ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Đàm Trọng Chính
Ngành: Hệ Thống Điện

khóa: 57

Đào tạo: Chính quy

Mã số ngành:06
Thời gian nhận đề tài: ngày.....tháng......năm......
Thời gian nhận đề tài: ngày.....tháng......năm......
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Phần chung
Nhu cầu và sự cấp thiết của việc thiết kế nhà máy nhiệt điện
Phần chuyên đề
Tính toán chọn sơ đồ điện nhà máy và thiết bị điện cho nhà máy
Giáo viên hướng dẫn: TS. Lê Xuân Thành
Trưởng bộ môn: TS. Đỗ Như Ý

Hà Nội – Năm 2017
1
1
1


MỤC LỤC

2
2
2

Trang


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành điện giữ
một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống
hiện nay điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản suất, với sự phát triển của xã hội
ngày nay cũng như nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nước đòi hỏi nước ta
phải xây dựng các nhà máy điện để đáp ứng nhu cầu hiện nay.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện em
được nhà trường và bộ môn hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt
điện với những yêu cầu sau:
Thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100MW. Nhà máy
có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và
phát công suất thừa lên hệ thống 220kV. Bốn tổ máy được kết cấu theo sơ đồ bộ.
Trong đó có 2 tổ máy đấu nối nên tram biến áp 220kV, 2 tổ máy đấu nối nên trạm
110kV. Các máy phát có điện áp đầu cực là 10kV.
Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp, đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận
tình của Thầy TS. Lê Xuân Thành đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian
có hạn. với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi những

thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy giáo và các
bạn cùng làm đồ án để em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô trong bộ môn lời cảm ơn
chân thành nhất!

SV: Đàm Trọng Chính

3

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện cỡ vừa gồm 4 tổ máy, công suất mỗi
tổ máy là 100MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy
phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220kV. Bốn tổ máy
được kết cấu theo sơ đồ bộ, trong đó 02 tổ máy đấu nối nên trạm biến áp 220kV, 02
tổ máy đấu nối lên trạm biến áp 110kV. Các máy phát có điện áp đầu cực 10kV.
1. Phụ tải điện áp máy phát (phụ tải địa phương):
Pmax = 15(MW); cosϕ=0,8
Gồm: 04 đường dây képx3MWx3km
03 đường dây đơnx3MWx4,5km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
Thời gian 0-7
7-14
14-20

20-24
P(%)
70
85
100
60
Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt 20kA, thời gian cắt là 2 sec,
dùng cáp nhôm tiết diện bế nhất là 50mm2.
Điện tự dùng của nhà máy là 8%.
2. Phụ tải điện áp trung 110kV:
Pmax=180(MW); cosϕ=0,85
Gồm 03 đường dây képx40MWx20km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
Thời gian
0-7
P(%)
60
3. Phụ tải toàn nhà máy:

7-14
90

Thời gian
P(%)
4. Hệ thống:

7-14
80

0-7

70

14-20
100
14-20
100

20-24
60
20-24
70

Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 2000MVA, dự trữ quay của
hệ thống là 200 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một dường dây kép dài 60
km. Điện kháng tính đến thanh cái của hệ thống là Xđm= 2,5.

4
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng
tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải. Trong thực tế điện năng tiêu thụ

của các hộ dùng điện thay đổi liên tục, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan
trọng với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Từ đồ thị phụ tải có thể chọn đúng công suất của máy
biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và các nhà
máy điện với nhau.
1.1 Chọn máy phát điện.
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy điện có bốn tổ mấy mỗi tổ máy là 100MW
( tổng 4 tổ máy là: 400MW). Do đó đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy
chỉ cần chú ý một số điểm sau:
Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng ngắn
mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cũng sẽ giảm thấp.
Để thuận tiện việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn máy mát cùng loại
từ đó chọn theo số tay thiết bị điện được thông số máy phát cho ở bảng 1.1.
Bảng 1.1: Thông số máy phát.
Loại máy
phát

Sđm(MVA)

cosϕ

Uđm(kA)

Iđm(kA)

TBΦ-120-2

125

0,8

10,5

6,875

1.2 Tính toán công suất phụ tải ở các cấp điện áp.
Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy
phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể
cả tổn thất điện năng. Trong thực tế năng lượng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn
luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là
điều rất quan trọng đối với thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà có thể
chọn phương án nối dây hợp lý, đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, nâng cao độ tin

5
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

cậy cung cấp điện, ngoài ra dựa vào đồ thị có thể chọn được máy phát điện hợp lý,
máy biến áp và phân bố tối ưu công suất phát giữa các tổ máy và các máy với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng phần trăm công suất theo
thời gian và công suất Pmax , cosφtb của từng phụ tải ứng với đó tính được tải của các
cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức (1.1).

St =

Pt   
Cosφtb

Pt =

với

p%. Pmax
100

(1.0)

Trong đó:
St : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)
Cosφtb: Hệ số công suất của từng phụ tải.
p%: Công suất tác dụng phần trăm tương ứng với mỗi thời điểm.
Pmax: Công suất cực đại của phụ tải (MW).
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy gồm bốn tổ máy có Pđm = 400 (MW), cosφ= 0,8 do vậy từ các công
thức (1.1) sẽ tính được thông số phụ tải của nhà máy được cho trong bảng 1.2 và
hình 1.1.
Bảng 1.2: Thông số phụ tải của nhà máy.
Thời gian

0-7

7-14

14-20

20-24

P(%)

70

80

100

70

Snhàmáy (MVA)

350

400

500

350

Hình 1.1:Đồ thị công suất nhà máy theo ngày.
1.2.2 Công suất và đồ thị phụ tải tự dùng.
Tự dùng lớn nhất của toàn nhà máy bằng 8% công suất định mức của nhà
máy với cosφ= 0,8 khi đó được xác định theo công thức (1.2).
Snm(t)  

Std(t) = Stdmax.(0,4+0,6.

6
SV: Đàm Trọng Chính

Sđm

)

(1.0)

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Trong đó:
Stdmax = αtd.Snm = 0,08.500 = 40 (MVA)
Std(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t.
Sđm : Công suất định mức của nhà máy MVA.
Snm(t): Công suất toàn nhà máy tại thời điểm t (theo bảng 1.2).
Từ số liệu tính toán ở bảng 1.2 và công thức (1.2) tính được công suất tự dùng cho
trong bảng 1.3 và đồ thị tự dùng cho ở hình 1.2.
Bảng 1. 3: Phân bố công suất tự dùng.
Thời gian
P(%)
Snm (MVA)
Std (MVA)

0-7
70
350
32,8

7-14
80
400
35,2

14-20
100
500
40

20-24
70
350
32,8

Hình 1.2: Đồ thị tự dùng của nhà máy.
1.2.3 Phụ tải địa phương.
Như nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 15MW, cosφ = 0,8 khi đó công suất
được xác định như sau:

St =

Pt   
Cosφtb

Pt =

với

p%. Pmax
100

(1.0)

Từ các công thức (1.3) sẽ tính được công suất phụ tải của địa phương được cho
trong bảng 1.4.
Bảng 1.4: Công suất của tải địa phương.
Thời gian
P(%)
Sđịa phương (MVA)

0-7
70
13,1

7-14
85
15,9

14-20
100
18,8

20-24

60
11,3

1.2.4 Phụ tải cấp điện áp 110 kV.
Như nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 180 (MW), cosφ = 0,85 khi đó công suất
được xác định như sau:

St =

7
SV: Đàm Trọng Chính

Pt   
cosφtb

Pt =

với

p%. Pmax
100

(1.0)

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Từ các công thức (1.4) sẽ tính được công suất phụ tải của địa phương được cho
trong bảng 1.4 và hình 1.3.
Bảng 1.5: Phân bố công suất phụ tải trung áp.
Thời gian
P(%)
Strung áp (MVA)

0-7
60
127,1

7-14
90
190,6

14-20
100
211,8

20-24
60
127,1

Hình 1.3: Công suất tải cấp điện áp 110kV
1.3 Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống.
Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy như biểu thức (1.5)
StoànNM(t) = Sđịa phương(t) + Strung áp(t) + SUC(t) + Std(t)+ SvềHT(t)

(1.0)

Với: SUC(t) = 0 do nhà máy không có phụ tải phía cao.
Bỏ qua tổn thất trong máy biến áp tính được công suất thừa phát lên hệ thống:
SvềHT(t) = StoànNM(t) – [Sđịa phương(t) + Strung áp(t) + SUC(t) + Std(t)]

(1.0)

Từ (1.6) tính toán tổng hợp được công suất của toàn nhà máy cho trong bảng 1.6 và
đồ thị cho trong hình1.4.
Bảng 1.6: Phân bố công suất của hệ thống
Thời gian
StoànNM (MVA)
Std (MVA)
Sđịa phương (MVA)
Strung áp (MVA)

0-7
350
32,8
13,1
127,1

7-14
400
35,2
15,9
190,6

14-20
500

40
18,8
211,8

20-24
350
32,8
11,3
127,1

SlênHT (MVA)

177,0

158,3

229,5

178,9

Hình 1.4: Công suất phát lên hệ thống cấp điện áp 220kV
1.4 Nhận xét.
Công suất thừa của nhà máy luôn lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi
thời điểm, có thể cho một tổ máy luôn vận hành với công suất định mức và phát
công suất về hệ thống. Phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 30% công suất của
một tổ máy nên không cẩn sử dụng thanh góp hạ áp ở đầu cực máy phát. Phụ tải
8
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57

Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

phân bố không đều ở các cấp điện áp. Cấp điện áp máy phát phụ tải Pmax =15MW,
nhỏ hơn nhiều so với công suất một máy phát P= 100MW và toàn nhà máy. Phụ tải
trung áp có thể luôn cho một máy hoạt động hết công suất do phụ tải trung áp lớn
hoặc bằng công suất phát ra cả một máy phát của nhà máy.
*) Dự trữ của hệ thống là S= 200MVA, lớn hơn so với công suất của một máy phát.
Công suất của hệ thống cũng tương đối lớn Sht = 2000MVA.
*)Cấp điện áp.
Nhà máy thiết kế có 3 cấp điện áp :
Cấp cao áp là 220kV.
Cấp trung áp là 110kV.
Cấp hạ áp là 10,5kV.

9
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
CÁC SƠ ĐỒ PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MBA

2.1 Các phương án.
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng
trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lí không những đem lại những lợi
ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật.
Cơ sở để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát
điện, công suất hệ thống điện, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng, trình tự xây dựng
nhà máy điện và lưới điện…
Khi xây dựng phương án nối dây sơ bộ dựa vào một số nguyên tắc chung
sau :
Nguyên tắc 1:
Có hay không có thanh góp điện máy phát. Nếu Sufmax nhỏ và không có nhiều
dây cấp cho phụ tải địa phương thì không cần thanh góp điện áp máy phát khi công
suất thỏa mãn điều kiện Sufmax ≤ 30%Sđm1F.
Nguyên tắc 2:
Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lượng máy phát nối vào thanh góp
phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại
phải đảm phát cho phụ tải địa phương và tự dùng cũng như trung áp.
Nguyên tắc 3:
Nếu phía điện áp cao, trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi α≤ 0,5 thì
nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp.
Nguyên tắc 4:
Sử dụng số lượng bộ máy phát, máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và
trung tương ứng với công suất cực đại cấp đó.
Nguyên tắc 5:
Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp chung phải đảm
bảo:
ΣSbộ ≤ Sdự phòng ht.

10
SV: Đàm Trọng Chính

(2.0)

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có bốn tổ máy. Công suất mỗi tổ máy là
100MW có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải trung áp và phụ tải địa phương cùng cấp
điện áp, truyền tải công suất thừa lên hệ thống 220kV và từ những nguyên tắc trên
có những đề xuất một số phương án như trên hình 2.1, 2.2 và 2.3.
Phương án 1:

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống nhà máy
-Nhận xét: Phương án nối điện hệ thống nhà máy đơn giản dễ vận hành đảm bảo
tính cung cấp điện cũng như về mặt kinh tế thấy tối ưu hơn.
Phương án 2:

11
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống nhà máy
-Nhận xét: Cũng như sơ đồ trên sơ đồ này phụ tải địa phương được đấu nối vào hệ
thống thanh cái trung áp. Sơ đồ đảm bảo được cung cấp điện cho phụ tải địa phương
khi hệ thống máy phát xảy ra sự cố cũng như bảo trì. Song về mặt kinh tế không tối
ưu do tốn thêm 01 máy biến áp.
Phương án 3:

12
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống nhà máy
-Nhận xét: Như phương án 2 song phụ tải địa phương lấy từ thanh cái phía 220kV,
phương án này không tối ưu bằng phương án 1 và 2 vẫn tốn thêm 01 máy biến áp.
 Từ những lợi thế kinh tế kỹ thuật và yêu cầu của đồ án đồng thời tiết kiệm được 01
MBA nên chọn phương án 1 làm phương án tính toán cho các bước tiếp theo.
2.2 Chọn máy biến áp.
2.2.1 Chọn công suất máy biến áp.
Máy biến áp là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện. Tổng công suất
các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện. Chọn máy biến áp
trong nhà máy điện là chọn loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp.

13

SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

MBA được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và
khi xảy ra sự cố nặng nề nhất.
Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trước tiên chọn SđmB ≥ Smax (công suất cực
đại có thể qua máy biến áp trong điều kiện làm việc bình thường) sau đó kiểm tra lại
điều kiện sự cố có thể kể đến hệ số quá tải của MBA. Xác định công suất thiếu về
hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Lần lượt chọn các máy cho
phương án trên với giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện
nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt của nhà máy. Do vậy không cần chỉnh lại công suất
định mức của MBA.
2.2.1.1 Chọn máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4 cho phía trung áp 110kV.
Chọn loại không cần điều chỉnh dưới tải vì có thể điều chỉnh điện áp nhờ
điều chỉnh kích từ với điều kiện chọn máy biến áp 2 cuộn dây theo công thức (2.2).
SđmB ≥ SđmF – StdMF ≈ SđmF

(2.0)

SđmB ≥ SđmF – StdMF ≈ SđmF = 125 (MVA)

(2.0)

2.2.1.2 Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 phía cao áp 220kV.

Điều kiện chọn máy biến áp tự ngẫu theo công thức (2.4).
S đmTN ≥

Sthua
α

(2.0)

Trong đó:
α: Là hệ số có lợi (α=0.5) được tra theo sổ tay thiết kế nhà máy điện
(tác giả Đào Quang Thạch NXBKHKT)
Sthừa : Công suất thừa phát lên hệ thống khi bỏ đi tải địa phương và tải
tự dùng của nhà máy và được xác định theo công thức (2.5).
Sthừa = SđmF – ΣSđịa phương – ΣStd

(2. 0)

ΣSđmF: Tổng công suất máy phát điện nối vào máy biến áp
ΣSđịa phương: Phụ tải địa phương cực đại cấp điện áp máy phát.
ΣStd : Tổng công suất phụ tải tự dùng cực đại của máy phát.
Vậy từ (2.5) và bảng 1.6 tính được:
Sthừa = 125 – 18,8 – 40 = 110,3(MVA).

14
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Theo công thức (2.4) công suất máy biến áp tự ngẫu phải có:
SđmTN≥220,6(MVA)
Từ đó chọn được công suất MBA theo phụ lục “thiết kế nhà máy điện và trạm biến
áp” thông số máy biến áp được chọn cho trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Thông số máy biến áp.
Lo¹i

S®m

MBA

MVA

TДЦ
ATДЦTH

U®m (KV)
C

T

H

UN%
C-T

∆P

C-H T-H

(W)

I0

∆PN(W)

(%)

C-

C-

T-

T

H

H

125

121

_

10,5

_

10,5

_

100

_

400

_

0,5

250

230

121

11

11

32

20

120

520

_

_

0,5

*) Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp.
+) Máy biến áp 2 cuộn dây phía trung áp 110kV (Máy B3,B4):
Khi vận hành bằng phẳng theo công thức (2.6) và bảng 1.6:
Sbộ= SFđm –.Std - .Sđịa phương

(2.0)

= 125 - .40 - .18,8= 110,3 (MVA) < 125(MVA)
Do đó trong điều kiện bình thường MBA 2 cuộn dây không bị quá tải.
+) MBA tự ngẫu (Máy B1,B2):
Tính phân bố công suất trong các cuộn cao trung hạ theo các công thức từ
(2.7) đến (2.10) sau:
1
2

+) Phía trung: SPT = .[ SUT(t) – 2.Sbộ ]
1
2

+) Phía cao: SPC = .Svht(t)
+) Phía hạ: SPH = SPT + SPC
1
4

1
4

+) Sbộ= SFđm– Std - .Sđịa phương

15
SV: Đàm Trọng Chính

(2.0)

(2.0)
(2.0)

(2.0)

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

+) Từ các công thức (2.7), (2.8), (2.9), (2.10) tính được phân bố công suất của MBA
tự ngẫu theo bảng 2.2.
Bảng 2.2: Phân bố công suất của tự ngẫu

Thời gian

0-7

7-14

14-20

20-24

Sbộ (MVA)
SPT (MVA)
SPC (MVA)
SPH (MVA)

114
-49,99
88,51
38,52

112
-16,92
79,14
62,22

110
-4,43
114,74
110,31

114
-50,46
89,45
38,99

+) Nhận xét: Qua bảng phân bố công suất thấy chế độ truyền tải của BATN là từ
phía trung, hạ lên cao do đó cần tính:
Sntmax = α.( SPH+ SPT) = 0,5.(110,3 1- 4,43 ) = 52,94(MVA) < 0,5.250 (MVA)
 Như vậy ở điều kiện vận hành bình thường MBA tự ngẫu không bị quá tải.
2.2.2.2 Xét trong trường hợp sự cố.
Để kiểm khả năng của máy biến áp trong trường hợp sự cố xét khi tải trung
áp cấp điện áp 110kV làm việc ở tải cực đại.
+) Sự cố hỏng một máy biến áp 2 cuộn dây B3:

16
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình2-4: Hỏng máy biến áp 2 cuộn dây B3.
Có: STmax = 211,8 ( MVA), Sđịaphương =18,8(MVA), Svềht = 229,5(MVA).
+ Điều kiện đối với máy biến áp liên lạc được kiểm tra theo công thức (2.11).
2.Kqt.α.SđmB ≥ STmax

(2.0)

Trong đó:
Kqt: Hệ số quá tải
α: Tỉ số có lợi các cấp điện áp.
SđmB: Công suất định mức của máy biến áp.
+Kiểm tra theo điều kiện theo công thức (2.11):
2x1,4x0,5x250 = 350(MVA) > 211,8 (MVA).
 Vậy điều kiện kiểm tra được thỏa mãn.
+) phân bố công suất khi đó:
Công suất truyền tải từ phía trung MBATN lên thanh góp 110kV là:

17
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

1
2

1
4

1
4

SPT = .[STmax –(Sđmf – .Sđf – .Std)] = 50,72(MVA) (2.0)
Công suất truyền tải từ phía hạ lên MBATN là:
1
4

1
4

SCH =Sđmf – .Sđf – .Std= 110,3(MVA)

(2.0)

Công suất truyền qua phía cao áp của MBATN là:
SPC = SCH - SPT = 59,58(MVA)

(2.0)

Công suất lên hệ thống còn thiếu so với bình thường là:
Sthiếu = Svht – 2.SPC = 110,3 (MVA) < Sdtruhethong

(2.0)

Công suất phân bố của MBA tự ngẫu được tính toán theo công thức (2.12), (2.13),
(2.15) được tổng hợp lại trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: Phân bố công suất của máy biến áp tự ngẫu.
Sbộ (MVA)

113,525

112,225

110,3

113,975

Sphíatrung (MVA)

6,7875

39,1875

50,75

6,5625

Sphíacao (MVA)

106,7375

73,0375

59,55

107,4125

Sphíahạ (MVA)

113,525

112,225

110,3

113,975

+) Nhận xét: Chế độ truyền tải của máy biến áp tự ngẫu là từ hạ lên cao và trung là:
SCH = 110,3 (MVA) < α.SđmB =125(MVA).
Từ đó thấy máy biến áp tự ngẫu vẫn làm việc bình thường trong trường hợp xảy ra
hỏng một máy biến áp 2 cuộn.
+) Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu B1:

18
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.4: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu B1
Lúc này máy biến áp còn lại cần kiểm tra theo điều kiện sau:
Kqtsc.α.SđmTN + ΣSbộ ≥ STmax

Sbộ = SđmF –

1
4

.Sđf –

1
4

.Std

(2.0)

(2. 0)

Kiểm tra theo điều kiện theo công thức (2.16) và (2.17):
1,4.0.5.250+110,3 = 285,3 ≥ 229,5 (MVA).
 Điều kiện (2.16) thỏa mãn.
+) Phân bố công suất khi đó:
Công suất truyền qua cuộn trung:
SPT = STmax – 2.Sbộ =211,8-2.110,3= -8,8(MVA) (2.0)
Công suất truyền của cuộn hạ:
SPH = Sbộ = 110,3(MVA)

(2.0)

Công suất truyền nên cao:

19
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57

Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

SPC = SPH- SPT =110,3 +8,8 = 119,1 (MVA)

(2.0)

Từ các công thức (2.18), (2.19), (2.20) tổng hợp được bảng phân bố công suất qua
tự ngẫu như trong bảng 2.4.
Bảng2.4: Phân bố công suất của máy biến áp tự ngẫu
Sbộ (MVA)
Sphíatrung (MVA)

113,525
-99,95

112,225
-33,85

110.3
-8,8

113.975
-100,85

Sphíacao (MVA)

213,475

146,075

119,1

214,825

Sphíahạ (MVA)

113,525

112,225

110,3

113,975

+) Nhận xét: Công suất được chuyền từ phía hạ và trung nên cao.
Công suất còn thiếu phát lên hệ thống so với bình thường được tính theo
công thức (2.21).
Sthiếu = Svht - SPC = 110,4 (MVA) < Sdtht = 200(MVA).

(2.0)

 Từ kết quả trên thấy rằng MBATN còn lại vẫn làm việc đảm bảo trong trường
hợp sự cố.
2.2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp.
Tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong đánh giá một
phương án về kỹ thuật – kinh tế, tổn thất điện năng chủ yếu do các máy biến áp gây
lên.
*) Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần :

+) Tổn thất phần từ hóa trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy
biến áp.
+) Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
+) Công thức tính tổn thất điện năng trong 1 máy biến áp hai cuộn dây
và biến áp tự ngẫu trong một năm khi làm việc với phụ tải không đổi.
+) Tổn thất máy biến áp 2 cuộn được tính theo biểu thức (2.22):

∆A2cd = ∆P0.T + ∆PN.

 S bô 


 S đm 

2

.T

(2.0)

Trong đó:

20
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

∆P0: Tổn thất không tải máy biến áp 2 cuộn.
∆PN: Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp 2 cuộn.
Sbộ: Công suất phát nên máy biến áp khi đã truyền qua tự dùng và tải
địa phương.
T: Thời gian vận hành máy biến áp
+) Tổn thất máy biến áp tự ngẫu được tính theo biểu thức (2.23):

365
{(∆PN .C .SCi 2 + ∆ PN .T .STi 2 + ∆PN .H .S Hi 2 ).ti }
2 ∑
n.S đm

ΔATN = n.ΔP0T +

(2.0)

Trong đó:
SCi,STi,SHi: Công suất truyền qua các cuộn của máy biến áp theo thời
gian ti.
Sđm: Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
ΔP0: Tổn thất không tải của máy biến áp.
ΔPN.C; ΔPN.T; ΔPN.H: Tổn thất công suất của máy biến áp qua các cuộn
dây được tính theo biểu thức (2.24) đến (2.26).
∆PN .C −T +

ΔPN.C = 0,5.(
∆PN .C −T +

ΔPN.T = 0,5.(

ΔPN.H = 0,5.(

∆PN .C − H ∆PN .T − H
−
α2
α2
∆PN .T − H ∆PN .C − H
−
α2
α2

∆PN .T − H ∆PN .C − H
+
− ∆PN .C −T
α2
α2

)

(2.0)

)

(2.0)

)

(2.0)

Tổn thất máy biến áp hai cuộn được tính theo công thức (2.22) và dựa trên thông số
máy biến áp ở bảng 2.5.
Bảng2.5: Thông số máy biến áp 2 cuộn
Lo¹i
MBA

U®m (KV)
S®m
MVA C

21
SV: Đàm Trọng Chính

T

H

∆P0

UN%
CT

C-H

∆PN(W)

(W)
TH

C-T

C-H T-H

Lớp: Hệ Thống Điện k57

I0(
%)


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất
TДЦ

125

121

_

Đồ án tốt nghiệp
10,5

_

10,5

_

100

_

400

_

0,5

Máy B3,4 luôn làm việc với công suất truyền tải qua máy biến áp với công suất tải
lớn nhất với Sbộ =110,3 (MVA) trong cả năm.
Do đó tổn thất của máy B3, B4 được tính theo biểu thức (2.27).

∆A2cd = ∆P0.T + ∆PN.

 S bô 


S
 đm 

2

.T

(2.0)

Thay vào (2.27) tính được tổn thất MBA hai cuộn dây là:
∆A2cd = 100.8760 + 400.(110,3/125)2.8760 =3604318,7(KWh).
Vậy tổng tổn thất của hai máy là:
Σ∆A2cd =2. 3604318,7=7208,6374(MWh)

Tổn thất máy biến áp tự ngẫu được tính theo công thức (2.23), (2.24), (2.25), (2.26)
và dựa trên bảng thông số của máy biến áp ở bảng 2.6.
Bảng2.6: Thông số máy biến áp tự ngẫu.

U®m (KV)
Lo¹i

S®m

MBA

MVA

H

250

I0

∆PN(W)

(%

(W)
C

ATДЦT

∆P0

UN%

230

T

H

121 11

C-T C-H T-H
11

32

20

120

)
C-T

C-H T-H

520

_

_

ΔPo=120(kW)=0,12 (MW)
ΔPNC-T = 520(kW)=0,52(MW).
ΔPNC-H = ΔPNT-H = ΔPNC-T .α = 0,5.520 =260(kW)
T=8760 giờ.
Từ công thức (2.24), (2.25), (2.26) tính được:

22
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57

0,5


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp
(520+

620 260
)
0,52 0,52

ΔPN.C = 0,5.

=0,26(MW)
(520+

260 260
)

0,52 0,52

ΔPN.T = 0,5.

= 0,26(MW)
260 260
+
-520
0,52 0,52

ΔPN.H = 0,5.(

)=0,78(MW)

Với phụ tải hoạt động bằng phẳng trong năm công suất đi qua máy biến áp tự ngẫu
được cho ở bảng 2.7.
Bảng2.7: Công suất qua máy biến áp tự ngẫu khi làm việc bình thường.
Thời gian
Sbộ (MVA)
SPT(MVA)
SPC (MVA)
SPH (MVA)

0-7
114
-49,99
88,51
38,52

7-14

112
-16,92
79,14
62,22

14-20
110
-4,43
114,74
110,31

20-24
114
-50,46
89,45
38,99

Khi đó:
ΔPNC.ΣS2ci.ti = 0,62x[88,512x7+79,142x7+114,742x6+89,452x4] =54516,002
ΔPNT.ΣS2ti.ti=0,62x[(-49,9)2x7+(-16,9)2x7+(-4,4)2x6+(-50,5)2x4]=7747,89
ΔPNHΣS2ti.ti=0,78x[38,522x7+62,222x7+110,312x6+38,992x4]=90929,66
Vậy tổn thất của MBA tự ngẫu là:
ATN = 0,12x8760+(365/250)x( 54516,002+7747,89+90929,66)
=1945,85(MWh)
+) Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu:
ΣΔATN = 2. ATN =3891,7(MWh)
+) Tổng tốt thất điện qua tất cả máy biến áp trong một năm như sau:
ΣΔA= ΣΔATN+ Σ∆A2cd =3891,7+7208,6374 =11100,34(MWh).

23

SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chỉnh định rơle, chọn các khí cụ
điện và dây dẫn của nhà máy trong phương án đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định
động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
3.1 Tính toán ngắn mạch:
Chọn các đại lượng cơ bản tính toán với điện kháng trong hệ đơn vị tương
đối trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Thông số đơn vị cơ bản
Hệ đơn vị

Đơn vị cơ bản
Scb=100(MVA)
Ucb=Uđm(kV)
Ucb=230(kV)
Icb=0.25(kA)
Ucb=115(kV)

Hệ cơ bản
Uđm =220kV
Uđm =110kV

Icb=0,5(kA)
Ucb=10,5(kV)

Uđm =10,5kV

Icb=5,5(kA)

+) Điện kháng hệ thống.
Điện kháng hệ thống trong hệ tương đối cơ bản được tính theo công thức
(3.1).

X HT* =

Scb 100
=
=0,05
SN 2000

(3.0)

+) Tính điện kháng đường dây 220 kV.
Điện kháng đường dây 220 kV trong hệ tương đối cơ bản tính theo công thức
(3.2).

X d = X dm .

Scb
100
= 2,5.

= 0, 0047
2
U cb
2302

(3.0)

+) Điện kháng máy phát.

24
SV: Đàm Trọng Chính

Lớp: Hệ Thống Điện k57


Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Trong khi tính ngắn mạch, điện kháng của máy phát được thay thế bằng điện
kháng siêu quá độ với máy phát TBΦ-120-2 có điện kháng cho ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Điện kháng máy phát
Loại máy phát
TBΦ-120-2

Công suất (MVA)
125

Điện kháng Xd’’ (Ω)
0,192

+) Tính được điện kháng tương đối trong hệ cơ bản dựa vào bảng 3.2 và công thức
(3.3).

X F =X"d

Scb
100
=0,192.
=0,154
SFdm
125

(3.0)

+) Điện kháng máy biến áp 2 cuộn dây được tính theo công thức (3.4).

U % S
X = N . cb
B 100 S
Fdm

(3.0)

Với MBA loại TДЦ 125 - 121/10,5 có thông số cho trong bảng3.3.
Bảng 3.3: Thông số máy biến áp 2 cuộn
Loại MBA
TДЦ 125 - 121/10,5

Công suất(MVA)

125

UN%
10,5%

+) Điện kháng tương đối MBA được tính theo công thức (3.4) và dựa theo bảng 3.3
như công thức (3.5).

XB =

U N % Scb
10,5 100
.
=
.
= 0,084
100 SFdm 100 125

(3.0)

+) Điện kháng máy biến áp tự ngẫu.
Trước hết tính điện kháng ngắn mạch từng cuộn dây:

U NC % =

25
SV: Đàm Trọng Chính

1
( U N.C-T %+ U N.C−H %− U N.T−H %)

2

(3.0)

Lớp: Hệ Thống Điện k57