Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW

Trờng Đại Học bách khoa hà Nội
Khoa điện Bộ môn Hệ thống điện

--------------------------------------------------

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài:
Phần I:
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW.
Phần II:
Thiết kế một trạm hạ áp cung cấp điện cho 300 hộ dân .

Giáo viên hớng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:

Phần I
Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
công suất 240 MW
chơng I
tính toán phụ tải,chọn sơ đồ nối dây
1-1.Chọn máy phát điện.


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Chọn máy phát điện là một trong những khâu quan trọng của nhà máy điện, mục
đích là chọn máy phát có hiệu quả kinh tế nhất vì nó liên quan đến cấu trúc của
nhà máy, vốn đầu t xây dựng ban đầu, sự phát triển phụ tải hiện tại và tơng lai.

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy NĐNH bao gồm 4 tổ máy với công suất của mỗi
tổ máy là 60 MW. Tra bảng phần máy phát điện ta chọn đợc loại máy phát có các
thông số nh trong bảng sau:
Loại
Điện kháng tơng
Thông số định mức
máy
đối

Xd Xd
TB N(v/ph) S(MVA) P(MW) U(KV) Co I(KA) Xd
60 - 2

3000

75

60

10,5

0,8

4,125 0,146 0,22 1,691

1-2.Tính toán cân bằng công suất.
Điện năng cung cấp cho các phụ tải phải có chất lợng đảm bảo, tức là giá
trị các thông số điện áp và tần số phải nằm trong giới hạn đợc quy định. Mặt
khác điều kiện cần để chế độ xác lập có thể tồn tại là sự cân bằng công suất tác
dụng và công suất phản kháng. Nghĩa là công suất do nguồn sinh ra phải bằng

công suất do các phụ tải tiêu thụ cộng với công suất tổn thất trong các phần tử
của hệ thống. Do đó việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan
trọng.
Thực tế mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian. Quy luật biến
thiên của phụ tải theo thời gian đợc thể hiện trên hình vẽ chính là đồ thị phụ tải.
Đồ thị phụ tải rất cần cho thiết kế và vận hành hệ thống điện. Dựa vào đồ
thị phụ tải của hệ thống điện mà có thể phân bố tối u công suất cho các nhà máy
điện trong hệ thống. Mặt khác dựa vào đồ thị phụ tải ngày của nhà máy hay trạm
biến áp để xác định dung lợng máy biến áp, tính toán tổn thất điện năng trong
máy biến áp và chọn sơ đồ nối dây.
Dựa vào các số liệu ban đầu đã cho dới dạng phần trăm công suất cực đại
(%Pmax), đồ thị phụ tải của nhà máy cho dới dạng phần trăm công suất đặt (%Pđặt),
với từng phụ tải tơng ứng thì có hệ số công suất cos. Do đó ta tính phụ tải ở các
cấp điện áp theo công suất biểu kiến dựa vào công thức tổng quát:
S(t) =

P( t )
Cos

với P(t) =

P%
.Pmax
100

-2-

(1)

Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Trong đó:
S(t) : là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)
P% : là công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải tính theo phần trăm
công suất cực đại của phụ tải đó.
Pmax : là công suất cực đại của phụ tải (MW)
Cos : là hệ số công suất của phụ tải.
1. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: (10,5kV)
Phụ tải địa phơng có Uđm = 10,5kV; Pmax = 21MW; cos = 0,87
áp dụng công thức (1) ta tính đợc: P10,5 (t) và S10,5 (t), kết quả đợc ghi trong
bảng sau:

t(h)
P% (%)
P10,5(t)
(MW)
S10,5(t)
(MVA)

0ữ 4 4ữ 6 6ữ 8
80
80
80

8 ữ 10

10 ữ 12

12 ữ 14

14 ữ 16

16 ữ 18

18 ữ 20

20 ữ 22

22 ữ 24

16,8

16,8

16,8

14,7

14,7

16,8

18,9

21

18,9

18,9

16,8

19,31

19,31

19,31

16,9

16,9

19,31

21,72 24,14 21,72 21,72 19,31

70

70

80

90

100

Đồ thị phụ tải địa phơng đợc thể hiện trên hình 1-1

S 10,5(t)(M VA )

24,14

26
19.31 18,9

19,31

18,19

19,31

16,9
16

6

-4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hỡnh 1-1

2. Đồ thị phụ tải điện áp 110kV
Phụ tải này có Uđm = 110kV; Pmax = 100 (MW); cos = 0,88

-3-

t(h)

90

90

80

Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

áp dụng công thức (1) ta tính đợc : P110(t) và S110(t)
Kết quả ghi trong bảng sau:
t(h)
P% (%)
P110(t) (MW)
S110(t) (MVA)

0 ữ 4 4 ữ 6 6 ữ 8 8 ữ 10

90
90

90
90

80
80

102,273

102,273

10 ữ 12

12 ữ 14

14 ữ 16

16 ữ 18

18 ữ 20

20 ữ 22

22 ữ 24

90
90

90
90

100
100

90
90

90
90

80
80

80
80

102,273

102,273

113,636

102,273

102,273

90,91

80
80

90,91

90,91

Đồ thị phụ tải điện áp trung đợc thể hiện trên hình 1-2
S110(t)(MVA)
120

113,636

102,273

102,273
90,91

90,91

70

20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

t(h)

-30
Hỡnh 1-2

3. Đồ thị phụ tải của nhà máy
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát điện, mỗi tổ có
PFđm = 60 (MW); cos = 0.80
Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là:
PFdm
60
=
= 75 (MVA)
Cos
0,8
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
SFđm =

-4-

90,91


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

PNMđm = 4.PFđm = 4.60 = 240 (MW)
SNMđm = 4.SFđm = 4.75 = 300 (MVA)
PNM ( t )

PNM %
.PNMđm
Cos
100
và đồ thị phụ tải của nhà máy ta tính đợc công suất phát ra của nhà máy tại từng
thời điểm. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau:
Dựa vào công thức:

t(h)
P% (%)
PNM(t) (MW)
SNM(t) (MVA)

0ữ 4

80
192
240

SNM(t) =

4ữ 6

80

192
240

6ữ 8

8 ữ 10

80
192
240

80
192
240

10 ữ 12

với PNM(t) =

12 ữ 14

90
216
270

14 ữ 16

90
216
270

100
240
300

16 ữ 18

100
240
300

Đồ thị phụ tải của nhà máy đợc biểu diễn trên hình 1-3
SNM (t)(MVA)

300

300

270

270

240

250
200
150
100
50
0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

t(h)

Hỡnh 1-3

4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy theo công thức sau:
PNM
Std(t) = . Co td

S

0,4 + 0,6 NM ( t )
S NMdm






Trong đó:
Std(t) : là phụ tải tự dùng tại thời điểm t
SNMđm : Công suất đặt của toàn nhà máy
SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t
-5-

18 ữ 20

90
216
270

20 ữ 22

90

216
270

22 ữ 24

90
216
270


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

: số phần trăm lợng điện tự dùng so với công suất định mức toàn nhà máy.
Theo nhiệm vụ thiết kế cho = 8% = 0,08; Costd = 0,82; SNMđm = 300 và SNM(t)
đã tính đợc từ phần trớc, từ đó thay vào công thức:
S

240
0,4 + 0,6 NM ( t )
300 ta tính đợc S .
Std(t) = 0,08. 0,82
td(t)
Kết quả tính toán thể hiện trong bảng dới đây:
Thời gian
(h)
Công
suất (MVA)

0ữ 4

SNM(t)
Std(t)

4ữ 6

6ữ 8

8 ữ 10

10 ữ 12

240 240 240 240
20,6 20,6 20,6 20,6

22,01

270

12 ữ 14

270

22,01

14 ữ 16

300

23,41

16 ữ 18

300

23,41

18 ữ 20

270

22,01

20 ữ 22

270

22,01

Đồ thị phụ tải tự dùng đợc biểu diễn trên hình 1-4
Std(t)(MVA)

23,41

25

22,01

22,01

20,6

20
15
10
5
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

t(h)

Hỡnh 1-4

5. Tính công suất phát về hệ thống.
Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 đờng dây,dài 100 km.Trong yêu cầu thiết
kế không có phụ tải cao áp 220 KV nên công suất phát lên hệ thống là lợng công
suất thừa khi đã cung cấp đủ cho phụ tải - ở đây là phụ tải: hạ, trung và tự dùng.
-6-

22 ữ 24

270

22,01


§å ¸n tèt nghiÖp

Trêng §HBK Hµ Néi

C«ng suÊt ph¸t lªn hÖ thèng lµ:
SHT = SNM(t) - S110(t) - S10,5(t) - Std(t)
KÕt qu¶ tÝnh to¸n thÓ hiÖn trong b¶ng díi ®©y, ®ång thêi ®©y còng lµ b¶ng
tÝnh to¸n phô t¶i vµ c©n b»ng c«ng suÊt toµn nhµ m¸y.
Thêi gian

(h)
C«ng
suÊt (MVA)

SNM(t)

S10,5(t)
S110(t)
Std(t)
SHT

0÷ 4

4÷ 6

6÷ 8

8 ÷ 10

10 ÷ 12

12 ÷ 14

14 ÷ 16

240

240

240

240

270

270

300

300

270

270

270

16,897

19,31

21,72

24,14

21,72

21,72

19,31

102,27

102,27

113,64

102,27

102,27

90,91

90,91

22,01
128,82

22,01
126,41

23,41
141,23

23,41
150,18

22,01
124

22,01
135,36

22,01
137,77

19,3
1
102,
27
20,6

97,82

19,3
1
102,
27
20,6

97,82

19,3
1
90,9
1
20,6

109,18

16,8
97
90,9
1
20,6

111,59

§å thÞ phô t¶i phÝa 220kV ®îc biÓu diÔn trªn h×nh 1-5

-7-

16 ÷18 18÷ 20 20 ÷22

22 ÷24


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

S220(t)(MVA)
200

141,23

128,82

150

150,18
137,77
124

126,41
109,18

97,82
100

135,36
111,59

50

t(h)

0
0

2

4

6

8

10 12
Hỡnh 1-5

14

16

18

20

22

24

6. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy:
Từ các kết quả tính toán trên ta lập bảng sau:
Thời gian
(h)
Công
suất (MVA)

0ữ 6

6ữ 8

8 ữ10

10 ữ 12

12 ữ 14

14 ữ 16

16 ữ 18

18 ữ20

20 ữ22

22 ữ24

S10,5(t)

19,31

19,31

16,9

16,9

19,31

21,72

24,14

21,72

21,72

19,31

S10,5(t) + Std(t)

39,91

39,91

37, 5

38,91

41,32

45,13

47,55

43,73

43,73

41,32

S10,5(t) + Std(t) +
S110(t)

142,18

130, 82

128,41

141,18

154,96

158,77

149,82

146

134,64

132,23

SNM(t)

240

240

240

270

270

300

300

270

270

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy đợc biểu diễn trên hình 1-6

-8-

270


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

S220(t)(M VA)
300

300
270

250

270

240

200

154,96
150

142,18

149,82

141,18

130,82

175

SNM (t)

158,77
146
134,64 132,23

128,41

S10,5(t) +Std(t) +S110(t)

100

50

37,5

39,91
19,31

16,9

45,13 47,55

41,32

38,91

24,14

18,9

19,31

43,73

18,9

41,32

S10,5(t) +Std(t)

19,31

S10,5(t)

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24 t(h)

Hỡnh 1-6

7. Nhận xét chung:

Phụ tải lớn nhất của cấp điện áp máy phát là 24,14 MVA, mà công suất
định mức của máy phát S Fđm = 75 MVA nên tỷ lệ phụ tải điện áp máy phát so với
công suất định mức một máy phát là:
24,14
. 100 = 16%
2.75
Do đó phải có thanh góp ở cấp điện áp máy phát.
Phụ tải lớn nhất cấp điện áp 110kV là 113,64 MVAvà bằng 38% tổng công
suất lắp đặt toàn nhà máy (SNMđm = 300 MVA)
Phần công suất phát về hệ thống 220kV gồm:
+ Công suất phát lớn nhất chiếm:

-9-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

300 149,821
. 100 = 50 % tổng công suất đặt toàn nhà máy.
300
+ Công suất phát nhỏ nhất chiếm:
240 142,183
.100 = 33% tổng công suất đặt toàn nhà máy.
300
Dự trữ công suất hệ thống là 100 MVA. Vậy HT đảm bảo cung cấp điện
cho các phụ tải.
1-3.Chọn các phơng án nối dây.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là khâu quan trọng trong quá

trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án chọn sơ đồ nối điện phải đảm bảo
cung cấp điện liên tục cho các hộ sử dụng điện, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật và
kinh tế. Căn cứ vào kết quả tính toán ở chơng I và nhiệm vụ thiết kế ta có:
1.
Phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV
S10,5(t)max = 24,14 MVA
S10,5(t)min = 16,9 MVA
2.
Phụ tải cấp điện áp 110kV
S110(t)max = 113,64 MVA
S10,5(t)min = 90,91 MVA
3.
Công suất phát về hệ thống 220kV
SHT (t)max = 150,18 MVA
SHT (t)min = 97,82 MVA
4.
Theo kết quả tính toán ở chơng I, phụ tải lớn nhất của cấp điện áp máy
phát (lấy từ 1 máy phát) bằng 16% công suất định mức của 1 máy phát nên
phải sử dụng thanh góp điện áp máy phát. Số lợng máy phát điện nối vào
thanh góp điện áp máy phát sao cho khi 1 tổ máy phát nào đó bị sự cố thì tổ
còn lại phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trên thanh góp điện áp máy
phát. Do đó trong sơ đồ phải ghép ít nhất 2 tổ máy vào thanh góp điện áp máy
phát.
5.
Nhà máy có 3 cấp điện áp là 10,5 kV, 110 kV và 220 kV mà cấp điện áp
110kV và 220kV là lới có trung tính trực tiếp nối đất và hệ số có lợi:

- 10 -

Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

=

UC UT
= 0,5 do đó để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta nên dùng máy biến
UC

áp tự ngẫu.
6.
Công suất phụ tải phía trung 113,64/ 90,91 MVA, mà S đmF = 75 MVA, do
vậy để cấp điện thuận tiện cho phụ tải cấp này nên ghép với thanh góp phía
trung từ 1 đến 2 bộ MF - MBA 2 cuộn dây.
7.
Phía cao có SVHT = 150,18/ 97,82 MVA nên có thể cấp điện cho phụ tải này
từ 2 đến 3 máy phát.
Với những yếu tố cơ bản trên đây ta xác định đợc sơ đồ nối điện của nhà
máy điện. Từ đó đề xuất 1 số phơng án nối điện chính của nhà máy điện nh
sau:
Phơng án I:
HT
220kV

110kV

B1

B2

B3

10,5kV
K

K

Phụ F1,
tải địaF2,
phơngF3 ghép với thanh góp điện áp máy
Phơng án này gồm 3 tổ máy
F1 địa phơng
F2 đợc lấy
F3 từ thanh góp này, phần
F4 còn lại phát lên hệ thống
phát, phụ tải
và phụ tải điện áp trung. Bộ máy phát điện máy biến áp F4-B3 đợc nối với
thanh góp 110kV.
Phơng án này chỉ dùng 2 loại máy biến áp với số lợng là 3 máy biến áp.
Phụ tải cực tiểu của phía 110kV là (90,91 MVA), phụ tải cực đại phía 110 KV
là(113,64 MVA) - gần bằng công suất định mức của máy phát F4 (75 MVA). Do
đó vào những giờ phụ tải phía điện áp trung cực tiểu hay cực đại thì nó cũng phải
nhận từ máy biến áp tự ngẫu một lợng công suất nữa. Truyền tải nh vậy tổn thất
qua cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu (B1, B2) là rất nhỏ.

- 11 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Do 3 tổ máy F1, F2, F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát nên khi
ngừng làm việc một máy thì các máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở
cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung (phụ tải điện áp trung đợc cấp từ bộ
F4-B3 và qua 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2)
Nhợc điểm của phơng án này là: số lợng máy phát nối vào thanh góp điện
áp máy phát nhiều nên khi xảy ra sự cố dòng ngắn mạch tơng đối lớn, cơ cấu
thiết bị phân phối phía hạ áp phức tạp.
Phơng án II:
HT
220kV

B1

110kV

B2

B3

B4

10,5kV
K

Phụ tải
địa ph
ơng

Phơng án này gồm 2 tổ máy F2 và F3 ghép
với
thanh
góp điện áp máy
F1
F3
F4 hệ thống
phát, phụ tải địa phơng
đợc lấyF2từ thanh góp này,
phần còn lại phát lên
và phụ tải điện áp trung. Bộ máy phát điện máy biến áp F1-B1 đợc nối với
thanh góp 220kV. Bộ máy phát điện máy biến áp F4-B4 đợc nối với thanh góp
110kV.
Phơng án này dùng 3 loại máy biến áp với số lợng là 4 máy biến áp. Phụ
tải cực tiểu của phía 110kV gần bằng công suất định mức của máy phát F4, nên
việc lí giải nối bộ F4-B4 tơng tự nh lí giải nối bộ F4-B3 của phơng án I. Phụ tải
cực tiểu của phía 220 kV lớn hơn công suất định mức của máy phát điện F1, nên
trong trờng hợp phụ tải phía 220kV cực tiểu bộ F1-B1 phát hết đợc công suất vào
hệ thống.
Do 2 tổ máy F2, F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát nên khi ngừng
làm việc một máy thì máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp
máy phát và phụ tải điện áp trung ( phụ tải điện áp trung đợc cấp từ bộ F4-B4 và
qua 2 máy biến áp tự ngẫu B2 và B3).

- 12 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Nhợc điểm của phơng án này là ta phải dùng tới 3 chủng loại máy biến áp
dẫn đến không thuận tiện cho việc lắp ghép và vận hành.
HT
Phơng án III:
220kV

B1

110kV

B2

B3

10,5kV

B4

Phơng án này gồm 2 tổ máy F1 và F2 ghép với thanh góp điện áp máy
phát, phụ tải địa phơng đợc lấy từ thanh góp này, phần còn lại phát lên hệ thống
qua máy biến áp B1 vàF1B2. Bộ máy phát điện - máy biến
F3 áp F3-B3 và F4-B4 đợc
nối với thanh góp 110kV.
Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng 2 loại máy biến áp.
Phơng án này dùng tổng số 4 máy biến áp. Do 2 tổ máy F1 và F2 đợc ghép
với thanh góp điện áp máy phát nên khi ngừng làm việc một máy thì máy còn lại
vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung
(phụ tải điện áp trung đợc cấp từ 2 bộ F3 B3 và F4 B4)
Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu của phía 110kV(90,91 MVA) nhỏ hơn rất

nhiều so với công suất tổng định mức của 2 máy phát F3 và F4(150 MVA). Do
đó vào những giờ phụ tải phía điện áp trung cực tiểu nếu hệ thống yêu cầu F3 và
F4 phải phát công suất định mức thì hệ thống nhận đợc công suất thừa trên thanh
góp 110kV là rất lớn.Lợng công suất này phải qua một lần nữa máy biến áp B1 và
B2. Truyền tải nh vậy tổn thất qua cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu (B1,
B2) tăng lên rất lớn - Do vậy phơng án này không kinh tế cần loại bỏ.
Qua phân tích trên chỉ để lại phơng án I và II để tính toán so sánh kinh tế
kỹ thuật (loại bỏ phơng án và III)

- 13 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

chơng II
tính toán chọn máy biến áp

A.Phơng án 1:
2-1a.Chọn máy biến áp:
Máy biến áp là 1 thiết bị điện rất quan trọng. Trong hệ thống điện, vốn đầu
t cho máy biến áp chiếm một tỷ lệ khá lớn trong tổng số vốn đầu t. Do đó chọn
máy biến áp ngời ta mong muốn chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ
mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho phụ tải.
Trong đồ án này giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện
khí hậu nơi lắp đặt và không cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng
nữa.
a.
Chọn máy biến áp tự ngẫu

Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo
điều kiện sau:
SB1, B2đm

1
. Sthừa
2.

Trong đó:
: là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, đợc tính theo công thức sau:
=1-

UT
UC

UT : là điện áp phía trung của máy biến áp.
UC : là điện áp phía cao của máy biến áp.
Thay số vào ta có:
121
= 0,5
242
+ n là số lợng tự ngẫu nối vào thanh góp điện áp máy phát
+ Sthừa : là công suất thừa trên thanh góp điện áp máy phát.
=1-

Sthừa = SFđm (Stdmax + SUFmin)
- 14 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Trong đó:
SFđm : tổng công suất định mức của các tổ máy ghép vào thanh góp điện áp máy
phát.
Stdmax : tổng công suất tự dùng cực đại của các tổ máy nối với thanh góp điện áp
máy phát.
SUFmin : công suất cực tiểu của phụ tải điện áp máy phát.
Sthừa = 3.75 (3.
Do đó:

SB1, B2đm

23,4
+ 16,9) = 190,55 (MVA)
4

1
. 190,55
2.0,5

SB1, B2đm 190,55 (MVA)
Tra bảng V, phụ lục 2 trang 89 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp PGS
Nguyễn Hữu Khái, ta chọn tự ngẫu loại ATTH có các thông số sau:

Loại

Sđm
MVA

ATTH

200

Điện áp cuộn
dây (kV)
C
T
H
230 121

11

Tổn thất
(kW)
Po

PNC-T

125 430

UN%

PNC-H

PNT-H

C-T

C-H

T-H

..

..

11

32

20

I0%
0,5

Loại máy biến áp này giá tiền: 9,12.109 VNĐ
b.
Chọn máy biến áp 2 dây quấn
Công suất định mức của máy biến áp 2 dây quấn B3 đợc chọn theo điều
kiện sau:
SB3 SFđm = 75 (MVA)
Tra bảng IV, trang 86 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp PGS Nguyễn
Hữu Khái, ta chọn máy biến áp loại TPH có các thông số sau:
Loại

Sđm
(MVA)

TPH

80

Điện áp cuộn
dây (kV)
C
H

Po

PN

115

89

310

10,5

Tổn thất
(kW)

- 15 -

UN%

I0%

10,5

0,55


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Loại máy biến áp này giá tiền: 2,56.109 VNĐ
*.Phân bổ công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp.
Để phân phối phụ tải cho các máy biến áp, cũng nh các cuộn dây của máy
biến áp ta phải tính công suất truyền tải qua các máy biến áp và qua các cuộn dây
của máy biến áp tự ngẫu.
a.Công suất truyền tải qua máy biến áp 2 dây quấn B3:
Để thuận tiện trong vận hành, bộ máy phát máy biến áp hai dây quấn:
F4 B3 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. Do đó
công suất tải của bộ này là:
SB3 = SFđm Stdmax= 75 -

23,4
= 69,15 MVA< SB3đm => ở chế độ bình th4

ờng B3 không bị quá tải.
Đồ thị phụ tải của B3 thể hiện trên hình sau:
SB3, B4(t)
(MVA)
69,15

t(h)

0

8760

b.Công
suất truyền tải qua các
tự ngẫu B1 và B2 đợc tính nh sau:
-

Công suất truyền tải qua cuộn cao:
SC-B1(t) = SC-B2(t) =

-

Công suất truyền tải qua cuộn trung:
ST-B1(t) = ST-B2(t) =

-

1
S220(t)
2
1
[ S 110 (t ) ( S B 3 (t )) ]
2

Công suất truyền tải qua cuộn hạ:
SH-B1(t) = SH-B2(t) = ST-B1(t) + SC-B1(t)

- 16 -

cuộn dây của máy biến áp


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Dựa vào các công thức trên ta tính đợc công suất truyền tải qua các cuộn
dây của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2. Kết quả đợc ghi trong bảng dới đây.
Bảng phân phối công suất cho máy biến áp theo thời gian:
Thời
gian(h)

16

20

0ữ 4

4ữ 6

6ữ 8

8 ữ 10

10 ữ
12

12 ữ
14

14 ữ
16

SC-B1(t) = SC-B2(t)

48,91

48,91

54,59

55,795

64,41

63,21

70,62

75,1

62

67,68

68.89

ST-B1(t) = ST-B2(t)

16,56

16,56

10,88

10,88

16,56

16,56

22,25

16,56

16,56

10,88

10,88

SH-B1(t) = SH-B2(t)

65,47

65,47

65,47

66,675

80,97

79,87

92,87

91,66

78,56

78,56

79,77

Phân bố
công suất (MVA)

ữ18

18ữ
20

ữ22

Vậy chiều công suất luôn luôn từ thanh góp 220kV sang phía thanh góp 110kV.
Qua bảng phân phối trên ta thấy:

SCmax = 75,1 MVA SđmB1,B2 = 200 MVA
STmax = 22,25 MVA .SđmB1,B2 = 0,5.200 MVA= 100 MVA
SHmax = 92,87 MVA .SđmB1,B2 = 0,5.200 MVA= 100 MVA
Vậy ở điều kiện bình thờng các máy biến áp B1, B2 không bị quá tải.
Do công suất định mức của MBA 2 dây quấn đã chọn > công suất thừa cực đại
nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng.
*. Kiểm tra sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất là lúc STMax = 113,64 MVA (Từ 14h => 16h ), tơng ứng
với thời điểm này phụ tải các cấp điện áp khác là:
SUP = 21,72 MVA ; SNM = 300 MVA
Std = 23,41 MVA ; Std = 141,23 MVA
. Khi sự cố bộ MF - MBA (F4 - B3):
Thì B1, B2 với khả năng quá tải phải đảm bảo cho STMax
Điều kiện 2Kqtsc..SđmBATN S T Max <=> 2.1,4.0,5.200 = 280 > 113,64 MVA
Vậy điều kiện trên thoả mãn.
Phân bố công suất khi sự cố bộ F4 - B3 nh sau:
.Phía trung của MBATN phải tải một lợng công suất là:
ST(B1,B2) =

1 Max 113,64
ST =
= 56,82 MVA
2
2
- 17 -

22 ữ24


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

.Phía hạ của MBATN phải tải một lợng công suất là:
Max
1
1
3.23,41
[3. SđmF - 3.S td - Sđp] = [3. 75 - 21,72] = 92,86 MVA
2
2
4
4
.Phía cao của MBATNsẽ mang tải:
SC(B1,B2) = SH(B1,B2) - ST(B1,B2) = 92,86 - 56,82 = 36,04 MVA
Ta thấy:

SH(B1,B2) =

SC = 36,04 MVA STNđm = 200 MVA
ST(B1,B2) = 56,82 MVA . S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA
SH(B1,B2) = 92,86 MVA .S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA
Công suất của nhà máy cung cấp cho hệ thống là: 36,04.2 = 72,08 MVA
Công suất phát về hệ thống còn thiếu còn thiếu là:
SThiếu = 141,23 - 72,08 = 69,15 MVA < Sd.trHT = 100 MVA.
Vậy khi sự cố bộ F4 - B3 thì 2 MBATN B1,B2 không bị quá tải.
Phân bố công suất khi sự cố bộ F4 - B3 nh sau:
HT
220kV

110kV

36,04
MVA

36,04
MVA

B1

56,82
MVA

56,82
MVA

B2

B3
92,86
MVA

92,86
MVA
10,5kV
K

K
Phụ tải địa phơng

F1

F2

F3

F4

.Khi sự cố B1
hoặc B2:(Giả

sử sự cố B2)
Điều kiện:
Kqtsc..SđmBATN S T Max - Sbộ <=> 1,4.0,5.200 = 140 > 113,64 - 69,15 = 44,49
MVA

- 18 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Vậy điều kiện thoả mãn.
Phân bố công suất khi sự cố bộ B2 nh sau:

Phía trung áp của MBATN B1 phải tải sang trung
áp một lợng CS:
ST-B1 = STmax SB3 = 113,64 69,15 = 44,49 MVA.
.Khả năng phát phía hạ:

Max
3.23,41
SPhát = 3. SđmF - 3.S td - Sđp = 3. 75 - 21,72 = 185,72 MVA
4
4
.Khả năng tải phía hạ của MBATN B2:

Sqt = Kqtsc..SđmBATN <=> 1,4.0,5.200 = 140 MVA
Vậy SH(B1) = 140 MVA
.Lợng CS phát lên phía cao của B1:
SC(B1) = SH(B1) - ST(B1) = 140 - 44,49 = 95,51 MVA
Ta thấy:
SC(B1) = 95,51 MVA STNđm = 200 MVA
ST(B1) = 44,49 MVA . S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA
SH(B1) = 140 MVA> .S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA
Nh vậy cuộn cao và cuộn trung không bị quá tải,còn cuộn hạ quá tải 40%
(quá tải trong phạm vi cho phép).
Lợng CS thiếu:
-Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
SC(B2) = 95,51 MVA
-Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so
với lúc bình thờng là:
SThiếu = 141,23 - 95,51 = 45,72 MVA < Sd.trHT = 100 MVA.
Vậy khi sự cố B2 thì hệ thống vẫn đảm bảo cung cấp điện.
Phân bố CS khi sự cố B2 nh sau:

- 19 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

HT
220kV

110kV

44,49
MVA

95,51
MVA

B1

B2

140
MVA
K
K
Vậy
các
Phụ tải địa phơng
MBA đã
chọn ở
F1
F2
F3

F4
phơng án
1 hoàn
toàn đảm bảo yêu cầu.
2-2a.Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của MBA và bằng tổn thất tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của MBA.
Công thức tính tổn thất điện năng trong MBA 3 pha 2 cuộn dây trong 1 năm:

Sb

A2cd = Po.T + PN ( S

)2.T

dmB

Trong đó: : Po :CS không tải

; Sb: CS bộ

PN : CS ngắn mạch

; Sđm: CS định mức

T : Thời gian V.hành / 1 năm.( T = 8760 giờ)
áp dụng công thức trên ta tính tổn thất đ.năng trong MBA nối bộ B3 với:
Po = 89 ; PN = 310
Sb = 69,15 ; SđmB = 80

Thay số vào công thức trên ta có:
69,15 2
) ].8760 = 2808585 KWh.
80
Công thức tính tổn thất điện năng trong MBATN trong 1 năm:
A2cd(B3) = [89 + 310.(

- 20 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

ATN = Po.T +

365
2
2
2
.( PN-C. S Ci + PN-T. S Ti + PN-H. S Hi ).ti
2
S dmB

Trong đó: : Po : Là tổn thất không tải của MBATN
PN-C; PN-T ; PN-H: Là tổn thất ngắn mạch của cuộn cao, trung, hạ của MBATN.
SCi ; STi ; SHi : Là CS qua cuộn cao, trung, hạ của MBATN.
Trong đó:PN-C ; PN-T ; PN-H đợc tính theo công thức sau:
Biết: PN-C.T = 430; : Hệ số có lợi của MBATN ( = 0,5)
PN-C.H = PN-T.H =

1
1
PN-C.T = .430 = 215 (KW)
2
2

PN-C = [PN-C.T +

215 215
PN C.H PN T .H
]
=
0,5[430
+
] = 215 KW
0,5 2
2

PN-T = [PN-C.T +

215 215
PN T .H PN C.H
] = 0,5[430 +
] = 215 KW
2
0,5 2


PN-H = [

PN C.H + PN T .H
2

- PN-C.T] = 0,5[

215 + 215
- 430] = 645 KW
0,5 2

T : Thời gian V.hành / 1 năm.( T = 8760 giờ)
Từ công thức trên ta tính cho 1 máy:
365
2
+ 215.16,562 +645.65,472).6
2 .[(215.48,91
200
2
+(215.54,59 + 215.10,882 + 645.65,472).2+(215.55,82 + 215.10,882 +
645.66,72).2 +(215.64,412 + 215.16,562 + 645.80,972).2 +(215.63,212 +
215.16,562 + 645.79,872).2 +(215.70,622 + 215.22,252 + 645.92,872).2
+(215.75,12 + 215.16,562 + 645.91,662).2 +(215.622 + 215.16,562 +
645.78,562).2 +(215.67,682 + 215.10,882 + 645.78,562).2 +(215.68,892 +

ATN

=

125.8760

+

365
.102321754,3
200 2
= 2028686 KWh.

215.10,882 + 645.79,772).2 ] = 125.8760 +

Nh vậy tổng tổn thất điện năng 1 năm trong các máy BA của phơng án 1 là:

- 21 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

A = AB1 + AB2 + AB3 = 2.2028686 + 2808585 = 6865957 KWh
2-3a.Chọn kháng phân đoạn:
*.Điều kiện chọn kháng:
UđmK ULới
IđmK I cbMax
XK = 8 hay 10%
*.Phân bố CS cho các kháng phân đoạn theo nguyên tắc:
-Phụ tải kép đi từ 2 phân đoạn.
-Phụ tải nhiều hơn ở phân đoạn giữa.
-Phân bố sao cho đối xứng nhất khi có thể đợc.
Vậy ở mạch kháng phân đoạn ở phơng án 1 có 3 phân đoạn gồm :
5 kép X 3 MW X 3 Km và 4 Đơn X 1,5 MW X 3 Km thì ta phân bố CS nh sau:

I.lúc bình thờng:

4Đơn

Ibt =

S dmF S II
2. 3.U

9
=
0,87 = 1,78 KA
2. 3.10,5
75

5Kép

II.Khi sự cố:
a.Trờng hợp khi sự cố máy phát F1:
B1

B2
B2

SquaB

- 22 -

F1


S PDI

2
S dp
3



F2



F3







~
~
Đồ ~án tốt nghiệp
~
~
~
~

~




~
~
~
~


Trờng ĐHBK Hà Nội

SqK = SqB + SPĐI
1
1
1
1
SqB = .(2.SđmF - .S tdMax - Sđp) = .(2.75 - .23,41- 24,14) = 57,08 MVA
2
2
2
2
1,5
PI'
SPĐI =
=
= 1,72 MVA
Co 0,87
SqK = 57,08 + 1,72 = 58,8 MVA

b.Trờng hợp khi sự cố MBATN(B2):
ã Khi sự cố 1 máy B1 hoặc B2
B1
SquaB

1 Max
S td - SđmF
4
= Kqtsc..SđmBATN = 1,4.0,5.200
= 140 MVA

SqK = SqB + SPĐI +
SqB

SqK = 140 +

1
S td
4

6
1
+ .23,41- 75 =
0,87
4

77,75 MVA
Vậy dòng điện cỡng bức lớn nhất
qua kháng K là:

B2
SquaK



F1



~
~
~
~


S PDI


F2




~
~
~
~


1

S td
4

2
S dp
3

1
S td
4

F3



~
~
~
~


77,75
= 4,27 KA
3.10,5
Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện từ đó ta chọn đợc kháng phân đoạn loại:
PbA-10- 4000-12
Uđm = 10,5 KV
Icb =

- 23 -

Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

IđmK = 4 KA
XK% = 12%
2-4a.Tính toán dòng cỡng bức:
*.Các mạch cấp điện áp 220 KV:
+.Đờng dây kép nối về hệ thống:
Với phụ tải cực đại nối về hệ thống là S Max
= 150,18 MVA
HT
Icb =

Max
S HT

3.U dm

=

150,18
3.220

= 0,394 KA

+.Phía cao áp máy BA tự ngẫu liên lạc B1,B2:
- Chế độ thờng: S CMax = 75,1 MVA

- Khi sự cố B3: S CMax = 36,04 MVA
- Khi sự cố B1 hoặc B2: S CMax = 95,51 MVA
Vậy dòng cỡng bức phía cao áp lớn nhất để chọn khí cụ điện là: 0,394 KA
*.Các mạch cấp điện áp 110 KV:
+.Các đờng dây phụ tải điện áp trung:
Phụ tải cấp điện áp trung 110 KV có PMax = 100 MW; Co = 0,88
Gồm 1kép X 50 MW và 2đơn X 25 MW
Vậy S TMax =

56,82
50
= 56,82 MVA => Icb =
= 0,298 KA
0,88
3.110

+.Bộ MFĐ-MBA 2dây quấn:

Icb =

1,05.S dmF
3.U dm

=> Icb =

1,05.75
= 0,413 KA
3.110

+.Đối với trung áp MBA tự ngẫu dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp:

- Bình thờng:

S TMax = 22,25 MVA
- Sự cố bộ MF-MBA: S TMax = 56,82 MVA
- Sự cố MBATN B1 hoặc B2: S TMax = 44,49 MVA

Vậy ở cấp điện áp trung dòng cỡng bức đợc lấy để chọn khí cụ điện là:
Icb = 0,413 KA
*.Các mạch cấp điện áp 10,5 KV:
+.Mạch hạ áp MBA liên lạc:
- 24 -


Đồ án tốt nghiệp

Trờng ĐHBK Hà Nội

Icb = Kqtsc. .

S dmB1
3.U dm

= 1,4.0,5.

200
= 7,7 KA
3.10,5

+.Mạch máy phát:
Icb = 1,05.

S dmF
3.U dm

75
= 4,33 KA
3.10,5

= 1,05.

+.Mạch kháng phân đoạn: Icb= 4,27 KA
B.Phơng án 2:
2-1b.Chọn máy biến áp:
a.Chọn MBATN (B2,B3):
Điều kiện chọn:
SđmB2 = SđmB3

1
Max
. S Thua
2

Max
Với S Thua
= 2.75 - ( 16,9 +

23,4
) = 121,4 MVA
2

1
. 121,4 = 121,4 MVA
2
Tra bảng trang 89 quyển Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của PGS Vậy chọn:

SđmB2 = SđmB3

Nguyễn Hữu khái ta chọn đợc MBATN loại ATTH có các thông số sau:
Loại

Sđm
MVA

ATTH

125

Điện áp cuộn
dây (kV)
C
T
H
230 121

11

Tổn thất
(kW)

UN%

Po

PNC-T

PNC-H

PNT-H

C-T

C-H

T-H

85

290

..

..

11

31

19

I0%

0,6

Loại này có giá: 7,4.109 VNĐ
b.Chọn bộ máy phát máy biến áp 2 cuộn dây:
Điều kiện chọn:
SđmB1,B4 SđmF = 75 MVA
Tra bảng ta cũng chọn đợc 2 MBA 2 dây quấn ở 2 cấp điện áp 220KV và 110
KV có các thông số nh ở bảng sau:
Cấp
Điện áp cuộn dây(KV)
PN
U N%
Loại
Sđm
đ/áp
I o%
P
o
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
C
T
H
(MVA)
BA
(KV)

80
220 T
242 10,5 105 320 11
0,6

- 25 -