Thiết Kế Phần Điện Của Nhà Máy Nhiệt Điện Công Suất 240MW

Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước Việt Nam ta đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ trên
mọi mặt của đời sống xã hội. Trong quá trình ấy, có phần đóng góp không thể
thiếu của ngành điện với nhiệm vụ phải đảm bảo cung cấp điện đủ và tốt cho
khách hàng cả nước. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung
cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm
nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trong
thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành
đã được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế tốt nghiệp Nhà máy
điện với nhiệm vụ Thiết Kế Phần Điện Của Nhà Máy Nhiệt Điện Công
Suất 240MW. Đây là cơ hội tốt để em có thể tìm hiểu sâu hơn kiến thức tổng
hợp đã được học và cũng là dịp may để em vận dụng chúng vào một bài toán
thiết kế cụ thể.

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................1
MỤC LỤC............................................................................................2
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
I.1. Chọn máy phát điện..................................................................................5
I.2. Tính toán cân bằng công suất...................................................................6
I.2.1. Phụ tải điện áp máy phát.......................................................................7
I.2.2. Phụ tải trung áp......................................................................................8
I.2.3. Phụ tải của toàn nhà máy.......................................................................9
I.2.4. Phụ tải tự dùng.......................................................................................11
I.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ
thống...............................................................................................................12
I.2.6. Nhận xét chung......................................................................................15
CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY
II.1. Chọn phương án nối dây.........................................................................17
II.1.1. Phương án 1...............................................................................17
II.1.2. Phương án 2...............................................................................18
II.1.3. Phương án 3...............................................................................19
II.2. Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu...............................................19
II.3. Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối công suất cho các
máy biến áp.....................................................................................................20
II.3.1. Chọn công suất máy biến áp......................................................20
II.3.1.1. Phương án 1.........................................................................20
II.3.1.2. Phương án 2.........................................................................21
II.3.2. Phân phối công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy
biến áp.............................................................................................................22
II.3.2.1. Phương án 1.........................................................................23
II.3.2.2. Phương án 2.........................................................................24
II.3.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp......................24

II.3.3.1.Phương án 1..........................................................................24
II.3.3.2.Phương án 2..........................................................................27
II.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp........................................30
II.4.1.Phương án 1.................................................................................30
II.4.2. Phương án 2................................................................................32
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH DÒNG LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC VÀ TÍNH TOÁN
NGẮN MẠCH
III.1.Xác định dòng làm việc cương bức........................................................35
III.1.1.Tính dòng cưỡng bức cho phương án 1.....................................35
III.1.2.Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 2.............................36
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

III.2.Tính toán dòng điện cưỡng bức..............................................................37
III.2.1.Phương án 1...............................................................................37
III.2.1.1.Chọn các đại lượng cơ bản................................................37
III.2.1.2. Chọn điểm ngắn mạch tính toán.......................................38
III.2.1.3.Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối....40
III.2.1.4.Lập sơ đồ thay thế và tính toán ngắn mạch.......................41
III.2.2.Phương án 2...............................................................................49
III.2.2.1.Chọn điểm ngắn mạch tính toán........................................49
III.2.2.2.Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán...51

CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN
TỐI ƯU
IV.1.Chọn máy cắt cho các mạch...................................................................60
IV.2.Chọn sơ đồ thiết bị phân phối.................................................................61
IV.2.1.Phương án 1...............................................................................61
IV.2.2.Phương án 2
...................................................................................................................
62
IV.3.Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
...................................................................................................................
63
IV.3.1.Vốn đầu tư của các phương án
...................................................................................................................
63
IV.3.2. Phí tổn vận hành hàng năm
...................................................................................................................
64
IV.3.3.Tính chi tiết từng phương án
...................................................................................................................
65
IV.3.3.1.Phương án 1
...................................................................................................................
65
IV.3.3.2.Phương án 2
...................................................................................................................
66
IV.4.So sánh chọn phương án tối ưu
...................................................................................................................
67

CHƯƠNG V
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN
CHẠY QUA

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

V.1. Chọn dao cách ly
...................................................................................................................
68
V.2.Chọn thanh dẫn và thanh góp
...................................................................................................................
69
V.2.1.Chọn thanh dẫn, thanh góp mềm
69
V.2.1.1.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.................................71
V.2.1.2.Kiểm tra điều kiện vầng quang
...................................................................................................................
76
V.2.2.Chọn thanh dẫn cứng
...................................................................................................................
78
V.2.2.1.Chọn tiết diện thanh dẫn cứng

...................................................................................................................
78
V.2.2.2.Kiểm tra ổn định động
...................................................................................................................
79
V.3.Chọn sứ đỡ cách điện
...................................................................................................................
80
V.3.1.Kiểm tra ổn định động
...................................................................................................................
81
V.4.Chọn biến điện áp và biến dòng điện
...................................................................................................................
81
V.4.1.Cấp điện áp 220kV
82
V.4.2.Cấp điện áp 110kV
...................................................................................................................
83
V.5.Mạch máy phát
...................................................................................................................
83
V.6.Chọn cáp, kháng và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phương
...................................................................................................................
86
V.6.1.Chọn cáp
...................................................................................................................
86
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

V.6.2.Chọn máy cắt điện
...................................................................................................................
89
V.6.3.Chọn kháng điện
...................................................................................................................
89
V.7.Chọn chống sét van cho thanh góp
...................................................................................................................
93
V.8.Chọn chống sét van cho máy biến áp
...................................................................................................................
93
V.8.1.Chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu
...................................................................................................................
93
V.8.2.Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây
94
CHƯƠNG VI
CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG
VI.1.Chọn máy biến áp cấp một
...................................................................................................................
95

VI.1.1.Máy biến áp công tác
95
VI.1.2.Chọn máy biến áp dự trữ
...................................................................................................................
96
VI.2.Chọn máy biến áp cấp hai
...................................................................................................................
96
VI.3.Chọn máy cắt
...................................................................................................................
97
VI.3.1.Chọn máy cắt cho mạch tự dùng cấp điện áp 10,5kV
...................................................................................................................
97
VI.3.2.Chọn dao cách ly
...................................................................................................................
98
VI.3.3.Chọn máy cắt cho mạch tự dùng cấp điện áp 6kV
...................................................................................................................
98
VI.4.Chọn áptômát cho tự dùng cho thanh góp 0,4kV
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

...................................................................................................................
99
Tài liệu tham khảo.........................................................................................102

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững số
liệu đã cho cũng như xác định các yêu cầu kĩ thuật đòi hỏi trong quá trình
thiết kế. Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suất
nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kì quan trọng, là cơ sở giúp
chúng ta xây dựng được bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy.
Từ đó rút ra các điều kiện để chọn các phương án nối điện toàn nhà máy tối
ưu với thực tế yêu cầu thiết kế.
I.1.Chọn máy phát điện:
Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta
ngày càng xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suất
lớn, đây là phần không thể thiếu được trong hệ thống năng lượng. Thiết bị
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

quan trọng nhất trong các nhà máy điện là máy phát điện, các máy phát điện

biến đổi cơ năng thành điện năng tạo thành các nguồn cung cấp cho hệ thống.
Ngoài ra, máy phát điện có khả năng điều chỉnh công suất của mình ;do đó
giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng (điều chỉnh
điện áp và tần số của hệ thống điện ).
Trong quá trình thiết kế, khi chọn số lượng và công suất máy phát điện
(MPĐ) cần chú ý điểm sau:
-MPĐ có công suất càng lớn thì hiệu suất làm việc càng lớn nên lượng
tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra 1 đơn vị điện năng và chi phí vận hành
hàng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi : S đmF ≤ S dt .
 S đmF _là công suất định mức của máy phát điện.
 S dt _là công suất dự trữ của hệ thống.
- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn MPĐ cùng
loại.
- Chọn điện áp định mức phát (U đmF ) :càng lớn thì dòng điện làm việc và
dòng điện ngắn mạch càng nhỏ nên càng dễ chọn thiết bị.
Trong nhiệm vụ thiết kế là nhà máy nhiệt điện với 4 tổ máy ,công suất
mỗi tổ máy là 60MW .Ta chọn 4 MPĐ đồng bộ tuabin hơi TB Φ -60-2 với
các thông số cho ở bảng 1.1 (TL1_tr100)
Loại MPĐ

TB Φ -60-2

S
P
U
(MVA) (MW) (KV)
75

60

10,5

I
(KA)

Cos ϕ

X’’ d

X’ d

Xd

4,125

0,8

0,146

0,22

1,691

Bảng 1.1.Thông số của MPĐ
I.2.Tính toán cân bằng công suất :
- Tại mỗi thời điểm điện năng hoặc là công suất sản suất ra đúng bằng
công suất phụ tải.
- Đối với người vận hành thì đồ thị phụ tải dùng để sản xuất, sửa chữa và
thay thế các thiết bị.
- Đối với người thiết kế dựa vào phụ tải ở các cấp điện áp để chọn sơ đồ

thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp. Tiến hành tính toán kinh tế kỹ thuật
để chọn phương án tối ưu.
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

- Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng :
+ Tiến hành tính toán và chọn thiết bị .
+ Hệ số công suất Cosφ của phụ tải không khác nhau nhiều. Để đơn giản
ta tính toán phụ tải, cân bằng công suất theo công suất biểu kiến.
+ Mỗi cấp điện áp cho P max , Cos ϕ (là hệ số công suất trung bình của phụ
tải), cho P%(t) là công suất tại thời điểm t.
P (t )

P%(t) = P .100%.
max
⇒ P(t) =

P%(t )
.P max
100

⇒ S(t) =

P (t )
Cosϕ

Trong đó:
P(t) :là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t) :là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
Cos ϕ :là hệ số công suất phụ tải.
I.2.1.Phụ tải điện áp máy phát : SUF
Ta có:  U đm = 10,5 (kV).
 P max = 12 (MW).
 Cos ϕ = 0,86 .
Áp dụng công thức trên ta có : PUF (t) =
SUF(t) =

P %(t )
.P max
100
PUF (t )
Cosϕ

Sau khi tính toán kết quả ghi vào bảng sau:
t(h)
CS
PUF%
PUF (t)
(MW)

0-7

7-12

12-14

14-20

20-24

60

90

80

100

60

7,2

10,8

9,6

12

7,2

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 8

Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

SUF(t)
(MVA)

8,37

12,56

11,16

13,95

8,37

Bảng 1.2: bảng tính toán phụ tải điện áp máy phát.

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian :
SUF(t)
MVA
13,95

14

12,56

12

11,16

10

8,37

8

8,37

6
4
2

0

2

4

6

8

10

12

14

16 18

20

22

24 t(h)

Hình 1.1: Đồ thị thời gian phụ tải điện áp máy phát
I.2.2.Phụ tải trung áp :
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp
điện
Ta có:

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

 U đm = 110 (KV).
 P max = 90 (MW).
 Cos ϕ = 0,85

Áp dụng công thức trên ta có : P T (t) =

PT %(t)
.P max
100
P (t)

T
ST(t) = Cos
ϕ

Sau khi tính toán kết quả ghi vào bảng sau:
t(h)
CS
PT %

0-8

8-12

12-16

16-20

20-24

65

90

90

100

70

P T (t)

58,5
81
81
90
(MW)
ST(t)
ST(t)
85,29
85,29
105,88
(MVA) MVA68,82
Bảng 1.3: bảng tính toán phụ tải trung áp
Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian :
105,88

63
74,12

100

85,29
80

68,82

74,12

60

40

20

SVTH : Võ Thành Thoại
0

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

t(h)
2

4
6 8
10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 1.2: Đồ thị thời gian phụ tải trung áp
I.2.3.Phụ tải của toàn nhà máy:
Ta có:

 U đm = 10,5 (KV).
 P NM = n.P Fdm = 4. 60 = 240 (MW).
 Cos ϕ = 0,8
PNM %(t)
.P max
100

Áp dụng công thức trên ta có : P NM (t) =
SNM(t) =

PNM (t)
Cosϕ

Sau khi tính toán kết quả ghi vào bảng sau:
t(h)
CS
P%
P NM (t)
(MW)
SNM(t)
(MVA)

0-6

6-12

12-16

16-20

20-24

70

90

80

100

70

168

216

192

240

168

210

270

240

300

210

SNM(t)MVA Bảng 1.4: bảng tính toán phụ tải toàn nhà máy
300
Từ
300bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian
270
240

250

210

210

200
150
100
50

SVTH : Võ Thành Thoại
0

2

4

Trang 11
6

8

10

12

14

16 18

20

22

24

t(h)


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

Hình 1.3: Đồ thị thời gian phụ tải toàn nhà máy
I.2.4.Phụ tải tự dùng :
Công suất tự dùng :
Ptd = 6%Pnm =
Stdmax =

6
.240 =14,4 MW
100

Ptd (t ) 14, ,4
=
= 18 MVA
0,8
Cosϕ

Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo biểu thức
sau :
Std(t) = α Stdmax(0,4 + 0,6

Snm(t)
)
Snm

Trong đó : Std(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t
Snm(t): công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t
Snm : công suất đặt của toàn nhà máy
α : số phần trăm lượng điện tự dùng.
Ta có:
Snm = n.SdmF = 4.75 = 300 MW
Ta có bảng biến thiên phụ tải tự dùng :
T(h)
CS
SNM(t)
(MVA)
S td (t)

(MVA)

0-6

6-12

12-16

16-20

20-24

210

270

240

300

210

14,76

16,92

15,84

18

14,76

Bảng 1.5: bảng tính toán phụ tải tự dùng
Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

Std(t)
MVA
18
16
14

18

16,92
15,84

14,78

14,76

12
10
8
6
4
2

0

2

4

6

8

10

12

14 16

18

20

22 24

t(h)

Hình 1.4: Đồ thị thời gian phụ tải tự dùng
I.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào
hệ thống :
Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần tự dùng, một phần
cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát , một phần cung cấp cho phụ tải trung
áp 110kV phần còn lại phát về hệ thống.
Như vậy công suất phát về hệ thống được xác định như sau :
SVHT(t) = SNM (t) – ( SUF(t)+ ST(t) + Std(t))

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp
điện

200

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

SVHT(t)
MVA
162,17

175,89171,7

160

155,23

120

127,71

118,05

124,92

112,75

80

40

0

2

4

6

8

10

12

14

16 18

20

22 24

t(h)

Hình 1.5: Đồ thị công suất phát về hê thống
Bảng biến thiên công suất tổng hợp :
T(h)
CS
SNM(t)
(MVA)
S td (t)
(MVA)
SUF(t)
(MVA)
ST(t)
(MVA)
S HT (t)

0-6

6-7

7-8

8 -12

12 - 14

210

270

270

270

240

240

300

210

14,76

16,92

16,92

16,92

15,84

15,84

18

14,76

8,37

8,37

12,56

12,56

11,16

13,95

13,95

8,37

68,82

68,82

68,82

85,29

85,29

85,29

105,88

74,12

118,0

175,89

171,7

155,23 127,71 124,92 162,17

112,75

SVTH : Võ Thành Thoại

14- 16 16 - 20

20 -24

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

5
Bảng 1.6: bảng tính toán công suất phát vào hệ thống
Đồ thị phụ tải tổng hợp

S(MVA)

300
270

240

210

175,89

210

X11
N4
171,7155,23

SNM(t)

162,17

127,71
118,05

124,92
105,88

112,75

SVHT(t)

85,29

0

ST(t)

74,12

68,82

14.76

16,92

8,37

12,56
6 7 8

SVTH : Võ Thành Thoại

18

15,84
11,16
12 14

14,76

13.95
16

8,37
20

Std(t)
SUF(t)
24

Trang 15

t(h)


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

Hình 1.6: Đồ thị phụ tải tổng hợp.
I.2.6. Nhận xét chung :
Nhà máy không có phụ tai cao áp chỉ có phụ tải trung áp, phụ tải điện
áp máy phát , công suất thừa phát về hệ thống.

Công suất cực đại của chúng là :
SUFmax = 13,95 MVA
STmax = 105,88 MVA
SVHT = 175,89 MVA
Nhà náy thiết kế có nhiệm vụ chính là phục vụ cho phụ tải trung áp,
công suất thưa phát về hệ thống. Còn phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm
9,3% lượng công suất toàn nhà máy. Do đó sẽ thuận tiện cho việc ghép nối
các máy phát theo sơ đồ bộ MF-MBA nên sơ đồ nối dây của nhà máy sẽ đơn
giản và rẻ tiền hơn.
Được thiết kế với ba cấp điện áp 220kV; 110kV; 10,5kV. Vì cấp điện
áp 220kV, 110kV có trung tính trực tiếp nối đất nên ta có thể dùng máy biến
áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa cấp điện áp máy phát, cấp điện áp
trung và cấp điện áp cao.
Do phụ tải ở cấp điện áp trung có công suất tương đối lớn nên ta có
thể nối vào phía điện áp trung từ một đến hai bộ MF-MBA. Qua bảng cân
bằng công suất ta thấy tương đối ổn định đó là điều kiện thuận lợi cho việc
vận hành nhà máy.

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

CHƯƠNG II

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY
II.1 : Chọn phương án nối dây
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộ
phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án
sao cho đảm bảo các yêu cầu sau :
- Khi làm việc bình thường phải cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tải
theo yêu cầu, khi sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho
các phụ tải quan trọng tránh trường hợp công suất tải qua nhiều lần máy biến
áp gây tổn thất điện năng.
- Công suất mỗi bộ máy phát điện- máy biến áp không được lớn hơn
dự trữ quay của hệ thống.
- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ
nhánh không được vượt quá 15% công suất của bộ.
- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để
liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức
tạp hơn.
- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và
cao đều có trung tính trực tiếp nối đất.
* Nhận xét :
- Vì cấp điện áp cao 220kV và trung áp 110kV là lưới điện có trung
tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên
lạc giữa ba cấp điện áp.
- Vì công suất của mỗi máy phát nhỏ hơn công suất dự trữ quay của
hệ thống nên có thể sơ đồ máy phát – máy biến áp trong các phương án.

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 17

Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

II.1.1. Phương án 1 :
HT

220kV

B1

B3

B2

F1

110kV

ST

F2

F3

B4

F4

Phương án này ta dùng hai bộ máy phát – máy biến áp F 3-B3 và F4-B4
ghép vào thanh cái trung áp 110kV. Ghép hai bộ máy phát – máy biến áp liên
lạc F1-B1 và F2-B2 , cao áp nối với thanh góp 220kV, trung áp nối với thanh
góp 110kV
+ Ưu diểm :
- Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong mọi trường hợp.
- Dung lượng của các máy biến áp đã chọn không lớn.
+ Nhược điểm :
- Số lượng máy biến áp hơi nhiều làm tăng vốn đầu tư và tổn thất điện
năng trong máy biến áp.

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

II.1.2. Phương án 2 :
HT

220kV

B1

ST

B2

F1

F2

110kV

B4

B3

F3

F4

Phương án này ta ghép bộ máy phát – máy biến áp F 1-B1 vào thanh cái
cao áp 220kV, F4-B4 ghép vào thanh cái trung áp 110kV. Ghép hai bộ máy
phát – máy biến áp liên lạc F 2-B2 và F3-B3 , cao áp nối với thanh góp 220kV,
trung áp nối với thanh góp 110kV.
+ Ưu điểm :
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong mọi trường hợp.
+ Nhược điểm :
- Máy biến áp dùng nhiều loại nên vốn đầu tư máy biến áp dắt hơn so
với phương án 1

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 19

Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

II.1.3. Phương án 3 :
HT
ST
220kV

B1

110kV

B2

B3

Ba máy phát điện F1, F2, F3 được ghép vào thanh góp 10,5kV ở giữa
F1
F2
F
F4
có đặt kháng
điện để
hạn chế3 dong ngắn mach. Nhà máy điện liên lạc
với phía
điện áp 220kV và 110kV bằng 2 máy biến áp liên lạc B 1, B2. phía trung áp

110kV ghép một bộ máy phát- máy biến áp hai dây quấn F4-B3.
+ Ưu diểm :
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải khi bình thường cũng như khi có
sự cố một phần tử nào đó.
- Số lượng máy biến áp ít hơn phương án 1 và 2, do đó sơ đồ bố trí
thiết bị đơn giản hơn, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
+ Nhược điểm :
- Máy biến áp tự ngẫu phải chọn có dung lượng lớn hơn so với
phương án 1 và 2
- Dòng ngắn mạch phía hạ thế (10,5kV) tương đối lớn , do đó các
thiết bị đóng cắt phía hạ thế cũng phải chọn lớn hơn.
II.2. Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu :

SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

Các phương án đã nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật tuy nhiên mỗi
phương án đều có những ưu nhược điểm riêng. Do dó cần phải cần phải phân
tich kĩ sơ bộ để loại trừ phương án ít được sử dụng và giữ lại các phương án
thơng dụng nhất, sau đó tính tốn cụ thể tìm ra phương án tối ưu.
So sánh giữa phương án 1,2 và 3 ta thấy sơ đồ nối dây của phương án
1 và phương án 2 đều đơn giản như nhau, độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm
bảo về mặt kỹ thuật, phương án 3 có dung lượng máy biến áp tự ngẫu lớn. Vì

vậy, chọn phương án 1 và phương án 2 để tính tốn.
II.3. Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối cơng suất cho
các máy biến áp :
II.3.1. Chọn cơng suất máy biến áp :
Vốn đầu tư máy biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số
vốn đầu tư của hệ thống điện, vì vậy chọn số lượng máy biến áp và cơng suất
định mức của chúng là việc làm rất quan trọng. Vì vậy trong thiết kế nhà máy
điện, ta mong muốn cơng suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để
giảm tổn thất điện năng nhưng vẫn đảm bảo an tồn cung cấp điện cho hộ tiêu
thụ. Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với
nhiệt độ mơi trường tại nơi lắp đặt nên khơng cần hiệu chỉnh cơng suất của
chúng. Ngun tắc chung để chọn máy biến áp là chọn cơng suất định mức
của máy biến áp lớn hơn hoặc bằng cơng suất cực đại, sau đó kiểm tra lại điều
kiện sự cố có kể đến hệ số q tải.
II.3.1.1: Phương án 1:
+ Bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây ( phía thanh góp 110kV)
SđmB3 = SđmB4 ≥ SđmF = 75 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA có thông số sau
(TL1- Tr 151)
Cấp
điện áp

Loại

Sđm

Điện áp cuộn

Tổn thất ,

MVA

dây, KV
C
H

KW

khu vực
110

∆P0

U N%

I%

∆PN

TДЦ
80
121
10.5
70
310 10,5
Bảng 2.1: Thơng số máy biến áp hai cuộn dây
+ Bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu :

SVTH : Võ Thành Thoại

0,55

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

SFdm
α

SđmB1 = SđmB2 ≥
Trong đó :

µ=

220 −110
= 0, 5
220

SđmB1 = SđmB2 ≥

75
= 150 MVA
0.5

Vậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH có thơng số sau ( TL1- Tr 156)
Sđm

Loại

Điện áp cuộn

Tổn thất KW
P0
PN

MVA

U N%
I%
C-T C-H T-H

dây, KV
C
T
H
A C-T C-H T-H
ATДЦTH 160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5
Bảng 2.2 : Thơng số máy biến áp tự ngẫu
II.3.1.2. Phương án 2:
+ Chọn máy biến áp bộ B1 ( phía 220kV) : máy biến áp B1 được chọn
theo điều kiên sau :
SđmB1 ≥ SđmF = 75 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA có thông số sau
(TL1- Tr 155) :
Cấp
điện áp
220

Loại
TДЦ

Sđm

Điện áp cuộn dây

MVA

KV

80

Tổn thất KW
UN I%

C

H

∆P0

∆PN

242

10.5

80

320

%
11

0.6

Bảng 2.3 : Thơng số máy biến áp hai cuộn dây phía 220kV
+ Chọn máy biên áp bộ B4 (phía 110kV ) : máy biến áp B4 được chọn
theo điều kiện nối bộ sau :
SđmB4 ≥ SđmF = 75 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA có thông số sau
(TL1- Tr 151)
Loại

Sđm

Điện áp cuộn dây

MVA

KV

SVTH : Võ Thành Thoại

Tổn thất KW
U N%

I%

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp
điện

TДЦ

80

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

C

H

ΔP0

ΔPN

121

10.5

70

310

10.5

0.55

Bảng 2.4: Thơng số máy biến áp hai cuộn dây phía 110kV
+ Chọn máy biến áp tự ngẫu : tương tự phương án 1 máy biến áp tự
ngẫu B2, B3 được chọn theo điều kiện sau :
SđmB2 = SđmB3 ≥

SFdm
α

Trong đó :

µ=

220 −110
= 0,5
220

SđmB2 = SđmB3 ≥

75
= 150 MVA
0.5

Vậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH có thơng số sau ( TL1- Tr 156)
Sđm
Loại

Điện áp cuộn dây

MVA

Tổn thất KW
P0
PN

U N%
I%
C-T C-H T-H

KV
C
T
H
A C-T C-H T-H
ATДЦTH 160 230 121 11
85 380 - - 11 32 20 0,5
Bảng 2.5 : Thơng số máy biến áp tự ngẫu
II.3.2. Phân phối cơng suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy
biến áp :
- SC(t) , ST(t) , SH(t) : cơng suất biểu kiến qua cuộn cao , trung , hạ của
một máy biến áp tự ngẫu ở thời điểm t.
- SVHT(t), ST(t) : cơng suất biểu kiến về hệ thống , phụ tải bên trung ở
thời điểm t
- SbC, SbT : cơng st biểu kiến phía cao ap, phía trung áp của máy
biến áp hai cn dây.
Chiều đi từ máy phát lên thanh góp đối với máy biến áp hai cuộn dây
và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung đối với máy biến áp liên lạc.
II.3.2.1. Phương án 1 :
*Máy biến áp hai cuộn dây : phương án này có hai bộ máy biến áp

nối vào thanh góp 110kV . khi phụ tải trung áp nhỏ nhất nhưng vẫn bé hơn
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

công suất tổng của hai bộ máy biến áp nên sẽ có một lượng công suất truyền
qua 2 lần máy biến áp .
Để thuận tiện vận hành, các bộ máy phát điện- máy biến áp (F 3- B3, F4B4 ) cho mang tải với đồ thị bằng phẳng. Do đó tải mỗi máy B3, B4 là :
S
18
SbT = SđmF - tdmax = 75 = 70.5 MVA
4
4
* Máy biến áp tự ngẫu :
+ cuộn trung : ST(t) =

1
( ST(t) - 2 SbT )
2

+ cuộn cao :

1
SVHT(t)

2

SC(t) =

+ cuộn hạ :
SH(t) = SC(t) + ST(t)
Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng :
T(h)
CS
SC(t)
(MVA)

0-6
50,02
5

6-7
87,94
5

7-8

8 -12

12 - 14

14- 16

16 - 20

20 -24

85,85

77,615

63,855

62,46

81,085

56,375

ST(t)
-36,09 -36,09 -36,09 -27,855 -27,855 -27,855 -17,56
(MVA)
SH(t)
49,76
36
34,605 63,525
(MVA) 22,935 51,855 49,76
Bảng 2.6 : bảng phân bố công suất

-33,44
22,935

II.3.2.2. Phương án 2 :
*Máy biến áp hai cuộn dây :
Ở phương án này có hai bộ máy biến áp hai cuộn dây trong đó có 1 bộ

trực tiếp nối vào thanh góp 110kV, còn 1 bộ nối trực tiếp vào thanh góp
220kV.
SVTH : Võ Thành Thoại

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp
điện

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

Để kinh tế và vận hành thuận tiện cho 2 bộ máy phát- máy biến áp hai
cuộn dây (F1- B1, F4- B4) làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng. Do đó công
suất mỗi máy B1, B4 là :
SbT = SbC = SđmF -

Stdmax
18
= 75 = 70.5 MVA
4
4

* Máy biến áp tự ngẫu :
+ cuộn trung : ST(t) =

1
( ST(t) - SbT )
2

+ cuộn cao :

1
( SVHT(t) - SbC )
2

SC(t) =

+ cuộn hạ :
SH(t) = SC(t) + ST(t)
Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng :
t(h)
CS
SC(t)
(MVA)
ST(t)
(MVA)
SH(t)
(MVA)

0-6
23,77
5
-0,84

6-7
52,69
5
-0,84

7-8
50,6

8 -12
42,365

12 - 14
28,605

14- 16
27,21

16 - 20
45,835

20 -24
21,125

-0,84

7,395

7,395

7,395

17,69

1,81

22,935 51,855 49,76

49,74

36

34,605

63,625

22,935

Bảng 2.7:Phân phối công suất MBA tự ngẫu
II.3.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp :
II.3.3.1. Phương án 1 :
* Khi làm việc bình thường :
- Máy biến áp bộ :HT
SđmB3 = SđmB4 = 80 MVA > ( SđmF -

Stdmax
) = 70.5 MVA
4

110kV
220kV
S
- Máy biến áp tự ngẫu : Từ 16÷20h các máy biến áp tự ngẫu
T B 1, B2 làm
viêc với hạ áp cực đại. Khi đó, cuộn nối tiếp có tải lớn nhất và ta có :
SHmax = 63,525 MVA < SHđm = 0,5.160 = 80 MVA

B3
B4
Nên B1,B1
B2 không bị quá
B2 tải lúc làm việc bình thường.
* Khi làm việc lúc sự cố :
a. Giả thiết sự cố máy biến áp ba pha hai cuôn dây B4 :
SVTH : Võ Thành Thoại
F1

Trang 25
F2

F3

F4