đồ án phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết
sức 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 hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát
triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ 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.
Đồ án gồm 6 chương:
Chương 1: Tính toán cân bằng công suất,đề xuất các phương án nối dây.
Chương 2: Lựa chọn máy biến áp, tính toán chi tiết cho từng phương án.
Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu.
Chương 4: Tính toán ngắn mạch cho phương án tối ưu.
Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
Chương 6: Tính toán điện tự dùng.
Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần
điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong
bài toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa
ra phương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án
tối ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp.
Với đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện đã phần nào giúp em làm quen dần
với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này. Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng
của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cố giáo trong bộ môn hệ thống
điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của cô giáo Ths Phạm Thị Phương Thảo, em
đã hoàn thành đồ án môn học của mình. Dù đã rất cố gắng nhưng bản đồ án khó
tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của
các thầy cô để bản đồ án cũng như kiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn.

1

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Em xin chân thành cám ơn cô Ths Phạm Thị Phương Thảo cùng toàn thể các
thầy cô giáo trong bộ môn.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Khắc Linh

2

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

MỤC LỤC

3

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

4

SVTH : Nguyễn Khắc Linh

Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN
NỐI DÂY
I.

Chọn máy phát điện
Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 50 MW
Loại máy
phát

Thông số định mức
n
Vg/ph

S
MVA

P
MW

Điện kháng tương đối
Cos
ϕ

U
kV

I
kA

TBɸ-503000
62,5
50
6,3
0,8
5,73
3600
Chọn máy phát điện turbine hơi đồng bộ có các thông số sau:

II.

X”d

X’d

Xd

0,1336 0,1786 1,4036

Tính toán cân bằng công suất
1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được tính theo công thức sau:

P

tnm

%(t) =

P

tnm

(t)

Pmax

S

.100

tnm

(t) =

,

P

tnm

(t)

cosϕ

Trong đó :

Stnm (t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t .
Ptnm(t) : Công suất tác dụng của toàn nhà máy tải tại thời điểm t .
Ptnm%(t) : Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
cos ϕ
: Hệ số công suất định mức của máy phát.
Bảng công suất phát của toàn nhà máy
t
0÷5
5÷8
Ptnm%(t)
90
90
Ptnm(t)
225
225
Stnm(t) 281,25 281,25

8÷11
100
250
312,5

11÷14
90
225
281,25

14÷17
95
237,5

296,87

17÷20
100
250
312,5

20÷22 22÷24
90
90
225
225
281,25 281,25
5

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

5

2.

Đồ thị tự dùng

Công suất tự dùng của nhà máy Nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên
liệu, lọi turbine, công suất phát của toàn 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)=

Trong đó:
STD(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
PđmF, SđmF : công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của một tổ
MF
Stnm(t) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
Với α%= 6 %, .
Bảng công suất tự dùng của nhà máy Nhiệt điện
t(h)
Stnm(t)
STD(t)

3.

0÷5

5÷8

8÷11

11÷14

281,25 281,25 312,5 281,25
16,786 16,786 17,857 16,786

14÷17
296,87
5
17,321

17÷20

20÷22

22÷24

312,5 281,25 281,25
17,857 16,786 16,786

Đồ thị phụ tải các cấp điện áp

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:
P%(t) =

P(t)
.100
Pmax

S(t) =

;

P(t)
cosϕ

6

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Trong đó:
S(t) : công suất phụ tải tại thời điểm t.
Pmax : công suất max của phụ tải.
cosϕ
: hệ số công suất.

a.

P%(t) : phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
cosϕ
Phụ tải điện áp máy phát : Pmax = 8 MW;
=0,85
Gồm 1 lộ kép x 4 MW x 4km và 2 lộ đơn x 2 MW x 4km

Áp dụng công thức tính ở trên ta có:
t(h)
PUf%
P(t)
S(t)

b.

0÷5
80
6,4
7,529

5÷8
80

6,4
7,529

8÷11
90
7,2
8,471

11÷14
80
6,4
7,529

14÷17
90
7,2
8,471

17÷20
100
8
9,412

20÷22
90
7,2
8,471

22÷24
90

7,2
8,471

Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV : Pmax = 60 MW; cosφ = 0,84
Gồm 1 lộ kép 60 MW

Áp dụng công thức tính ở trên ta có:
t(h)
P220%
P(t)
S(t)

c.

0÷5
5÷8
8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
90
80
100
90
95
100
90
90
54
48
60
54
57

60
54
54
64,286 57,143 71,429 64,286 67,857 71,429 64,286 64,286

Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax = 80 MW; cosφ = 0,85
Gồm 1 lộ kéo x 80 MW

Áp dụng công thức tính ở trên ta có:
7

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

t(h)
P110%
P(t)
S(t)

0÷5
5÷8
8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
80
80
80
90
90
100

80
70
64
64
64
72
72
80
64
56
75,294 75,294 75,294 84,706 84,706 94,118 75,294 65,882

Công suất phát về hệ thống
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm, không xét đến tổn thất
trong máy biến áp ta có:
Stnm(t) + SVHT(t) + SUf(t) + SUT(t) + SUC(t) + STD(t) = 0
Hay

SVHT(t) = Stnm(t) – [SUf(t) + SUT(t) + SUC(t) + STD(t)]

Trong đó:
SVHT(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Stnm(t) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
SUf(t) : công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t.
SUC(t); SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao, trung tại thời điểm t.
STD(t) : công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
Áp dụng công thức trên ta có :
t(h)
Stnm(t)
SUf(t)

SUC(t)
SUT(t)
STD(t)
SVHT(t)

0÷5
281,25
7,529
64,286
75,294
16,786
117,355

5÷8
281,25
7,529
57,143
75,294
16,786
124,498

8÷11
312,5
8,471
71,429
75,294
17,857
139,450

11÷14

281,25
7,529
64,286
84,706
16,786
107,943

14÷17
296,875
8,471
67,857
84,706
17,321
118,520

17÷20
312,5
9,412
71,429
94,118
17,857
119,685

20÷22
281,25
8,471
64,286
75,294
16,786
116,414

22÷24
281,25
8,471
64,286
65,882
16,786
125,826

8

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Nhận xét chung:
Phụ tải của nhà máy phân bố không đều và giá trị công suất cực đại có trị số là:
SUfmax = 9,412 MVA
SUTmax = 94,118 MVA
SUCmax = 71,429 MVA
SVHTmax = 139,450 MVA
Tổng công suất của hệ thống điện chưa kể nhà máy thiết kế là: SHT = 4000 MVA
với công suất dự trữ quay của hệ thống là 200 MVA lớn hơn công suất của mọt tổ
máy phát và lớn hơn công suất về hệ thống cực đại là 139,450 MVA
III.

Đề suất các phương án nối dây
1. Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối dây
Phương án nối điện chính của nhà máy là một 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 để đề xuất các phương án nối dây điện. Có một số nguyên tắc phục
vụ cho đề xuất các phương án nối dây điện của nhà máy như sau:
a.

Nguyên tắc chung : gồm 7 nguyên tắc

Nguyên tắc 1
Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp MF, mà
chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực MF, 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 cực
MF một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của một tổ MF. Vậy
khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ MF, ta có:
thì khẳng định điều giả thiết trên là đúng, cho phép không cần thanh góp điện áp
MF. Nếu không thỏa mãn thì phải có thanh góp điện áp MF.
Nguyên tắc 2
Trong trường hợp có thanh góp điện áp MF thì phải chọn số lượng tổ MF ghép lên
thanh góp này sao cho khi mọt tổ trong chúng nghỉ không làm việc thì tổ máy còn

9

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

lại phải đảm bảo công suất cho phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng cho các tổ
MF này.
Nguyên tắc 3
Trong trường hợp có 3 cấp điện áp (điện áp MF, điện áp trung áp và điện áp cao

áp), nếu thỏa mãn cả hai điều kiện sau:
-

Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất.
Hệ số có lợi

Thì nên dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc. Nếu một trong hau điều kiện trên
không thỏa mãn thì dùng hai MBA ba cuộn dây làm liên lạc.
Ghi chú: trong trường hợp chỉ có hai cấp điện áp (không có phụ tải phía trung) thì
dùng hai MBA hai cuộn dây làm liên lạc.
Nguyên tắc 4
Chọn số lượng MF-MBA hai 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. Cần lưu ý rằng
trong trường hợp MBA liên lạc là MBA ba cuộn dây thì việc ghép số bộ MF-MBA
hai cuộn dây bên trung phải thỏa mãn điều kiện: tổng công suất định mức các máy
phát ghép bộ phải nhỏ hơn công suất min của phụ tải phía trung. Cụ thể là:
Nguyên tắc 5
Mặc dù có ba cấp điện áp, nhưng công suất phụ tải phía trung quá nhỏ thì không
nhất thiết phải dùng MBA ba cấp điện áp (ba cuộn dây hay tự ngẫu) làm liên lạc.
Khi đó có thể coi đây là phụ tải được cấp điện từ trạm biến áp với sơ đồ là trạm hai
MBA lấy điện trực tiếp từ hai đầu cực MF hay từ thanh góp (TBPP) phía điện áp
cao.
Nguyên tắc 6
Dù có ba cấp điện áp nhưng không nhất thiết phải có nối bộ máy phát - máy
biến áp liên lạc mà có thể dùng bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở hai
phía điện áp được sắp xếp tương ứng công suất phụ tải của chúng, còn máy biến
áp tự ngẫu liên lạc không có nối trực tiếp với máy phát điện.
Nguyên tắc 7
10

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ thì có thể ghép một số máy
phát chung một máy biến áp nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các
tổ máy phát phải nhỏ hơn công suất dự phòng của hệ thống điện, cụ thể là:

∑S

dmF

≤ SdpHT

Ghep

b.
•

Áp dụng 7 nguyên tắc để vạch sơ đồ nối điện
Phụ tải cấp điện máy phát
SUfmax = 9,412 MVA

nên không cần sử dụng thanh góp máy phát.
• Công suất cấp điện áp trung
SUfmax = 94,118 MVA
SUfmin = 65,882 MVA
Do đó có thể ghép 1 hoặc 2 bộ máy phát – máy biến áp bên trung áp
• Cấp điện áp cao và cấp điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất, hệ

số có lợi:
α=
nên ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.
2. Đề suất phương án nối dây
 Sơ đồ nối điện chính
Thiết bị, máy phát điện, máy biến áp .... được nối với nhau theo sơ đồ nhất định gọi
là sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công
suất của nguồn, công suất phụ tải , phụ tải phụ thuộc vào tính chất của hộ tiêu thụ
và phụ thuộc vào khả năng đầu tư. Sơ đồ nối điện phải thoả mãn điều kiện.
- Về kỹ thuật:
+ Đảm bảo an toàn cung cấp điện giữa các cáp lúc bình thường cũng như lúc
sự cố.
+ Đảm bào an toàn cho người và thiết bị .
- Về kinh tế:
+ Vốn đầu tư cho MBA và TBPP ít .
+ Dễ vận hành thay thế, lắp đặt, sửa chữa
+ Có khả năng phát triển về sau .
11

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình
thiết kế nhà máy điện. Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục
cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp
điện áp về số lượng và dung lượng của máy biến áp về số lượng máy phát điện nối
vào thanh ghóp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép với bộ máy biến áp
Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ

thống.
Không nối hai bộ máy phát điện với một máy biến áp vì công suất của một bộ như
vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
Cả phía cao áp và trung áp đều có trung tính nối đất trực tiếp nên ta sử dụng máy
biến áp tự ngẫu để liên lạc. Từ những yêu cầu trên ta có các phương án sau :
Chọn phương án
Phương án 1




Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp
điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV va một máy phát hai cuộn dây
nối lên thanh góp 220kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa
các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công
suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.
Ưu điểm:
12

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ
hơn giá máy biến áp 220kV.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm:
- Tổn thất công suất lớn khi SUtmin


Phương án 2

Nhận xét:
Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến
áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có đấu
thêm hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
Ưu điểm:
- Bố trí nguồn và tải cân đối
- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất
công suất nhỏ.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
13

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

- Vận hành đơn giản
Nhược điểm:
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.


Phương án 3

Nhận xét:
Nhà máy dùng năm bộ máy phát- máy biến áp: ba bộ nối với thanh góp 220kV,
hai bộ nối với thanh góp 110kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa
thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp

máy phát UMF.
Ưu điểm:
- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục
Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận
hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn
so với công suất của nó.


Kết luận
14

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Qua các phương án được đưa ra ở trên thì thấy rằng phương án 1 và 2 đơn giản
và kinh tế so với các phương án còn lại mà vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục,
an toàn cho các phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó, ta sẽ giữ lại
phương án 1 và 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn ra được sơ đồ nối
điện tối ưu cho nhà máy điện.

15

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG
PHƯƠNG ÁN
Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng . Trong hệ thống điện tổng công suất các
÷
máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 5 lần tổng công suất của các máy phát
điện . Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều . Yêu cầu đặt ra là phải
chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp
điện cho các hộ tiêu thụ . Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống một
cách hợp lý , dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp,
không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp .

16

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Trong hệ thống điện người ta thường dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp
2 cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và được sử dụng
rộng rãi trong hệ thống điện. Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối
đất trực tiếp thường dùng máy biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có ưu điểm hơn
MBA thường giá thành chi phí vật liệu và tổn thất năng lượng khi vận hành của nó
nhỏ hơn với MBA thường có cùng công suất .
Tính toán chi tiết cho từng phương án
Phương án 1

I.

1.
-

Chọn máy biến áp
Bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây
+ Công suất máy biến áp bộ B3 được chọn theo điều kiện :
SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVA
+ Công suất máy biến áp bộ B4, B5 được chọn theo điều kiện:
SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVA

Tra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp có các thông số như sau:
MBA
B3
B4, B5

Loại
TДЦH
TДЦN

Sđm
(MVA)

63
63

Điện áp cuộn dây
(kV)
Trun
Cao

Hạ
g
230
11
115
10,5

Tổn thất(kW)
∆P0
67
59

C-T
-

∆PN
C-H
300
245

UN%
T-H
-

C-T C-H
-

12
10,

I0%
T-H
15
17

SVTH : Nguyễn Khắc Linh

0,8
0,6


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
5
-

Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu B1,B2
SđmTN ≥ .SđmF
Với α : hệ số có lợi
suy ra SđmTN ≥ .SđmF = 125 MVA

Tra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp tự ngẫu có các thông số sau:
MBA

Sđm

Loại

B1,B2

(MVA)

ATДЦH

125

Điện áp cuộn dây
(kV)

Tổn thất(kW)

Cao

Trung

Hạ

∆P0

230

121

10,5

75

UN%

C-T

∆PN
C-H

T-H

290

-

-

I0%

C-T

CH

T-H

11

31

19

0,6

Trường hợp này máy biến áp chỉ biết ∆PN C-T do đó ta có thể lấy:
∆PN C-H = ∆PN T-H = 0,5. ∆PN C-T = 0,5.290 = 145 kW
2.

Phân bố công suất
• Phân bố công suất suất cho máy biến áp 2 cuộn dây
Các máy biến áp bộ được vận hành bằng phẳng với công suất

•

Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo
công thức:

Áp dụng công thức trên ta có bảng số liệu sau:
t(h)
SCT
SCC
SCH

0÷5
21,283
61,355
40,072

5÷8
21,283
61,355
40,072

8÷11
21,283
75,974

54,691

11÷14
16,577
56,649
40,072

14÷17
16,577
63,724
47,146

17÷20
11,871
66,092
54,221

20÷22
21,283
60,885
39,602

22÷24
25,989
65,591
39,602

Dấu âm ở SCT chỉ chiều công suất truyền từ cuộn trung sang cuộn cao của máy
biến áp (SCT ngược chiều hình vẽ)
3.

Kiểm tra các điều kiện quá tải, sự cố
18

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
Trong chế độ làm việc bình thường
• Đối với các máy biến áp 2 cuộn dây

Các máy biến áp B3,B4,B5 được chọn với công suất lớn hơn công suất của
máy phát điện. Do đó các máy biến áp bộ không cần kiểm tra quá tải trong
mọi chế đọ vận hành.
• Đối với máy biến áp tự ngẫu
Từ kết quả tính toán trên ta thấy ở chế độ làm việc bình thường máy biến áp
tự ngẫu làm việc trong chế độ truyền tải công suất từ cuộn hạ, cuộn trung lên
cuộn cao
Ta thấy SCCmax = 75,975 MVA < SđmTN = 125 MVA
Nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong chế dọ làm việc bình thường
 Trong chế độ khi có sự cố
• Khi phụ tải bên trung cực đại
Ta có các số liệu: SUTmax = 94,118 MVA, SUC = 71,429MVA, SVHT = 119,685
MVA, SUf = 9,412 MVA, STD = 17,857 MVA

Sự cố 1: Hỏng 1 bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây bên trung áp

19

SVTH : Nguyễn Khắc Linh

Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

-

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:

Trong đó: : hệ số quá tải cho phép
Vậy điều kiện trên thỏa mãn
- Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ lên phía
trung và cao.
nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải.
-

Công suất thiếu

So với trạng thái làm việc bình thường,vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ
thống bị thiếu một lượng:

20

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Vậy hệ thống làm việc ổn định.

Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hỏng thì máy còn lại vẫn không bị
quá tải, phụ tải các cấp không bị ảnh hưởng.
Sự cố 2: Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

-

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:

Trong đó: : hệ số quá tải cho phép
Vậy điều kiện trên thỏa mãn.
-

Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

Trong chế độ này, công suất truyền từ phía hạ, trung lên phía cao
Nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải
-

Công suất thiếu

21

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

So với trạng thái làm việc bình thường,vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ
thống bị thiếu một lượng:
Vậy hệ thống làm việc ổn định

4.

Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
Đối với các máy biến áp 2 cuộn dây B3,B4,B5

Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt cả năm
với Sbộ = 58,93 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp 2 cuộn dây
được tính như sau:
Trong đó:
∆Po : Tổn thất không tải của máy biến áp (kW)
∆PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (kW)
SBđm : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)
T = 8760h : Thời gian làm việc trong năm
Thay số vào ta đc:

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2 cuộn dây là:
Đối với các máy biến áp liên lạc
Trong đó:
STNđm : Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
∆Po : Tổn thất không tải
: Công suất cuộn cao, trung, hạ của của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cap, trung, hạ
Với:

22

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được tổn thất trong những khoảng thời
gian:
t(h)

0÷5
153,01
∆ATN(MWh)

5÷8
91,81

8÷11
154,44

11÷14
84,36

14÷17
111,82

17÷20
135,44

20÷22
60,05

22÷24
65,59

Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án 1 là:

5.

Tính toán dòng điện cưỡng bức
Đường dây nối với hệ thống
Dòng làm việc cưỡng bức:
Dòng điện cưỡng bức phía điện áp máy phát

Máy biến áp bộ trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây
-

Phía cao áp: bộ F3-B3

-

Phía trung áp: bộ F4-B4, F5-B5

-

Máy biến áp liên lạc
Phía cao áp:
+ Chế độ bình thường:
+ Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp bộ:
+ Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu:
Dòng làm việc cưỡng bức:

23

SVTH : Nguyễn Khắc Linh

Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Phía trung áp:
+ Chế độ bình thường:
+ Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp bộ:
+ Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu:

-

Dòng làm việc cưỡng bức:

Như vậy:
Dòng cưỡng bức phía điện áp máy phát:
Dòng cưỡng bức phía cao áp:
Dòng cưỡng bức phía trung áp:



II.

Phương án 2

1.
-

Chọn máy biến áp
Bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây
+ Công suất máy biến áp bộ B3được chọn theo điều kiện :

SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVA
+ Công suất máy biến áp bộ B4, B5 được chọn theo điều kiện:
SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVA

Tra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp có các thông số như sau:
MBA

Loại

Sđm
(MVA)

Điện áp cuộn dây
(kV)

Tổn thất(kW)

UN%

I0%

24

SVTH : Nguyễn Khắc Linh


Đồ án phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

B3,B4
B5

-

TДЦH
TДЦN

63
63

Cao Trung

Hạ

∆P0

230
115

11
10,5

67
59

-

C-T
-

∆PN
C-H

300
245

T-H
-

C-T

C-H

T-H

-

12
10,5

15

0,8
0,6

Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu B1,B2
SđmTN ≥ .SđmF
Với α : hệ số có lợi
suy ra SđmTN ≥ .SđmF = 125 MVA

Tra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp tự ngẫu có các thông số sau:
MBA

Loại

B1,B
2

ATДЦH

Sđm
(MVA)

125

Điện áp cuộn dây
(kV)

Tổn thất(kW)

Cao

Trung

Hạ

∆P0

230

121

10,5

75

I0
%

UN%

C-T

∆PN
C-H

T-H

290

-

-

C-T

CH

T-H

11

31

19

Trường hợp này máy biến áp chỉ biết ∆PN C-T do đó ta có thể lấy:
∆PN C-H = ∆PN T-H = 0,5. ∆PN C-T = 0,5.290 = 145 kW
2.

Phân bố công suất
• Phân bố công suất suất cho máy biến áp 2 cuộn dây
Các máy biến áp bộ được vận hành bằng phẳng với công suất

•

Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo
công thức:

Áp dụng công thức trên ta có bảng số liệu sau:
t(h)
SCT
SCC
SCH

0÷5
5÷8
8÷11
8,182 8,182 8,182
31,890 31,890 46,509
40,072 40,072 54,691

11÷14
12,888
27,184
40,072

14÷17
12,888
34,259
47,146

17÷20 20÷22 22÷24
17,594 8,182 3,476
36,627 31,420 36,126
54,221 39,602 39,602

25

SVTH : Nguyễn Khắc Linh

0,6