thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 mw gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp máy phát, 110 kv và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kv

Chơng I
tính toán phụ tảI và cân bằng công suất
Chất lợng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo
chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát
ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn
thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất
trong hệ thống điện là rất quan trọng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay
đổi. Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc 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 đợc các phơng án nối điện 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 suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các tổ
máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy
điện với nhau.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400
MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện
áp máy phát, 110 KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV.
Ta chọn máy phát điện loại CB-1500/170-96 có các thông số sau:
SFđm
PFđm
UFđm
IFđm
Xd
Xd
Xd
cosđm
(MVA) (MW)
(KA)
(KA)
117,647

100
0,85
13,8
4,92
0,21
0,29
0,65
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải
của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P max) và hệ
số (costb) của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp
theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau:
S
Trong đó :
S(t)

(t )

=

P %.Pmax

100. cos tb

: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA)
1


P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất
cực đại
Pmax : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW)

costb :Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy.
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có :
PFđm = 100 MW , costbđm = 0,85.
Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
S

Fdm

=

PFdm
100
=
= 117 ,647 MVA
cosdm 0,85

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
PNMđm = 4PFđm = 4.100= 400 MW
hay SNMđm = 4SFđm= 4.117,647 = 470,588 MVA
Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính đợc công suất phát ra của nhà máy
từng thời điểm là:
S NM ( t ) =

PNM ( t )

PNM ( t ) =

với

cos dm

PNM %
PNMdm
100

Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1:
Bảng 1-1
t (giờ) 0 ữ 5
5ữ8
8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24
(MVA) 90
PNM(% SNM80
100
100
100
100
100
80
) 500
SNM(t) 376,47 423,53 470,59 470,59
470,59 470,59 470,59 470,59 376,47
(MVA)
423,53

400

376,47

376,47

300

200

100
t (h)
0
0

5

8

11

Hình 1-1

14

17

20

22

24

2

1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy =0,9% công
suất định mức của nhà máy với costddm = 0,85 tức là bằng hệ số công suất định
mức của nhà máy và đợc coi là hằng số với công thức :
Std(t)=.SNM = 0,009.470,588 = 4,235 (MVA)
1-3.Đồ thị phụ tải địa phơng cấp điện áp UF ( 13,8 KV )
Phụ tải địa phơng của nhà máy có diện áp 13,8 KV, công suất cực đại P Ufmax
= 14 MW , costb = 0,85 : bao gồm 2 kép*4 MW*3 Km và 2 đơn*3MW*3
Km.Để xác định đồ thị phụ tải địa phơng phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải
hàng ngày đã cho và nhờ công thức :
SUf(MVA)
100 S

Uf ( t )

=

PUf ( t )
cos tb

với

PUf ( t ) =

PUf %
PUf max
100

Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải địa

80
phơng cho ở hình 1-3.
Bảng60
1-3
t (giờ) 0 ữ 5
PUf(%) 4070
SUf(t)
(MVA)

5ữ8
80

11,53

11ữ14
90

14ữ17
90

17ữ 20 20ữ 22
100
90

22ữ24
80

13,176 14,823 14,823 14,823 16,470 14,823 13,176

20

11,53
0
0

8 ữ11
90

14,823

13,176

16,470

13,176

3
5

8

11

Hình 1-3

14

17

20

22

24

t (h)


1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 KV)
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P110max = 280 MW và costb = 0,82 :gồm 2
kép*80 MW và 4 đơn*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 và nhờ công thức :
ST ( t ) =

P110 ( t )
cos tb

với

P110 ( t ) =

P%
P110 max
100

Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải
phía trung áp cho ở hình 1-4
ST(MVA)
500
Bảng
1-4

t (giờ) 0 ữ 5
PT(%) 40080

5ữ8
90

8 ữ11
90

11ữ14
90

14ữ17
90

17ữ 20 20ữ 22
90
100

22ữ24
80

341,46341,46 273,17
ST(t)
273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32
(MVA)
307,32
300

273,17

273,17

200

100

4
t (h)
0
0

5

8

11

Hình 1-4

14

17

20

22

24

1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 KV).
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy đợc phát lên hệ thống qua đờng dây
kép dài 150 Km .Tổng công suất hệ thống S HT=2800 MVA với điện kháng định
mức XHT=1,13. Dự trữ quay của hệ thống S dtHT=200 MVA . Nh vậy phơng trình
cân bằng công suất toàn nhà máy là:
SNM(t) = SUf(t) + ST(t) + SVHT(t) + St d(t)
Từ phơng trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:
SVHT(t) = SNM(t) - {SUf(t) + ST(t) + St d(t)}
Từ đó ta lập đợc bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy
nh bảng 1-5 và đồ thị phụ tải trên hình 1-5
Bảng 1-5
t (giờ) 0 ữ 5
5ữ8
8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24
SNM(t) 376,47
423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47
S (MVA)
VHT

Std(t)

4,235

4,235

4,235

4,235

SUf(t)

11,529 13,176 14,823 14,823 14,823

16,47

14,823 13,176

ST(t)

273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17

250

200

SVHT(t) 87,535
(MVA)

4,235

4,235

98,8

4,235

144,21 144,21 144,21 142,57

150

144,21

4,235

110,1

85,89

142,57
110,1

100

98,8
85,89

87,535

50
t (h)
0
0

5

8

11

Hình 1-5

14

17

20

22

24

5


1-6. Nhận xét chung.
Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công
suất cực đại có trị số là:
SUfmax = 16,47 MVA
STmax = 341,46 MVA
SVHTmax = 144,21 MVA
Tổng công suất định mức của hệ thống là 2800 MVA, dự trữ quay của hệ
thống SdtHT = 200 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy
phát lên hệ thống SVHTmax = 144,21 MVA.
Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo
cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng.
Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của
nhà máy nh sau:
SNM(MVA)
500

470,59
423,53

400

376,47
341,463

376,47
307,32

300

273,17

273,17

200
144,21
100

0
0

87,535

98,8

11,53

13,176
5

142,57

110,1
85,89

8

11

6

16,47 14,823

14,823
14

17

20

22

24

t (h)

Chơng II
lựa chọn phơng 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 lý không những đem lại
những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của
mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp
sau:
Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp Uf có:
SUfmax = 16,47 MVA
SUfmin = 11,53 MVA
Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 KV có:
STmax = 341,46 MVA
STmin = 273,17 MVA
Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 KV có:
SVHTmax = 144,21 MVA
SVHTmin = 85,89 MVA
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phơng phía điện áp máy phát đợc cấp
bằng các đờng cáp kép mà điện áp đầu cực máy phát là 13,8 KV. Công suất đợc
lấy từ đầu cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một
nửa phụ tải địa phơng. Trong trờng hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả
năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phơng.
7


Nhà máy có ba cấp điện áp là 13,8 KV; 110KV; 220KV, trong đó lới 110KV
và 220KV đều là lới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp
điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu .
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau:

2-1. Phơng án I (Hình 2-1).
HT.

ST

220 KV

110 KV

B4

F4

B1

F1

B3

B2

F2

F3

Hình 2-1

Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn nhiều so với công suất định mức của
máy phát nên mỗi thanh góp 110 KV và 220 KV đợc nối với một bộ máy phát

điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn lần lợt là F3-B3 và F4-B4. Để cung cấp
điện thêm cho các phụ tải này cũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai
bộ máy phát điện -máy biến áp tự ngẫu (F1-B1 và F2-B2).
Phụ tải địa phơng Uf đợc cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực
máy phát điện F1,F2.
Ưu điểm của phơng án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải
dùng đến ba loại máy biến áp. Ngoài ra khi S VHTmin = 85,89MVA < SFđm =
117,647MVA nên nếu cho bộ F4-B4 làm việc định mức thì có thể phía trung áp
8


nhận đợc năng lợng phải qua hai lần biến áp (vì phụ tải trung áp rất lớn), lần thứ
nhất qua B4, lần thứ hai qua B1 và B2.
2-2. Phơng án II(Hình 2-2).
HT

St
110 KV

220 KV

b1

f1

b2

f2

b3

f3

b4

f4

Hìnhán2-2
Để khắc phục nhợc điểm phơng
I, chuyển bộ F4-B4 từ thanh góp 220 KV
sang phía 110KV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I.
Nhận xét :

- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm đợc vốn đầu t do nối
bộ ở cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn.
- Phần công suất luôn thừa bên trung đợc truyền qua máy biến
áp tự ngẫu đa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ bên trung luôn
lớn hơn phụ tải cực đại bên trung).
- Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp.
Ngoài ra do STmin = 273,17MVA > 2SFđm =2.117,647 =235,3MVA
nên 2 bộ nối với thanh góp 110KV có thể luôn luôn làm việc ở chế
độ định mức.

2-3. Phơng án III(Hình 2-3).
9


HT

B1

B2



ST

B3

B5

B4

SUF



B6



Nhận xét :
- Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t 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.
Tóm lại: Qua những phân tích trên đây ta để lại phơng án I và phơng án II
để tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối

điện tối u cho nhà máy điện.

Chơng III
Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng
3-1.Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp.

10


Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trờng nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định
mức của chúng.
I.Phơng án I (hình 2-1).
1. Chọn máy biến áp :
- Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo
điều kiện sau: SB1đm = SB2đm

1
SFđm


Trong đó là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
=

U C U T 220 110
=
= 0,5
UC
220

Do đó : SB1đm = SB2đm

1
117,647 = 235,294 MVA
0,5

Từ kết quả tính toán trên ta chọn tổ hợp ba máy biến áp tự ngẫu một pha cho
mỗi máy biến áp B1,B2 loại: AOTH-120 có các thông số kỹ thuật nh bảng 3-1
(là thông số cho một pha trong tổ hợp 3 pha ):
Bảng 3-1
Sđm
Uđm (KV)
UN%(*)
I0( Giá
P0
PN%
(MVA
% (106
(KW
UC UT
UH C- C- T- C-H C- C-H T-H )
)
Đ)
T
H
H
T 220 235 0, 6440
120
210 34
242 121 13,8 10

5
5
3
3
Nh vậy tổng công suất của tổ hợp 3 tổ máy biến áp tự ngẫu một pha là:
3.120 = 360 MVA
-

Máy biến áp B3 đợc chọn theo sơ đồ bộ :
SB3đm SFđm = 117,647 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S đm = 125 MVA là

loại : T-125 (121/13,8) có các thông số kỹ thuật nh ở bảng 3-2
11


Sđm
(MVA)
125

UCđm
(KV)
121

UHđm
(KV)
13,8

U N%

I0%

(KW) (KV)
100
400 10,5

0,5

P0

PN

Bảng 3-2
Giá
(106 Đ)
5120

- Máy biến áp B4 cũng đợc chọn theo sơ đồ bộ nh đối với B3:
SB4đm SFđm = 117,647 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S đm = 125 MVA là
loại : T-125 (242/13,8) có các thông số nh ở bảng 3-3 .
Bảng 3-3
Sđm
UCđm
UHđm
I0%
P0
PN UN%
(MVA) (KV) (KV) (KW) (KV)
125

242

13,8

115

380

11

0,5

Giá (106 Đ)
6480

2.Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Để thuận tiện trong vận hành, các bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây
F3-B3 và F4-B4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công
suất tải của mỗi máy là:
SB3 = SB4 = SFđm = 117,647MVA < SB3,B4đm=125 MVA
Do đó ở điêù kiện làm việc bình thờng B3 và B4 không bị quá tải
- Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu B1và B2 đợc tính nh sau :
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
1
( ST ( t ) S B 3 )
2
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
SCT B1 ( t ) = SCT B 2 ( t ) =

1
(SVHT( t ) SB4 )
2
Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
SCCB1 = SCCB 2 =

SCH B1 = SCH B 2 = SCCB1 + SCT B1 = SCCB 2 + SCT B 2
Kết quả tính toán cho trên bảng 3-4:
Bảng 3-4
t (h)

0ữ5

5ữ8

8ữ11

11ữ14

14ữ17

17ữ20

20ữ22

22ữ24
12


SB1=SB2 117,64

7
SCT(t)
77,76
SCC(t)
-15.06
SCH(t) 62,71

117,64
7
94,835
-9,424
85,412

117,64
7
94,835
13,283
108,12

117,64
7
94,835
13,283
108,12

117,64
7
94,835
13,283
108,12

117,64
7
94,835
12,46
107,3

117,64
7
111,91
-3,774
108,13

117,64
7
77,76
-15,88
61,883

Dấu - chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang
thanh góp 110KV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110KV.
Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng:
SCCmax = 13,283 MVA < SB1,B2đm=360 MVA
SCTmax = 111,91 MVA < SM = .SB1đm = 180 MVA
SCHmax = 108,13 MVA < SM = 180 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây đợc chọn theo
công suất định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối
với máy biến áp tự ngẫu.

Coi sự cố nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại STmax= 341,463 MVA.
Khi đó SVHT =110,1 MVA ;
SUf =14,823 MVA
a) Giả thiết sự cố bộ F3-B3.
Kiểm tra điều kiện : 2.Kqtsc. .SB1đm STmax
( 2.1,4.0,5.360 =504 > 341,463 MVA thoả mãn điều kiện )
Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là:
SCT-B1 = SCT-B2 = STmax/2 = 170,732 MVA
Cho các máy phát F1và F2 làm việc với giá trị định mức. Do đó công suất
qua cuộn hạ của B1 và B2 là:
SCH-B1,B2 = SFđm - SUf /2 - Std /4
= 117,647 - 14,823/2 - 4,235/4 = 109,177 MVA
Công suất tải lên cao áp của 1 MBA:
SCC-B1,B2 = SCH-B1,B2 - SCT-B1,B2 = 109,177 - 170,732 = - 61,555 MVA
Dấu - chứng tỏ công suất đi từ thanh góp hệ thống 220 kV sang thanh góp
trung áp 110 kV bù vào phần công suất thiếu với trị số 2.61,555 MVA. Khi đó lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lợng :
Sthiếu = SVHT - SB4- 2.SCC-B1,B2
13


= 110,1- 117,647- (-61,555) = 155,56 MVA < SdtHT =200 MVA
Với lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dợ trữ quay của hệ thống.
Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3-B3,hai máy biến áp tự ngẫu B1,B2 làm
việc không bị quá tải.
b) Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B1(hoặc B2).
Khi B1sự cố thì F1 ngừng. Trờng hợp này kiểm tra quá tải của B2:
Kiểm tra điều kiện : Kqtsc. .SB1đm STmax SB3
( 1,4.0,5.360 =252 >341,463 - 117,647=223,816 MVA thoả mãn điều kiện )
- Công suất tải lên trung áp:
SCT-B2 = STmax- SB3 = 341,463 - 117,647 = 223,816 MVA

- Công suất qua cuộn hạ của B2:
SCH-B2 = SFđm- SUf - Stdmax/4 =
= 117,647 - 14,823 - 4,235/4 = 101,765 MVA
- Công suất tải lên phía cao áp:
SCC-T2 = SCH-B2 - SCT-B2 = 101,765 - 223,816 = - 122,051 MVA
Nh vậy khi sự cố B1, để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại phải lấy công
suất từ thanh góp hệ thống sang thanh góp 110 kV một lợng 122,051 MVA. Khi
đó lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao còn thiếu là:
Sthiếu=SVHT - SB 4 - SCC-B2 =
= 110,1 - 117,647 - (-122,051) = 114,504 MVA< SdtHT=200 MVA
Lợng thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thốngnên B2 cũng không bị quá
tải.
II.Phơng án II (hình 2-2).
1. Chọn máy biến áp.
-Hai máy biến áp B3 và B4 đợc chọn theo sơ đồ bộ .Do hai máy biến áp này
cùng nối với thanh góp điện áp 110 KV nên đợc chọn giống nhau và chọn giống
máy biến áp B3 ở phơng án I là máy biến áp loại : T-125-121/13,8 có các
thông số kỹ thuật nh ở bảng 3-2 (phơng án I ).
-Hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 đợc chọn tơng tự nh phơng án I
Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo
điều kiện sau: SB1đm = SB2đm

1
SFđm

14


Do đó : SB1đm = SB2đm

1
117,647 = 235,294 MVA
0,5

Ta chọn máy biến áp có ký hiệu: ATTH-250 có các thông số kỹ thuật nh sau :
Sđm
Uđm (KV)
(MVA
UC UT
UH
)
250
230 121 13,8

UN%(*)
CT
11

CH
32

P0
TH
20

(KW
C-H
120

I0( Giá

% (106
C- C-H T-H
)
Đ)
T
52
0, 1000
0
5
0
PN%

2. Phân phối công suất cho các máy biến áp.
Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát F3,F4 cho
làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm.
-Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp B3,B4 là:
SB3 = SB4 = SFđm = 117,647 MVA
- Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1và T2 đợc tính nh sau :
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
1
(SVHT (t) )
2
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
SCCB1 = SCCB2 =

1
(SCT ( t ) SB3 SB4 )
2
Phụ tải phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
SCT B1 = SCT B 2 =

SCH B1 = SCH B 2 = SCCB1 + SCT B1 = SCCB 2 + SCT B 2
Dựa vào bảng 1-5 đã tính ở chơng I và các công thức ở trên ta tính đợc phụ
tải cho từng thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5
Bảng 3-5
t (h)
0ữ5
5ữ8
8ữ11
11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
SB1=SB2 117,64 117,64 117,64 117,64 117,64 117,64 117,64 117,64
7
7
7
7
7
7
7
7
SCT(t)
18,938 36,012 36,012 36,012 36,012 36,012 53,085 18,938
SCC(t)
43,768 49,4
72,106 72,106 72,106 71,283 55,05 42,945
SCH(t) 62,71 85,412 108,12 108,12 108,12 107,29 108,13 61,883

15


Dấu - chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang

thanh góp 110KV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110KV.
Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng:
SCCmax = 72,106 MVA < SB1,B2đm=250 MVA
SCTmax = 53,085 MVA < SM = .SB1đm = 125 MVA
SCHmax = 108,13 MVA < SM = 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Cũng coi sự cố nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại. Đối
với các bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải
vì công suất định mức của các máy biến áp này đợc chọn theo công suất định
mức của máy phát điện. Do đó việc kiểm tra quá tải chỉ tiến hành với các máy
biến áp tự ngẫu.
a) Khi sự cố bộ F3-B3 (hoặc F4-B4).
Kiểm tra điều kiện : 2.Kqtsc. .SB1đm STmax
( 2.1,4.0,5.250 =350 > 341,463 MVA thoả mãn điều kiện )
Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh
sau:
- Phía trung áp:
SCT-B1 = SCT-B2 = 1 ( STmax - SB4)= 1 (341,463 - 117,647) = 111,908 MVA
2

2

- Công suất qua cuộn hạ:
SCH-B1 = SCH-B2 = SFđm - SUf/2 - Std/4 = 109,178 MVA
- Công suất phát lên phía cao:
SCC-B1 = SCC-B2 = SCH-B1- SCT-B1 = 109,178 - 111,908 = - 2,73 MVA
Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lợng công suất là:
Sthiếu = SVHT - (SCC-B1 + SCC-B2) = 110,1 - 2.(- 2,73) = 115,562 MVA
Lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống =200MVA.

Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3- B3 thì các máy biến áp tự ngẫu B1,B2
không bị quá tải.
b) Khi sự cố tự ngẫu B1 (hoặc B2).
Khi B1 bị sự cố thì F1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của B2.
Kiểm tra điều kiện : Kqtsc. .SB1đm STmax - 2.SB3

16


(1,4.0,5.250 =175 >341,463 -2.117,647=106,169 MVA thoả mãn điều kiện )
Công suất tải qua các phía của B2 nh sau:
-

Phía trung áp:
SCT-B2 = STmax - (SB3 + SB4) = 341,463 - 2.117,647 = 106,169 MVA
- Phía hạ áp:
SCH-B2 = SFđm - SUf - Std/4 = 101,765 MVA

-

Phía cao áp:
SCC-B2 = SCH-B2 - SCT-B2 = 106,169 - 101,765 = - 4,404 MVA
Phụ tải hệ thống bị thiếu một lợng công suất là:
Sthiếu = SVHT - SCC-B2 = 110,1 + 4,404= 114,504 MVA< SdtHT=200MVA
Lợng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống.
Do đó trong trờng hợp này B2 cũng không bị quá tải.
Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi
làm việc bình thờng và khi sự cố.
3-2 Tính toán tổn thất điện năng.
Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong việc

đánh giá một phơng án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất
điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp.
I. Phơng án I (Hình 2-1).
Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân
bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4
1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3.
Công thức tính toán:

S2B3
A B3 = P0 .T + PN . 2 .T
SB3dm

Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h.
SB3: phụ tải của máy biến theo thời gian và đợc lấy theo đồ thị phụ
tải hằng ngày.
Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T-125-121/13,8 có :
P0 = 100 kW, PN = 400 kW, SB3 = 117,647 MVA = hằng số.
117,647 2
.8760 = 3979,9 MWh.
Suy ra : AB3 = 0,1. 8760 + 0,4 .
1252

17


2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4.
Tơng tự nh tính AB3, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T
-125-242/13,8 có:
P0 = 115kW; PN = 380kW; SB4 = 117,647 MVA = hằng số .
117,647 2

.8760 = 3956,1 MWh.
Suy ra : AB4 = 0,115. 8760 + 0,38 .
1252
3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu.
Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tự
ngẫu nh máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ
của máy biến áp tự ngẫu tơng ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy
biến áp ba dây cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn đợc tính nh sau:
PNC = 0,5.(PNCT +

PNCH PNT H
)
2

PNT = 0,5.(PNCT +

PNT H PNCH
)
2

PNH = 0,5.(PNCT +

PNCH + PNT H
)
2

Máy biến áp tự ngẫu một pha loại : AOTH-120-

242 121
/

/ 13,8 có
3
3

P0=210 kW và PNC-T =345 kW , PNC-H = 220 MW, PNT-H = 235 MW
Từ đó ta tính đợc :
PNC = 0,5.(0,345 +

0,22 0,235
) = 0,1425 MW
0,52

PNT = 0,5.(0,345 +

0,235 0,22
) = 0,2025 MW
0,52

PNC = 0,5.(0,345 +

0,22 + 0,235
) = 0,7375 MW
0,52

Từ các kết quả bảng 3-4 và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn
thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha đợc tổ hợp từ 3 máy biến áp một
pha nh sau :
18

AB1=AB2 = 3.P0 .T +

365 24
. (PNC .SiC2 .t i + PNT .SiT2 .t i + PNH .SiH2 t i )
2
3.SBdm i=1

ở đây: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp , trung áp và hạ áp của mỗi máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên .
T = 8760 h.
PN , Po , SBđm : là của một máy biến áp một pha.
Viết gọn lại:
24



SiC.ti= (-15,056)2.5 + (-9,423)2.3 + 13,2832.3+13,2832.3+13,2832.3+

i =1

+ 12,4592.3 +(-3,774)2.2 +(-15,879)2.2=3986,19 MVA2.h
24



SiT.ti=77,7622.5+94,8352.3+94,8352.3 +94,8352.3 +94,8352.3 +94,8352.3

i =1

+ 111,912. 2 + 77,7622.2 = 202281,4 MVA2.h

24



SiH.ti= 62,7062.5 + 85,4122.3 + 108,1182.3+ 108,1182.3+ 108,1182.3 +

i =1

+ 107,2942.3+ 108,1352.2+ 61,8832.2 = 212332,7 MVA2.h
Do đó:
AB1=AB2=

=3.0,21.8760+

365
3.360 2

[0,1425.3986,19+0,2025.202281,4+0,7375.212332,7]
= 5704 MWh
Nh vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án I là:
A = AB1+AB2+AB3+AB4 =
= 2.5704 + 3956,1 + 3979,9 = 19345,6 MWh
II-Phơng án II (hình 2-2).
1. Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4.
Theo công thức nh ở phơng án I :
S2B3,B 4
.T
AB3 = AB4= P0 .T + PN . 2
S B3dm
Máy biến áp B3 và B4 đã chọn là máy biến áp kiểu T-125-121/13,8 có

thông số nh ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp B3 và B4 ở ph19


ơng án này bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp B3 ở phơng án I
trên:
AB3 = AB4 = 3979,9 MWh
2. Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2.
Tơng tự ta phơng án I, ta có:
Máy biến áp tự ngẫu 3 pha : ATTH-250-230/121/13,8 có P0=120 kW
và PNC-T =520 kW , PNC-H = PNT-H =PNC-T/2=260 MW và dựa vào bảng 3-5
Từ đó ta tính đợc :
PNC = 0,5.(0,52 +

0,26 0,26
) = 0,26 MW
0,52

PNT = 0,5.(0,52 +

0,26 0,26
) = 0,26 MW
0,52

PNH = 0,5.(0,52 +
AB1= AB2

= P0 .T +

0,26 + 0,26
) = 0,78 MW

0,52
365 24
. (PNC .SiC2 .t i + PNT .SiT2 .t i + PNH .SiH2 t i )
2
SB!dm i=1

Viết gọn lại:
24



SiC.ti= 43,7682.5 + 49,42.3 + 72,1062.3+72,1062.3+72,1062.3+

i =1

+ 71,2832.3 +55,12.2 +42,92.2= 88685,9 MVA2.h
24



SiT.ti=18,942.5+36,0122.3+36,0122.3 +36,0122.3 +36,0122.3 +36,0122.3

i =1

+ 53,0852. 2 + 18,942.2 = 27599,53 MVA2.h
24



SiH.ti= 62,7062.5 + 85,4122.3 + 108,1182.3+ 108,1182.3+ 108,1182.3 +

i =1

+ 107,2942.3+ 108,1352.2+ 61,8832.2 = 212332,7 MVA2.h
Suy ra:
AB1 = AB2 =
20


365
[0,26.88685,9+0,26.27599,53+0,78.212332,7]
250 2
=2194,985 MWh
Từ các kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở trên ta
có tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phơng án II là :
=0,12.8760+

A = AB1 + AB2 + AB3 + AB4 =2AB1 + 2AB3 =
=2.2194,985 + 2.3979,9 = 12349,8 MWh.
Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phơng án:
Bảng 3-6:
Tổn thất điện năng
Phơng án I
Phơng án II

A(MWh)
19345,6
12349,8

21

Chơng IV
Tính toán kt-kt Chọn phơng án tối u
Việc quyết định bất kỳ một phơng án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so
sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật, nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung
cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy điện.
Trên thực tế vốn đầu t vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu
t máy biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhng vốn đầu t của các mạch thiết
bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị
phân phối cho từng phơng án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh
tế-kỹ thuật ta chỉ cần chọn sơ bộ các máy cắt.
4-1. Chọn sơ bộ máy cắt của các phơng án.
I-Xác định dòng điện làm việc cỡng bức của các mạch.
1-Phơng án I (Hình 2-1).
a) Cấp điện áp về hệ thống 220 KV.
- Mạch đờng dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là S VHTmax =
144,21 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cỡng bức của mạch đờng dây đợc tính
với điều kiện một đờng dây bị đứt . Khi đó
I lvcb =

SVHT max 144,21
=
= 0,3785 KA
3U dm
3.220

-Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây B4 : Dòng điện làm việc cỡng bức đợc xác định theo dòng điện cỡng bức của máy phát điện.
I lvcb =

1,05.SFdm 1,05.117,647
=
= 0,324 KA
3U dm
3.220

-Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
I lvcb =

SCC max
13,283
=
= 0,035 KA
3U dm
3.220

Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
I lvcb =

SCC
61,555
=
= 0,1615 KA
3U dm
3.220
22


Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là

I lvcb =

SCC
122,051
=
= 0,32 KA
3U dm
3.220

Nh vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phơng án I này là :
Icbcao = 0,3785 KA
b) Cấp điện áp trung 110 kV.
-Mạch đờng dây : Phụ tải trung áp đợc cấp bởi 2 đờng dây kép *80MW ,
4 đơn*50MW, ta có :
Dòng điện làm việc cỡng bức là :
I lvcb

kep
Pmax
80
= 2.I lv =
=
= 0,512 KA
cos . 3.U dm 0,82. 3.110

-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :
I lvcb =

1,05.SFdm 1,05.117,647
=

= 0,6484 KA
3U dm
3.110

-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
I lvcb =

SCT max
111,91
=
= 0,587 KA
3U dm
3.110

Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
I lvcb =

SCT
170,732
=
= 0,896 KA
3U dm
3.110

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
I lvcb =

SCT
223,816

=
= 1,175 KA
3U dm
3.110

Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV đợc lấy là :
Icbtrung = 1,175 KA
c) Cấp điện áp 13,8 kV.
Dòng điện làm việc cỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cỡng
bức của máy phát điện nên ta có :
I lvcb =

1,05.SFdm 1,05.117,647
=
= 5,168 KA
3U dm
3.13,8
23


Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức cuả phơng án I là :
Bảng 4-1
Cấp điện áp
220 kV
110 kV
13,8 kV
Icb (kA)
0,3785
1,175
5,168

2-Phơng án II (Hình 2-2).
a) Cấp điện áp 220 kV.
-Mạch đờng dây cũng nh phơng án I ta đã có : Ilvcb = 0,3785 KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
I lvcb =

SCC max
72,106
=
= 0,189 KA
3U dm
3.220

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
I lvcb =

SCC
4,404
=
= 0,012 KA
3U dm
3.220

Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phơng
án II là :
Icbcao = 0,3785 KA
b) Cấp điện áp 110 kV.
-Mạch đờng dây tơng tự nh phơng án I ta có : Ilvcb = 0,512 KA
-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây nh phơng án I ta có: Ilvcb = 0,6484

KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
I lvcb =

SCT max
53,085
=
= 0,279 KA
3U dm
3.110

Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
I lvcb =

SCT
111,908
=
= 0,5873 KA
3U dm
3.110

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
I lvcb =

SCT
106,169
=
= 0,5572 KA
3U dm

3.110

Nh vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110 kV là:
24


Ilvcb = 0,6484 KA
c) Cấp điện áp 13,8 kV.
Tơng tự nh phơng án I ta đã có : Ilvcb = 5,168 KA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức của phơng án II là :
Bảng 4-2
Cấp điện áp
220 kV
110 kV
13,8 kV
Icb (kA)
0,3785
0,6484
5,168
II-Chọn máy cắt cho các phơng án.
Các máy cắt khí SF6 với u điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy nên đợc dùng
khá phổ biến. Tuy nhiên các máy cắt loại này có nhợc điểm là giá thành cao, việc
thay thế sửa chữa thiết bị khó khăn.
Với nhà máy thiết kế đều dùng các máy cắt khí SF6 ở cả ba cấp điện áp.Ta
chọn sơ bộ máy cắt theo điều kiện sau:
UđmMC Ulới
IđmMC Icbmax
Các thông số kỹ thuật của máy cắt cho ở bảng 4-3.

Bảng 4-3

Phơng
án

I

II

Cấp
điện
áp
(KV)
220
110
13,8
220
110
13,8

Dòng
Ilvcb
(KA)

Đại lợng định mức
U
I
Icắt
Ilđđ
Loại
(KA)
máy (KV (KA) (KA)

)
cắt
0,3785 3AQ1 245
4
40
100
1,175 3AQ1 145
4
40
100
5,186 8BK4 17,5 12,5
80
225
1
0,3785 3AQ1 245
4
40
100
0,6484 3AQ1 145
4
40
100
5,186 8BK4 17,5 12,5
80
225
1

4-2. So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phơng án.
*Vốn đầu t cho một phơng án là :
V = VB + VTBPP

25