Đồ án môn học Nhà Máy Điện Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện có công suất 5 x100 MW

Đồ án môn học Nhà Máy Điện

LỜI NÓI ĐẦU
Nghành điện nói riêng và nghành năng lượng nói chung đóng một vai trò rất quan
trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. 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.
Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện có công suất 5 x100 MW, cung cấp
điện cho phụ tải cấp điện áp phát, phụ tải trung áp 100 kv, phụ tải cao ap 220kv, và
công suất phát lên hệ thống 220 kv
Trong quá trình thiết kế, với khối lượng kiến thức đã học và được sự giúp đỡ của
thầy Phạm Ngọc Hùng đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kê này.
Em xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội, ngày 12 tháng 01 năm 2010
Sinh viên

Nguyễn Hồng Linh
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

1

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – CHỌN PHƯƠNG ÁN

NỐI DÂY
I. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất
lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phái
hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ. Vì điện năng ít có khả năng tích
lũy nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện rất quan trọng, trong thực tế
lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. việc nắm được quy
luật biến thiên cuar 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 phương án nối dây 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 suât các máy biến áp và phân bố
công suất giữa các nhà máy điện với nhau.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy thủy điện có tổng công suất đặt là 500 MW gồm
có 5 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp : phụ tải địa phương,
110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV.
Ta chọn máy phát điện loại CB-1130/140-48TC có các thông số sau:
Loại máy Sđm
MF
MVA
CB117,7
1130/14048TC

Pđm
MW
100

Uđm
kV
13,8

Iđm
kA
4,92

Cosφ
0.85

Nđm
V/Ph
125

Xd’’

Xd’

Xd

0.21

0.26

0.91

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

tb

Trong đó : St : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng ( MVA).
P% : công suất tác dụng tại thời điểm tính bằng % công suất cực đại
Pmax : công suất của phụ tải cực đại tính bằng ( MW)
Cosφtb : hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
1.1 Cấp điện áp máy phát ( 22kV)
Phụ tải dịa phương của nhà máy có điện áp 22kV, công suất cực đại Pmax=14 MW,
Cosφtb=0,85 : Gồm 2 kép x 5MW x 4 km và 1 đơn x 4MW x 4km. Để xác định đồ

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

2

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho nhờ
công thức

P
UF
max .P %
S
=
UF(t ) Cosϕ
tb

VD : t = ( 0 – 5 ) thì ta có P%(0-5) = 90 ta có :
S

( 0 − 5) =
UF

14.90%
= 14,823 ( MVA)
0,85.100

Tính tương tự cho các thời điểm tiếp theo ta được số liệu theo bảng sau :
t( giờ)
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
PUF(%)
90
90
90
100
100
100
100
SUF(t)
14,823 14,823 14,823 16,47
16,47

16,47
16,47
( MVA)

22-24
90
14,823

Từ bảng kết quả này ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như hình vẽ :

1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung ( 110kV) :
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P110max= 240 MW và Cosφtb=0,87 , gồm 2 kép x 70 MW
và 2 đơn x 50 MW. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến
thiên phụ tải hàng ngày đã cho nhờ công thức :

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

3

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện
P
(t )
UF
m
ax
S
=

. p%
T
C
os
ϕ
(t )
tb

Kết quả tính toán theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và dồ thị phụ tải phía trung
áp hình 1 :
t( giờ)
PT(%)
STmax
( MVA)

0-5
5-8
90
80
248,276 220,7

8-11
80
220,7

11-14
14-17
17-20
90
90

100
248,276 248,276 275,86

20-22
22-24
90
90
248,276 248,276

1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao ( 220kV).
Nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax=100 MW , Cosφtb=0,89, gồm 1 kép x 100 MW .
Để xác định đồ thị phụ tải phía cao áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng
ngày nhờ công thức :
S (t ) =
UC

P
UC

(t )
max . p %
Cosϕ
tb

Vd : t = 0 – 5 h ta có P% = 90% ta tính được :
100.90
S (t ) =
= 101,12
UC
0,89.100

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

4

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Ta tính tương tự cho các thời điểm tiếp theo kết quả ghi ở bảng sau :
t( giờ)
PT(%)
SUC
( MVA)

0-5
90
101,12

5-8
80
89.89

8-11
80
89,89

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

11-14
90
101,12

5

14-17
90
101,12

17-20
100
112,36

20-22
90
101,12

22-24
90
101,12

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

1.4 Phụ tải tự dùng của toàn nhà máy :
Trong việ thiết kế các nhà máy thủy điện thì tự dùng của nhà máy gồm hai phần.
Mục đích để phục vụ cung cấp nước làm mát cho máy phát, máy biến áp, thông

thoáng nhà máy, thắp sáng, tuy nhiên lượng điện tự dùng này biến thiên không đáng
kể theo thời gian nên ta coi như hằng số do đó ta có :
S
=S
= const
TD
Td max
α %.n.P
dmF = 1.5.100 = 6, 024 ( MVA )
S
=
TD 100.Cosϕ
100.0,83
td

1.5 Công suất về hệ thống.
Do nhà máy thiết kế có nhiệm vụ ngoài nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các
phụ tải phía trang áp, cao áp và phụ tải địa phương thì lượng còn lại sẽ cung cấp về
hệ thống, ta có công thức sau :
SVHT(t) = SNM(t) – [ SUF(t) + SUT(t) + STD(t) + SUC(t) ]
Áp dụng công thức trên và dựa vào các bản tính toán ở trên ta có bảng số liệu tính
được là :
t(giờ) 0 – 5
5–8
8 – 11
11 – 14
SVHT
100,55 139,363 139,363 98,91
(khô)
7

SVHT
218,257 257,363 257,363 216,61
(mưa)
Ta có bảng tổng kết số liệu sau :
T ( giờ )
SUF
SUT
SUC
STD
SNM
Khô
Mưa
SVHT Khô
Mưa
STGCA Khô
Mưa

0-5
14,823
248,276
101,12
6,024
470,8
588,5
100,557
218,257
201,667
319,377

5-8

14.823
220,7
89,89
6,024
470,8
588,5
139,363
257,363
229,253
347,253

8-11
14,823
220,7
89,89
6,024
470,8
588,5
139,363
257,363
229,253
347,253

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

14 – 17
98,91

17 – 20
60,086

20 – 22
98,91

22 – 24
100,557

216,61

177,786

216,61

218,257

11-14
16,47
248,276
101,12
6,024
470,8
588,5
98,91
216,61
200,03
317,73

6

14-17

16,47
248,276
101,12
6,024
470,8
588,5
98,91
216,61
200,03
317,73

17-20
16,47
275,86
112,36
6,024
470,8
588,5
60,086
177,786
172,446
290,146

20-22
16,47
248,276
101,12
6,024
470,8
588,5

98,91
216,61
200,03
317,73

Trường Đại Học Điện Lực

22-24
14,823
248,276
101,12
6,024
470,8
588,5
100,557
218,257
201,667
319,377


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

7

Trường Đại Học Điện Lực

Đồ án môn học Nhà Máy Điện

II : Lựa chọn phương án nối điện chính
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 lí không những đem lại lợi ích kinh tế lớn
lao mà còn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Trong các thiết bị điện của nhà máy và trạm biến áp các khí cụ điện được nối lại
với nhau thành sơ đồ điện, yêu cầu của sơ đồ điện là làm đảm bảo độ tin cậy, cấu
tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho người do vậy chọn sơ đồ nối
điện chính là một trong những khâu quan trọng trong quá trình thiết kế.
Với nhà máy điện ta đang thiết kế , dựa vào nhận xét ở trên ta thấy công suất phụ
tải điện áp máy phát cực đại là :
S max = 16, 47 ( MVA )
UF
S Max
DP .100 = 16, 47 .100 = 7% ≤ 15%
2.S
2.117, 7
dmF

Do đó ta không dùng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải điện áp máy phát được
lấy trực tiếp từ đầu cực máy phát ra.
Dựa trên nhận xét đó ta thấy lưới trung áp ( UT = 110 kV) và cao áp ( UC = 220
kV ) có trung tính trực tiếp nối đất, đồng thời hệ số có lợi α = 0,5 nên ta dùng máy
biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
max = 275,86 MVA
min = 220, 7 MVA
(
) và SUT

(
)
Từ đồ thị phụ tải ta thấy phía trung áp SUT
mà SđmF = 117,7 ( MVA ) nên ta có thể ghép 1 đến 2 bộ máy phát điện biến áp 2
cuộn dây ở phía trung áp.
Từ nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau :
2.1 Phương án I

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

8

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Nhận xét : Trong phương án này ta dùng hai bộ máy biến áp phát ở phía trung
áp. Còn dùng ba máy phát để cung cấp điện cho thanh cái 220kV, trong đó có máy
phát F1 với máy biến áp 2 cuộn dây B1 để phát điện lên thanh cái 220kV còn B2,
B3 dùng để liên lạc 3 cấp điện áp với nhau.
Ưu điểm : Ta thấy thanh góp trung áp 100kv có hai máy phát F4, F5, máy biến
áp B4, B5 cấp lên với Sđm = 2.117,7 = 235,4 ( MVA ) thì phụ tải
S max = 275,86 ( MVA ) mà S min = 220, 7 ( MVA ) . Như vậy lượng công suất thừa chuyển
UT
UT

sang thang góp cao làm cho phía cao tải đến công suất mặc dù hạ và trung chỉ tải
đến công suất tính toán. Dung lượng máy biến áp nhỏ hơn.
Đảm bảo kinh tế, kỹ thuật, cung cấp điện liên tục, vận hành đơn giản

Nhược điểm : gây tổn hao công suất lớn.

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

9

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

2.2 Phương án II.

Nhận xét : trong phương án này ta dùng hai bộ máy biến áp B1, B2 máy phát điện
F1, F2 làm việc song song với nhau cung cấp lên thanh góp cao áp 220 kV và hai
cặp F3, F4 máy biến áp B3, B4 làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự
ngẫu B3, B4 làm nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau.
Ưu điểm : lượng công suất truyền tải qua cuộn trung nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ.
Nhược điểm : giá thành thiết bị cao không kinh tế.

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

10

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

2.3 Phương án 3 :

Nhận xét : đối với phương án này thì bên trung áp hai bộ máy phát – máy biến áp
F4, F5 và B4, B5 làm việc song song còn bên 220 kV ta cho ba bộ máy phát – máy
biến áp F1, F2, F3 và B1, B2, B3 làm việc song song và để liên lạc giữa 3 cấp điện
áp với nhau ta dùng hai máy biến áp B6, B7.
Ưu điểm : vẩn đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm : theo phương án này ta thấy có mặt hạn chế hơn là về cách đấu phức
tạp hơn, vốn đầu tư cho máy biến áp nhiều hơn, tổn thất nhiều hơn về cả về kỹ thuật
lẫn vận hành so với hai phương án trên.
⇒ Tóm lại : qua những phân tích trên ta để lại phương án I và phương án II để tính
toán so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu
cho nhà máy điện.

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

11

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

CHƯƠNG II : CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
A. Phương án I.

I.Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường.
1.1 Đôi với các máy biến áp nội bộ B1 và B4, B5.
Với các bộ máy phát – máy biến áp vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là
cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp. Khi có công suất tải qua máy
biến áp của mổi bộ được tính như sau :

S

B

=S

S
− td max
dmF
n

Trong đó :
Std max : công suất tự dùng lớn nhất.
n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 5 .
áp dụng để tính toán ta có :
• Đối với mùa mưa máy phát 100% công suất ta có :
S

B1

=S

B4

=S

B5

= 117, 7 −

6, 024
= 116, 495 ( MVA )
5

• Đối với mùa khô nhà máy phát 80% công suất.
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

12

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện
S

B1

=S

B4

=S

B5

= 0,8.117, 7 −

6, 024
= 92,955 ( MVA )
5

Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận.
1.2 Phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp tự ngẫu B2, B3.
- Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy
biến áp như sau :
1


 SUC (t ) = 2  SUC (t ) + S VHT − Sbo 

1


 SUT t =  SUT (T ) − 2.Sbo 
( ) 2


S
=S
+ S .g
CC
CT
 CT


Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp được ghi
trong bảng sau :
Loại Điện S
Thời gian ( h )
máy áp

( MVA 0-5
5-8
8-11
11-14
1417-10
)
17
Hai C
Khô
92,955
dây
quấn H
S Mưa
116,495
C
Khô 54,361 68,149 68,164 53,537 53,53 39,74
Máy
7
5
biến
Mưa 42,591 56,379 56,394 41,767 41,76 27,97
7
5
T

H

20-22

22-24

53,53
7
41,76
7

54,361

Khô 31,183 17,395 17,395 31,183 31,18 44,97 31,18
3
5
3

31,183

Mưa 7,643

42,591

-6,145 -6,145 7,643

7,643 21,43 7,643
5

7,643

Khô 85,544 85,589 85,589 84,72

84,72 84,72 84,72

85,544

Mưa 50,234 50,234 50,249 49,41

49,41 49,39 49,41
2

50,234

II. Chọn công suất cho máy biến áp.
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

13

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong
tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến
áp đều là việc.
Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì
các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất
cần thiết.
2.1 Chọn máy biến áp bội bộ B1, B4 và B5.
Ta chọn 2MBA đều là loại 3pha hai dây quấn, không điều chỉnh dưới tải, có
công suất được chọn theo hai điều kiện :
SđmB ≥ SđmF
Trong đó :

SđmF : công suất định mức máy phát
SđmB : công suất định mức máy biến áp ta chọn.
Áp dụng để chọn máy biến áp ta có : SđmF = 117,7 ( MVA ) → ta chọn được máy
biến áp B1 có mã hiệu và tham số như sau :
Mã Hiệu
TДЦ( TЦ )

Sđm
( MVA )
125

Uc
( kV )
242

UH
( kV )
10,5

ΔP0
( kW )
115

ΔPN
( kW )
380

UN%

Io%

11

0,5

Giá
106 đ
-

→ ta chọn máy biến áp B4, B5 có số hiệu và tham số như bảng sau :
Mã Hiệu
TДЦ

Sđm
( MVA )
125

Uc
( kV )
121

UH
( kV )
10,5

ΔP0
( kW )
100

ΔPN

( kW )
400

UN%

Io%

10,5

0,5

Giá
106 đ
-

2.2 Chọn máy biến áp liện lạc :
Với nhận xét như ở trên ta chọn các máy biến áp liên lạc B2, B3 là các máy biến
áp tự ngẫu. Đối với máy biến áp tự ngẫu thì lõi từ cũng như các cuộn dây nối tiếp,
trung, hạ đều được thiết kiết theo công suất tính toán :
Stt ≥ α.SđmB
Trong đó :
α : là hệ số có lợi của máy biến áp.
Ta có :
α=

U C − U T 220 − 110
=
= 0,5
UC
220

SđmB : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

14

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Để chọn được công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu trước hết phải xác định
được công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây. Gọi là công suất thừa
lớn nhất.
Theo bảng phân bố công suất các cấp điện áp của MBA tự ngẫu ta thấy công suất
được truyền tải từ cuộn hạ và cuộn trung lên cuộn cao trong cả 24h. Đây ứng với
trường hợp cuộn nôi tiếp mang tải năng nề nhất và được xác định gần đúng theo
công thức :
Sthừamax = Sntmax ≈ Max { α [ SCH(t) + SCT(t) ]}
Sthừamax = 0,5.( 85,544 + 44,975 ) = 65,26
Công thức xác định công suất định mức MBA tự ngẫu như sau :
S dmTN ≥

1
1
.Sthua =
.65, 26 = 130,52
α
0,5

→ ta chọn được máy biến áp tự ngẫu B2, B3 là loại máy 3 pha có công suất
160MVA có tham số ghi trong bảng. Ta xét phân bố công suất và kiểm tra quá tải
bình thường đối với 2 máy B2, B3 xem có thỏa mãn không.
Mã hiệu
ATдцTH

Sđm
(160
MVA)

U ( Kw )
C
T
230 121

ΔPo
(Kw)
H
38,5 85

ΔPN (kw)
C
T
380 190

H
190

ΔUN %

C
T H
11 32 20

III. Kiểm tra quá tải của các máy biến áp.
3.1 Các máy biến áp nối bộ B1, B4, B5.
Vì hai máy biến áp này đã được chọn có công suất lớn hơn công suất định mức
của máy phát điện. Đồng thời từ 0 – 24h ta coi luôn cho hai bộ này làm việc với phụ
tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B1, B4
tac không cần kiểm tra điều kiện quá tải.
3.2 Các máy biến áp liên lạc B2 và B3.
a. Quá tải sự cố.
Ta chỉ cần kiểm tra các máy biến áp tự ngẫu trong các trường hợp sự cố nặng nề
nhất khi SUTmax và SUTmin , xét các trường hợp sau :
• Giả thiết sự cố 1MBA bộ B3 ứng với thời điểm phụ tải điện áp trung cực đại
SUTmax = 275,86 ( MVA ) trong thời điểm từ 17 – 20h → điều kiện kiểm tra sự
cố :
max
2.α .kqtsc .S dmB 2( B 3) ≥ SUT
− Sbo

⇔ 2.0,5.1, 4.160 = 224 ≥ 275,86 − 116, 495 = 159,365

→ thỏa mãn

Ta có sơ đồ sau :
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

15

Trường Đại Học Điện Lực

Io%
0,5


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Phân bố công suất khi sự cố là :
 SCT = 79, 683

→  SCH = 108, 26
 S = 28,577
 CC

Khi sự cố một bộ MF – MBA bên trung ta thấy công suất được truyền từ hạ lên
trung và lên cao → cuộn hạ sẽ mang tải nặng nề nhất.
max
SC
Sthua
= SCH
= 108, 26

Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải theo công thức :
k ptsc .SCH ≥ α .SdmB

1,4.108.26 = 151,564≥ 0.5.160 = 80 ( thỏa mãn ).
- Lượng công suất thừa của nhà máy phát vào hệ thống là :
Sthừa = 2.SCB2 + SB1 – SUC = 2.28,577 + 116,495 – 112,36 = 61,289 ( MVA )
- So với công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành bình thường.

Vào mùa mưa là 257,363 ( MVA ) thì lượng công suất thiếu là :
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

16

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

257,363 – 61,289 = 196,047 < SDTHT = 200 ( MVA ) → hệ thống làm việc ổn
định.
• Giả thiết MBA tự ngẫu B3 hoặc B2 bị sự cố ứng với thời điểm phụ tải trung
cực đại.
SUTmax = 275,86 ( MVA ) vào thời điểm 17 – 20h
- Điều kiện kiểm tra sự cố :
α .k sc .S
≥ S max − 2.S ↔ 0,5.1, 4.160 ≥ 275,86 − 2.116, 495 ↔ 112 > 42,1
qt dmB3 UT
bo

→ thoả mãn.
Ta có sơ đồ như sau :

Phân bố công suất khi sự cố :

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

17

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện
 SCT = ( STmax − 2.Sbo )

1

 SCH = SdmF − S dp − Std
5

 SCC = SCH − SCT
 SCT = 42,87

→  SCH = 100, 025
 S = 57,15
 CC

Khi sự cố một MBA TN bên cao ta thấy công suất được truyền đi từ hạ lên trung
và lên cao → cuộn nối tiếp sẽ mang tải nặng nề nhất.
Sthừamax = SNTSC = α.( SCH + S CT ) = 0,5.( 100,025 + 57,15 ) = 78,587
Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải theo công thức sau :
kqtsc .S NT ≥ α .SdmB
1, 4.78,587 = 110, 022 ≥ 0,5.160 = 80

→ thỏa mãn.
Lượng công suất thừa của nhà máy :
Sthừa = SC(B3) + SB1 – SUC = 57,15 + 116,495 – 112,36 = 61,285 ( MVA )
So với công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành bình thường.
Vào mùa mưa là 257,363 ( MVA ), thì lượng công suất thiếu hụt là :

257,363 – 61,285 = 196,078 ( MVA ) < SDTHT = 200 ( MVA )
→ Hệ thống làm việc ổn định.
Kết luận : Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
IV. Tính toán tổn thất trong máy biến áp.
4.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B1,B4
Như phần trên để vận hành đơn giản cho bộ máy phát điện – máy biến áp mang
tải bằng phẳng ta có :
a. Mùa mưa ( 180 ngày )
SB1 = SB4 = 116,495 ( MVA )

S2
∆A =  ∆Po + ∆PN . 2i
S dmB



÷.24.180


Trong đó : SđmB : là công suất định mức của máy biến áp
Si
: là phụ tải bằng phẳng của máy biến áp.
∆Po, ∆PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến
áp ( do nhà chế tạo đã cho )
Áp dụng để tính toán cho các máy biến áp ta có :

116, 4952 
÷.24.180 = 1922, 61( MWh )
∆Amua =  0,115 + 0,38.
B1

2 ÷

125



Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

18

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

116, 4952 
÷.24.180 = 1932,85 ( MWh )
∆Amua =  0,1 + 0, 4.
B 4, B5 
2 ÷
125



b. Mùa khô ( 185 ngày )
SB1 = SB4 = 92,955 ( MVA )

92,9552 
÷.24.185 = 1443, 622 ( MWh )
∆Akho =  0,115 + 0,38.

B1
2 ÷

125



92,9552 
÷.24.185 = 1426,13 ( MWh )
∆Akho =  0,1 + 0, 4.
B 4, B5 
2
125 ÷



Như vậy tổn thất điện năng của máy biến áp bộ B1 và B4 là :
mua
∆AB1 = ΑABkho
1 + ∆AB1 = 1922, 61 + 1443, 622 = 3366, 232 ( MWh )

∆AB 4, B 5 = 2.( ΑABkho4 + ∆ABmua
4 ) = 2.(1426,13 + 1932,85) = 6717,96 ( MWh )

3.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu tính theo công thức :
a. Mùa mưa ( 180 ngày )
∆A

mua
Btn

2
2
C 2

ST
SH 
 C ( Si )
T ( i )
H ( i ) 
= ∆P0 .t + 180.∑ ∆PN .
+ ∆PN .
+ ∆PN .
.ti
S
S
S
dmB
dmB
dmB



Trong đó : ∆ABtn : tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ( MWh )
∆Po : tổn thất không tải máy biến áp tự ngẫu ( kW )
∆PNC, ∆PNT, ∆PNH : tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao, trung, hạ.
SiC, SiT, SiH : công suất phụ tải phía cao, trung, hạ của MBA tự ngẫu
ở thời điểm t ( MVA ) đã được tính ở phần phân bố công suất
ti : khoảng thời gian tính theo giờ của từng thời điểm trong ngày
Bảng phân bố công suất trong máy biến áp tự ngẫu như sau :

Giờ
0-5
5-8
t(h)
SC
42,591 56,379
ST
7,643
-6,145
SH
50,234 50,234
Theo công thức ta có :

8-11

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

56,394 41,767 41,767 27,975 41,767 42,591
-6,145 7,643
7,643
21,435 7,643
7,643

50,249 49,41 49,41 49,392 49,41 50,234

∆P C − H − ∆PNT − H
1
∆PNC =  ∆PNC −T + N
2
α2
∆PT − H − ∆PNC − H
1
∆PNT =  ∆PNC −T + N
2
α2

 1
130 − 130 
= 190 MW
÷ =  380 +
0,52 ÷

 2
 1
130 − 130 
= 190MW
÷ =  380 +
0,52 ÷

 2

 1  130 + 130
1  ∆P C − H + ∆PNT − H


∆PNH =  N
− ∆PNC −T ÷ = 
− 380 ÷ = 330 MW
2
2
2
α

 2  0,5
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

19

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Thay số ta có :
b. Mùa khô ( có 185 ngày ) và toàn nhà máy phát 80% công suất áp dụng công
thức tính :
mua
∆ABtn

C 2
T 2
H 2

S

S
(
)
(
) .t
i
i
 C ( Si )
= ∆P0 .t + 185.∑ ∆PN .
+ ∆PNT .
+ ∆PNH .
 i
S dmB
SdmB
SdmB 



Ta có bảng phân bố công suất của MBA tự ngẫu như sau :
Giờ
0-5
5-8
8-11
11-14 14-17 17-20
t(h)
SC
54,361 68,149 68,149 53,537 53,537 39,745
ST
31,183 17,395 17,395 31,183 31,183 44,975
SH

85,544 85,589 85,589 84,72 84,72 84,72

20-22

22-24

53,537 54,361
31,183 31,183
84,72 85,544

Thay số ta có :
 54,3612
 68,1492
31,1832
85,5442 
17,3952
85,5892 
∆ Amua = 85.24.185 + 185.  190.
+ 190.
+ 330.
.5
+
185.
190.
+
190.
+
330.



 .3
B2
2
2
2
2
2
2
160
160
160 
160
160
160 


 68,1642
 53,5372
17,3952
85,5892 
31,1832
84,722 
+ 185.  190.
+ 190.
+ 330.
.3
+
185.
190.
+

190.
+
330.


 .3
1602
1602
1602 
1602
1602
1602 


 53,5372
 39,7452
31,1832
84,722 
44,9752
84,722 
+ 185.  190.
+ 190.
+ 330.
+ 190.
+ 330.
 .3 + 185. 190.
 .3
1602
1602
1602 

1602
1602
1602 


 53,5372
 54,3612
31,3182
84,722 
31,3182
85,5442 
+ 185.  190.
+ 190.
+ 390.
.2
+
185.
190.
+
190.
+
330.


 .2
2
2
2
2
2

2
160
160
160 
160
160
160 


= 928288 ( kWh ) = 928,288 ( MWh )

Tổng tổn thất điện năng trong 1 máy biến áp tự ngẫu là :
∆AB2 = ∆AB3 = ∆AB2khô + ∆AB2mưa = 578,641 + 928,288 = 1506,929 ( MWh )
Như vậy tổng tổn thất hàng năm trong các máy biến áp của phương án 1 là :
∆Apa1 = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4 + ∆AB5
= 3366,232 + 2.1506,929 + 2.6717,96 = 19816,01 ( MWh )

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

20

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

V. Tính toán dòng điện cưỡng bức.

4.1 Các mạch phía 220 kV.
Đường dây kép nối với hệ thống : Dòng làm việc cưỡng bức của mạch đường

dây được tính khi dây kép đứt một lộ :
max
1 S HT
1 257,363
= .
= .
= 0,337kA
bt
2 3.U 2 3.220

( 1)
I

Icb(1) = 2. Ibt(1) = 2.0,337 = 0,674 kA
Đường dây kép nối với phụ tải :
I

( 2)

bt

=

PCkep

=

100
= 0, 295kA
3.220.0,89

3.U .cosϕ
( 2 ) = 2.I ( 2 ) = 2.0, 295 = 0,59kA
I
cb
bt

Phía cao của máy biến áp liên lạc B2 và B3 ( mạch 3 )
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

21

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

+ Chế độ làm việc bình thường : SUCmax = 68,149 ( MVA )
+ Sự cố MBA bộ : SCB2 = SCB3 = 78,587 ( MVA )
+ Sự cố 1MBA : B2 hoặc B3 khi STmax thì SCB3 = 57,15 ( MVA )
→ I CB =

57,15
= 0,15 ( kA )
3.220

- Bộ máy phát điện – máy biến áp B1 ( mạch 4 )
S dmF
257,363
=

= 0, 675 ( kA )
3.U
3.220

I bt( 4) =

→ SCB(4) = 1,05.0,675 = 0,709 (kA)
→ Dòng cưỡng bức cực đại của mạch phía 220Kv là ICB220 = 0,709 (kA)
4.2 Các mạch phía 110kV
- Đường dây kép ( mạch 5 và mạch 6 )
I cb5 = I cb6 =

Pkep
cosϕ . 3.U

=

70
= 0, 442 ( kA )
0,87. 3.110

- Đường dây đơn ( mạch 7 và mạch 8 )
PTdon
50
I =I =
=
= 0,302 ( kA )
cosϕ . 3.U 0,87. 3.110
7
cb

8
cb

- Phía trung của MBA liên lạc B2 và B3 ( mạch 9 )
truonghopsc
STm
I = I lv max . ax
3.U
max
S
31,183
I bt( 8) = T =
= 0,163 ( kA )
3.U
3.110
9
cb

+ Khi sự cố 1 MBA bộ B4 công suât qua mạch lớn nhất là : STmax = 21,435
+ Khi sự cố MBA tự ngẫu B2 hay B3 công suất qua mạch 9 là : STsc = 79,683
79, 683
= 0, 418
cb
3.110
→ I cb( 9) = 0, 418 ( kA )

→I

=

- Bộ máy phát điện – máy biến áp B4 :
I bt( 10) =

SdnF
117, 7
=
= 0, 618 ( kA )
3.U
3.110

→ Vậy dòng điện cưỡng bức cực đại đi qua các mạch phía 110kV là Icb(110) =
0,618(kA)
4.3 Các mạch điện phía hạ áp 22kV
Mạch máy phát
I bt( 11) =

SdmF
117, 7
=
= 3, 089 ( kA )
3.U F
3.22

→ Icb(11) = 1,05.Ibt(11) = 1,05.3,089 = 3,243 (kA)

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

22

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Ta có bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức của phương án 1 là :
Cấp điện áp (kV)
Dòng điện cưỡng
bức ( kA )

220
0,709

110
0,618

22
3,243

B. Phương án II

I.Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường.
1.1 Đôi với các máy biến áp nội bộ B1 và B4, B5.
Với các bộ máy phát – máy biến áp vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là
cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp. Khi có công suất tải qua máy
biến áp của mổi bộ được tính như sau :
S

B

=S

S
− td max
dmF
n

Trong đó :
Std max : công suất tự dùng lớn nhất.
n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 5 .
áp dụng để tính toán ta có :
• Đối với mùa mưa máy phát 100% công suất ta có :
Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

23

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện
S

B1

=S

B4

=S

B5

= 117, 7 −

6, 024
= 116, 495 ( MVA )
5

• Đối với mùa khô nhà máy phát 80% công suất.
S

B1

=S

B4

=S

B5

= 0,8.117, 7 −

6, 024
= 92,955 ( MVA )
5

Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận.
1.2 Phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp tự ngẫu B2, B3.
- Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy

biến áp như sau :
1


 SUC (t ) = 2  SUC (t ) + S VHT − Sbo 

1


 SUT t =  SUT (T ) − 2.Sbo 
( ) 2


S
=S
+ S .g
CC
CT
 CT


Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

24

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn học Nhà Máy Điện

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp được ghi
trong bảng sau :
Loại Điện S
0-5
Hai C
dây
quấn H
C
Máy
biến
áp
tự
ngẫu
T

H

5-8

Thời gian ( h )
8-11
11-14

Khô

1417

17-10 20-22

22-24

7,06

7,06
6,732

7,8935

92,955

S Mưa
116,495
Khô 7,8935 21,671 21,671 7,06
5
5
Mưa 43,192 57,131 57,131 42,37
5
5

42,37 28,57 42,37
8

43,193
5

Khô 77,660 63,872 63,872 77,660 77,66 91,45 77,66
5
5
5
5

05
25
05

77,660
5

Mưa 65,890 52,102 52,102 65,890 65,89 79,68 65,89
5
5
5
5
05
25
05

65,890
5

Khô 85,554 85,554 85,554 84,720 84,72 84,72 84,72
5
05
05
05

85,554

Mưa 109,0
84

109,08
4

109,23 109,23 108,26 108,2 108,2 108,2
4
4
05
605
605
605

II. Chọn công suất cho máy biến áp.
Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong
tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến
áp đều là việc.
Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì
các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất
cần thiết.
2.1 Chọn máy biến áp bội bộ B1, B2 và B5.

Sinh Viên : Nguyễn Hồng Linh – D1H1

25

Trường Đại Học Điện Lực