110 KV

Sinh viên:Phạm Trung Thanh

Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 6


nhà máy điện

Chơng II.

Nêu các phơng án và chọn MBA
II.1. Nêu các phơng án

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan
trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại
lợi ích kinh tế lớn mà còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật
Cơ sở để để xác định các phơng án có thể là số lợng và công suất máy
phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới và phụ tải tơng ứng , trình tự xây
dựng nhà máy điện và lới điện
Chọn phơng án nối dây sơ bộ theo một số nguyên tẵc sau :
+) Nếu SuFmax (15ữ23)% SđmF thì không cần thanh góp điện áp máy phát
+) Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lợng máy phát nối vào thanh góp
phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn
lại phải đảm bảo phụ tải địa phơng và tự dùng
+) Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi 0,5
thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp.
+) Sử dụng số lợng bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và
trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó.
Nếu cấp điện áp 35 kV thì điều kiện ghép bộ bên trung phải STmin
Sbộtrung STmin
+) Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm

bảo Sbộ Sdự phòng ht
+) Nếu phụ tải UT quá nhỏ thì không nhất thiết dùng MBA 3 cuộn dây ,TN
liên lạc mà chỉ coi đó là một trạm địa phơng đợc lấy điện từ thanh góp cao
hoặc từ đầu cực máy phát
Nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 60 MW
có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải
Vì (15% - 23%)SdmF = (15% - 23%).75 = (11,25 17,25)
Nên UUFMax = 21.176 >(11,25 17,25) Cần thanh góp phía hạ áp
Dự trữ quay của hệ thống Sdp= 100 MVA.Ta không thể ghép chung hai
máy phát với một máy biến áp vì
Sbộ = 2.75 = 150 MVA > Sdp ht = 100 MVA
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 7


nhà máy điện

Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau:
Phơng án I:

SVHT

F1

ST max

F4

F3

F2

Hình 2-1: Sơ đồ nối điện phơng án 1
Phơng án II:

SVHT

F2

F3

ST max

F4

F1

Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II
II.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án
II.1.1.Chọn công suất máy biến áp
Máy biến áp (mba) là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống
điện.Tổng công suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy
phát điện Chọn mba trong nhà máy điện là loại , số lợng , công suất định mức
và hệ số biến áp . MBA đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều
kiện bình thờng và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất
Nguyên tắc chung để chọn mba là trớc tiên chọn SđmB lớn hơn hoặc bằng
công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thờng , sau
đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của mba Xác định công

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 8


nhà máy điện

suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống .Ta lần lợt chọn
mba cho từng phơng án
Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trờng nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định
mức của chúng theo nhiệt độ .
Phơng án I:
Máy biến áp B1 và B2 (MBA bộ)
Máy biến áp B1, B2 đợc chọn là máy biến áp hai cuộn dây với điều kiện:
SđmB SđmF -

S tdMax
21
= 75 = 69.75 ( MVA)
n
4

(n- số máy phát)
Vậy ta có thể chọn các loại máy biến áp có các thông số nh bảng 2-1 sau:
Bảng 2-1
MBA

Sđm

MVA

UCđm
(KV)

UHđm
(KV)

BI(T)

75

35

10,5

B2(T)

75

110

10,5

PO
(KW)
135
165

PN

(KW)
400
400

UN%

IO%

8.5

2.5

10.5

4

MBA 3 cuộn dây cấp điện áp 110/35/10 Kv
S

max
Thua

1 n1
2
Min n1 max 1

= S dmF SUF
+ STD = 2.75 12.706 + .21 = 63.397( MVA)
2 1
n

4

2


(n1- số máy phát nối vào thanhg góp máy phát)
max
S dmB S Thua
= 63,937 ( MVA)

Chọn máy TTH có S = 75(MVA) Giá 70.103.40.103 Đồng
Bảng 2-2
Sđm
MVA

UCđm
(KV)

UTđm
(KV)

UHđm
(KV)

75

121

38.5

15.75

PO
(KW)
210

PNCH
(KW)
450

IO%

UN %
(CT)

UN %
(CH)

UN %
(TH)

4

11.5

21

8

1

2

Vơí MBA 3cuộn dây thì PNC = PNT = PNH = PNCH
Kiểm tra sự cố
+) Hỏng bộ bên trung
2kscqt. SdmLL STMax 2.1,4.75 =210 141.176
+)MBALL- phân bố công suất
1 Max
1

SCT = 2 ST S dmll 2 .141,176 = 70.59 75

max


1
sTD


S H 60.75 68.2
S
=
S

S

CH dmF
UF
2
n

S = S S S 60.75 70.59 = 9.84 21.176
CH
CT
H
CC


Công suất thiếu
SThiếu = (SVHT +SUC) -(Sbộ +SCC) = 119,824 -69,75 +9,84 =59,914(MVA)
SThiếu Sdự trữ HT = 100 (MVA)
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 9


nhà máy điện

Phơng án II:
Máy biến áp B1 và B2 (MBA bộ)
Máy biến áp B1, B2 đợc chọn là máy biến áp hai cuộn dây với điều kiện:
SđmB SđmF -

S tdMax
21
= 75 = 69.75 ( MVA)
n
4

Vậy ta có thể chọn các loại máy biến áp có các thông số nh bảng 2-3 sau:
Bảng 2-3
MBA

Sđm
MVA

UCđm
(KV)

UHđm
(KV)

BI(T)

75

35

10,5

B2(T)

75

35

10,5

PO
(KW)
135
135

PN
(KW)
400
400

U N%

IO%

8.5

2.5

8.5

2.5

MBA liên lạc - không bộ có thanh góp
1 n1
2
Min n1 max 1

max
SThua
= S dmF SUF

+ STD = 2.75 12.706 + .21 = 63.397( MVA)
2 1
n
4

2


(n1- số máy phát nối vào thanhg góp máy phát)

max
S dmB S Thua
= 63,397

Chọn máy TTH có S = 75(MVA) Giá 70.103.40.103 Đồng
Bảng 2-4
Sđm
MVA

UCđm
(KV)

UTđm
(KV)

UHđm
(KV)

PO
(KW)

PNCH
(KW)

IO%

UN %
(CT)

75

121

38.5

15.75

210

450

4

11.5

UN
%
(CH
)
21

UN %
(TH)
8

1
2

Với MBA 3cuộn dây thì PNC = PNT = PNH = PNCH
Kiểm tra sự cố
+) Hỏng bộ bên trung
2kscqt. SdmTN STMax -Sbộ 2.1,4.75 =210 141.176 -69,75 =71.426
+)MBALL - phân bố công suất
1 Max
1

SCT = 2 ST Sbo S dmll 2 .141,176 69,75 = 0.838 75

max

1
1
sTD


S H 60,75 68.2
S
=
S

S

CH
dmF
UF

2
2
n



S = S S S 60,75 0.838 = 59,912
CH
CT
H
CC


Công suất thiếu
SThiếu = (SVHT + SUC) -(Sbộ+ SCC) = 119,824 -69,75 59,912 = -9,838(MVA)
SThiếu Sdự trữ HT = 100 (MVA)
Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.

Phân bố công suất cho MBA
+)Sơ đồ bộ (máy phát - mba) cho mang tải bằng phẳng thừa thiếu còn lại
do MBA liên lạc đảm nhận. Phân bố công suất trong máy BALL
+)Phơng án I
SCT = 12(SUT(t) - SBộ)
Sinh viên:Phạm Trung Thanh

Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 10


nhà máy điện

Bảng 2-5

SCC = 12(SVHT(t) + SUC(t))
Bảng 2-6

SCH(t) = SCT(t) + SCC(t)
Bảng 2-7

+)Tổn thất công suất ngắn mạch trong mba LL
1
2

MBA 3cuộn dây thì PNC = PNT = PNH = PNCH
PNC = PNT = PNH =

1 CH 1
PN = .450 = 250( Kw)
2
2

P K S 2
Vậy ALL = n.P0..8760 + N . Ki ti .365 =6082(MWh)
n S dm B

2

S
MBA bộ (35/10,5) ATN = .P0..8760 + bo PN .8760 =4213 (MWh)
S dmBA
2

(110/10,5) ATN

S
= P0. .8760 + bo PN .8760 =4476
S dmBA

(MWh)

Tổn thất theophơng án I:
AI =6082+4213+4476 = 14771(MWh)
+)Phơng án II
SCT = 12(SUT(t) - SBộ)
Bảng 2-8

SCC = 12(SVHT(t) + SUC(t))
Bảng 2-9

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 11

nhà máy điện

SCH(t) = SCT(t) + SCC(t)
Bảng 2-10

+)Tổn thất công suất ngắn mạch trong mba LL
1
2

MBA 3cuộn dây thì PNC = PNT = PNH = PNCH
PNC = PNT = PNH =

1 CH 1
PN = .450 = 250( Kw)
2
2

P K
N
n
.

P
.
8760
+

Vậy ALL =

0.
n

S
. Ki
S dm B






2


t i .365 =6083(MWh)

2

S
MBA bộ (35/10,5) ATN = .P0..8760 + bo PN .8760 =4213 (MWh)
S dmBA

Tổn thất theo phơng án II:
AII =6083 + 4213 + 4213 = 14509(MWh)
Tổng kết quả ta có bảng kết quả sau:
Bảng 2-6
Phơng án
Phơng án I
Phơng án II

14771
14509
A (MWh)

Chọn kháng phân đoạn (khi có thanh góp UF)
1)Phân bố phụ tải các phân đoạn
Kép - lấy điện từ hai phân đoạn, đối xng nhất có thể
3đơn x 2

G2

4 kép x 1.5

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

G3
Trang 12


nhà máy điện

2)Chọn kháng phân đoạn
UđmK UđmHT
IđmK Icb
XK% = 10 -12%
Dòng cỡng bức: bình thờng Icb=0
+) Xét hai sự cố: hỏng MBALL và hỏng MF
Sự cố 1- Hỏng MBALL
S SCI = K qtSC .S dmB +

8
21
PI
1 td
F
+ 75 = 45( MVA)
+ S Max
S dm
=1,4.75 +
0,85 4
cos n

Sự cố 2- Hỏng MF
S SCII
=

n1 1 max
PI'
1
F
Mux
= ( n1 1) S dm S uù
S td +
2
n
cos pt
1
21
8

75 21.176 +
= 33.7( MVA)

2
4 0.85

Vậy Icb = ISCI =

45
3.10,5

= 2.474( KA)

Chọn kháng PA-10-2500-12 có:
Iđm=2500A ;xk%=12%;iôdđ =45,5 KA; iôdn =33 KA
I./ Tính toán dòng cỡng bức
*)Phơng án I:

SVHT

F1

ST max

F4

F3

F2

Dòng cỡng bức phía cao áp:
Về hệ thống
I cb' =

SVHT max
3 ì U cdm

=

119,8
= 0,629 KA.
3 ì 110

Với: SVHTtmax là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép.
Máy biến áp bộ
I cb = 1,05.

S dmB
3 ì U cdm

= 1,05

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

75
3 ì 110

= 0,413KA.
Trang 13

nhà máy điện

Máy biến áp liên lạc:
+)Bình thờng :
S = 68,91
+)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105
+)Hỏng máy phát :
S = 24,287
S dmB

I cb =

105

=

3 ì U cdm

3 ì 110

= 0,551KA.

Dòng cỡng bức phía hạ áp:
Máy phát :
I cbF =

1,05 ì S dmF

1,05 ì 75

=

3 ì U hdm

3 ì 10,5

= 4,33KA.

Đờng dây kép phía hạ áp:
I cbD =

2.S dmF

=

2. 3 ì U hdm

12
0,85 ì 3 ì 10,5

= 0,776 KA.

Máy biến áp bộ
S dmB

I cbbo = 1,05.

3 ì U hdm

= 1,05.

75
3 ì 10,5

= 4,33KA.

Máy biến áp liên lạc:
+)Bình thờng :
S = 105
+)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105
+)Hỏng máy phát :
S = 24,287
S dmB

I cb =

3 ì U cdm

=

105
3 ì 10,5

= 5,77 KA.

Dòng cỡng bức phía trung áp:
Đờng dây kép phía trung áp:
I cbD =

2.S max
2. 3 ì U tdm

=

120
0,85 ì 3 ì 35

= 2,33KA.

Máy biến áp bộ:
I cbbo = 1,05.

S dmB
3 ì U tdm

= 1,05.

75
3 ì 35

= 1,3KA.

Máy biến áp liên lạc:
+)Bình thờng :
S = 36
+)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105
+)Hỏng máy phát :
S = 24,287

I cb =

S dmB
3 ì U cdm

=

105
3 ì 35

= 1,73KA.

Dòng cỡng bức ở các cấp điện áp ở sơ đồ I
Cấp điện áp
Dòng cỡng bức
*)Phơng án II

110KV
0.629KA

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

35KV
2,33KA

10.5KV
5,77KA

Trang 14

nhà máy điện

SVHT

F

F

SVHT max
3 ì U cdm

F
4

1

3
2
Dòng cỡng bức phía cao áp:
Về hệ thống
I cb' =

ST

max

F

119,8
= 0,629 KA.
3 ì 110

=

Với: SVHTtmax là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép.
Máy biến áp liên lạc:
+)Bình thờng :
S = 68,91
+)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105
+)Hỏng máy phát :
S = 24,287
I cb =

S dmB
3 ì U cdm

105

=

3 ì 110

= 0,551KA.

Dòng cỡng bức phía hạ áp:
Máy phát :
I cbF =

1,05 ì S dmF

=

3 ì U hdm

1,05 ì 75

= 4,33KA.

3 ì 10,5

Đờng dây kép phía hạ áp:
I cbD =

2.S dmF
2. 3 ì U hdm

=

12
0,85 ì 3 ì 10,5

= 0,776 KA.

Máy biến áp bộ
I cbbo = 1,05.

S dmB
3 ì U hdm

= 1,05.

75
3 ì 10,5

= 4,33KA.

Máy biến áp liên lạc:
+)Bình thờng :
S = 105
+)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105
+)Hỏng máy phát :
S = 24,287
I cb =

S dmB
3 ì U cdm

=

105
3 ì 10,5

= 5,77 KA.

Dòng cỡng bức phía trung áp:
Đờng dây kép phía trung áp:
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 15


nhà máy điện
I cbD =

2.S max
2. 3 ì U tdm

=

120
0,85 ì 3 ì 35

= 2,33KA.

Máy biến áp bộ:
I cbbo = 1,05.

S dmB
3 ì U tdm

= 1,05.

75
3 ì 35

= 1,3KA.

Máy biến áp liên lạc:
+)Bình thờng :
S = 36
+)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105
+)Hỏng máy phát :
S = 24,287
I cb =

S dmB
3 ì U cdm

=

105
3 ì 35

= 1,73KA.

Dòng cỡng bức ở các cấp điện áp ở sơ đồ II
Cấp điện áp
Dòng cỡng bức

110KV
0.629K
A

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

35KV

2,33KA

10.5KV
5,77KA

Trang 16


nhà máy điện

Chơng III
So sánh kinh tế kỹ thuật chọn các phơng án tối u

Việc quyết định chọn một phơng án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so
sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật . Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu t cho
phơng án , phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện .Nếu
việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh
các phơng án theo phơng thức rút gọn , bỏ qua thành phần thiệt hại về mặt kĩ
thuật dể đánh giá một phơng án có thể dựa vào các điểm sau :
+Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố
+Tính linh hoạt trong vận hành , mức độ tự động hoá.
+ Tính an toàn cho ngời và thiết bị
Trong các phơng án tính toán kinh tế thờng dùng thì thì phơng pháp thời
gian thu hồi vốn đầu t chênh lệch so với phí tổn vân hành hàng năm đợc coi là
phơng pháp cơ bản để đành giá về mặt kinh tế của phơng án . Vốn đầu t cho
phơng án bao gồm vốn đầu t cho mba và vốn đầu t cho thiết bị phân phối . Và
thực tế , vốn đầu t vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào giá tiền của
máy cắt , vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phơng án phải
chọn sơ bộ loại máy cắt Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cỡng bức
cho từng cấp điện áp

Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát .
Thanh góp điện áp máy phát.
Sơ đồ thanh góp máy phát đợc chọn nh hình vẽ

G
1

G
2

Sơ đồ thanh góp điện áp cao áp.
Cả hai phơng án ta đều chọn một loại thanh góp là sơ đồ hai thanh góp có
máy cắt liên lạc
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 17


nhà máy điện

Chọn loại máy cắt và dao cách ly ( chọn sơ bộ ).
Cấp điện áp
Dòng cỡng bức

110KV
0.629KA

35KV
2,33KA

Bảng 3 -1
10.5KV
5.77KA

Chọn theo điều kiện:Udm Uluoi
Idm Icb
Phía 110KVchọn máy cắSF-6 loại3AQ1
Bảng 3 -2
Uđm(kv)
123

Iđm(kA)
4

Icắtđm(kA)
40

Ildd(kA)
100

Phía 35KVchọn máy cắt SF-6 loại 8DA10
Bảng 3 -3
Uđm(kv)
36

Iđm(kA)
2,5

Icắtđm(kA)

31,5

Ildd(kA)
80

Phía 10KVchọn máy cắt không khí loại 8FG10
Bảng 3 -4
Uđm(kv)
12

Iđm(kA)
12,5

Icắtđm(kA)
80

Ildd(kA)
225

So sánh kinh tế kỹ thuật chọn phơng án tối u
Với mục đích là so sánh hai phơng án nên ta chỉ tính sơ bộ những phần
khác nhau của hai phơng án
Chỉ tiêu kinh tế của phơng án gồm vốn đầu t ban đầu và phí tổn vận hành
hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện
Một phơng án đợc gọi là hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán
thấp nhất.
Hàm chi phí tính toán của một phơng án là :
Ci = Pi + ađm.Vi + Yi
Trong đó :
Ci : Hàm chi phí tính toán của phơng án i , VNĐ

Pi : Phí tổn vận hành hàng năm của phơng án i, VNĐ/năm
Vi : Vốn đầu t của phơng án i, VNĐ
Yi : Thiệt hại do mất điện gây ra của phơng án i, VNĐ/năm
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 18


nhà máy điện

ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm
Đối với tính toán trong năng lợng lấy ađm = 0,15
ở đây các phơng án giống nhau về máy phát điện, máy cắt trên cực máy
phát.Do đó vốn đầu t đợc tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến
áp và máy cắt.
+ Vốn đầu t cho một phơng án là :
Vi = VTi + VTBPPi
Trong đó :
Vốn đầu t cho máy biến áp VT = kT. vT
kT : Hệ số tính đến chuyên chở máy biến áp
vT : giá tiền máy biến áp
Vốn đầu t cho thiết bị phân phối : VTBPP chỉ tính phần khác nhau
Chi phí vận hành hàng năm của một phơng án đợc xác định nh sau
+)Chi phí cho khấu hao thiết bị , sủa chữa ,vận hành :
P1=avh .V
+)Tổn thất : P2= .A

(avh =8,4%)
( = 400đ/KWh)

A : là tổn thất điện năng hàng năm (Kwh)
Khi so sánh hai phơng án thiết bị điện (hai phơng án có độ tin cậy cung
cấp điện nh nhau) ta có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu t
Tính toán cho từng phơng án :
a.Phơng án 1
Vốn đầu t cho máy biến áp
VB = KBiìVBi
Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp
kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt
VB=(1,4.41.103+1,25.46.103 +2.1,2.70.103).40.103=11,316.109VNĐ
Vốn đầu t máy cắt
Vốn đầu t máy cắt:
VTB=niìVi
Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt
ni là số mạch
VTB= (6.31,5.103+5.25.103+4.15.103+1.21.103).40.103=15,8.109 VNĐ
Vậy tiền vốn mua máy biến áp và thiết bị là:
V1= VB+ VTB = 10,068.109 + 15,8.109= 27,116.109 VNĐ
Chi phí vận hành hàng năm
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 19


nhà máy điện

Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị :
P1= PV1+ PA1

Trong đó:
PV1 = avhìV1 = 0,84.27,116.109 = 22,777.109 VNĐ
PA1 = ìA = 400. 14771.103 = 5,908.109 VNĐ
Chi phí vận hành hàng năm là:
P1 = PV1+ PA1 = 28,685.109 VNĐ
b.Phơng án 2
Vốn đầu t cho máy biến áp
VB = KBiìVBi
Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp
kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt
VB= (2.1,4.41.103 +2.1,2.70.103).40.103=11,312.109VNĐ
Vốn đầu t máy cắt.
Vốn đầu t máy cắt:
VTB=niìVi
Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt
ni là số mạch
VTB=(5.31,5.103+6.25.103+4.15.103+1.21.103).40.103=15,54.109 VNĐ
Vậy tiền vốn mua máy biến áp và thiết bị là:
V1= VB+ VTB = 10,064.109 + 15,54.109= 26,852.109 VNĐ
Chi phí vận hành hàng năm
Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị :
P1= PV1+ PA1
Trong đó:
PV1 = avhìV1 = 0,84.26,852.109 = 22,555.109 VNĐ
PA1 = ìA = 400. 14509.103= 5,804.109 VNĐ
Chi phí vận hành hàng năm là:
P1= PV1+ PA1 = 28,359.109 VNĐ
Bảng 3-5
Phơng án/chi phí Vốnđầu t(VNĐ)
Chi phí(VNĐ)

9
Phơng án I
27,116.10
28,685.109
Phơng án II
26,852.109
28,359.109
Theo bảng tổng kết trên ta có kết quả nh sau:
VI > VII
Chọn phơng án II

PI > PII

Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 20


nhµ m¸y ®iÖn

Sinh viªn:Ph¹m Trung Thanh
Líp: HT§I -§¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi

Trang 21


nhà máy điện

Chơng IV

Tính toán dòng ngắn mạch
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thờng xảy ra trong hệ
thống điện. Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí
cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua của nhà máy theo điều kiện đảm
bảo các yêu cầu về ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch
(dòng tính toán ngắn mạch là dòng 3 pha).
Để đơn giản tất cả các giá trị ta đều tính trong hệ đơn vị tơng đối. Chọn
các đại lợng cơ bản nh công suất cơ bản và điện áp cơ bản. Chọn điện áp cơ
bản (Ucb= Utb), công suất cơ bản chọn là Scb = 1000MVA.
(SđmHT = 1000 MVA )
Điện kháng tơng đối cơ bản của hệ thống là:
S
1000
*
X H = X dm
ì cb = 0.65 ì
= 0.65
S dmHT
1000
I- Chọn dạng và điểm ngắn mạch
Ta tính cho trờng hợp nặng nề nhất là ngắn mạch 3 pha tại các điểm
N1,N2,N3,N3,N3nh hình 4-1 sau:
SVHT
N1

N2

T

N3'
N3''

F3

N3

F1 F2
F4

Hình 4-1: chọn điểm ngắn mạch
II-Xác định dòng điện ngắn mạch và xung lợng nhiệt
II-1 Sơ đồ thay thế
Từ sơ đồ nối điện của nhà máy nhiệt điện trên ta có sơ đồ thay thế tính
ngắn mạch nh sau:
Xd =

S
1
1
1000
.x o .l. cb2 = .0,4.65.
= 1,07
n
U cb 2
110 2

( Chọn dây dẫn ACO 400 có xo 0,4 / km.)
Điện kháng máy biến áp bộ
Sinh viên:Phạm Trung Thanh

Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 22


nhµ m¸y ®iÖn

X B1 =

U n % S cb 10,5 1000
×
=
×
= 1,4
100 S dm 100 75

• §iÖn kh¸ng cña m¸y ph¸t
S
1000
X F = X d'' × cb = 0,146 ×
= 1,95
S dm
75
• §iÖn kh¸ng cña kh¸ng ®iÖn
X K %.S cb
X % I
12 × 1000
X K = K . cb =
=
= 2,77

100 I dmK 100. 3.U .I dmK 100. 3.10.2,5
• §iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p liªn l¹c

(

)

1
1
U NC % = . U NCT % + U NCH % − U NTH % = .(11,5 + 21 − 8) = 12,25%
2
2

(

(

)

1
1
U NT % = . U NCT % + U NTH % − U NGH % = .(11,5 + 8 − 21) ≈ 0
2
2

)

1
1
U NH % = . U NCH % + U NTH % − U NCT % = .( 21 + 8 − 11,5) = 8,75%

2
2

X

C
LL

U NC % S cb 12,25 1000
=
×
=
×
= 1,63
100 S dmLL 100
75

X

T
LL

U NT % S cb
=
×
=0
100 S dmLL

U NH % S cb 8,75 1000
X =

×
=
×
= 1,17
100 S dmLL 100 75
S¬ ®å thay thÕ:.
H
LL

XHT/0,65

Xd/1,07

XCLL/1,63

XCLL/1,63

XHLL/1,17

XHLL/1,17

XF/1,95

XK/2,97
XF/1,95

XB/1,4

XB/1,4

XF/1,95

XF/1,95

II-3 TÝnh dßng ng¾n m¹ch vµ xung lîng nhiÖt khi ng¾n m¹ch
Sinh viªn:Ph¹m Trung Thanh
Líp: HT§I -§¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi

Trang 23


nhà máy điện

Cấp điện áp 110kV
Muốn chọn khí cụ điện ở cấp điện áp này ta tính dòng ngắn mạch tại
điểm N1 ở phía cao áp:

XHT/0,65

Xd/1,07

XCLL/1,63

XCLL/1,63

XHLL/1,17

XHLL/1,17

XF/1,95

XK/2,97
XF/1,95

XB/1,4

XB/1,4

XF/1,95

XF/1,95

X1=XHT+Xd= 0,65 + 1,07 = 1,72
X2 = 1

2

( X B1 + X F ) = 1 2 (1,4 + 1,95) = 1,675

X3 = 1 2 . X C = 1 21,63 = 0,815 X4 =X2 +X3 =1,675+0,815 =2,49
Biến đổi XF,XF,XK sao X5, X6,X7 có D=1,95+1,95+2,97=6,87
X5 =
X6 =
X8 =

X F . X K 1,95.2,97
=
= 0,84 = X 7
D
6,87

X F . X F 1,95.1,95
=
= 0,55
D
6,87

( X5 + XH )

2

+ X 6 = (0,84 + 1,17)

2

+ 0,55 = 1,55

X9=X8//X4 =0,955
Do đó ta có :
XHT = 1,72. XF = 0,955
XH T/1,72

X M F/0.955

HT

MF

Tính đổi sang các điện kháng tính toán ta có:
S dmHT
1000

= 1,72 ì
= 1,72
S cb
1000
S
4.75
= X F ì dmNM = 0,955 ì
= 0,286
S cb
1000

X tt1 = X HT ì
X tt 2

Xtti < 3 tra đờng cong tính toán giá trị dòng ngắn mạch nh sau
Với công suất của máy phát PFđm= 60 MW, tính dòng ngắn mạch và tính
xung lợng nhiệt BN của dòng ngắn mạch theo phơng pháp tích phân đồ thị. Lấy
thời gian ngắn mạch t = 0 ữ 1s.
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 24


nhà máy điện

Bảng 4-1

Trị số dòng ngắn mạch:
ixk= 2 .kxk.IN = 2 .1,8.7,78= 19,8 (KA)

Xung lợng dòng ngắn mạch:
2
2
2
B N = ( I CKi
+ I CKi
+1 ).t i = 37,23( KA s )

Cấp điện áp 35kV
Dòng ngắn mạch tại điểm N2 ở phía trung áp:

XHT/0,65

Xd/1,07

XCLL/1,63

XCLL/1,63

XHLL/1,17

XHLL/1,17

XF/1,95

XK/2,97
XF/1,95

XB/1,4

XB/1,4

XF/1,95

XF/1,95

Trong đó:
1
1,63
= 2,535
X C = 0,65 + 1,07 +
2.
2
X 2 = 1 ( X B1 + X F ) = 1 (1,4 + 1,95) = 1,675
2
2
Biến đổi XF,XF,XK sao X3, X4,X5 có D=1,95+1,95+2,97=6,87

X1=XHT+Xd +

X4 =

X F . X K 1,95.2,97
=
= 0,84 = X 6
D
6,87

X5 =

X F . X F 1,95.1,95
=
= 0,55
D
6,77

(
)
X7 = X4 + XH

2

+ X 5 = (0,84 + 1,17)

2

+ 0,55 = 1.56

X8=X7//X2 =0,81
Do đó ta có :
Sinh viên:Phạm Trung Thanh
Lớp: HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 25