Thiết kế phần điện cho nhà mày nhiệt điện công suất 240MW

Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện
Công suất : 240MW
chơng I
tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.1. Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là
60 MW.
Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành ta chọn các máy phát
điện cùng loại:
Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau:
Loại máy
S
MVA
P
MW
U
kV
I
kA
Cos
X
d
X
d
X
d
TB-60-2
75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp
theo công thức:
max
.
100
%
)( P
P
tP
=


Cos
tP
tS
)(
)(
=
Trong đó:
S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
Cos : Hệ số công suất phụ tải.
1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phơng):
U
đm
= 10 (kV); P
max
= 8 (MW); Cos = 0,86
max

.
100
%
)( P
P
tP
=


Cos
tP
tS
)(
)(
=
Sau khi tính toán ta có bảng số liệu:
t(h) 0--8 814 1420 20--24
P% 60 90 100 70
P(MW) 4,8 7,2 8 5,6
S(MVA) 5,58 8,37 9,3 6,5
Đồ thị phụ tải địa phơng:
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
1
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
s
(MW)
t
(h)
0

7
14
20
24
5,58
8,37
9,3
6,5
+ Phụ tải trung áp:
U
đm
= 110 (kV); P
max
= 120 (MW); Cos = 0,86

max
.
100
%
)( P
P
tP
=


Cos
tP
tS
)(
)(

=
Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp:
Thời gian 0--7 7--14 14--20 20--24
P% 70 90 100 70
P(MW) 84 108 120 84
S(MVA) 97,67 125,58 139,53 97,67
Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp:
s(MW)
t(h)
0
7
14
20
24
97,67
125,58
139,53
97,67
+ Phụ tải toàn nhà máy:
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
2
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
P
max
= 240 (MW); cos = 0,8

max
100
%

)( P
P
tP
=


Cos
tP
tS
)(
)(
=
Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy
Thời gian 0--7 7--14 14--20 20--24
P% 70 80 100 70
P(MW) 168 192 240 168
S(MVA) 210 240 300 210
Đồ thị phụ tải:
s(MW)
t(h)
0
7
14
20
24
210
240
300
210
1.2.2. Phụ tải tự dùng

Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lợng điện tự dùng chiếm 7% công suất định
mức của toàn nhà máy.
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau:









+=
nm
nmtd
S
tS
StS
)(
6,04,0
100
%
)(

Trong đó:
S
td
(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t
S
NM

: Công suất đặt của toàn nhà máy
S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t
: Số phần trăm lợng điện tự dùng
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
t (h)
công suất
0-7 7-14 14-20 20-24
S
NM
(t) 210 240 300 210
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
3
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
S
td
(t) 15,54 16,8 19,32 15,54
Đồ thị phụ tải tự dùng:
s
(MW)
t
(h)
0
7
14
20
24
15,54
16,8
19,32

15,54
1.2.3. Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức:
S
HT
(t) = S
NM
(t) [S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t)]
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
t (h)
công suất
0 - 7 7 - 8 8 - 14 14 -20 20-24
S
NM
(t) (MVA) 210 240 240 300 210
S
đf
(t) (MVA) 5,58 5,58 8,37 9,3 6,5
S
T
(t) (MVA) 97,67 125,58 125,58 139,53 97,67
S
td
(t) (MVA) 15,54 16,8 16,8 19,32 15,54

S
HT
(t) (MVA) 91,21 92,04 89,25 131,85 90,29
Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy :
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
4
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m
biÕn ¸p
(MW)
t
(h)
0
7
14
20
24
8
s
NM
s
T
s
HT
s
TD
s
ÐF
Sinh viªn: NguyÔn Minh TuÊn
5
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm

biến áp
chơng 2
chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
2.1. Đề xuất các phơng án
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án phải đảm bảo độ tin cậy cung
cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đợc tính khả thi và đem lại hiệu quả
kinh tế.
Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp
chúng ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy.
Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chơng 1 ta có:
+ Phụ tải địa phơng:
S
max
= 9,3 (MVA)
S
min
= 5,58 (MVA)
+ Phụ tải trung áp:
S
Tmax
= 139,53 (MVA)
S
Tmin
= 97,67 (MVA)
+ Công suất phát vào hệ thống:
S
HTmax
= 131,85 (MVA)
S

HTmin
= 89,25 (MVA)
Theo đề ra ta nhận thấy:
+ Dự trữ quay của hệ thống: S
DT
= 110 (MVA).
+ Phụ tải địa phơng : P
max
= 9,3 MW.
+ Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay
của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp.
+ Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đợc trực tiếp
nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
+ Phụ tải trung áp:
S
max
= 139,53 (MVA)
S
min
= 97,67 (MVA)
Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện _ máy biến áp hai
dây cuốn lên thanh góp trung áp.
+ Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1.1. Phơng án 1
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
6
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ.

2.1.2. Phơng án 2
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
7
~ ~ ~ ~
~ ~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp.
Nhợc điểm của phơng án là so với phơng án 1 thì bộ máy biến áp - máy
phát điện có B
4
phải chọn với cấp điện áp cao 220 (kV).
2.1.3. Phơng án 3
Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp.
Nhợc điểm của phơng án là điện áp bên cao và bên trung không chênh
nhau nhiều nên việc sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc không có hiệu
quả là bao. Trong khi đó bên cao dùng 2 bộ MF-MBA là tốn kém ,số lợng máy
biến áp nhiều.
Nhận xét:
Qua phân tích sơ bộ các phơng án đa ra ta nhận thấy phơng án 1và phơng
án 2 có nhiều u điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phơng án này để tính toán kinh
tế, kỹ thuật từ đó chọn một phơng án tối u nhất cho nhà máy thiết kế.
2.2. Tính toán chọn MBA
2.2.1. Phơng án 1:
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
8
~ ~~ ~
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m

biÕn ¸p
1. Chän m¸y biÕn ¸p
a. Chän biÕn ¸p bé B
3
, B
4
C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p bé B
3
, B
4
chän theo ®iÒu kiÖn
S
B3
= S
B4
≥ S
®mF
= 75 (MVA)
Tra b¶ng chän m¸y biÕn ¸p ta chän m¸y biÕn ¸p lo¹i: TP ДцH
80000/110 cã c¸c th«ng sè chÝnh sau:
S
®m
(MVA)
U
C
(kV)
U
H
(kV)
∆P

0
(kW)
∆P
n
(kW)
Un% I
0
% Lo¹i
80 115 10,5 70 310 10,5 0,55
TP ДцH
80000/110
b. Chän c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B
1
, B
2
C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ®îc chän theo ®iÒu kiÖn:

thdmbdmb
SSS
⋅≥=
α
1
21






−−∑=

maxmin
tduFdmFth
SSSS
Trong ®ã:
α: HÖ sè cã lîi cña MBATN
Sinh viªn: NguyÔn Minh TuÊn
9
~ ~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
5,0
220
110220
=

=

=
C
TC
U
UU

Thay số ta có:
)(38,6732,19
4
1
2
58,5
75 MVAS

th
=






=

)(76,13438,67
5,0
11
21
MVASSS
thdmBdmB
===

Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại
ATTH có S
đm
= 160 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
U
C
U
T
U
H
P
0

P
N
(kW)
U
N
% I
0
%
(kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW
)
230 121 11 85 380 11 32 20 0,5
2. Phân bố công suất cho các máy biến áp
Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho hai MBA bộ B
3
và B
4
làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm nh sau:
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
maxtd
S
= 75 -
4
32,19

= 70,17 (MVA)
Đồ thị phụ tải của B
3
và B
4
:
Ta thấy S
B3
= S
B4
= 70,17 < S
đmB3
= 80 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc
bình thờng máy biến áp B
3
và B
4
không bị quá tải.
Đối với các máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
công suất truyền tải lên các cấp
điện áp đợc tính theo công thức sau:
+ Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là:
S
CB1
= S
CB2
=

2
1
(S
HT
)
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
10
S(MVA)
t(h)
0
70,17
24
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
+ Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là:

2
)(
43110
21
BB
TBTB
SSS
SS
+
==
+ Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy:
S
HB1
= S

HB2
= S
CB1
+ S
TB1
= S
CB2
+S
TB2
Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính đợc công suất truyền
tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có:
S
MVA
0--7 7--8 8--14 14--20 20--24
S
B3
=S
B4
70,17 70,17 70,17 70,17 70,17
S
C(B1,B2)
45,61 46,02 44,63 65,93 45,16
S
T(B1,B2)
-21,36 -7,38 -7,38 -0,41 -21,36
S
H(B1,B2)
24,24 38,64 37,25 65,52 23,8
Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy:
S

Cmax
= 65,93 < S
đm B1,B2
= 160 (MVA)
S
Tmax
= 21,36 < S
M
= .S
đmB1
= 160 . 0,5 = 80 (MVA)
S
Hmax
= 65,52 < S
M
= .S
đmB1
= 80 (MVA)
Vậy ở điều kiện làm việc bình thờng các máy biến áp B
1
, B
2
không bị quá tải.
3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng.
Kiểm tra sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T
= S

Tmax
= 139,53 MVA
Khi đó S
HT
= 131,85 MVA S
UF
= 9,3 MVA
Ta xét các sự cố sau:
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
11
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
- Sự cố B4 (hoặc B3)
- Điều kiện kiểm tra sự cố:
Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B3) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải
tải một lợng công suất là:
S =
2
17,7053,139
2
)S - (S
B3Tmax

=
= 34,68 MVA
- Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là:
S
B1(B2)
= .S
đmB

= 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy:
S
đmB2
= 80 > 34,68 MVA
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B4:
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lợng
công suất:
S
TB1(B2)
=
2
1
(S
Tmax
- S
bô
) = 0,5.(139,53 70,17) = 34,68 MVA
Lợng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2):
S
HB1(B2)
= S
đmF
-
2
1
S
UF
-

4
1
S
tdmax
= 75 -
2
1
.9,3 -
4
1
.19,32 = 65,52 MVA
Lợng công suất phát lên phía cao của MBA B1 (B2)
S
CB1(B2)
= S
HB1(B2)
- S
TB1(B2)
= 65,52 34,68 = 30,84 MVA
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
TG
S
- (S
CB1
+ C

CB2
)
= 131,85 - 2ì30,84 = 70,17 MVA
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
12
~~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Ta thấy: S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
- Sự cố B1 (hoặc B2)
- Điều kiện kiểm tra sự cố
Khi có sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải
tải 1 lợng công suất bên trung là:
S
T
= S
Tmax
- S
B3
- S
B4
= 139,53 - (70,17ì2) = -0,81 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc 1 lợng công suất là:
S
B1(B2)
= .S

đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy: S
B1(B2)
= 80 > 0,81 MVA
Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải
khi sự cố:
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố MBA B1:
Công suất trên cuộn trung của B1 (B2) là:
S
TB1(B2)
= 139,53 - (2ì70,17) = -0,81 MVA
Lợng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2 là:
S
HB2
= S
đmF
- S
UF
-
4
1
S
tdmax
= 75 - 9,3 -
4
1
.19,32 = 60,87 MVA
Lợng công suất phát lên phía cao của MBA B2:

S
CB2
= S
HB2
- S
TB2
= 60,87 - (-0,81) = 61,68 MVA
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
13
~ ~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
tg
S
- S
CB2
= 131,85 - 61,68 = 70,17 MVA
Ta thấy
S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
Kết luận:

Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.
4. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn
thất không tải không tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn
dây trong một năm:
A
2cd
= P
0
.t + P
N
2
dm
b
S
S








.t
Đối với máy biến áp tự ngẫu:

A
TN
= P
0
.t +
( )
ti.S.Pti.S.Pt.S.P
S
365
2
HiNH
2
tiNTi
2
CiNC
2
dmB
++
Trong đó:
S
Ci
, S
ti
S
Hi
: Công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự
ngẫu trong khoảng thời gian t
i
.
S

b
: Công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời
gian t
i
.
P
NC
= 0,5











+


2
HNT
2
HNC
TNC
PP
P
= 0,5

+
22
5,0
380.5,0
5,0
380.5,0
380
=190
P
NT
= 0,5

+


2
HNC
2
HNT
TNC
PP
P
= 0,5








+
22
5,0
380.5,0
5,0
380.5,0
380
=190
P
NH
= 0,5

+




TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
14
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
= 0,5

+
380
5,0
380.5,0
5,0
380.5,0
22
= 570
Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính
tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau:
Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó
S
b
= 70,17 MVA trong cả năm. Do đó
A
B3
= A
B4
= 8760 (70+ 310
2
2
80
17,70
) = 2702,442.10
3

KWh.
Máy biến áp tự ngẫu:
Từ đó ta có:
A = P
0
.T +
( )
ti.S.Pti.S.Pti.S.P
S
365
2
HiNH
2
TiNT
2
CiNC
2
dm
++
A = 85.8760 +
2
160
365
{ (190.73,15
2
+ 190.(-36,55)
2
+ 570.36,6
2
).4 +

+ (190.63,15
2
+ 190.(-26,55)
2
+ 570.36,6
2
).2 +
+ (190.59,7375
2
+ 190.(-26,55)
2
+ 570.33,1875
2
).2 +
+ (190.88,8375
2
+ 190.(-26,55)
2
+ 570.62,2875
2
).2 +
+ (190.84,325
2
+ 190.(-21,55)
2
+ 570.62,775
2
).2 +
+ (190.69,775
2

+ 190.(-21,55)
2
+ 570.48,225
2
).2 +
+ (190.90,85
2
+ 190.(-29,05)
2
+ 570.61,8
2
).4 +
+ (190.100,238
2
+ 190.(-34,05)
2
+ 570.66,1875
2
).2+
+ (190.56,5875
2
+ 190.(-34,05)
2
+ 570.22,5375
2
).4} =
=1648,72.10
3
KWh
Nh vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:

A


= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
= 2. 1648,72.10
3
+ 2. 2702,442.10
3
= 8702,324.10
3
KWh.
2.2.2. Phơng án II
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
15
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
1. Chọn máy biến áp
Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây:
S
đmB3, B4
S
đmF
= 75 MVA

Máy biến áp tự ngẫu:
S
đmB2
= S
đmB3

5,0
1
S
thừa
max
)(38,6732,19
4
1
2
58,5
75 MVAS
th
=






=
)(76,13438,67
5,0
11
21

MVASSS
thdmBdmB
===

Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phơng án 2 nh sau:
Cấp
điện áp
khu
vực
Loại
S
đm
MVA
Điện áp
cuộn dây KV
Tổn thất KW U
N
%
I%
P
0
P
N
C-T C-H
T-
H
C T H A C-T C-H T-H
220
T
80 242 - 10,5 80 - 320 - - 11 - 0,6

110
TP H
80 115 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 15 0,55
220
AT TH
160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5
2. Phân bố tải cho các máy biến áp
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
16
~ ~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B3, B4 làm việc với đồ thị phụ
tải bằng phẳng suốt năm:
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
maxtd
S
= 75 -
4
32,19
= 70,17 (MVA)
Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t
Phía trung: S

T
(t) =
2
1
(S
T
- S
B3
)
Phía cao: S
C
(t) =
2
1
(S
HT
- S
B4
)
Phía hạ: S
H
(t) = S
T
(t) + S
C
(t)
Ta có bảng phân bổ công suất:
3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại
nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng.

Kiểm tra sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T
= S
Tmax
= 139,53 MVA
Khi đó ta có:
S
HT
= 131,85 MVA
S
UF
= 9,3 MVA
Ta xét các sự cố sau:
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
MBA
S
(MVA)
Thời gian (t)
0--7 7--8 8--14 14--20 20--24
B3, B4 S
C
= S
H
70,17 70,17 70,17 70,17 70,17
B1, B2
S
C
10,52 10,94 9,54 30,84 10,05
S

T
13,75 27,71 27,71 34,68 13,75
S
H
24,27 38,65 37,25 65,52 23,8
17
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Sự cố B3
Khi sự cố máy biến áp B4 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một l-
ợng công suất là:
S =
2
53,139
2
max
=
T
S
= 69,77 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là:
S
B2(B3)
= S
đmB
= 0,5.160= 80 MVA
Ta thấy: S
đmB2
= 80 > 69,77 MVA
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.

- Phân bố công suất khi sự cố B3
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lợng công suất là:
S
TB1(B2)
=
2
1
S
Tmax
= 0,5.139,53 = 69,77 MVA
Lợng công suất từ máy phát F
1
(F
2
) cấp lên phía hạ của B
1
(B
2
):
S
HB2(B3)
= S
đmF
-
2
1
S
UF
-
4

1
S
tdmax
= 75 0,5.9,3 - 0,25.19,32 = 65,52 MVA
Lợng công suất phát lên phía cao của B1 (B2):
S
CB1(B2)
= S
HB1(B2)
- S
TB1(B2)
= 65,52 - 69,77 = -4,25 MVA
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S
B4
+ (S
CB1
+ S
CB2
) = 70,17 + 2.(-4,25) = 61,67 MVA
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
TG
S
- 61,67 = 131,85 - 61,67 = 70,18 MVA
- Công suất dự trữ của hệ thống là S

dtHT
= 110 MVA
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
18
~~~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
Sự cố B1 (B2)
Điều kiện kiểm tra sự cố:
Khi sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải
một lợng công suất là:
S = S
Tmax
- S
B3
= 139,53 - 70,17 = 69,36 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là:
S
B2(B3)
= .S
đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B1:
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một l-

ợng công suất:
S
TB2(B3)
= S
Tmax
- S
B4
= 139,53 70,17 = 69,36 MVA
- Lợng công suất từ máy phát F
2
cấp lên phía hạ của B
2
:
S
HB2(B3)
= S
đmF
- S
UF
-
4
1
.S
tdmax
= 75 - 9,3 -
4
1
.19,32 = 60,87 MVA
- Lợng công suất phát lên phía cao của B2:
S

CB2
= S
HB2
- S
TB2
= 60,87 69,36 = -8,49 MVA
- Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S
B4
+ S
CB2
= 70,17 + (-8,49) = 61,68 MVA
- Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
TG
S
- 61,68 = 131,85 61,68 = 70,17 MVA
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
19
~ ~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu

thoả mãn điều kiện.
Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.
4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn
thất tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn
dây trong một năm:
A
2cd
= P
0
.T + P
N
2
dm
b
S
S

.t
Đối với máy biến áp tự ngẫu
A
tn
= P
0
.T +
2
dmB
S
365
.(P
NC
.
2
Ci
S
.t
i
+ P
nt
.
2
ti
S
.ti + P
ntt
.
2
Hi

S
.ti)
Trong đó:
S
Ci
, S
Ti
. S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu trong tổng thời gian ti.
S
b
: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời
gian ti.
P
NC
= 0,5.











+

2
HNT
2
HNC
TNC
PP
P
P
NT
= 0,5.











+


2
HNC
2
HNT

TNC
PP
P
P
NH
= 0,5.














TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP
Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính
tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau:
Máy biến áp ba pha hai cuộn dây

Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua
nó: S
b
= 71,55 MVA trong cả năm.
Ta có: A = P
0
.T + P
N
2
dm
b
S
S









.T
A
B4
= 8760.

+
2
2
80
17,70
32080
= 2857,437.10
3
KWh
A
B3
= 8760.








+
2
2
80
17,70
31070

= 2702,442.10
3
KWh
Máy biến áp tự ngẫu
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
20
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Ta có: P
NC
= 0,5






+
22
5,0
190
5,0
190
380
= 190 KW
P
NT
= 0,5

+
22
5,0
190
5,0
190
380
= 190 KW
P
NH
= 0,5






+
380
5,0
190
5,0
190
22
= 570 KW
Từ đó ta có: A = P

0
T +
( )
ti.S.Pti.S.Pti.SP
S
365
2
HiNH
2
TiNT
2
CiNC
2
dm
++
A
TN
= 85.8760 +
2
160
365
{(190.(37,38)
2
+ 190.(-1,55)
2
+ 570.35,83
2
).4
+ (190.27,38
2

+ 190.(18,45)
2
+ 570.45,83
2
).2 +
+ (190.23,96
2
+ 190.(18,45)
2
+ 570.42,41
2
).2 +
+ (190.53,06
2
+ 190.(18,45)
2
+ 570.71,51
2
).2 +
+ (190.48,55
2
+ 190.(28,45)
2
+ 570.77
2
).2 +
+ (190.34
2
+ 190.(28,45)
2

+ 570.62,45
2
).2 +
+ (190.55,08
2
+ 190.(13,45)
2
+ 570.68,53
2
).4 +
+ (190.64,46
2
+ 190.(3,45)
2
+ 570.67,91
2
).2+
+ (190.20,81
2
+ 190.(3,45)
2
+ 570.24,26
2
).4}
= 1449,044.10
3
KWh
Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
A

= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
= 2ì1449,044.10
3
+ 2702,442.10
3
+ 2857,437.10
3
= 8457,967.10
3
KWh
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
21
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Chơng 3
Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị
của sơ đồ nối điện chính các phơng án
A. Tính toán ngắn mạch.
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và
dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi
ngắn mạch.
Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ
điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhng phải phù hợp với điều kiện

làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng
ngắn mạch 3 pha.
Chọn các đại lợng cơ bản:
S
cb
= 100 MVA
U
cb
= U
tb
3.1. Phơng án I
3.1.1. Chọn điểm ngắn mạch
Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có
thể có, tất cả các nguồn phát cùng làm việc .
Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán.
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
22
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
Lập sơ đồ thay thế.
F E
1
2
E
X
F
X
H
X
C

E
X
HT
HT
F
X
X
T
H
X
X
31
X
C
T
X
3 4
F
X
FF
X
B4
X
B4
X
N1
N1
N1
N1
D

X
Chọn các đại lợng cơ bản: S
cb
= 100MVA
U
cb
= U
tb
(230 -115 -10,5 KV)
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
23
~ ~ ~ ~
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp
3.1.2. Tính điện kháng các phần tử.
Điện kháng của hệ thống
X
HT
= X
*
HT
.
2500
100
.65,0
=
Ht
cb
S
S

= 0,026
X
D
=
22
0
230
100
.98.4,0.
2
1
...
2
1
=
TB
cb
U
S
LX
= 0,037
Điện kháng máy phát.
X
F
= X
d
.
dmF
cb
S

S
= 0,146.
75
100
= 0,195
Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây
80
100
.
100
5,10
.
100
%
110
==
dmB
cN
B
S
SU
X
= 0,131
Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
Do U
N
% 25% nên ta bỏ qua hệ số
Ta có:
+ Điện kháng cuộn cao áp:
X

C
=
( )
dmF
cb
HNTHNCTNC
S
S
.UUU
200
1

+
=
( )
160
100
.203211
200
1
+
= 0,0718
+ Điện kháng cuộn trung áp
X
T
=
( )
dmB
cb
HNTHNCTNC

S
S
.UUU
200
1

+
=
( )
160
100
.322011
200
1
+
= -0,003 0
+ Điện kháng cuộn hạ áp
X
H
=
( )
dmB
cb
HNTHNCTNC
S
S
.UUU
200
1

+
=
( )
160
100
.112032
200
1
+
= 0,128
3.1.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm
a. Tính dòng ngắn mạch tại N1
Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện
thiết kế.
Sơ đồ thay thế:
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
24
§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m
biÕn ¸p
1
E
X
F
2
E
X
F
F
3
X

F
X
HT
X
H
X
D
C
X
31
X
H
X
E
HT
X
T
X
T
X
B4
X
C
F
4
F
X
B4
X
Do tÝnh ®èi xøng víi ®iÓm ng¾n m¹ch nªn ta cã:

X
1
= X
HT
+ X
D
= 0,026 + 0,037 = 0,063
X
2
= X
CB1
// X
CB2
=
2
0718,0
2
=
C
X
= 0,036
X
3
= (X
HB1
+ X
F1
) // (X
HB2
+ X

F2
) =
( )
2
195,0128,0
+
= 0,16
X
4
=
163,0
2
195,0131,0
2
4
=
+
=
+
FB
XX
Sinh viªn: NguyÔn Minh TuÊn
25