Đồ án ngành hệ thống điện đoàn văn quỳnh

TRUỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NHIỆM VỤ

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Đoàn Văn Quỳnh
Lớp: Đ7H4

Ngành: Hệ thống điện

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
PHẦN I:
I. Nội dung
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất của mỗi tổ
máy bằng PđmF = 55MW, hệ số tự dùng td = 6%, costd = 0,89. Nhà máy có nhiệm vụ
cung cấp điện cho các phụ tải cho trong mục II. Nhà máy đƣợc liên lạc với hệ thống
điện bằng đƣờng dây kép 220kV có chiều dài l = 81km. Hệ thống có công suất bằng:
SđmHT = 3000MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống: XHT =
0,46, công suất dự phòng quay của hệ thống: SdtHT = 10% SđmHT MVA.
II. Số liệu phụ tải
1. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 9,8MW; cos = 0,83, gồm 2 kép
x 2,6MW x 4,3km và 2 đơn x 2.3MW x 2,3km. Tại địa phƣơng dùng cáp nhôm,
vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm2; máy cắt hợp bộ có dòng điện cắt
định mức bằng 20kA và tcắt = 1,0s.
2. Phụ tải cấp điện áp trung UT = 110kV: Pmax = 95MW, cos110 = 0,84 gồm 1
kép x 23MW và 4 đơn x 18MW.
3. Phụ tải cấp điện áp trung UC = 220kV: Pmax = 74MW, cos220 = 0,85, gồm 3
kép x 16MW và 1 đơn x 26MW.

Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

PUF%(%)

80

80

100

100

85

PUT%(%)

80

100

95

85

75

PUC%(%)

85

95

85

100

65

PNM%(%)

80

80

100

100

85

III. Nhiệm vụ:
1. Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phƣơng án nối điện cho nhà máy.
2. Tính toán chọn máy biến áp.
3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phƣơng án tối ƣu.


4. Tính toán ngắn mạch.
5. Chọn các khí cụ điện và dây dẫn.
6. Tính toán lựa chọn phƣơng án và sơ đồ cung cấp điện tự dùng.
7. Các bản vẽ.
Hƣớng dẫn
Ts. Vũ Hoàng Giang


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô giáo của trƣờng Đại học Điện
Lực và đặc biệt là các thầy cô giáo thuộc khoa Kỹ thuật điện đã giảng dạy em trong
các năm học vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Vũ Hoàng Giang đã hƣớng dẫn em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến bố mẹ, và các anh chị đã dành
những tình cảm, sự động viên, và điều kiện tốt nhất cho em đƣợc học tập trong thời
gian qua.
Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Đoàn Văn Quỳnh


LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện nói riêng và ngành năng lƣợng nói chung đóng góp góp một vai trò hết
sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc. Nhà máy điện
là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của
ngành điện cũng nhƣ sự phát triển của hệ thống năng lƣợng quốc gia là sự phát triển
của nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kỹ thuật trong thiết kế nhà
máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nên kinh tế quốc dân nói chung cũng
nhƣ hệ thống điện nói riêng.
Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần điện
trong nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kỹ thuật tối ƣu về kinh tế trong bài
toán thiết kế phần điện trong nhà máy điện cụ thể cũng nhƣ biết cách đƣa ra phƣơng án
nối điện đúng kỹ thuật biết phân tích, so sánh chọn ra phƣơng án tối ƣu và biết cách
lựa chọn khí cụ điện phù hợp.
Với đồ án thiết kế phần điện trong nhà máy điện đã giúp em phần nào làm quen dần
với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này. Trong thời gian làm bài với sự cố gắng của
bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện và
đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Vũ Hoàng Giang, em đã hoàn thành
đồ án tốt nghiệp của mình. Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm không tránh
khỏi những thiếu sót. Do vậy kính mong nhận đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô để em
có đƣợc những kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc sau này.
Hà Nội, Ngày 29 tháng 12 năm 2016
Sinh viên
Đoàn Văn Quỳnh


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
..…………………………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
………………………………….…………………………………………………
……………………………………….……………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………….…………………
……………………………………………………………………….……………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………….................................................
.....................


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
..…………………………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

………………………………….…………………………………………………
……………………………………….……………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………….…………………
……………………………………………………………………….……………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………….................................................
.....................


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thông số máy phát điện ........................................................................
Bảng 1.2: Bảng đồ thị phụ tải địa phƣơng .............................................................
Bảng 1.3: Bảng đồ thị phụ tải cấp điện áp trung ...................................................
Bảng 1.4: Bảng đồ thị phụ tải cấp điện áp cao ......................................................
Bảng 1.5: Bảng đồ thị phụ tải toàn nhà máy...........................................................
Bảng 1.6: Bảng đồ thị phụ tải tự dùng ...................................................................
Bảng 1.7: Bảng cân bằng công suất nhà máy và các cấp điện áp ..........................

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho MBA phƣơng án 1............................................
Bảng 2.2: MBA hai cuộn dây B3, B4 phƣơng án 1 ................................................
Bảng 2.3: MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 phƣơng án 1 ..........................................
Bảng 2.4: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu của PA1 trong 1 năm ................
Bảng 2.5: bảng phân bố công suất cho phƣơng án 2 ..............................................
Bảng 2.6: MBA hai cuộn dây B4 phƣơng án 2 .....................................................
Bảng 2.7: MBA hai cuộn dây B3 phƣơng án 2 .....................................................
Bảng 2.8: MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 phƣơng án 2 .........................................
Bảng 2.9: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu của PA2 trong 1 năm .... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.1: Kết quả tính toán kinh tế - kỹ thuật .......................................................
Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch .................................................................
Bảng 5.1: Dòng điện cƣỡng bức cấp điện áp .........................................................
Bảng 5.2: Thông số kỹ thuật của máy cắt ..............................................................
Bảng 5.3: Thông số kỹ thuật của dao cách ly ........................................................
Bảng 5.4: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn đầu cực máy phát .............................
Bảng 5.5: Thông số sứ đỡ thanh dẫn cứng ............................................................
Bảng 5.6: Thông số dây dẫn thanh góp mềm ........................................................
Bảng 5.7: Giá trị hiệu dụng thành phần chu kì dòng ngắn NM thời điểm t ..........
Bảng 5.8: Dòng ngắn mạch tại các thời điểm ........................................................
Bảng 5.9: Xung lƣợng nhiệt thành phần chu kì .....................................................
Bảng 5.10: Giá trị hiệu dụng thành phần chu kì dòng ngắn mạch thời điểm t ......
Bảng 5.11: Dòng ngắn mạch tại các thời điểm ......................................................
Bảng 5.12: Xung lƣợng nhiệt thành phần chu kì ...................................................


Bảng 5.13: Thông số TI cấp 11,5kV.......................................................................
Bảng 5.14: Công suất các cuộn dây dụng cụ đo lƣờng nối vào TI .........................
Bảng 5.15: Thông số của máy biến dòng cấp điện áp 220 kV và 110kV...............
Bảng 5.16: Thông số các dụng cụ phụ tải của máy biến điện áp ............................

Bảng 5.17: Biến điện áp cấp 10,5 kV .....................................................................
Bảng 5.18: Thông số máy biến điện áp cấp điện áp 110 kV và 220kV .................
Bảng 5.19: Thông số CSV cấp điện áp 220 kV và 110kV .....................................
Bảng 5.20: Thông số cáp 11,5kV ...........................................................................
Bảng 5.21: Thông số máy cắt cho cáp 1 .................................................................
Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng riêng 11,5/6 kV ...............................................
Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng chung 11,5/6 kV..............................................
Bảng 6.3: Thông số MBA tự dùng cấp 0,4kV ........................................................
Bảng 6.4: Thông số máy cắt tự dùng cấp điện áp MP (11,5kV) ............................
Bảng 6.5: Thông số máy cắt tự dùng 6kV .............................................................
Bảng 6.6 : Thông số aptomat 0,4kV .......................................................................
Bảng 6.7: Thông số cầu dao phía hạ áp 0,4kV .......................................................


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình vẽ 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy ...............................................
Hình vẽ 1.2: Sơ đồ nối điện phƣơng án 1 ...............................................................
Hình vẽ 1.3: Sơ đồ nối điện phƣơng án 2 ...............................................................
Hình vẽ 1.4: Sơ đồ nối điện phƣơng án 3 ...............................................................
Hình vẽ 2.1: Sơ đồ phƣơng án 1 .............................................................................
Hình vẽ 2.2: chiều phân bố công suất phƣơng án 1 ................................................
Hình vẽ 2.3: Sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung .............................
Hình vẽ 2.4: Sự cố hỏng một bộ MBA tụa ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại .....
Hình vẽ 2.5: Sự cố hỏng một bộ MBA tụa ngẫu lúc phụ tải bên trung cực tiểu ....
Hình vẽ 2.6: Sơ đồ phƣơng án 2 .............................................................................
Hình vẽ 2.7: chiều phân bố công suất phƣơng án 2 ...............................................
Hình vẽ 2.8: sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung .............................
Hình vẽ 2.9: sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại .......
Hình vẽ 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phƣơng án 1 ................................................
Hình vẽ 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phƣơng án 2 ................................................

Hình vẽ 4.1: Vị trí các điểm ngắn mạch .................................................................
Hình vẽ 4.2: Sơ đồ thay thế điện kháng các phần tử ..............................................
Hình vẽ 4.3: Đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N1 ..............................
Hình vẽ 4.4: Tiếp tục đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N1 .................
Hình vẽ 4.5: Sơ đồ đơn giản điểm N1 ....................................................................
Hình vẽ 4.6: Đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N2 ..............................
Hình vẽ 4.7: Sơ đồ đơn giản điểm N2 ....................................................................
Hình vẽ 4.8: Đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N3 ..............................
Hình vẽ 4.9: Tiếp tục đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N3 .................
Hình vẽ 4.10: Sơ đồ đơn giản điểm N3 ..................................................................
Hình vẽ 4.11: Sơ đồ đơn giản điểm N3’ .................................................................
Hình vẽ 5.1: Sơ đồ thiết bị phân phối .....................................................................
Hình vẽ 5.2: Thanh dẫn cứng đầu cực máy phát dạng hình máng .........................
Hình vẽ 5.3: Sứ đỡ thanh dẫn cứng đầu cực máy phát ...........................................
Hình vẽ 5.4: Sơ đồ thay thế đơn giản điểm ngắn mạch N1 ....................................
Hình vẽ 5.5: Sơ đồ thay thế đơn giản điểm ngắn mạch N2 ....................................
Hình vẽ 5.6: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát .................
Hình vẽ 6.1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện .....................................................


KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
BI

Máy biến dòng điện

BU

Máy biến điện áp

DCL

Dao cách ly

HTĐ

Hệ thống điện

MBA

Máy biến áp

MBA TN

Máy biến áp tự ngẫu

MC

Máy cắt

MP

Máy phát

MPĐ-MBA

Máy phát- máy biến áp

NĐ

Nhiệt điện

NMĐ

Nhà máy điện


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN
NỐI DÂY ........................................................................................................................ 1
1.1. Chọn máy phát điện .............................................................................................. 1
1.2. Tính toán cân bằng công suất ................................................................................1
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy ..........................................................................1
1.2.2 Phụ tải cấp điện cao áp 220 kv .......................................................................2
1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kv ....................................................................2
1.2.4 Phụ tải cấp điện áp máy phát 11,5 kv ............................................................. 2
1.2.6 Công suất phát về hệ thống ............................................................................3
1.3 Chọn các phƣơng án nối dây ..................................................................................... 5
1.3.1 Lựa chọn có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát .......................5
1.3.2.Chọn số lƣợng và loại máy biến áp làm liên lạc ............................................6
1.3.3 Chọn số lƣợng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía trung
.................................................................................................................................6
1.3.4. Phƣơng án 1 ...................................................................................................6
1.3.5 Phƣơng án 2 ....................................................................................................7
1.3.6.Phƣơng án 3 ....................................................................................................8
CHƢƠNG 2.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP ....................................................... 9
2.1.Phƣơng án 1 ...........................................................................................................9
2.1.1.Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp ......................................9
2.1.2 Chọn máy biến áp ......................................................................................... 11
2.1.3. Kiểm tra quá tải máy biến áp .......................................................................12
2.1.4. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ..........................................16

2.2.Phƣơng án 2 .........................................................................................................20
2.2.1. Phân bố công suất của máy biến áp ............................................................. 20
2.2.2. Chọn máy biến áp ........................................................................................21
2.2.3. Kiểm tra quá tải máy biến áp .......................................................................22
2.2.4. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ..........................................24
CHƢƠNG 3.TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬT CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU . 26
3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối .............................................................................26
3.1.1 Phƣơng án 1 ..................................................................................................26
3.1.2.Phƣơng án 2 ..................................................................................................27


3.2.Tính toán kinh tế -kĩ thuật ,chọn phƣơng án tối ƣu .............................................28
3.2.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phƣơng án 1 .......................................................... 28
3.2.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phƣơng án 2 .......................................................... 30
3.3. So sánh chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Chọn phƣơng án tối ƣu .................................31
CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH .......................................... 32
4.1.Chọn điểm ngắn mạch.......................................................................................... 32
4.2 Lập sơ đồ thay thế ................................................................................................ 33
4.3.Tính dòng ngắn mạch theo các điểm ngắn mạch .................................................34
4.3.1.Điểm ngắn mạch N1 .....................................................................................34
4.3.2.Điểm ngắn mạch N2 .....................................................................................37
4.3.3.Điểm ngắn mạch N3 .....................................................................................39
4.3.4.Điểm ngắn mạch N3’....................................................................................42
4.3.5Điểm ngắn mạch N4 ......................................................................................42
Chƣơng 5.Chọn khí cụ điện và dây dẫn ........................................................................ 43
5.1.Tính dòng điện làm việc và dòng điên cƣỡng bức ...............................................43
5.1.1.Các mạch phía cao áp 220kV .......................................................................43
5.1.2.Các mạch phía trung áp 110kV ....................................................................44
5.1.3.Các mạch cấp điện áp máy phát 11,5kV ......................................................45
5.2.Chọn máy cắt và dao cách ly ...............................................................................45

5.2.1.Chọn máy cắt ................................................................................................ 45
5.2.2.Chọn dao cách ly .......................................................................................... 47
5.3.Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát .............................................................. 48
5.3.1.Chọn loại và tiết diện thanh dẫn cứng .......................................................... 48
5.3.2.Kiểm tra ổn định nhiệt ..................................................................................49
5.3.3.Kiểm tra ổn định động ..................................................................................49
5.3.4.Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng .......................................50
5.3.5.Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng ..........................................................................51
5.4.Chọn dây dẫn và thanh góp mềm .........................................................................52
5.4.1. Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) .......................................................... 53
5.4.2. Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) .......................................................... 56
5.5.Chọn cáp và chọn kháng điện đƣờng dây ............................................................ 58
5.5.1.Chọn hệ thống cáp cho phụ tải địa phƣơng ..................................................58


5.5.2.Chọn kháng điện đƣờng dây.........................................................................61
5.6.Chọn máy biến áp đo lƣờng .................................................................................63
5.6.1 Máy biến điện áp BU ....................................................................................63
5.6.2.Máy biến dòng điện BI .................................................................................65
5.7.Chọn chống sét van .............................................................................................. 69
CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DUNG ............................................................. 71
6.1.Chọn sơ đồ nối điện tự dùng ................................................................................71
6.2.Chọn máy biến áp tự dùng ...................................................................................72
6.2.1.Chọn máy biến áp tự dùng cấp 1 (6 kV) ......................................................72
6.2.2.Chọn máy biến áp tự dùng cấp 2(0,4kV) .....................................................73
6.3.Chọn khí cụ điện tự dùng .....................................................................................73
6.3.1.Chọn MC,DCL trƣớc MBA tự dùng cấp 11,5kV .........................................73
6.3.2.Chọn MC sau MBA tự dùng cấp 6 kV ......................................................... 74
6.3.3 Chọn aptomat cho mạch tự dùng phía hạ áp ...............................................75
Chƣơng 7 : MÔ PHỎNG NGUỒN PHÁT ĐIỆN BẰNG NĂNG LƢỢNG

MẶT TRỜI .................................................................................................................... 76
7.1 Giới thiệu chung ...................................................................................................76
7.1.1 Tình hình sử dụng năng lƣợng mặt trời trên thế giới ...................................76
7.1.2 Tình hình sử dụng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam ....................................77
7.2 Giới thiệu về phần mềm matlab/Simulink và thƣ viện SimPowerSystems .........79
7.2.1.Phần mềm Matlab/Simulink .........................................................................79
7.2.2.Thƣ viện SIM POWER SYSTEMS ............................................................ 80
7.2.3 Các khối chính đƣợc sử dụng trong mô phỏng năng lƣợng mặt trời ...........82
7.3.Mô hình của pin mặt trời ......................................................................................86
7.3.1.Mô hình pin năng lƣợng mặt trời .................................................................86
7.3.2.Mô đun và mô hình của mảng pin PV .......................................................... 88
7.3.3.Xác định mô hình thông số ...........................................................................89
7.4. Mô phỏng Pin mặt trời. .......................................................................................89
7.4.1. Xây đựng mô hình Pin tổng quát. ................................................................ 89
7.4.2. Kết quả mô phỏng của Pin Mặt trời. ........................................................... 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

CHƢƠNG 1. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY
Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ
thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lƣợng điện năng, Công suất do nhà
máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải, Trong thực tế lƣợng
điện năng luôn thay đổi do vậy ngƣời ra phải dùng phƣơng pháp thống kê dự báo lập
nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phƣơng pháp vận hành tối ƣu, chọn sơ đồ nối điện
phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện…Đồ thị phụ tải còn giúp ta chọn đúng
công suất máy biến áp và phân bố tối ƣu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa
các nhà máy khác

1.1. Chọn máy phát điện
Phần điện của nhà máy nhiệt điện cần thiết kế gồm 5 tổ máy, công suất của mỗi tổ
máy bằng PđmF = 55MW. Tra phụ lục 1 trong tài liệu tham khảo [1] ta chọn các máy
phát giống nhau có thông số đƣợc lựa chọn cho trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thông số của máy phát điện
Loại máy Tốc độ (n)
Công suất
Pđm
Uđm
cosđm
phát điện (vòng/phút) Sđm
(MW)
( kV)
(MVA)
3000
TB 68,75
55
11,5
0,8

Iđm
(kA)
3,462

  55  2

1.2. Tính toán cân bằng công suất
Công suất toàn phần của toàn nhà máy và các cấp điện áp đƣợc xác định theo
biểu thức sau:
Si (t ) 

Pi%(t ) Pimax
.
100 cos (i)

(1.1)

trong đó:
Si(t) : công suất của từng cấp điện áp tại thời điểm t, MVA ;
Pi% (t): Phần trăm công suất tại thời điểm t,% ;
Pimax :Công suất cực đại của từng cấp điện áp , MW;
cos(i): Hệ số công suất của từng cấp điện áp ;
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Áp dụng công thức (1.1) với Pmax = 275 MVA, cos = 0,8 ta có kết quả tính toán đƣợc
tổng hợp trong Bảng 1.2.

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

1


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Bảng 1.2. Bảng tổng hợp công suất tính toán cho toàn nhà máy.
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

PNM%

80

80

100

100

85

SNM(t),MVA

275

275

343,75

343,75

292,187

1.2.2 Phụ tải cấp điện cao áp 220 kv
Áp dụng công thức (1.1) với Pmax =74 MV , cos = 0,85 ta có kết quả tính toán đƣợc
tổng hợp trong Bảng 1.3
Bảng 1.3. Bảng tổng hợp biến thiên công suất của phụ tải cao áp
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

PUC%

85

95

85

100

65

SUC(t),MVA

74

82,705

74

87,058

56,588

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kv
Áp dụng công thức (1.1) với Pmax =95 MV , cos = 0,84 ta có kết quả tính toán đƣợc
tổng hợp trong Bảng 1.4
Bảng 1.4. Bảng tổng hợp biến thiên công suất của phụ tải trung áp
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

PUT %

80

100

95

85

75

SUT(t),MVA

90,.476

113,095

107,440

96,130

84,821

1.2.4 Phụ tải cấp điện áp máy phát 11,5 kv
Áp dụng công thức (1.1) với Pmax =9,8 MV , cos = 0,83 ta có kết quả tính toán đƣợc
tổng hợp trong Bảng 1.5
Bảng 1.5. Bảng tổng hợp biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

PUF%

80

80

100

100

85

SUF (t),MVA

9,445

9,445

11,807

11,807

10,036

1.2.5 Phụ tải tự dùng
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng
nhiên liệu,loại tuabin,công suất phát của nhà máy…)và chiếm khoảng (5% - 10%)
tổng công suất phát.Công suất tự dùng gồm hai thành phần:thành phần thứ nhất (chiếm
khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy ,phần còn lại (chiếm
SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

2


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy.Một cách gần đúng có thể xác
định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức
S TD (t ) 

S (t )  % n.PđmF
cos đmF .S tnm (t )
 % n.PđmF
.
(0,4  0,6. tnm ) 
.
(0,4  0,6.
)
100 cos TD
n.S đmF
100 cos TD
n.PđmF

(1.2)

trong đó:
STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t;

% : Lƣợng điện phần trăm tự dùng;
n

: Số tổ máy ;

PđmF;SđmF : Công suất tác dụng và biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát;
Stnm(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t;
Áp dụng công thức (1.2) với  % = 6%, cosTD = 0,89 ,n = 5, cosđmF =0,8, ta có kết
quả tính toán đƣợc tổng hợp trong Bảng 1.6
Bảng 1.6. Bảng tổng hợp biến thiên công suất tự dùng
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

SNM(t) ,MVA

275

275

343,75

343,75

292,187

STD (t) ,MVA

16,314

16,314

18,539

18,539

16,870

1.2.6 Công suất phát về hệ thống
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng
công suất tiêu thụ ),không xét đến công suất tổn thất trong máy biến áp ta có:
SNM(t) – SVHT(t) – SUF(t) - SUC(t) – SUT(t) – STD(t) = 0

(1.3)

Hay
SVHT(t) = SNM(t) – SUF(t) - SUC(t) – SUT(t) – STD(t)

(1.4)

trong đó :
SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t ;
SNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t;
SUF(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t;
SUC(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t;
SUT(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t;
STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t ;
Áp dụng công thức (1.4) và kết quả ở phần trên, ta có kết quả tính toán đƣợc tổng hợp
trong Bảng 1.7
SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

3


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Bảng 1.7. Bảng tổng hợp biến thiên công suất phát về hệ thống
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

SNM(t),MVA

275

275

343,75

343,75

292,187

SUF (t),MVA

9,445

9,445

11,807

11,807

10,036

SUC (t),MVA

74

82,705

74

87,058

56,588

SUT (t),MVA

90,476

113,09

107,440

96,130

84,821

STD (t),MVA

16,314

16,314

18,538

18,538

16,870

SVHT (t),MVA

84,763

53,438

131,963

130,214

123,871

Nhận xét
Nhà máy chủ yếu cung cấp điện cho phụ tải phía trung áp, cao áp và phát về hệ
thống. Công suất cung cấp cho phụ tải địa phƣơng và tự dùng là nhỏ so với công suất
phát ra của toàn nhà máy. Dựa vào số liệu trong Bảng 1.7, có thể vẽ đƣợc đồ thị phụ
tải toàn nhà máy nhƣ hình vẽ

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

4


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Snm
Sut
Svht
Suc
Std

Suf

Hình1.1 Biểu đồ phụ tải công suất
Nhận xét: Qua đồ thị phụ tải tổng hợp Hình 1.1 ta thấy nhà máy điện thiết kế
đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ cung cấp đủ cho: phụ tải
cấp điện áp máy phát, điện áp trung, điện áp cao mà còn cung cấp chủ yếu cho hệ
thống với công suất lớn .
1.3 Chọn các phƣơng án nối dây
Căn cứ vào kết quả tính toán trong mục 1.2, áp dụng các nguyên tắc đề xuất sơ
đồ nối điện cho phần điện của nhà máy điện (NMĐ) đƣợc thiết kế, [1], ta có:
1.3.1 Lựa chọn có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát
Khi phụ tải địa phƣơng (cấp điện áp máy phát) có công suất nhỏ thì không cần
thanh góp điện áp máy phát, mà chúng đƣợc cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát,
phía trên máy cắt của máy biến áp(MBA) liên lạc.
Giả thiết phụ tải địa phƣơng cung cấp điện từ đầu cực 2 tổ máy phát, khi đó
lƣợng công suất đƣợc phép lấy từ đầu cực máy phát sẽ là:
max
SUF
11,807
.100% 
.100%  8,586%  15%
2.S đmF
2.68,75

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

5


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Vậy không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải cấp điện áp máy
phát đƣợc lấy điện từ phía hạ áp máy biến áp liên lạc.
1.3.2.Chọn số lượng và loại máy biến áp làm liên lạc
Nhà máy có công suất lớn và có điện áp định mức ở các phía là 11,5kV; 110kV;
220kV và lƣới điện áp phía trung và phía cao đều có trung tính nối đất trực tiếp với hệ
số có lợi


220  110
 0, 5
220

trong đó

UCđm = 220kv
UTđm = 110kv

Vậy ta chọn 2 MBA tự ngẫu, có bộ điều chỉnh điện áp dƣới tải làm liên lạc.
1.3.3 Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía trung
Phụ tải cấp điện áp 110 kV có
công suất cực đại : Smax = 113,09 MVA,
công suất cực tiểu :
Trong khi đó công suất định mức của một tổ máy là

Smin = 84,821 MVA
SdmF = 68,75 MVA

Vậy có thể ghép từ 12 bộ MF - MBA ba pha hai cuộn dây lên thanh góp điện áp
phía trung.

Trên cơ sở những nguyên tắc trên, ta có một số phƣơng án nối dây dƣới đây
1.3.4. Phương án 1
HT
SUC

SUT
220 kV

B1

TD

TD+DP

F1

B3

B2

TD+DP

F2

110 kV

B4

B5

TD

TD

F3

F4

F5

Hình1.2 Phương án nối dây 1
Phƣơng án 1 có 2 bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp
điện áp 110kV để cung cấp cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự
SVTH: Đoàn Văn Quỳnh
6


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa
truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.
Ƣu điểm:
- Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các
cấp điện áp.
- Số lƣợng và chủng loại máy biến áp ít nên dễ lựa chọn thiết bị và vận hành đơn
giản, giá thành rẻ thoả mãn điều kiện kinh tế .
Nhƣợc điểm:
- Khi các bộ máy phát điện - máy biến áp bên trung làm việc định mức, sẽ có một
phần công suất từ bên trung truyền qua máy biến áp tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn
thất qua 2 lần máy biến áp (lớn nhất khi SUTmin).

1.3.5 Phương án 2
HT
SUC

SUT
220 kV

B1

TD

F1

B2

B4

TD+DP

TD

F4

110 kV

B3

B5

TD

TD+DP

F2

F3

F5

Hình1.3 Phương án nối dây 2
Phƣơng án 2 có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp
điện áp 220kV để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và một bộ máy phát điện - máy
biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự
ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa
truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

7


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Ƣu điểm:
- Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các
cấp điện áp.
Nhƣợc điểm:
- Tổn thất công suất qua hai lần máy biến áp nhỏ (chỉ xảy ra khi SUTmin);
- Do có 2 bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây nối bên cao nên giá thành cao
hơn

1.3.6.Phương án 3
HT
SUC

SUT
220 kV

110kV

B4
B3

B2

B1

B6

B5

B7

DP

TD

TD

TD

F1

F2

TD

TD

F3

F4

F5

Hình1.4 Phương án nối dây 3
Phƣơng án 3 có 3 bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp
điện áp 220kV để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và 2 bộ máy phát điện - máy biến
áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu
liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV
Ƣu điểm:
- Khi máy biến áp tự ngẫu bị sự cố thì đảm bảo liên lạc tốt .
Nhƣợc điểm:
- Tổn thất công suất và điện năng cao;
- Số lƣợng máy biến áp nhiều vì thế giá thành xây dựng sẽ cao .
Kết luận : Qua 3 phƣơng án ta có nhận xét rằng hai phƣơng án 1 và 2 đơn giản
và kinh tế hơn so với phƣơng án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên
tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại
phƣơng án 1 và phƣơng án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đƣợc sơ đồ
nối điện tối ƣu cho nhà máy điện.

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

8


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

CHƢƠNG 2.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất
các MBA rất lớn và có thể bằng khoảng 4,5 lần tổng công suất của các máy phát điện.
Do đó vốn đầu tƣ cho MBA cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lƣợng
MBA ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu
thụ, dùng MBATN và tận khả năng quá tải của MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo
của MBA.
Nội dung tính toán chính của chƣơng bao gồm: phân bố công suất các loại MBA ,
chọn và kiểm tra chế độ làm việc sự cố của các MBA. Từ đó chọn ra các loại MBA
trong sơ đồ nối điện chính, đồng thời tính toán tổn thất điện năng trong MBA.
2.1.Phƣơng án 1
HT
SUC

SUT
220 kV

Sbo

SUC

110 kV
Sbo

Sbo

SUT

SUC

SUT
B1
SUH

TD

B4

B5

SUH

TD+DP

F1

B3

B2

TD+DP

F2

TD

TD

F3

F4

F5

Hình 2.1 Sơ đồ nối điện của phương án 1 với chiều dòng công suất quy ước của
MBA liên lạc
2.1.1.Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp
Việc phân bố công suất cho các máy biến áp đƣợc thực hiện theo nguyên tắc:
Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây
là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhiệm
trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét đến tổn thất
trong máy biến áp.

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

9


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

2.1.1.1.Máy biến áp 2 cuộn dây
Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt
trong năm nên :

1
S S
 .S max
bo
dmF n TD

trong đó :

S max : công suất tự dùng lớn nhất.
TD
n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 4.
SdmF : công suất định mức một tổ máy phát.
Áp dụng ta có:
1
1
S S
S
S
S
 .S max  68, 75  18, 538  65, 042  MVA 
bo
boB1
boB 4
boB5
dmF n TD
5

2.1.1.2.Máy biến áp liên lạc
Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn
dây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc (tức MBA tự ngẫu) đảm nhận và đƣợc

xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA.
Phân bố công suất cho các phía MBA liên lạc B2, B3 theo từng thời điểm:

SCT (t) =

1
2

(SUT(t) - 2Sbo)

SCT (t) =

1
2

(SUT(t) - 2Sbo)

SCH (t) = SCC (t) + SCT (t)
trong đó
SUT(t), SUC(t): công suất phụ tải điện áp trung ,cao tại thời điểm t;
SCT (t), SCC (t), SCH (t):công suất các phía trung , cao , hạ của MBA tại thời điểm t;
Sau khi tính toán ta có kết quả phân phối công suất trong bảng 2.1:

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

10


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Bảng 2.1. Bảng phân bố công suất của MBA liên lạc
t (h)

0-6

6-8

8-14

14-19

19-24

90,476

113,095

107,440

96,130

84,821

74

82,705

74

87,058

56,588

84,763

53,438

131,963

130,214

123,871

65,402

65,402

65,402

65,402

65,402

-20,163

-8,854

-11,681

-17,336

-22,991

46,681

35,371

70,281

75,935

57,529

26,517

26,517

58,599

58,599

34,537

SUT(t),
MVA
SUC(t),
MVA
SVHT(t),
MVA
Sbo,

MVA
SCT(t),
MVA
SCC(t),
MVA
SCH(t),
MVA

2.1.2 Chọn máy biến áp
2.1.2.1Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây
a.Loại máy biến áp 2 cuộn dây : MBA này mang tải bằng phẳng nên không có
nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ .Nhƣ vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao và
đƣợc điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của máy phát.Vậy ta
chọn loại máy biến áp không điều chỉnh dƣới tải
b.Công suất dịnh mức:
SdmB ≥ SdmF =68,75 (MVA)

(2.4)

Tra phụ lục 2 trong tài liệu tham khảo [1] ta có thông số của MBA đƣợc lựa
chọn cho trong Bảng 2.2

SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

11


GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang

Bảng 2.2. Thông số của máy biến áp 2 cuộn dây

SđmB,

ΔP0,

ΔPN,

MVA

kW

kW

B1

80

80

320

11

B4

80

70

310

B5

80

70

310

MBA

UN%

Điện áp định mức

I0 %

C

H

0,6

242

11,5

10,5

0,55

121

11,5

10,5

0,55

121

11,5

2.1.2.2 Máy biến áp liên lạc
a. Loại máy biến áp liên lạc: Các phía của máy biến áp liên lạc mang tải không
bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía. Nếu dùng TĐK thì chỉ
điều chỉnh đƣợc phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dƣới tải của MBA liên lạc
thì mới điều chỉnh điện áp đƣợc tất cả các phía. Vậy ta chọn loại MBA liên lạc là Máy
biến áp tự ngẫu , có điều chỉnh dƣới tải
b. Công suất định mức:
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu phải thỏa mãn điều kiện sau:

S

dmTN



1

(2.2)

.S

 dmF

trong đó
S

dmTN

S

dmF

:Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu (MVA);
: Công suất định mức của máy phát (MVA);

Thay số vào ta có :

S

dmTN



1
.68, 75  137, 5  MVA
0, 5

Tra phụ lục 2 trong tài liệu tham khảo [1] ta có thông số của máy biến áp đƣợc lựa

chọn cho trong Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Thông số của máy biến áp liên lạc
MBA

SđmB(MVA)

B2, B3

160

ΔP0,

ΔPN,

kW

kW

85

380

I0 %

0,5

Điện áp định mức, kV

UN%
C-T

C-H

T-H

C

T

H

11

32

20

230

121

11,5

2.1.3. Kiểm tra quá tải máy biến áp
Do các máy biến áp đƣợc chọn theo công suất định mức của máy phát nên không
cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thƣờng.
SVTH: Đoàn Văn Quỳnh

12