Thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 50MW

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
--------------------

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGHÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

PHẠM VĂN HẢO
LỚP HỆ THỐNG ĐIỆN K57

Hà nội - 2017

1


LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn
năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở
nên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp thiết của toàn thế giới. Đó là bởi vì để có
năng lượng hữu ích dung ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua
nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối…. Các công đoạn
này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kĩ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác.
Hiệu xuất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung
là còn thấp. Vì vậy đề ra việc nựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từ
nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là
một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con người.
Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của
Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện….đến các
hộ tiêu thụ, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ
cấp như: than đá, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng, mặt trời…thành điện năng.
Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất từ nhiệt điện hàng năm không

còn chiếm tỉ trọng cao như những năm 80 của Thế kỉ trước nữa. Tuy nhiên, với thế
mạnh về nguồn nhiên liệu ở nước ta thì việc xây dựng nhà máy nhiệt điện mới vẫn
là nhu cầu lớn đối với phát triển hiện nay.
Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu
của nhà máy nhiệt điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện
về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ Thống Điện trước khi đi vào thực
tế công việc.
Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện
được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt
điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm 5 chương trình bày toàn bộ quá trình
từ tính toán công suất phụ tải và cân bằng công suất, lựa chọn máy biến áp và sơ đồ
nối dây trong sơ đồ điện của Nhà máy, tính toán ngắn mạch và chọn khí cụ điện cho
sơ đồ nối điện, sơ đồ nối điện của nhà máy, tính toán kinh tế của nhà máy sau thiết
kế.
Thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 50MW. 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 nên hệ thống 220kV. Bốn tổ máy được kết cấu theo sơ đồ bộ và
sơ đồ thanh cái đầu cực 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 10,5kV.
2


Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn TS: Lê Xuân Thành cùng
các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã giúp đỡ và hướng dẫn một cách tận tình
để em có thể hoàn thành đồ án này.

3


CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ điện luôn luôn thay đổi theo thời gian. Do
vậy người ta phải dùng các phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải từ
đó lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện chính hợp lý đảm bảo độ tin
cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Người thiết kế căn cứ vào đồ thị
phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến hành lựa chọn
thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý.

1.1 .CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Nhà máy điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 50 MW, hệ số công suất cosφ=
0.8. Công suất biểu kiến định mức của mỗi máy là:

SđmF=

PđmF
50
=
= 62.5
cos ϕ 0.8

MVA.

Chọn các máy phát điện tua-bin hơi cùng loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ
lục II, trang 99, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”(Nguyễn Hữu Khái,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004). Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do
CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau.

Bảng 1.1. Các tham số chính của máy phát điện
Các thông số ở chế độ định mức

Loại máy phát

TBФ-50-3600

n,

S,

P,

U,

v/ph

MVA

MW

kV

3000

62.5

50

10.5

4

cosφ

Điện kháng tương đối
Iđm,

Xd”

Xd’

Xd

0.1336

0.1786

1.4036

kA
0.8

5.73


1.2 .TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
1.2.1: Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương):

PUFmax= 12 MW; cosφ= 0.83 → SUFmax=

PUF max
12

=
= 14,45
cos ϕ 0.83

MVA.

Ta có:

P (t ) =

S (t ) =

P%(t )
Pmax
100

P (t )
cos ϕ

, MW

, MVA

Trong đó:
Pmax: công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW
P (t): công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW
S (t): công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA
Cos φ : hệ số công suất của phụ tải.
Gồm 4 đường dây kép x 5 MW x 5 km.
02 đường dây đơn x 3 MW x 3,5 km.

Sẽ tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày.
Bảng 1.2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát
Thời gian, (h)

0-7

7-14

14-20

20-24

P, (%)

60

80

100

70

P, (MW)

7,2

9,6

12

8,4

S, (MVA)

8,67

11,56

14,45

10,12

Từ đó vẽ được biểu đồ phụ tải.

5


S (MVA)
14,45

11,56
10,12
8,67

7

0

14

20

24

t (h)

Hình 1.1. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.2 Tính toán phụ tải điện áp trung (110 kV):

PUTmax= 150 MW, cosφ= 0.85 → SUTmax=
Ta có:

P (t ) =

S (t ) =

P%(t )
Pmax
100

P(t )
cos ϕ

, MW

, MVA

6

PUT max 150
=
= 176,47
cos ϕ 0.85

MVA


Bảng 1.3. Công suất phụ tải cấp điện áp trung
Thời gian, (h)

0-7

7-14

14-20

20-24

P, (%)

60

80

100

80

P, (MW)

90

120

150

120

S, (MVA)

105,88

141,18

176,47

141,18

S (MVA)
176,47

141,18

141,18

105,88

0

7

14

20

24

t (h)

Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

1.2.3. Tính toán phụ tải toàn nhà máy:
Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức PFđm = 50 MW. Công
suất đặt của toàn nhà máy là:
×

PNMmax = 4 50= 200 MW
Công suất phát của Nhà máy điện được tính theo công thức:

7


PNM (t ) =

S NM (t ) =

P%
PNM max
100

PNM (t )
Cosϕ

PNMmax = 200 MW; Cosϕ = 0.8; SNMmax=

, MW

, MVA

PNM max 200
=
= 250
cos ϕ
0.8

MVA

Bảng 1.4. Công suất toàn nhà máy
Thời gian, (h)
P, (%)

0-7

7 - 14

14 - 20

20 – 24

65

80

100

90

P, (MW)

130

160

200

180

S, (MVA)

162,5

200

250

225

S (MVA)
250

225
200

162,5

0

7

14

20

24

t (h)

Hình 1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.4. Tính toán công suất tự dùng của toàn nhà máy:
Tự dùng của toàn nhà máy bằng 10% công suất định mức của nhà máy với.

8


Std(t) =
(
Trong đó :

S NM


S (t ) 
α .S NM ×  0.4 + 0.6 × NM ÷
S NM 


= 250 MVA)

• α - số phấn trăm lượng điện tự dùng, α =10%
Cosϕtd = 0.8.
• Std(t) : công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA.
• SNM(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA.

Bảng 1.5. Công suất tự dùng của nhà máy
Thời gian, (h)
SNM (t), (%)

0-7

7 - 14

14 - 20

20 – 24

65

80

100

90

SNM(t) , (MVA)

162,5

200

250

225

Std(t) , (MVA)

19,75

22

25

23,5

9


S (MVA)
25
23,5

22

19,75

0

7

14

20

24

t (h)

Hình 1.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy.

1.2.5. Công suất phát về hệ thống điện :
Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy :
SVHT(t) = SNM(t) – [Std(t) + SUF(t) + SUT(t)]
Trong đó:
SVHT(t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA
Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất
toàn nhà máy.
Bảng 1.6. Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy
Thời gian, (h)

0-7

7-14

14-20

20-24

SNM(t), (MVA)

162,5

200

250

225

SUF(t), (MVA)

8,67

11,56

14,45

10,12

10


SUT(t), (MVA)

105,88

141,18

176,47

141,18

Std(t), (MVA)

19,75

22

25

23,5

SVHT(t), ( MVA)

28,2

25,26

34,08

50,2

S (MVA)

250

SNM (t)

200
162,5

SUT (t)

105,88

SVHT (t)
28,2
8,67
0

Std (t)
SUF (t)

11

7

14

20

24

t (h)

Hình 1.5. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

NHẬN XÉT:

•

Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng khá nhỏ (SUFmax=14,45 MVA,
SUFmin=8,67 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (SUTmax=176,47
MVA,SUTmin=105,88 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công suất
yêu cầu. Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung đều được cung
cấp điện bằng các đường dây kép dài 30 km.
•
Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là 3000
MVA, dự trữ công suất của hệ thống là 10% tức là 300 MVA, giá trị này
lớn hơn công suất cực đại mà nhà máy có thể phát về hệ thống
SVHTmax=50,2 MVA và phụ tải cấp điện áp trung nên trong trường hợp sự
cố hỏng 1 hoặc vài tổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ cho phụ tải
của nhà máy. Công suất phát của nhà máy vào hệ thống tương đối nhỏ so
với tổng công suất của toàn hệ thống ⇒ nhà máy chỉ có thể chạy vận
12


hành nền và không có khả năng điều chỉnh chất lượng điện năng cho hệ
thống.

Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy không cao.Ta tiếp tục duy
trì vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứng
một phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống.

CHƯƠNG II
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY TRONG SƠ ĐỒ
ĐIỆN CỦA HÀ MÁY.

2.1. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN
Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy. Các phương án phải đảm bảo
độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có
hiệu quả kinh tế cao.
Theo kết quả tính toán chương I
Phụ tải cấp điện áp máy phát:

SUFmax = 14,45 MVA.
13


SUFmin = 8,67 MVA.
Phụ tải trung áp:

SUTmax = 176,47 MVA.
SUTmin = 105,88 MVA.

Phụ tải phát về hệ thống:

SVHTmax = 50,2 MVA.
SVHTmin = 25,26 MVA.

Công suất định mức 1 máy phát: SFđm= 62.5MVA
Phụ tải điện tự dùng:

Stdmax=25 MVA

Dự trữ của hệ thống:

SdtHT=300 MVA

Nhận thấy:
Phụ tải cấp điện áp máy phát: SUFmax = 14,75 MVA, MVA



= 11,8 % >10% SFđm .
Vì vậy phải có thanh góp cấp điện áp máy phát (TG UF).



SUFmax = 14,45 MVA, Std1MF =

8
8
S dmF =
62.5 = 5
100
100

MVA

Nếu ghép 2 máy phát vào thanh góp UF:
Công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát là 10 MVA → công suất yêu cầu trên
thanh góp UF là 14,45 +10= 24,45 MVA.

Nếu ghép 3 máy phát vào thanh góp UF:
Công suất tự dùng cực đại của 3 máy phát là 15MVA → công suất yêu cầu trên
thanh góp UF là 14,45 +15= 29,45 MVA.
Trong cả 2 trường hợp này, khi 1 máy phát bị sự cố thì các máy phát còn lại đều
đảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải tự dùng.
Như vậy về lý thuyết ta có thể ghép 2 hoặc 3 máy phát lên thanh góp UF.


Cấp điện áp cao UC= 220 kV
Cấp điện áp trung UT= 110 kV

14


Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp nối
α=

đất, hệ số có lợi:

U C − U T 220 − 110
=
= 0.5
UC
220

.

Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.


Phụ tải cấp điện áp trung:

SUTmax = 176,47 MVA.
SUTmin = 105,88 MVA.

Công suất định mức của 1 máy phát : SFđm= 62.5 MVA
→ Có thể ghép 1- 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV và
cho các máy phát này vận hành bằng phẳng.


Công suất phát về hệ thống : SVHTmax = 50,2 MVA.
SVHTmin = 25,26 MVA.

→ Có thể ghép 2-3 máy phát lên thanh góp cao áp


Dự trữ công suất hệ thống:

Công suất của bộ 2 máy phát là :

×

SdtHT= 10% 3000= 300 MVA.
×

Sbộ= 2 (62.5-5)= 115 MVA.

Như vậy về nguyên tắc có thể ghép chung bộ 2 máy phát với máy biến áp 2 cuộn
dây.
Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:

2.1.1. Phương án 1

15


Hình 2.1.1. Sơ đồ nối điện phương án 1

Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện cho
thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với các phân đoạn của
thanh góp UF. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và phát
điện lên hệ thống. Kháng điện nối giữa các phân đoạn của thanh góp điện áp máy
phát để hạn chế dòng ngắn mạch khá lớn khi xảy ra ngắn mạch trên phân đoạn của
thanh góp. Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy phát và trên thanh góp cấp
điện áp máy phát.
Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành đảm bảo cung cấp điện
liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp, hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng
nhỏ, số lượng các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư. Công suất của
các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung gần bằng phụ tải
cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liên
lạc rất nhỏ do đó giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành.

2.1.2. Phương án 2

16


Hình 2.1.2 Sơ đồ nối điện phương án 2

Trong phương án này dùng 1 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện

cho thanh góp 110 kV, 3 máy phát còn lại được nối với thanh góp UF. Để hạn chế
dòng ngắn mạch lớn sử dụng 2 kháng điện nối các phân đoạn của thanh góp cấp
điện áp máy phát. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và
phát điện lên hệ thống.
Ưu điểm của phương án này là số lượng máy biến áp và các thiết bị điện cao
áp ít nên giảm giá thành đầu tư. Máy biến áp tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc
giữa các cấp điện áp vừa làm nhiệm vụ tải công suất của các máy phát tương ứng
lên các cấp điện áp cao và trung nên giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí
vận hành. Máy phát cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung vận hành bằng phẳng,
công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp liên lạc khá ít.
Nhược điểm của phương án này là khi có ngắn mạch trên thanh góp UF thì
dòng ngắn mạch khá lớn, khi hỏng 1 máy biến áp liên lạc thì máy còn lại với khả
năng quá tải phải tải công suất tương đối lớn nên phải chọn máy biến áp tự ngẫu có
dung lượng lớn.

2.1.3. Phương án 3

17


Hình 2.1.3. Sơ đồ nối điện phương án 3

Trong phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, 1 bộ máy phátmáy biến áp ghép bộ bên phía điện áp cao 220 kV, 1 bộ bên phía điện áp trung 110
kV, 2 phân đoạn thanh góp, phụ tải địa phương lấy từ hai phân đoạn thanh góp, tự
dùng lấy trên phân đoạn thanh góp và đầu cực máy phát nối bộ.
Ưu điểm là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công suất
giữa các cấp điện áp khá đồng đều.
Nhược điểm của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau gây
khó khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này, công suất phát về
hệ thống ở chế độ cực tiểu nhỏ hơn nhiều so với công suất của 1 máy phát nên

lượng công suất thừa phải truyền tải 2 lần qua các máy biến áp làm tăng tổn hao
điện năng. Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành
cao hơn nhiều so với ở cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư.

2.1.4. Phương án 4

18


Hình 2.1.4. Sơ đồ nối điện phương án 4

Phương án này ghép bộ 2 máy phát với 1 máy biến áp 2 cuộn dây để cấp
điện cho phụ tải trung áp.
Ưu điểm của phương án này là giảm được 1 máy biến áp nhưng nhược điểm
rất lớn là khi có ngắn mạch thì dòng ngắn mạch lớn, khi máy biến áp 2 cuộn dây
hỏng thì cả bộ hai máy phát không phát được công suất cho phụ tải trung áp nên độ
tin cậy cung cấp điện không cao bằng các phương án trên.
Từ phân tích sơ bộ các ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất, nhận thấy
các phương án 1, 2 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên sử dụng các
phương án 1 và 2 để tính toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu.
2.2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp nối bộ máy phát -máy biến áp không
cần phải dùng loại có điều áp dưới tải vì các máy phát này vận hành bằng phẳng,
khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát nối bộ là
đủ.
Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại có điều áp dưới tải vì phụ tải
của chúng thay đổi gồ ghề, trong các chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổi
nhiều nên nêú chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy phát thì vẫn không đảm bảo
được chất lượng điện năng.
1. Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai dây quấn

Đối với máy biến áp ghép bộ thì điều kiện chọn máy biến áp là:
SBđm≥ S Fđm = 62.5 MVA
2. Chọn máy biến áp liên lạc
19


Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10
kV.
Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu

STNđm ≥

1
2α

Sthừa

Trong đó:
α : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, α = 0.5
Sthừa: là cụng suất thừa trờn thanh gúp UF.
Std2 mmax

Sthừa= 2.SFđm – (SUFmin +

)

SFđm: là công suất định mức của máy phát
SUFmin: công suất của phụ tải điện áp máy phát trong chế độ cực tiểu.
Std2 mmax

: công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát.
Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10
kV.
Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu

STNđm ≥

1
2α

Sthừa

Trong đó:
α:

là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, α = 0.5

Sthừa: là công suất thừa trên thanh góp UF.
Std2 mmax

Sthừa= 2.SFđm – (SUFmin +

)

SFđm: là công suất định mức của máy phát
SUFmin: công suất của phụ tải điện áp máy phát trong chế độ cực tiểu.
20

Std2 mmax

: công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát.
×

Ta có: Sthừa = 2 62.5 – (8,67 + ) = 103,83 MVA

→ STNđm ≥

1
2α

Sthừa = 103,83 MVA

Chọn 2 máy biến áp tự ngẫu có công suất S TNđm = 125 MVA. Các thông số kỹ
thuật chính của các máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau.
Từ đó ta chọn được công suất MBA theo phụ lục “thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp”:
Cấp
điện
áp,

Điện áp cuộn dây,
Loại

Sđm
MVA

kV
C

T

H

80

115

-

220 ATдцтH 125

230

121

kV
110

Тдц

Tổn thất công suất, kW
Po

PN

UN %

Io %

C-T

C-H

T-H

-

-

10.5

-

0.55

145

11

32

20

0.5

A

C-T

C-H

T-H

10.5

70

-

310

11

75

290

145

Bảng 2.2.1. Các thông số cơ bản của các máy biến áp cho phương án

2.3 .KIỂM TRA KHẢ NĂNG MANG TẢI CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP
1. Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp

Quy ước chiều dương của dòng công suất là 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, từ phía
trung lên phía cao đối với máy biến áp liên lạc.

21


a) Với máy biến áp hai dây quấn
Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của
chúng.
Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:

SB1 = SB2 =SFđm -

1
× Std
4

= 62.5 - = 56.25< SBđm= 62.5 MVA.

b) Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công
thức:

ST(t) =

SC(t) =

1
[ SUT (t ) − S B1 (t ) − S B 2 (t )]
2

.

1
SVHT (t )
2

SH(t) = ST(t) + SC(t).
Trong đó:
SC(t), ST(t), SH(t): Công suất tả iqua phía cao, trung, hạ của một máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm t
SUT(t), SVHT(t):
Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và công
suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
×

Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: Stt= α.STNđm= 0.5 125= 62.5 MVA.
SUT(t), SVHT(t):
Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và công
suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
×

Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: Stt= α.STNđm= 0.5 125= 62.5 MVA.
Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chương I, tính theo từng khoảng thời
gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất qua các phớa của các máy biến áp
như sau.
Từ đó ta tổng hợp kết quả tính được:

22


Bảng 2.3.1 Bảng phân bố công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu
trong chế độ làm việc bình thường

thời gian
SC(t)
ST(t)
SH(t)

0-7
14,1

7-14
12,63

14-20
17,04

20-24
25,1

-3,31

14,43

32

14,43

10,79

27,06

49,04

39.43

Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả
các máy biến áp đều hoạt động non tải.
:Xét các trường hợp sự cố
Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung có
phụ tải cực đại.
2

Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:
SUTmax=176,47MVA, SVHT=34,08 MVA, SUF = 14,45 MVA, Std= 25 MVA

a) Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

Sơ đồ:

23


Hình 2.3.1 Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

Trong trưòng hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các tổ
máy còn lại được vận hành với công suất định mức.
Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:
2KqtSCα.STNđm+ Sbộ ≥ SUTmax
Trong đó:
KqtSC: Hệ số quá tải sự cố cho phép; KqtSC= 1.4
Sbộ: Công suất truyền qua máy biến áp bộ cũn lại.
Sbộ=56.25 MVA

Thay số vào:
×

×

×

2KqtSC. α.STNđm+Sbộ = 2 1.4 0,5 125+ 56.25 = 231,25 MVA
> SUTmax =176,47 MVA
Vậy điều kiện trên được thoả mãn.
Phân bố công suất:
◊

Công suất qua máy biến áp bộ B2:

Sbộ= SFđm ◊

1 max
Std
4

= 62.5-

1
25
4

= 56.25 MVA

Công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu:

ST =

1
2

×

(SUTmax-Sbộ) = 0.5 (176,47 -56.25)= 60,11 MVA

SH = min {Shạ phát, Shạtải}
24


Trong đó:
Shạ phát: công suất mà các máy phát có thể phát lên cuộn hạ của máy biến
áp tự ngẫu, được xác định theo biểu thức:

Shạphát =

1
2

n1

∑S

Fdm

1

-

1
2

SUF-

n1
2n Std max

,

n- là tổng số máy phát của nhà máy, n1- là số máy phát nối vào thanh góp
cấp điện áp máy phát.
Shạtải: công suất cực đại mà cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu có thể tải
được trong chế độ sự cố, được xác định theo biểu thức:
Shạtải = KqtSCα.STNđm
Trong trường hợp này n= 4, n1= 2→

Shạphát= SFđm×

1
2

SUF-

1
4 Std max

= 62.5-

1
2

14,45 -

1
4

25= 49,025 MVA

×

Shạtải= 1.4 0.5 125= 87.5 MVA
Vì vậy công suất qua cuộn hạ là:
Shạ = SH = min {49,025;87.5}= 49,025 MVA
SC = SH - ST= 49,025 - 60,11 = -11,085 MVA
Trong chế độ sự cố này đối với máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ cuộn hạ
lên cuộn cao và cuộn trung→ trong 3 cuộn: chung, nối tiếp và hạ thì cuộn trung tải
công suất lớn nhất.
×

ST = 60,11 MVATức là máy biến áp tự ngẫu vẫn làm việc non tải.
◊

Công suất thiếu:

×

Sthiếu= SVHT- 2SCC= 34,08 - 2 (-11,085)= 56.25 MVA
Sthiếu= 56.25 MVA< SdtHT = 300 MVA.
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì các máy biến áp còn lại
không bị quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất phát
25