Đồ án Nhà máy điện

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay điện năng là một thứ thiết yếu nó đã tham gia vào mọi lĩnh vực của cuộc
sống từ công nghiệp đến sinh hoạt. Điện năng đóng một vai trò rất quan trọng trong
quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. 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 vậy muốn phát triển kinh tế xã hội, thì điện năng phải đi trước một bước.
Nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự
kiến cho sự phát triển trong tương lai. Điều này đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp
điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh hoạt. Và để làm được điều này thì 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. 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
Cô Phùng Thị Thanh Mai đã giúp em hoàn thành bản thiết kế này. Nhưng do kiến
thức còn 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 10 tháng 12 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Thảo Hiền

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

1

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

MỤC LỤC

CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC
PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việc
không thể thiếu để đảm bảo kinh tế trong xây dựng và vận hành.
Lượng điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tại
các hộ dùng điện và điện năng tổn thất.
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

2

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.

Do vậy, người ta cần phải biết các đồ thị phụ tải để có thể chọn các phương án vận
hành hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chi
tiêu kinh tế kỹ thuật.
Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến
hành các công việc: chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất một
cách hợp lý nhất.
1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo yêu cầu thiết kế : nhà máy NĐNH gồm 5 tổ máy với tổng công suất 150
MW. Công suất mỗi tổ máy là 30 MW. Tra trong sổ tay thiết kế ta chọn được loại máy
phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát điện
Loại
máy
phát
TBC-30

Thông số định mức

Điện kháng tương đối

n
v/ph

Sđm
MV
A

Pđm
M
W

Uđm
kV

cos
ϕ

I
kA

X’’d

X’d

Xd

X2

X0

300
0

37,5

30

10,
5

0,8

2,06
5

0,15
3

0,2
6

2,46
8

0,18
7

0,07
4

1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Xây dựng đồ thị công suất toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị phụ tải các cấp
điện áp và công suất phát về hệ thống dựa theo hệ số công suất cosϕ và P%(t) mà đề
bài đã cho. Tính toán cụ thể như sau:
1.2.1. Tính toán phụ tải toàn nhà máy
Công suất phát toàn nhà máy được xác định:

S FNMđmF
(t ) =

PFNM %(t ) Σ
S
100

Σ
S đmF
= n × SđmF

Trong đó:
Với:

n = 5 - Số tổ máy

SđmF
- Công suất định mức của 1 tổ máy phát (37,5
MVA)

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

3

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

PFNM %(t )
- phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

Kết quả tính toán được tính trong bảng sau:
Bảng 1.2. Bảng biến thiên công suất phát toàn nhà máy.
Giờ

0 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24

PFNM %(t )

80

S FNM

150 168,75 168,75 187,5

(t)

90

90

100

100

90

100

187,5

168,75

187,5

90

90

168,75 168,75

Hình 1.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.2. Tính toán phụ tải tự dùng
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng
nhiên liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 5% đến 10%
tổng công suất phát. Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất (chiếm
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

4

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếm
khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. Một cách gần đúng có thể
xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:

STD ( t ) =

S FNM ( t ) 
α % n ×PđmF 
×
 0,4 + 0,6 ×
÷
100 cos ϕTDđmF
n ×S 


Trong đó: STD(t) - Phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
α% - Lượng điện phần trăm tự dùng (α = 8%).
cosφTD - Hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosφTD = 0,8).
n - Số tổ MF.
PđmF, SđmF - Công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức
của một tổ MF.
SFNM(t) - Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)
Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t1 =0 ÷ 4.
Thay vào công thức trên ta có:

STD ( t1 ) =

8 5.30 
150 
×
0,4 + 0,6 ×
= 13, 2 ( MVA )


100 0,8 
5.37,5 ÷


Tính tương tự cho các thời điểm khác ta có bảng sau:
Bảng 1.3. Bảng biến thiên công suất tự dùng.
Giờ

0 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24

SFNM(t)(MVA) 150 168,75 168,75 187,5

187,5

168,75

STD (t) (MVA) 13,2

15,0

14,1

14,1

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

14,1

15,0

5

187,5 168,75 168,75
15,0

14,1

14,1

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

Hình 1.2. Đồ thị phụ tải tự dùng của toàn nhà máy.
1.2.3. Tính toán phụ tải các cấp điện áp.
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định như sau:

SUF ( t ) =

PUF % ( t ) .P
max
100.cosϕ
(*)

Trong đó:

SUF ( t )

: Công suất phụ tải tại thời điểm t, (MVA)

Pmax

: Công suất lớn nhất của phụ tải, (MW)
cosϕ
: Hệ số công suất tương ứng.

PUF % ( t )

: Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.

a) Đối với phụ tải địa phương cấp điện áp 10,5 (kV)

Ta có:
Pmax=9 (MW); cosφ=0,85
Khoảng thời gian từ 0÷4h , công suất của phụ tải địa phương là:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

6

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

SUF ( 0 ÷ 4 ) =

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

PUF %(0 ÷ 4).Pmax
70.9
=
= 7, 412 ( MVA )
100.cosϕ
100.0,85

Tính tương tự cho các khoảng thời điểm còn lại, ta có bảng biến thiên công suất sau:

Bảng 1.4. Bảng biến thiên công suất cấp điện áp máy phát.
Giờ

0÷4

4÷8

8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24

PUF % ( t )

70

80

80

90

90

SUF ( t )

7,412

8,471

8,471

9,529

9,529

100

100

10,588 10,588

80

80

8,471

8,471

Hình 1.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
b) Phụ tải cấp điện áp máy trung cấp 110 kV

Ta có:
Pmax=60(MW); cosφ=0,8
Áp dụng công thức (*) trên, ta có bảng biến thiên công suất của phụ tải như sau:
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

7

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

Bảng 1.5. Bảng biến thiên công suất cấp điện áp trung.
Giờ

0÷4

4÷8

8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24

PUT % ( t )

90

80

80

90

100

80

90

90

80

SUT ( t )

67,5

60

60

67,5

75

60

67,5

67,5

60

Hình 1.4. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung.
1.2.4. Đồ thị 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 trong máy biến áp, ta có:

S FNM ( t ) = SVHT ( t ) + SUF ( t ) + SUT ( t ) + SUC ( t ) + STD ( t )
⇒ SVHT ( t ) = S FNM ( t ) −  SUF ( t ) + SUT ( t ) + SUC ( t ) + STD ( t ) 
Trong đó: SFNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)
SVHT(t): Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)
SUF(t): Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)
SUT(t): Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA)
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

8

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

SUC(t): Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA)
STD(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, (MVA)
Phía thanh góp cao(TGC) đồng thời cấp điện cho phụ tải điện áp phía cao và
phát công suất thừa về hệ thống.

Công suất phụ tải thanh góp cao áp tại thời điểm t là STGC(t) được tính như sau:
STGC ( t ) = SVHT ( t ) + SUC ( t )

Từ công thức tính toán và các số liệu, ta có bảng tổng kết sau:
Bảng 1.6. Bảng cân bằng công suất tổng hợp.
Giờ

0÷4

4÷8

8 ÷ 10

150

168,75

168,75

187,5

SUF ( t )

7,412

8,471

8,471

SUT ( t )

67,5

60

STD

13,2

S FNM
(t)

(t)

SVHT
(t)

STGC
(t)

10 ÷ 12 12 ÷ 16

16 ÷ 18

18 ÷ 20

20 ÷ 22 22 ÷ 24

187,5

168,75

187,5

168,75

168,75

9,529

9,529

10,588

10,588

8,471

8,471

60

67,5

75

60

67,5

67,5

60

14,1

14,1

15

15

14,1

15

14,1

14,1

61,888

86,179

86,179

95,471

87,971

84,062

94,412

78,679

86,179

61,888

86,179

86,179

95,471

87,971

84,062

94,412

78,679

86,179

Nhận xét
Nhà máy chủ yếu cung cấp điện cho phụ tải phía trung áp và phát về hệ thống.
Công suất cung cấp cho phụ tải địa phương và tự dùng là nhỏ so với công suất phát ra
của toàn nhà máy.

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

9

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

Hình 1.5. Đồ thị phụ tải tổng hợp.
1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN.
1.3.1. Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện.
Phương án nối điện chính của nhà máy điện là 1 khâu hết sức quan trọng trong
quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện. Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân
bằng công suất ở trên và dựa vào 7 nguyên tắc sau:
Các nguyên tắc :
•

-

Nguyên tắc 1:Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện
áp 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 nhỏ công suất của địa phương là: cho phép rẽ
nhánh từ đầu của cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định
mức của một tổ máy phát.
max
SUF

.100% ≤ 15%
2.S đmF
Nếu
thì không cần thanh góp điện áp máy phát.

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

10

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

-

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

max
SUF
.100% > 15%
2.S đmF

Nếu
thì có thanh góp điện áp máy phát.
• Nguyên tắc 2: Nếu trong sơ đồ nối điện có thanh góp điện áp máy phát thì phải chọn
số lượng tổ máy phát ghép lên thanh góp sao cho khi 1 tổ máy có công suất lớn nhất
bị sự cố, thì các tổ máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho các phụ tải địa phương và
phụ tải tự dùng của chúng.
• Nguyên tắc 3: Chọn máy biến áp liên lạc

- Nếu chi có 2 cấp điện áp(không có phụ tải phía trung) thì dùng 2 MBA hai cuộn dây
làm máy biến áp liên lạc.
- Nếu có 3 cấp điện áp: thỏa mãn 2 điều kiện sau thì chọn máy biến áp tự ngẫu làm máy
biến áp liên lạc. Không thỏa mãn thì dùng MBA 3 cuộn dây.
+ Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất.
U − UT
α= C
≤ 0,5
UC
+ Hệ số có lợi
• Nguyên tắc 4: Chọn số lượng bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây ghép thẳng
lên thanh góp (TBPP) cấp điện áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công suất tải
tương ứng. Nhưng nếu MBA liên lạc là 3 dây quấn thì phải chú ý:

∑

cacbo phiaT

S đmF ≤ SUTmin

Nguyên tắc 5: Mặc dù có 3 cấp điện áp, nhưng công suất phụ tải phía trung quá nhỏ
thì không nhất thiết phải dùng MBA ba cấp điện áp làm MBA liên lạc. Khi đó coi phía
trung như 1 phụ tải bình thường được kích điện trực tiếp từ đầu cực máy phát hoặc từ
thanh góp (TBPP) phía điện áp cao.
• Nguyên tắc 6: Có thể MBA liên lạc không nhất thiết phải nối với máy phát. Nếu cân
đối tốt giữa phụ tải và các bộ MF-MBA 2 cuộn dây thì dùng MBA liên lạc nối cấp
cao, trung và cấp cho phụ tải địa phương.
• Nguyên tắc 7: Đối với nhà máy điện có công suất 1 tổ máy nhỏ, có thể ghép chung 2
máy phát với 1 MBA nếu thỏa mãn điều kiện sau:
∑ SđmF ≤ Sdp

•

ghep

S dp
Trong đó:

: là công suất dự phòng của hệ thống điện (MVA).

1.3.2. Đế xuất các phương án nối điện cụ thể.
Nhà máy NĐNH có 5 tổ máy công suất 5x 37,5 MVA.
Cấp điện áp

Máy phát 10,5
kV

Trung áp
110 kV

Về hệ thống

Tự dùng

Smin, MVA

7,412

60

61,888

13,2

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

11

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện
10,588

Smax, MVA

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai
75

95,471

15,0

Công suất dự phòng của hệ thống: Sdp = 100MVA.

•

Ta có:
max
SUF
10,588

.100% =
.100% = 14,117% < 15%
2.S đmF
2.37,5

 Vậy không cần thanh góp điện áp MP. Phụ tải địa phương được cấp điện

trực tiếp từ đầu cực máy phát phía trên máy cắt của MBA liên lạc.
• Do nhà máy có 3 cấp điện áp( 10,5kV; 110kV; 220kV )
Lưới điện áp phía trung và phía cao đều có trung tính nối đất trực tiếp và có hệ
α=

số có lợi

220 − 110
= 0,5
220

 Dùng MBA tự ngẫu làm MBA liên lạc.

Vì MBA liên lạc là MBA tự ngẫu. Ta có:

•

max
SUT
= 75 ( MVA )
min
SUT
= 60( MVA)

SđmF = 37,5 ( MVA )
 Ta có thể ghép 2 đến 3 bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp phía
trung
• Vì tổ máy có công suất nhỏ 5x37,5 MVA nên có thể ghép chung 2 máy phát
với 1 máy biến áp vì:

∑S

ghep

đmF

= 2.S đmF = 2.37,5 = 75 ( MVA ) < S dp = 100 ( MVA )

Từ đó, ta đề xuất các phương án nối điện sau:
 Phương án 1:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

12

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

 Phương án 2:

 Phương án 3:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

13

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

1.3.3. Phân tích đánh giá sơ bộ giữ lại 2 phương án để tính toán tiếp.
Qua 3 phương án đã đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng: Cả 3 phương án đều đảm
bảo tính cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải nhưng 2 phương án 1 và 2 đơn
giản và kinh tế hơn phương án 3 vì:
- Tại mỗi tổ MF đều phải đặt máy cắt riêng nên đòi hỏi vốn đầu tư lớn.
- Công suất truyền tải từ cuộn cao sang cuộn trung của MBA TN lớn nên tổn thất
công suất lớn.
- Vận hành phức tạp.
Vì vậy ta sẽ giữ lại phương án 1 và 2 để tính toán tiếp.

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

14

Lớp: Đ3-H1

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện



GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Phương án 1:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

15

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

2.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp.
Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúng
được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản sau: Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ
bộ MF- MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu còn lại
đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công phát bằng công suất thu (phụ tải), không
xét đến tổn thất trong MBA. Nguyên tắc này đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản,
không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây loại không điều chinh
dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể.

2.1.1. Phân bố công suất MBA 2 dây cuốn trong sơ đồ bộ MF – MBA.
Để đảm bảo vận hành trong vận hành và kinh tế, các MBA 2 cuộn dây trong sơ
đồ bộ MF-MBA ( B3, B4, B5) vận hành với đồ thị bằng phẳng suốt năm như sau:

Công suất của máy biến áp là:
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

16

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

Sbo = SboB 3 = SboB 4 = SboBđmF
=S
5

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

1
1
−td S max = 37,5 − .15 = 34,5( MVA)
n
5

2.1.2. Phân bố công suất cho MBA liên lạc.
Dựa trên sự bảo đảm cân bằng công suất thì sau khi phân bố công suất cho
MBA trong sơ đồ bộ thì phần công suất còn lại sẽ do MBA liên lạc (tức MBA tự
ngẫu) đảm nhận, không xét đến tổn thất trong MBA.

Phân bố công suất cho các phía MBA liên lạc B1, B2 theo từng thời điểm:

1 
 1
SCT ( t ) = .  SUT ( t ) − ∑ Sbo  = .  SUT ( t ) − ( SboB 3 + SboB 4 + S boB 5 ) 
2 
trung
 2
1 
 1
SCC ( t ) = .  SVHT ( t ) + SUC ( t ) − ∑ Sbo  = .SVHT
2 
cao
 2
SCH ( t ) = SCC ( t ) + SCT ( t )
Ta có bảng tổng kết phân bố công suất cho các phía của MBA liên lạc B1, B2
theo từng thời điểm như sau:
Bảng 2.1. Phân bố công suất cho các phía của MBA liên lạc B1,B2.
Giờ

0÷4

4 ÷ 8 8 ÷ 10

Sbộ , MVA

10 ÷
12

12 ÷

20 ÷
16 ÷ 18 18 ÷ 20
22 ÷ 24
16
22
34,5

SCC (t), MVA 30,944 43,090 43,090 47,735 43,985 42,031 47,206 39,340 43,090
SCT (t), MVA -18,00 -21,75 -21,75 -18,00 -14,25 -21,75 -18,00 -18,00 -21,75
SCH (t), MVA 12,944 21,340 21,340 29,735 29,735 20,281 29,206 21,340 21,340
Dấu “-“ chi công suất được truyền từ phía trung sang phía cao của MBA TN.

Sơ đồ chế độ truyền tải công suất:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

17

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

2.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA trong sơ đồ nối điện.
2.2.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây.
a) Loại máy biến áp 2 cuộn dây: MBA này mang tải bằng phẳng nên không có
nhu cầu điều chinh điện áp phía hạ. Như vậy, chi cần điều chinh điện áp phía
cao và được điều chinh trực tiếp bằng tự động điều chinh kích từ (TĐK) của

MF. Vậy ta chọn loại MBA không điều chinh dưới tải.
b) Công suất định mức:
SđmB ≥ Sbộ ≈ SđmF =37,5 (MVA)
2.2.2. MBA liên lạc.
a) Loại máy biến áp liên lạc: Các phía của máy biến áp liên lạc mang tải không
bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chinh điện áp tất cả các phía. Nếu dùng TĐK
thì chi điều chinh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chinh dưới tải của
MBA liên lạc thì mới điều chinh điện áp được tất cả các phía. Vậy ta chọn loại
MBA liên lạc là MBA tự ngẫu, có điều chinh dưới tải.
b) Công suất định mức:
Theo sơ đồ chế độ truyền tải công suất ta xác định được cuộn nối tiếp mang tải
nặng nhất. Vậy công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây, được gọi là
công suất thừa lớn nhất

S

max
thua

≈S

max
nt

max
Sthua

được xác định như sau:

≈ Max { α .( SCH (t ) + SCT (t ) ) }

= Max { α .( SCH (10 ÷ 12) + SCT (10 ÷ 12) ) } = 23,868( MVA)
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

18

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện
α=

Với α là hệ số có lợi:

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

U C − U T 220 − 110
=
= 0,5
UC
220

Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu phải thỏa mãn điều kiện sau:

SđmTN ≥

1 max
1
.Sthua =
.23,868 = 47,736( MVA)

α
0,5

Bảng 2.2. Bảng thông số kỹ thuật của MBA theo phương án 1.
MBA

Loại

SđmB,
MVA

ΔP0,
kW

ΔPN,
kW

B3, B4, B5

TPДH

40

42

175

B1, B2

ATДЦTH

63

37

215

UN%
C-T

11

I0%

C-H

T-H

10,4

15

0,65

35

22

0,5

Cấp điện áp
C

230

T

H

115

10,5

121

11

2.2.3. Kiểm tra quá tải của MBA.
a) MBA 2 cuộn dây: Không cần phải kiểm tra quá tải.
k sc = 1, 4
qt

b) MBA liên lạc: Quá tải sự cố cho phép tối đa là:
với điều kiện làm
việc không quá 6 giờ trong ngày, và không được quá 5 ngày đêm liên tục.
Xét 2 sự cố làm máy biến áp còn lại mang tải nặng nề nhất:
 Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung (F5 – B5) tại thời điểm

max
SUT

Bảng 2.3. Các giá trị công suất phụ tải các cấp tại thời điểm
Giờ

12÷16

max
SUT

UT max
SUF

UT max
SVHT

MVA

MVA

MVA

75

9,529

87,971

max
SUT

.

UT max
STD

MVA
15

•

Điều kiện kiểm tra quá tải:
sc
2.k qtđmTN
.α .S
+bo2.S = 2.1,4.0,5.63 + 2.34,5 = 157,2UT> S max = 75( MVA)

•

Phân bố công suất khi xảy ra sự cố:

1
1
sc
SCT
= .( SUTmax − 2.Sbo ) = .( 75 − 2.34,5 ) = 3 ( MVA )
2
2
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

19

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện
sc
SCHđmF
=S

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

1
1
1
1
−UF .S UT max −TD .S UT max = 37,5 − .9,529 − .15 = 29,736 ( MVA )
2
5
2
5

sc
sc
sc
SCC
= SCH
− SCT
= 29,736 − 3 = 26,736 ( MVA )

Sơ đồ nối điện:

Chế độ tải cuộn Hạ mang tải nặng nề nhất: HẠ

CAO
TRUNG

sc
kqtđmB
.α .S

= 1, 4.0,5.63 = 44,1ha> S CH= S sc = 29,736( MVA)

Ta có:
Vậy MBA TN không bị quá tải.
•

Công suất thiếu :
max
sc
Sthieu = SVHT
− 2.SCC
= 87,971 − 2.26,736 = 34,499 < SdpHT = 100( MVA)

Vậy hệ thống làm việc bình thường, đáp ứng đủ công suất bị thiếu khi xảy ra sự cố.
 Sự cố 2 : Hỏng 1 MBA liên lạc tự ngẫu B1 tại thời điểm
• Điều kiện kiểm tra quá tải:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

20

max
SUT

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện
sc
kqtđmTN
.α .S

•

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

+bo 3.S = 1, 4.0,5.63 + 3.34,5 = 147,6UT> S max = 75( MVA)

Phân bố công suất khi xảy ra sự cố:

sc
SCT
= SUTmax − 3.Sbo = 75 − 3.34,5 = −28,5 ( MVA )

(Dấu “-“ tức là chiều công suất đi từ phía trung sang phía cao)
sc
SCHđmF
=S

1 UT max

1
UT max
−
S
−
.
S
=
37,5
−
9,529
−
.15 = 24,971( MVA )
UF
TD
5
5

sc
sc
sc
SCC
= SCH
+ SCT
= 24,971 + 28,5 = 53, 471( MVA )

Sơ đồ nối điện:

Chế độ tải cuộn Nối tiếp mang tải nặng nề nhất: HẠ

CAO

TRUNG
Ta có:
sc
kqtđmB
.α .S

= 1,4.0,5.63 = 44,1nt > S = α
.( S scCT+ S sc ) = 0,5.(24,971 + 28,5) = 26,736( MVA)
CH

Vậy MBA TN không bị quá tải.
•

Công suất thiếu :

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

21

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

max
sc

Sthieu = SVHT
− SCC
= 87,971 − 53,471 = 34,5 < S dpHT = 100( MVA)

Vậy hệ thống làm việc bình thường, đáp ứng đủ công suất bị thiếu khi xảy ra sự cố.
Do đó, các MBA đã chọn đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
2.3. Tính toán tổn thất điện năng trong các MBA.
2.3.1. Trường hợp tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn
dây.
Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:
2

 Sbo  
∆A =  ∆P0 + ∆PN .
÷  .8760
S

 đmB  

Trong đó:

ΔP0 – là tổn thất công suất không tải, kW.
ΔPN – là tổn thất công suất ngắn mạch, kW.

Đối với máy biến áp B3, tổn thất điện năng được xác định như sau:
2

 34,5  
∆AB 3 =  42 + 175. 
÷  .8760 = 1508,328 ( MWh )

 40  


Tính toán tương tự với các máy biến áp còn lại, ta có bảng tổng kết sau:
Bảng 2.4. Bảng tổng kết tổn thất điện năng của MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA.
Máy biến áp

ΔP0, kW

ΔPN, kW

SđmB, MVA

ΔA, MWh

Cấp điện áp

B3, B4, B5

42

175

40

1508,328

115/10,5

Tổng

4524,984

2.3.2. Trường hợp tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1, B2
Theo bảng 2.2 ta có thông số của MBA tự ngẫu B1,B2
Vì chi cho giá trị:

Nên

∆PNCT = 215 ( kW ) = 0,215 ( MW )

1
1
∆PNCH = ∆PNTH = .∆PNCT = .0,215 = 0,108 ( MW )
2
2

Tổn thất công suất ngắn mạch của từng cuộn dây là:

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

22

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

1  CT ∆PNCH − ∆PNTH
∆P = . ∆PN +
2
α2

0,108 − 0,108 
 1
=
.
0,
215
+
÷ = 0,108 ( MW )
÷ 2
0,52




1  CT ∆PNTH − ∆PNCH
∆P = . ∆PN +
2
α2

0,108 − 0,108 
 1
÷ = 0,108 ( MW )
÷ = 2 . 0,215 +
0,52





C
N

T
N

1  ∆P CH + ∆PTH
 1  0,108 + 0,108

∆PNH = . N 2 N − ∆PNCT ÷ = .
− 0,215 ÷ = 0,325 ( MW )
2
2
α
0,5

 2
Vì máy biến áp mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho cả năm nên tổn thất
điện năng trong MBA tự ngẫu B1, B2 là:
2
2
T
H
 C  S C 2






S
S
T
H
∆AB1 = ∆AB 2 = 8760.∆P0 + 365.∑  ∆PN .  i ÷ + ∆PN . i ÷ + ∆PN . i ÷  .∆ti
i∈24 
 SttB 
 SttB 
 SttB  

= 8760.∆P0 + ∑ Bi
i∈24

Bi =

365
2
2
2
.  ∆PNC .SCC
+ ∆PNT .SCT
+ ∆PNH .SCH
 .∆ti
2
SttB

Trong đó:

Bảng 2.5. Bảng tổng kết tính toán.
Giờ

0÷4

4÷8

8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24

Tổng

SCC(t), MVA 30,944 43,090 43,090 47,735 43,985 42,031 47,206 39,340 43,090
SCT(t), MVA

-18

-21,75 -21,75

-18

-14,25 -21,75

-18

-18

-21,75

SCH(t), MVA 12,944 21,340 21,340 29,735 29,735 20,281 29,206 21,340 21,340
∆PNC ,

MW
∆PNT ,

MW
∆PNH ,

MW
∆t i
Bi

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,108

0,325

0,325

0,325

0,325

0,325

0,325

0,325

0,325

0,325

4

4

2

2

4

2

2

2

2

283,775 587,997 293,998 418,208 762,540 276,300 406,754 257,594 293,998 3581,164

SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

23

Lớp: Đ3-H1

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

Vậy:

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

∆AB1 = ∆AB 2 = 8760.0,037 + 3581,164 = 3905,284 ( MWh )

Tổng tổn thất điện năng trong MBA của phương án I là:

∆A1 = ( ∆AB 3 + ∆AB 4 + ∆AB 5 ) + (∆AB1 + ∆AB 2 )

= 3.1508,328 + 2.3905,284 = 12335,552 ( MWh )

2.4. Tính toán dòng điê ên cưỡng bức.
2.4.1. Các mạch phía cao áp 220kV.
• Mạch đường dây :

Ibt =

max
SVHT
95, 471
=
= 0,125( kA)
2 3.U đm 2 3.220

 Icb = 2.Ibt =2.0,125= 0,25 (kA).

• Máy biến áp liên lạc :
Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường :
SCC max
3.U Cđm

=

47, 735
= 0,125(kA).
3.220

Ibt =
Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
+) Khi sự cố máy biến áp bên trung :

Icb =

SCC
26, 736
=
= 0, 067(kA)
3.U đm
3.230

+) Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:

Icb =

SCC
53, 471

=
= 0,134( kA)
3.U dm
3.230

⇒Icb = max (0,25; 0,067 ; 0,134) = 0,25 (kA).
2.4.2. Các mạch phía trung áp 110kV.
• Mạch đường dây : Gồm 1 đường dây kép công suất 60 MW
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

24

Lớp: Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện

GVHD: Phùng Thị Thanh Mai

Dòng điện làm việc bình thường

Ibt =

max
1 SUT
1
75
.
= .
2 3.U đm 2 3.110

= 0,197 (kA).

Dòng điện làm việc cưỡng bức :
Icb = 2.Ibt = 2.0,197 = 0,394 (kA).
•

Mạch nối MBA- MPĐ :

Ibt =

S đmF
37,5
=
= 0,197( kA)
3.U đm
3.110

Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,197= 0,207 (kA).
•

Máy biến áp liên lạc :

Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường :
SCT
21, 75
=
= 0,109( kA)
3.U dm
3.115

Ibt =

Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
+) Khi sự cố máy biến áp bên trung :
SCT

Icb =

3.U đm

3
= 0, 015(kA)
3.115

=

+)Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:
SCT

Icb =

3.U đm

=

28,5
= 0,143(kA)
3.115

⇒Icb = Max (0,394; 0,207 ; 0,015; 0,143) = 0,394 (kA).
2.4.3. Các mạch phía máy phát 10,5kV.
Mạch máy phát

Ibt =

SđmF
37,5
=
= 2, 062(kA)
3.U đm
3.10, 5

Icb = 1,05.Ibt =1,05. 2,062 = 2,165 (kA).
SVTH: Trần Thị Thảo Hiền

25

Lớp: Đ3-H1