Đồ án nhà máy điện 5 tổ máy công suất 60 đến 85 Mw

Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Chơng 1

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.1 .CHọN MáY PHáT ĐIệN

Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy , mỗi tổ máy có công suất 60MW ,căn cứ
vào nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải địa phơng đồng thời để thuân tiện cho vận hành
và sửa chữa .Chọn máy phát điện đồng bộ Turbin hơi TB - 60-2
có các thông số kỹ thuật sau :
Bảng 1-1

Loại
máy
phát

Thông số định mức

n(v/ph)
TB
60-2

3000

S
P
(MVA) (MW)
75

60

Điện kháng tính
toán

U
(kV)

cos

I
(kA)

Xd

Xd

Xd

10,5

0,8

4,125

0,146

0,22

1,69

1.2 TíNH TOáN PHụ TảI Và CÂN BằNG CÔNG SUấT
Công suất phụ tải đợc tính vào từng khoảng thời gian cụ thể tơng ứng với
từng cấp điện áp
Công suất đợc tính theo biểu thức sau

P(t ) = P(t )%.Pmax (1.1)
P(t )
(1.2)
cos
Trong đó P (t ) - công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t [MW]
S (t ) - công suất toàn phần của phụ tải tại thời điểm t [MVA]
S (t ) =

P (t )% - phần trăm công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t [%]
1.Tính toán phụ tải điện áp máy phát

Phụ tải cấp điện áp máy phát
Pmax = 12MW , cos =0,85
gồm 4 đờng dây kép ( 3MW ì 2km)
Trang 1


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

áp dụng công thức (1.1) , (1.2)
Công suất trong khoảng thời gian 0 ữ 8
P (t ) = P(t )%.Pmax = 65%.12 = 7,8MW
S (t ) =

P( t )

7,8
=
= 9,176MVA
cos 0,85

Tính toán tơng tự kết quả ghi trong bảng sau
Bảng 1-2

0ữ 8

8 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

PuF%

65

90

100

70

PuF (MW)

7,80

10,80

12,00

8,40

SuF (MVA)

9,176

12,706

14,118

9,882

CS

t (h)

Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau
SuF (MVA)
15
14,118
14

13

12,706

12

11
9,882

10
9,176
9

0

4

8

12

16

20

24

t(h)

2.Tính toán phụ tải điện áp trung 110kV
Thông số phụ tải cấp điện áp trung
Pmax = 140MW , cos =0,86
gồm 2 đờng dây kép
áp dụng công thức (1.1) , (1.2)

Công suất trong khoảng thời gian 0 ữ 7

P (t ) = P(t )%.Pmax = 70%.140 = 98MW

Trang 2


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

S (t ) =

P(t )
98
=
= 113,95MVA
cos 0,86

Tính toán tơng tự kết quả ghi trong bảng sau
Bảng 1-3

0ữ 7

7 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

PT%

70

90

100

80

PT (MW)

98

126

140

112

SptT (MVA)

113,95

146,51

162,79

130,23

CS

t (h)

Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau

SptT (MVA)
170
162,79
160

150

146,51

140
130,23
130

120

113,95

110

0

4

7 8

12

16

20

24

t(h)

3.Tính công suất phát của nhà máy
Thông sô công suất của nhà máy
Pmax = 4X75 = 300MW , cos =0,8
áp dụng công thức (1.1) , (1.2)
Công suất phát của nhà máy trong khoảng thời gian 0 ữ 7

P (t ) = P(t )%.Pmax = 70%.300 = 210 MW
S (t ) =

P (t ) 210
=
= 262,5MVA
cos 0,8
Trang 3


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại kết quả ghi trong bảng
sau
Bảng 1-4

0ữ 7

7 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

PNM%

70

80

100

70

PNM (MW)

210

240

300

210

SNM (MVA)

262,5

300

375

262,5

CS

t (h)

Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau

SNM(MVA)

375
375

350

325
300
300

275

262,5

262,5

250

0

4

7 8

12

16

20

24

t (h)

4.Tính công suất tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy đợc tính theo công thức sau

STD = .(0,4 + 0,6.

S NM (t )
).S NM max
S NM max
Trang 4

Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

- phần trăm lợng điện tự dùng của nhà máy ( = 8%)
S NM max - công suất phát lớn nhất của nhà máy ( S max = 375MVA)

Trong đó :

Công suất tự dùng của nhà máy trong khoảng thời gian 0 ữ 7

STD = .(0,4 + 0,6.

S NM (t )
) . S NM max
S NM max

= 8%.(0,4+0,6.0,7).375 =24,6MVA
Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại kết quả ghi trong bảng
sau
Bảng 1-5

0ữ 7

7 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

S NM (MVA)

262,5

300

375

262,5

STD (MVA)

24,6

26,4

30,0

24,6

CS

t (h)

Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau
STD (MVA)

30

30

28
26,4
26
24,6

24,6
24

22

20

0

4

7 8

12

16

20

24

t(h)

5.Công suất phát vào hệ thống
Công suất phát vào hệ thống (HT)

S HT = S NM ( S uF + STD + ST )
Công suất phát vào hệ thống trong khoảng thời gian 0 ữ 7

S HT = S NM ( SUF + STD + ST )
Trang 5


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

= 262,5 (9,176 + 24,6 + 113,95)
= 114,774MVA
Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại ,kết quả ghi trong bảng sau
Bảng 1-6
CS

t(h)

S HT
(MVA)

0ữ 7

7ữ 8

8 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

114,77
4

117,914

114,38
4

168,092 97,288

Bảng tổng kết thông số phụ tải
t(h)

0ữ 7

7ữ 8

8 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

S NM (MVA)

262,5

300

300

375

262,5

S uF (MVA)

9,176

9,176

12,706

14,118

9,882

ST (MVA)

113,95

146,51

146,51

162,79

130,23

S td (MVA)

24,6

26,4

26,4

30,0

24,6

S HT (MVA)

114,77
4

117,914

114,38
4

CS

168,092 97,788

Nhận xét
+ Công suất nhà máy cung cấp cho phụ tải bên trung S T max = 162,79 MVA ;

S T min = 113,95MVA chiếm một tỉ lệ không lớn so với công suất phát của nhà máy

do đo lợng công suất phát lên hệ thống là khá lớn S HT max = 168,092 MVA ;

S HT min = 97,788MVA lợng công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống chiếm một tỷ
lệ lớn nhất là 10,5% do đó vai trò của nhà máy là khá quan trọng trong hệ thống
trong mọi chế độ nhà máy luôn đảm bảo cung cấp đầy đủ công suất cho cấp điện áp
này

Trang 6


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Chơng 2

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy
Trong quá trình chọn sơ bộ sơ đồ cần bảo đảm những nguyên tắc sau


Khi

1
SuF > 15% SFdm thì bắt buộcphải có thanh góp điện áp máy phát
2
Trang 7


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện


Khi liên kết hai hệ thống trung tính trực tiếp nối đất phải dùng máy biến áp

tự ngẫu
Công suất bộ máy phát điện máy biến áp không đợc lớn hơn công suất
dự trữ quay của hệ thống


Căn cứ vào các yêu cầu trên và thông số bài cho ta có thể tiến hành phân tích sơ bộ
nh sau


Thanh góp điện áp máy phát

1
1
.SUFmax = .14,12=7,06VA
2
2
15%. SFdm=15%.75=11,25MVA
Từ kết quả trên nhận thấy không cần thanh góp điện máy phát
Điện áp bên cao 220kV , trung110kV có trung tính trực tiếp nối đất do đó sẽ
dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống (đảm bảo yêu cầu cung
cấp điện cho bên trung và có lợi về tổn thất )
2.1 - đề xuất phơng án chọn sơ bộ

A. Phơng án 1
HT

220kV

110kV

TD

TD+ĐP

F1

B4

B3

B2

B1

F3

TD

TD

TD+ĐP

F2

B5

F4

F5

td

Phơng 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 phía cao ,phụ tải địa phơng lấy ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự
dùng lấy ở đầu cực của máy phát
Trang 8


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Ưu điểm
+ Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng
và sự cố
+ Công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu là không lớn do đó có lợi về tổn thất
+ Số lợng máy biến áp ít , sơ đồ vận hành đơn giản
Nhợc điểm
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong việc lắp đặt và sửa chữa
B. Phơng án 2

HT

220kV

110kV

B3

B2

B1

B5

B4

B2

F2

F3

F1

TD

TD

TD

TD+ĐP

TD+ĐP

F4

F5

Phơng án này cũng dùng hai máy biến áp tự ngẫu để tải công suất và liên lạc

giữa hai hệ thống 220 kV và 110 kV, phía trung áp có ba bộ máy phát điện máy
biến áp ,phụ tải địa phơng lấy ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng
lấy ở đầu cực của máy phát
Ưu điểm
+ Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng
và sự cố .
+ Số lợng và chủng loại MBA ít
+ Sơ đồ đơn giản
Nhợc điểm

Trang 9


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Tổng công suất phát của ba bộ MF-MBA 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
C. Phơng án 3
HT

220kV

110kV

B2

B1

B3

TD

TD

F1

B4

TD

TD

ĐP

F2

B5

F3

F4

TD

F5

Trong phơng án ba dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống
220kV và 110kV, phía cao áp có hai bộ MF-MBA,phía trung áp có ba bộ MF-MBA,
phụ tải địa phơng lấy phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng đợc lấy từ

đầu cực của máy phát.
Ưu điểm
+ Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng
và sự cố .
+ Công suất của máy biến tự ngẫu nhỏ (do chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai
hệ thống ),dẫn đến giá thành giảm
Nhợc điểm
+ Số lợng MBA nhiều
+ Sơ đồ phức tạp
Nhận xét chung
Cả ba phơng án đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật
Nhìn tổng quan có thể nhận thấy phơng án 3 là phức tạp hơn cả ( số lợng MBA
nhiều , sơ đồ phức tạp ) đồng thời vốn đầu t lớn do đó sẽ loại phơng án này và tiến
hành phân tích hai phơng án còn lại

Trang 10


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Phơng án 1 & 2 gần nh tơng đơng : sử dụng hai MBATN ,số lợng MBA nh
nhau tuy nhiên đặc điểm khác nhau căn bản là số lợng bộ MF-MBA nối vào bên
Trung , lợng công suất truyền tải qua MBA tự ngẫu
Để tìm hiểu rõ hơn ta sẽ tiến hành phân tích cụ thể từng phơng án qua đó sẽ tìm
đợc một phơng án tối u nhất

2.2 Phơng án 1
HT

SHTmax =168,092MVA

SHTmin = 97,788MVA

220kV

TD

TD+ĐP

F1

SptTmax =162,79MVA
SptTmin =113,95MVA

TD

TD

TD+ĐP

F2

B5

B4

B3

B2

B1

110kV

F5

F4

F3

2. Chọn máy biến áp
a.Máy biến áp hai cuộn dây
Công suất của máy biến áp hai cuộn dây nối theo sơ đồ bộ với máy phát đợc chọn
theo công thức sau : S 2 dqdm S Fdm = 75MVA
Tra bảng 4 & 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp có
các thông số kỹ thuật sau
Bảng 2-1
Loại máy
T80000/22
0
T80000/11
0

P0(kW)

Uc(kV)

Uh(kV)

242

10,5

105

121

10,5

70

Un(%)

I0(%)

Số lợng

Giá

320

11

0,6

1

90R

310

10,5

0,55

2

80R

Pn(kW)

Trang 11


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

b. Máy biến áp tự ngẫu
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công thức sau

STNdm =

1
1
.S Hdm .S Fdm



Trong đó
UC UT

- hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ( =

U

=

C

242 121
= 0,5 )
242

S Fdm - công suất định mức của máy phát ( S Fdm =75MVA)
Suy ra : STNdm

1
.75 = 150 MVA
0,5

Tra bảng 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp tự
ngẫu có các thông số kỹ thuật sau

Bảng 2-2

C

U
(kV)
T

H

242

121

11

Loại máy
ATTH
160000/220/110

Pn
(kW)
T-H C-T C-H
-

-

Pn
(kW)

T-H

Un
(%)
C-T

C-H

20

11

32

380

Io
(%)

Giá

2.Kiểm tra quá tải của máy biến áp
Trong thực tế phụ tải của máy biến áp luôn thay đổi và phần lớn thời gian làm
việc với phụ tải nhỏ hơn định mức , khi đó hao mòn cách điện của máy biến áp sẽ nhỏ
hơn hao mòn cách điện định mức(do nhiệt độ của máy biến áp nhỏ hơn nhiết độ định
mức) kết quả là tuổi thọ của máy biến áp tăng .Do vậy vào những thời điểm phụ tải
lớn hơn công suất định mức vẫn có thể cho máy biến áp làm việc với công suất và
thời gian quá tải phù hợp
Xét hai trạng thái quá tải của máy biến áp là
Quá tải bình thờng
Quá tải sự cố
a.Bình thờng
Máy biến áp hai cuộn dây
Máy biến áp hai cuộn dây làm việc hiệu quả nhất với đồ thị phụ tải bằng phẳng
S (MVA)
Công suất lớn nhất truyền tải qua máy
biến áp là
B2

69

0

24

t(h)

Trang 12


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

1
S B 2 dq = S F .dm .S TD . max
5
1
= 75 .30 = 69MVA
5
Máy

biến áp tự ngẫu
Công suất tải qua cuộn cao của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công

SC =

thức

S HT S bC
2

Công suất tải qua cuộn trung của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công

ST =

thức

S ptT S bT
2

Công suất tải qua cuộn hạ của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công

S H = SC + ST

thức

Trong đó : S HT - công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống

S bC - công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên cao áp
S bT - công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung
áp
Từ đó ta có bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu
trong các khoảng thời gian nh sau

Bảng 2-3
Thời gian (h)

0ữ 7

7ữ 8

8 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

SC (MVA)

22,887

24,457

22,692

49,546

14,394

ST (MVA)

-24,05

8,51

8,51

24,79

-7,77

SH (MVA)

-1,163

32,967

31,202

74,336

6,624

Công suất

Dấu (-) ở đây thể hiện công suất tải từ cuộn trung sang cuộn cao của máy biến
áp tự ngẫu
b. Sự cố
Hỏng một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung
Trang 13


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Khi phụ tải bên trung cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14 ữ 20h) tơng ứng với công
suất

S ptT . max = 162,79 MVA
S uF = 14,118MVA
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là

S ptT . max S bT 162,79 69
=
= 46,895MVA
2
2
1
1
1
1
S H = S F .dm .STD . max .S uF = 75 .30 .14,118 = 61,941MVA
5
2
5
2
S C = S H ST = 61,941 46,895 = 15,046 MVA
ST =

HT

SHT =168,092MVA
220kV

SptTmax =162,79MVA
110kV

Sc = 15,046

69

ST = 46,985

69

0

SH =61,941
TD

TD+ĐP

F1

F2

F3

TD

TD

TD+ĐP

F4

F5

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung do đó
công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất

S H = 61,941MVA mà S Hdm = 80MVA suy ra S H < S H .dm vậy máy biến áp
làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là

S = S HT (2.S C + S bC ) = 168,092 (2.15,046 + 69) = 69MVA
Công suất dự trữ quay của hệ thống là S dtquay = 110MVA suy ra S < S dtquay hệ
thống vẫn làm việc bình thờng
Khi phụ tải bên trung là cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian( 0 ữ 7h) tơng ứng với công suất
Trang 14


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

S ptT . min = 113,95MVA
S uF = 9,716 MVA
Khi đó

S ptT . min S bT 113,95 69
=
= 22,475MVA
2
2
1
1
1
1
S H = S F .dm .STD . max .S uF = 75 .30 .9,716 = 64,142MVA
5
2

5
2
S C = S H ST = 64,142 22,475 = 41,667 MVA
ST =

HT

SHT =114,774MVA
220kV

SptTmain =113,95MVA
110kV

Sc = 41,667

69

69

0

ST = 22,475

SH =64,142
TD

TD+ĐP

F1

F2

F3

TD

TD

TD+ĐP

F4

F5

Trong trờng hợp này máy biến áp tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung do
đó công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất

S H = 64,142 MVA mà S Hdm = 80MVA suy ra S H < S H .dm vậy máy biến làm
việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là

S = S HT (2.S C + S bC ) = 114,774 (2.41,667 + 69) = 37,56MVA
Dấu (-) ở đây thể hiện công suất phát ra của nhà máy là thừa so với yêu cầu ,do đó
công suất của các tổ máy sẽ đợc giảm bớt để thoả mãn nhu cầu của hệ thống
Hỏng

máy biến áp tự ngẫu
Khi phụ tải bên trung là cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14 ữ 20h) tơng ứng với công

suất

S ptT . max = 162,79 MVA
Trang 15


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

S uF = 14,118MVA
Khi đó

ST = S ptT max 2.S bT = 162,79 2.69 = 24,79 MVA
1
1
S H = S F .dm .STD . max S uF = 75 .30 14,118 = 54,882MVA
5
5
S C = S H ST = 54,882 24,79 = 30,092MVA
`
HT

SHT =168,092MVA
220kV

Sc =30,092

69

SptTmax =162,79MVA
110kV

ST = 24,79

69

69

SH =54,882
TD

TD+ĐP

F1

F2

F3

TD

TD

TD+ĐP

F4

F5

Trong trờng hợp này máy biến áp tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung
do đó công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất

S H = 54,882 MVA mà S Hdm = 80MVA suy ra S H < S H .dm vậy máy biến áp
làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là

S = S HT ( S C + S bC ) = 168,092 (30,092 + 69) = 69MVA
Công suất dự trữ quay của hệ thống S dtquay = 110MVA suy ra S < S dtquay
Vậy hệ thống làm việc bình thờng
Khi phụ tải bên trung là cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian (0 ữ 7h) tơng ứng với công suất

S ptT . min = 113,95MVA
S uF = 9,716 MVA
Khi đó

Trang 16


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

ST = S uT min 2.S bT = 113,95 2.69 = 24,05MVA
1
1
S H = S F .dm .STD . max S uF = 75 .30 9,176 = 59,824 MVA
5
5
S C = S H ST = 59,824 (24,05) = 83,874 MVA
Dấu (-) ở đây chỉ có nghĩa là công suất tải từ trung áp sang cao áp của máy
biến áp tự ngẫu
HT

SHT =114,774MVA
220kV

SptTmin =113,95MVA
110kV

Sc =83,874

69

69

69

ST = 24,05

SH =59,824
TD

TD+ĐP

F1

F2

F3

TD

TD

TD+ĐP

F4

F5

Trong trờng hợp này máy biến áp tự ngẫu tải công suất từ hạ và trung sang cao
do đó công suất tải qua cuộn nối tiếp là lớn nhất

S n = .ST + .S H = 0,5.(59,824 + 24,05) = 41,937 MVA mà S n. dm = 80MVA
suy ra S n < S n. dm vậy máy biến áp làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là

S = S HT ( S C + S bC ) = 114,774 (83,874 + 69) = 38,1MVA
Dấu (-) ở đây thể hiện công suất phát ra của nhà máy là thừa so với yêu cầu ,do đó
công suất của các tổ máy sẽ đợc giảm bớt để thoả mãn nhu cầu của hệ thống
3. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây
2

St
.8760
áp dụng công thức A = P0 + Pn .
S
B 2 dm


Trong đó

S t - công suất của phụ tải tại thời điểm t [MVA]
S B 2 dm - công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây[MVA]
Trang 17


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

P0 , Pn - tổn hao công suất không tải , ngắn mạch của máy biến áp hai
cuộn dây[kW]
Thay số vo đợc kết quả sau
+ MBA hai dây quấn 220kV

A220

2

69
= 105 + 320. .8760 = 3.005MWh
80


+ MBA hai dây quấn 110kV

A110

2

69
= 70 + 310. .8760 = 2.633,4 MWh

80


+ Tổng tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây

Adq = 2.A110 + A220 = 2.2633,4 + 3005 = 8271,8MWh
Tổn

thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công thức sau

ATN = P0 .8760 + 365.

1
S

2
dmB

( S iC2 .PC + S iT2 .PT + S iH2 .PH ).ti (2-1)

Trong đó

PC , PT , PH - tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây , kW
S iC , S iT , S iH - công suất tải qua các cuộn cao , trung , hạ trong khoảng thời
gian t i , MVA

P0 - tổn thất công suất không tải của máy biến áp , kW
STNdm - công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu , MVA
Tổn thất công suất tác dụng của cuộn cao

P
P

PC = 0,5.PnC T + nC2 H nT2 H






= 0,5.380 +

190 190

= 190 kW
0,52 0,52

Tổn thất công suất tác dụng của cuộn trung

PC = PT
Tổn thất công suất tác dụng của cuộn hạ

Trang 18


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

P
P

PH = 0,5. nC2 H + nT2 H PnC T



190 190

+ 2 380 = 570 kW
2
0,5 0,5


= 0,5.

với các số liệu của máy biến áp tự ngẫu ở (2.2) và các số liệu đã tính đợc trong
bảng (2.3) thay các thông số đó vào công thức trên ta tìm đợc

ATN 1 = 100.8760 + 365.

= 100.8760 + 365.

1
( S iC2 .190 + S iT2 .190 + S iH2 .570 ).ti
2
160

1
( 22,887 2.190 + 24,52.190 + 1,1632.570).7
2
160

+ 365.

1
( 24,457 2.190 + 8,512.190 + 32,967 2.570).1
2
160

+ 365.

1
( 22,6922.190 + 8,512.190 + 31,202 2.570).6
2
160

+ 365.

1
( 49,546 2.190 + 24,79 2.190 + 74,336 2.570).6
2
160

+ 365.

1
(14,3942.190 + 7,77 2.190 + 6,6242.570) 4
2
160

= 876.000 + 412.310 = 1.288,31MWh

Tổng tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu

ATN = 1288,31.2 = 2576,62 MWh
Tổn

thất điện năng hàng năm cho phơng án 1

A = ATN + Adq = 2576,62 + 8271,8 = 10.848,42 MWh
4. Tính dòng điện cỡng bức
mạch

cao áp 220kV
Dòng cỡng bức trên đờng dây kép nối với hệ thống khi đứt một đờng dây

I cb (220kV ) =

S HT max
3.U dm

=

168,092
= 0,441kA
3.220

mạch

trung áp 110kV
Phụ tải bên trung gồm 2 đờng dây kép ( 4đờng dây đơn ) do đó công suất
truyền tải lớn nhất trên một đờng dây trong chế độ vận hành bình thờng là

Trang 19


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

1
1
S pt = .S uT max = .162,79 = 40,6975MVA
4
4
+ Dòng cỡng bức trên đờng dây kép nối với phụ tải trung áp khi đứt một đờng dây

I cb(1) =

2.S pt
3.U dm

=

2.40,6975
= 0,427kA
3.110

+ Dòng cỡng bức phía cao áp của máy biến áp hai cuộn dây

I cb( 2 ) = 1,05.

SF
75
= 1,05.

= 0,413kA
3.U dm
3.110

+ Dòng cỡng bức qua phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu tự ngẫu

I cb( 3) =

ST . max
46,895
=
= 0,246kA
3.U dm
3.110

Vậy dòng cỡng bức phía hệ thống 110kV là

I cb(110 kV ) = max{ I cb(1) ; I cb( 2 ) ; I cb( 3) }

= max{ 0,427;0,413;0,246} = 0,427 kA

Mạch

hạ áp 10,5kV
Dòng điện cỡng bức phía đầu cực máy phát điện

I cbMF = 1,05.

SF
75

= 1,05.
= 4,33kA
3.U dm
3.10,5

Mạng điện

I cb (kA)

220kV
0,441

110kV
0,427

10kV
4,33

2.2 Phơng án 2

Trang 20


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
HT

220kV

SHT.max = 168,092MVA
SHT.min = 97,788MVA

110kV

B1

B3

B2

SptT.max = 162,79MVA
SptT.min = 113,95MVA

B5

B4

B2

F2

F1

F3

TD

TD

TD

TD+ĐP

TD+ĐP

F4

F5

1.Chọn máy biến áp
a.Máy biến áp hai cuộn dây
Công suất của máy biến áp hai cuộn dây nối bộ với máy phát đợc chọn theo công
thức sau (khi công suất tự dùng lấy từ nguồn dự phòng )

S B 2 dq S Fdm = 75MVA
Tra bảng 4 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp hai
cuộn dây có các thông kỹ thuật sau
Bảng 2-4
Loại máy
T80000/11
0

Uc(kV)

Uh(kV)

121

10,5

P0(kW)

70

Pn(kW)
310

Un(%)

I0(%)

Số lợng

Giá

10,5

0,55

2

80R

b. Máy biến áp tự ngẫu
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công thức sau

STNdm =

1
1
.S Hdm .S Fdm

Trong đó

- hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ( =

U C U T 242 121
= 0,5 )
=
UC
242

SFdm = 75MVA



1
.75 = 150MVA
0,5

Suy ra : STNdm
Tra bảng 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp có các
thông sô kỹ thuật sau
Trang 21


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Bảng 2-5
Loại máy

C
ATTH
160000/220/110

230

U
(kV)
T

H

121

11

Pn
(kW)
T-H C-T C-H
-

-

380

T-H

Un
(%)
C-T

C-H

20

11

32

Pn
(kW)
100

Io
(%)
0,5

Giá
200R

2.Kiểm tra quá tải của MBA
Trong thực tế phụ tảiluôn thay đổi và phần lớn thời gian làm việc của máy biến
áp với phụ tải thờng nhỏ hơn định mức , khi đó hao mòn cách điện sẽ nhỏ hơn hao
mòn cách điện định mức(do nhiệt độ của máy biến áp nhỏ hơn nhiết độ định mức) kết
quả là tuổi thọ của máy biến áp tăng .Do vậy vào những thời điểm công suất của phụ
tải lớn hơn công suất định mức của máy biến áp vẫn có thể cho làm việc với công suất
và thời gian quá tải phù hợp
Xét hai trạng thái quá tải của máy biến áp là
Quá tải bình thờng
Quá tải sự cố

a.Bình thờng
Máy biến áp hai cuộn dây
Máy biến áp hai cuộn dây làm việc hiệu quả nhất với đồ thị phụ tải bằng phẳng
Công suất lớn nhất truyền tải qua máy biến áp là
SB2(MVA)

1
S B 2 dq = S F .dm .S TD . max
5
1
= 75 .30 = 69MVA
5


69

0

24

t(h)

Máy biến áp tự ngẫu
Công suất tải qua cuộn cao của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công

thức sau

SC =

S HT

2

Công suất tải qua cuộn trung của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức sau

ST =

S ptT S bT
2

Công suất tải qua cuộn hạ của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công
thức sau

S H = SC + ST
Trang 22


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trong đó : S HT - công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống

S bC - công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên cao áp
S bT - công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung áp
Từ đó ta có bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu
trong từng khoảng thời gian nh sau
Bảng 2-6
Thời gian (h)

0ữ 7

7ữ 8

8 ữ 14

14 ữ 20

20 ữ 24

SC (MVA)

57,387

58,957

57,192

84,046

48,894

ST (MVA)

- 46,525 -30,245 -30,245 -22,105

-38,385

SH (MVA)

10,862

10,509

Công suất

28,712

26,947

61,941

2. Sự cố
Hỏng một bộ máy phát máy biến áp phía trung áp
Khi phụ tải bên trung cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14 ữ 20h) tơng ứng với công
suất

S ptT . max = 162,79MVA
S uF = 14,118MVA

Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là

S ptT . max 2.S bT 162,79 2.69
=
= 12,395MVA
2
2
1
1
1
1

S H = S F .dm .STD . max .S uF = 75 .30 .14,118 = 61,941MVA
5
2
5
2
S C = S H ST = 61,941 12,395 = 49,546MVA
ST =

Trang 23


Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
HT

SHT.max = 168,092MVA

SptT.max = 162,79MVA

0

SC = 49,546MVA

69

69

ST =12,395

SH =61,941MVA

F2

F3

F1

TD

TD

TD

TD+ĐP

TD+ĐP

F4

F5

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ sang cao và trung do đó
công suất tải qua cuộn hạ là lớn nhất

S H = 61,941MVA mà S Hdm = 80MVA suy ra S H < S H .dm vậy máy biến áp làm
việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu là

S = S HT 2.S C = 168,092 2.49,546 = 69MVA
Công suất dự trữ quay của hệ thống là S dtquay = 110MVA suy ra S < S dtquay hệ
thống làm việc bình thờng

Khi phụ tải bên trung cực tiểu
Phụ tải bên trung cực tiểu trong khoảng thời gian( 0 ữ 7h) tơng ứng với công suất

S ptT . max = 162,79 MVA
S uF = 14,118MVA
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là

S ptT . max 2.S bT 113,95 2.69
=
= 12,025MVA
2
2
1
1
1
1
S H = S F .dm .STD . max .S uF = 75 .30 .9,176 = 64,412MVA
5
2
5
2
S C = S H ST = 64,412 (12,025) = 76,437 MVA
ST =

Dấu (-) ở đây chỉ có nghĩa là thể hiện công suất truyền tải từ trung áp sang phía
cao áp của máy biến áp tự ngẫu

Trang 24

Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện
HT

SHT. = 114,774MVA

SC =76,437

SptT.min = 113,95MVA

ST =12,025

0

69

69

SH =64,412

F2

F3

F1

TD

TD

TD

TD+ĐP

TD+ĐP

F4

F5

Trong trờng hợp này máy biến tự ngẫu tải công suất từ hạ và trung sang cao do đó
công suất tải qua cuộn nối tiếp sẽ là lớn nhất

S n = .ST + .S H = 0,5.(64,412 + 12,025) = 38,219MVA mà
S n. dm = 80MVA suy ra S n < S n.dm vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc bình thờng
Công suất phát về hệ thống so với lúc làm việc bình thờng bị thiếu một lợng là

S = S HT 2.S C = 114,774 2.76,437 = 38,1MVA
Dấu (-) thể hiện công suất phát của nhà máy vào hệ thống lớn hơn so với yêu cầu
khi bốn tổ máy còn lại làm việc ở công suất định mức trong thời gian phụ tải bên
trung là cực tiểu do đó cần giảm công suất phát của các tổ máy để đảm bảo yêu cầu
của hệ thống
Hỏng một máy biến áp liên lạc
Khi phụ tải bên trung cực đại
Phụ tải bên trung cực đại trong khoảng thời gian (14 ữ 20h) tơng ứng với công
suất


S ptT . max = 162,79 MVA
S uF = 14,118MVA
Khi đó công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu là

S T = S ptT max 3.S Fdm = 162,79 3.69 = 44,21MVA
1
1
S H = S F .dm .STD . max S uF = 75 .30 14,118 = 54,882MVA
5
5
S C = S H ST = 54,882 (44,21) = 99,092MVA

Trang 25