5x60mw thiết kế nhà nhiệt điện

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế, nhu cầu sử dụng
điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh
hoạt... tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp
công nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy nhanh việc
xây dựng các nhà máy điện là rất cần thiết.
Thiết kế một nhà máy điện nói chung với hệ thống là một vấn đề rất quan
trọng, nó sẽ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì
chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính
ổn định của hệ thống và hạn chế số lượng máy phát dự trữ so với khi vận
hành độc lập.
Quá trình thiết kế không những củng cố lại những kiến thức đã được học
mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một
hệ thống điện nói chung cũng như một nhà máy nhiệt điện nói riêng.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới cô giáo NguyễnThị
Hoài Thu đã trực tiếp hướng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong
bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế.
Lào Cai, Ngày 26 tháng 08 năm 2017

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-1-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN
BẰNG CÔNG SUẤT.............................................................................................4
I.

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN........................................................................5

II.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.......................................5
II.1.Phụ tải địa phương (SĐP).......................................................................5
II.2 Phụ tải điện áp trung 110kV (STA).........................................................6
II.3 Phụ tải điện áp cao áp 220kV (SCA).......................................................7
II.4.Công suất phát toàn nhà máy (SNM ).....................................................7
II.5.Công suất tự dùng của nhà máy (STD)...................................................8
II.6.Cân bằng công suất và công suất phát lên hệ thống (SVHT ).................9
III.NHẬN XÉT CHUNG................................................................................10
CHƯƠNG II:.....................................................................................................11
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP..........................12
TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG.......................................12
I. Xác định các phương án nối dây:...........................................................12
1.Phương án 1:..........................................................................................12
2.

Phương án 2:.....................................................................................13

3 .Phương án 3:.........................................................................................14

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-2-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

II.Chọn máy biến áp..................................................................................16
1.Phương án 1:..........................................................................................16
2. Phương án 2:.........................................................................................22
III.Tính toán tổn thất công suất, điện năng:..............................................27
1.Phương án 1:..........................................................................................28
2.Phương án 2...........................................................................................29
IV. Dòng làm việc bình thường và dòng làm việc cưỡng bước..................29
1.

Phương án 1 :....................................................................................29

II.1.0 Sơ đồ điện kháng thay thế............................................................35
II.1.1 Tính toán ngắn mạch tại điểm N1................................................36
II.1.2 Tính toán ngắn mạch tại điểm N2................................................38
II.1.3 Tính toán ngắn mạch tại điểm N3................................................40
II.1.4 Tính toán ngắn mạch tại điểm N4................................................42
II.1.5 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5..............................................43
III.2 Phương án 2.......................................................................................43
III.2.4 Tính toán ngắn mạch tại điểm N2...............................................47

III.2.5 Tính toán ngắn mạch tại điểm N3...............................................48
III.2.6 Tính toán ngắn mạch tại điểm N4...............................................50
III.2.7 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5...............................................51
I.1.2 Chọn sơ đồ nối điện chính.............................................................53
II.2 Phương án 2........................................................................................54
II.2.1 Chọn máy cắt điện........................................................................54
II.2.2 Chọn sơ đồ nối điện chính............................................................54
III.1 Phương án 1:..................................................................................55
 Tính vốn đầu tư.............................................................................55
 Tính phí tổn vận hành hàng năm...................................................56
 Chi phí tính toán hàng năm...........................................................57
III.2: Phương án 2......................................................................................57


Tính vốn đầu tư.............................................................................57

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-3-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp



•

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Tính phí tổn vận hành hàng năm...................................................58
Chi phí tính toán hàng năm...........................................................59

SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU...............................................59

CHƯƠNG V:.......................................................................................................60
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN..............................................................60
II.CHỌN DAO CÁCH LY...............................................................................61
III CHỌN THANH DẪN CỨNG CHO MÁY PHÁT...........................................61
III.1 Chọn tiết diện thanh dẫn cứng cho mạch máy phát..........................62
III.1.1 Kiểm tra ổn định nhiệt.................................................................62
III.1.2 Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn.........................................63
III.1.3 Xác định khoảng cách lớn nhất có thể giữa 2 miếng đệm.........64
III.1.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng:.....................65
II.2 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng................................................................65
II.2.1 Điều kiện chọn sứ.........................................................................65
II.2.2 Kiểm tra ổn định động..................................................................66
IV. CHỌN THANH DẪN MỀM.....................................................................67
IV.1 Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220 kV.................68
IV.1.1 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.........................................68
IV.1.2 Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang....................................71
IV.2 Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110 kV.................71
IV.2.1 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.........................................71
IV.2.2 Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang....................................73
V . CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU)............................................................74
V.1Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 10,5kV..........................................74
V.2 Chọn BU cho cấp điện áp 110kV và 220kV..........................................76

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-4-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

VI. CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI).......................................................76
VI.1 Chọn biến dòng cho cấp điện áp máy phát 10,5kV............................77
VI.2 Chọn biến dòng cho cấp điện áp 110kV và 220kV.............................78
VII. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG...............................80
VII.1 Chọn cáp............................................................................................80
VII.1.1 Chọn cáp đơn.............................................................................80
VII.1.2 Chọn cáp kép..............................................................................81
VII.2 Chọn máy cắt điện.............................................................................82
VII.3 Chọn kháng điện................................................................................82
VIII . CHỌN CHỐNG SÉT VAN....................................................................86
VIII.1 Chọn chống sét van cho thanh góp cao và trung.............................86
VIII.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu.................................87
VIII.3 Chọn chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây.........................87
CHƯƠNG VI......................................................................................................88
CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG.......................................................88
II . CHỌN THIẾT BỊ TỰ DÙNG....................................................................89
II.1 Chọn máy biến áp tự dùng..................................................................89
II.1.1 Máy biến áp tự dùng bậc 1...........................................................89
II.1.2 Máy biến áp dự phòng bậc 1........................................................90
II1.3 Máy biến áp tự dùng bậc 2............................................................90

II.2 Chọn máy cắt điện và aptomat cho mạch tự dùng.............................90
II.2.1 Chọn máy cắt điện cấp điện áp 10,5kV........................................90
II.2.2 Chọn máy cắt điện cấp điện áp 6,3kV..........................................91
II.2.3 Chọn áptômát cấp điện áp 0,4kV.................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 94
Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-5-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
- Điện năng là dạng năng lượng không thể tích trữ với số lượng lớn, vì vậy
tính toán phụ tải và cân bằng công suất giữa hộ tiêu thụ và nhà máy phát điện
là công việc khởi đầu để thiết kế nhà máy điện.
- Trong nhiệm vụ thiết kế, phụ tải hàng ngày của nhà máy gồm có: phụ tải
cấp điện áp máy phát (10kV), phụ tải trung áp (cấp 110kV) cho dưới dạng %
công suất tác dụng cực đại (P max) và hệ số công suất (costb) của từng phụ tải
tương ứng. Dựa vào đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức
tổng quát:
P �% Pmax
S(t)  max
100 �cos
Trong đó:

 S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t và tính bằngMVA.
 %P(t): Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải tính bằng % công
suất tác dụng cực đại hay định mức.
 Pmax: Công suất tác dụng cực đại hay định mức, tính bằng MW.
 %Pmax: Công suất tác dụng tại thời điểm t tính theo phần trăm công
suất cực đại
 cos Hệ số công suất của phụ tải tương ứng
Quá trình tính toán được thực hiện như sau:
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
- Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện có công
suất tổng là 300 MW gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 60MW.
- Phụ tải ở đầu cực máy phát có Uđm = 10kV cho nên để thuận tiện cho việc
cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát TB-60-2.
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH
TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.1. Thông số máy phát
điện
Điện kháng tương
Loại máy n
Sđm
Pđm
Uđm Iđm
đối định mức
cos
phát
v/ph MVA MW
kV
kA
Xd’’
Xd’
Xd

4,12
TB-60-2 3000 75
60
0,8
10,5
0,146 0,22 1,691
5
II.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
- Theo yêu cầu thiết kế nhà máy cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp:
10kV; 110kV và phát về hệ thống 220kV một lượng công suất còn lại (trừ tự
dùng). Công suất tiêu thụ ở các phụ tải được cho ở các bảng biến thiên phụ
tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải như sau:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-6-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

II.1.Phụ tải địa phương (SĐP)
Các số liệu ban đầu: Uđm = 10kV; Pmax = 15MW; cos = 0,87
Gồm: 2 đường dây cáp kép x 4MV x 4 km
2 đường dây cáp đơn x 3,5MW x 3km
P
�%PDP

SDP (t)  DPmax
100�cos
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ
TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.2. Biến thiên phụ tải địa phương trong
ngày
t(h)
0-8
8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24
Công suất
P(%)
80
100
80
90
75
SDP(t),MVA
13.79
17.24 13.79 15.51 12.93
Ta có đồ thị phụ tải:

Hình1.1 Đồ thị phụ tải địa phương
II.2 Phụ tải điện áp trung 110kV (STA)
Các số liệu ban đầu: Uđm = 110kV; Pmax = 80MW; cos = 0,85;
Gồm: 2 đường dây cáp kép x 30MV
2 đường dây cáp đơn x 10MW

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-7-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

PTAmax �%PTA
100�cos
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ
TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.3. Biến thiên phụ tải trung áp trong
ngày
t(h)
0–6
6 – 12 12 – 16 16 – 20 20 – 24
P(%)
75
100
90
95
85
STA(t),MVA 70.58
94.11
84.70
89.41
80
Ta có đồ thị phụ tải:
STA (t) 

Hình1.2 Đồ thị phụ tải trung áp

II.3 Phụ tải điện áp cao áp 220kV (SCA)
Các số liệu ban đầu: Uđm = 220kV; Pmax = 40MW; cos = 0,8
Gồm : 1 đường dây kép.
P
�%PCA
SCA (t)  CAmax
100�cos
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.4. Biến thiên phụ tải cao áp trong ngày
t(h)
0–6
6 – 12 12 – 16 16 – 20 20 – 24
P(%)
70
95
80
100
85
SCA(t),MVA

35

47.5

40

50

42,5

Ta có đồ thị phụ tải:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-8-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Hình1.3 Đồ thị phụ tải cao áp
II.4.Công suất phát toàn nhà máy (SNM )
Các số liệu ban đầu: Uđm = 10kV; Pmax = 300MW; cos = 0,8
P
�%PNM
SNM (t)  NMmax
100�cos
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ
TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.5. Biến thiên công suất toàn nhà máy
trong ngày
t(h)
0–6
6 – 10 10 – 14 14 – 18 18 – 24
PNM(%)
85
100
90

100
85
SNM(t),MVA 318.75
375
337.5
375
318.75
Ta có đồ thị công suất công suất phát toàn nhà máy:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-9-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Hình1.4 Đồ thị công suất phát toàn nhà máy
II.5.Công suất tự dùng của nhà máy (STD)
- Với nhà máy nhiệt điện, có thể xác định phụ tải tự dùng theo biểu thức gần
đúng sau:

STD (t) 

S (t) �
% PNMmax �
�

��
0,4  0,6� NM
�
100 cosTD �
SNMmax �

Trong đó:
 SNMmax công suất biểu kiến định mức của nhà máy, SNMmax=375 MW
 PNMmax công suất tác dụng định mức của nhà máy, PNMmax =300MW
 SNM(t) công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t
  lượng điện phần trăm tự dùng,  = 5%
 STD(t) phụ tải tự dùng tại thời điểm t
 cosTD hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosTD = 0,8.
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ
TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.6. Biến thiên phụ tải tự dùng của nhà
máy trong ngày
t(h)
0-6
6 -10 10-14 14-18 18-24
Công suất
SNM (t),MVA
318.75
375
337.5
375
318.75
STD (t),MVA
17.06 18.75 17.62 18.75
17.06
Ta có đồ thị công suất tự dùng của nhà máy:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-10-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Hình1.5 Đồ thị công suất tự dùng của nhà máy
II.6.Cân bằng công suất và công suất phát lên hệ thống (SVHT )
- Với giả thiết bỏ qua tổn thất công suất máy biến áp ta có, công suất nhà
máy phát lên hệ thống như sau:
SVHT = SNM - (SĐP + STA + SCA +STD )
Trong đó:
 SVHT: công suất nhà máy phát lên hệ thống, (MVA)
 SNM: công suất phát của nhà máy, (MVA)
 SĐP: công suất tiêu thụ của phụ tải cấp điện áp máy phát, (MVA)
 STA: công suất tiêu thụ của phụ tải trung áp, (MVA)
 SCA: công suất tiêu thụ của phụ tải cao áp, (MVA)
 STD: công suất tự dùng của nhà máy, (MVA)
- Thay các số liệu tại các thời điểm trong ngày vào công thức trên ta tính
được lượng công suất nhà máy phát về hệ thống. Tổng hợp các phụ tải và
lượng công suất phát về hệ thống ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà
máy.
Bảng CHƯƠNG I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.4. Cân bằng công suất của nhà máy và công suất

phát lên hệ thống
t(h)

0–6

6–8

8–10

10-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

SNM(t),MVA

318.75

375

375

337.5

337.5

375

375

318.75

318.75

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-11-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

SDP(t),MVA

13.79

13.79

17.24

17.24

13.79

15.51

15.51

15.51

12.93

STA(t),MVA

70.58

94.11

94.11

94.11

84.70

84.70

89.41

89.41

80

SCA(t),MVA

35

47.5

47.5

47.5

40

40

50

50

42.5

STD(t),MVA

17.06

18.75

18.75

17.62

17.62

18.75

18.75

17.06

17.06

SVHT(t),MVA

182.32 200.85

197.4

161.03 181.39 216.04 201.33 146.77

166.26

Từ bảng 1.6 ta có đồ thị :

Hình1.6 Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy điện
III.NHẬN XÉT CHUNG
- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là:
P
300
SNMmax (t)  NMmax 

 375(MVA)
cos
0,8

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-12-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

So với công suất phát lên hệ thống S HT =4000(MVA) thì nhà máy thiết kế
chiếm 9,375% công suất của hệ thống. Như vậy nhà máy đóng vai trò quan
trọng trong hệ thống.
- Phụ tải trung áp (110kV):
STamax(t) = 94,11MVA từ (06 – 12)h chiếm 25,1% công suất nhà máy.
STAmin (t) = 70,58MVA từ (00 – 06)h chiếm 18,82% công suất nhà máy
- Công suất phát về hệ thống (220kV):
SVHTmax(t)= 216,04MVA từ (14-16)h
SVHTmin(t)=146,77MVA từ (18 – 20)h
Như vậy phụ tải trung áp chiếm tỉ trọng lớn trong tổng công suất phát của
nhà máy. Vì vậy việc cung cấp điện cho phụ tải này rất quan trọng.
- Nhà máy điện thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lượng công suất đáng kể (lớn
hơn lượng dự trữ công suất quay của hệ thống) nên có ảnh hưởng rất lớn đến
độ ổn định động của hệ thống.

CHƯƠNG II:
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG
I. Xác định các phương án nối dây:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-13-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

- Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá
trình thiết kế nhà máy điện.
- Cơ sở xác định các phương án nối dây của nhà máy:
+ Nhà máy có 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy :
PdmF = 60 (MW), SdmF = 75 (MVA)
+ Phụ tải địa phương: SDPmax = 17,24 (MVA) từ 08-12 h, chiếm 22.99 %
công suất phát định mức một tổ máy. Giả thiết phụ tải địa phương trích điện
từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có
Smax
17,24
DP
�100% 
�100%  11,49%  15%

2�S�M MF
2�75
Nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải địa phương sẽ
được lấy từ đầu cực máy phát nối với tự ngẫu.
+ Phụ tải trung áp :
STAmax (t) = 94,11 (MVA) từ 6-12 h
STAmin (t) = 70,58 (MVA) từ 00-06 h, lớn hơn công suất một tổ máy phát
nên ta chỉ dùng tối đa một bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây ghép vào
thanh góp điện áp trung áp để tránh trường hợp công suất truyền 2 lần qua
máy biến áp khi phụ tải trung áp min. Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc
thì bỏ qua điều kiện này.
+ Tổng công suất phía cao áp:
SCAmax = SCA + SVHT = 256,04 (MVA) từ 14-16 h
SCAmin = 196,77 (MVA) từ 18-20 h
Công suất tải lên phía điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống:
SdtHT = 120(MVA) nên phải đặt ít nhất 2 máy biến áp.
+ Cả hai phía điện áp 110 kV và 220 kV đều có trung tính trực tiếp nối đất
nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu nối theo sơ đồ bộ với máy phát điện
nhưng chỉ sử dụng tối đa 2 máy để sơ đồ tránh phức tạp.
Trên cơ sở những phân tích ở trên ta đưa ra những phương án sau:

1.Phương án 1:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-14-

Lớp: Hệ Thống Điện

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện
STA

HT

220kV

B3

B1

B2

STD F3

STD F1

STD F2

110kV

B6

B7

S ĐP

B4

B5

STD F4

F5

Hình 1.1 Phương án 1
Nhận xét:
- Ghép ba bộ máy phát điện - máy biến áp vào thanh góp phía cao còn phía
trung ghép 2 bộ , hai máy biến áp tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai
bên cao và trung còn cung cấp cho phụ tải địa phương.
Phụ tải địa phương SDP được cung cấp điện từ hai máy biến áp tự ngẫu.
- Ưu điểm:
Nếu trào lưu công suất trao đổi giữa bên cao và bên trung thấp thì tổn thất
công suất sẽ thấp.
Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải .
- Nhược điểm:
Toàn bộ thiết bị phân phối phức tạp; có nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư sẽ
tăng lên.

2. Phương án 2:
- Ở phương án này, ta chuyển 1 bộ MF- MBA 2 cuộn dây nối với thanh

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-15-

Lớp: Hệ Thống Điện

S TD


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

góp cao áp ở phương án 1 sang nối với thanh góp phía trung áp.
- Ưu điểm: tiết kiệm chi phí đầu tư máy biến áp so với phương án 1, khả
năng đảm bảo cung cấp điện và độ tin cậy cao.
- Nhược điểm: có một phần công suất thừa truyền hai lần qua các máy
biến áp khi hệ thống đòi hỏi hai bộ B2 và B3 phải phát công suất định
mức mà phụ tải trung áp tại một số thời điểm lại nhỏ hơn công suất 2 bộ
này, làm tăng tổn thất công suất. Nhưng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp
tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất nhỏ.

Hình 2.2 Phương án 2
3 .Phương án 3:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-16-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

SCA

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

STA

HT
220KV

AT1

F1
STD

110KV

AT2

F2
S DP S DP

STD

B1

B2

STD F3

STD F4

B3

F5

S TD

Hình 3.3 Phương án 3.
- Ở phương án này, ta sử dụng cả 3 bộ MF- MBA 2 cuộn dây để nối với
thanh góp trung áp.
Ưu điểm: sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên tiết kiệm chi phí đầu
tư máy biến áp nhất.
Nhược điểm: giống phương án 2.
Kết luận: Ta thấy 2 phương án sau có chi phí đầu tư máy biến áp tiết kiệm
mà vẫn đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, ta sẽ chọn 2 phương án này để so
sánh chỉ tiêu về mặt kinh tế và kĩ thuật nhằm chọn ra phương án tối ưu nhất
để tính toán thiết kế nhà máy.

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-17-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

II.Chọn máy biến áp
1.Phương án 1:
STA

HT

220kV

110kV

AT2

AT1
B1

STD1F1

B2

F2

F3

SDP
 STD2
2

SDP
 STD3
2

B3

STD4 F4

F5

STD5

Hình2.4 Phương án 1
a) Chọn máy biến áp:
Đối với các máy biến áp B1, B2 và B3 thì công suất được chọn như
sau:
SBdm ≥ SFdm = 75 (MVA)
B1 chọn kiểu TДЦ có thông số như sau:
Bảng 2.1
3
Sdm
UCdm
UHdm
UN %
I0 %
P0
PN
Giá 10
(kW)
(kW)
(MVA) (kV)
(kV)
Rub
80
242
10.5

80
320
11
0.6
90
-

B2, B3 chọn kiểu TДЦ có thông số như sau:
Bảng 2.2
Sdm
UCdm
UHdm
UN %
P0
PN
(kW)
(kW)
(MVA) (kV)
(kV)

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-18-

I0 %

Giá 10
Rub

Lớp: Hệ Thống Điện

3


Đồ án tốt nghiệp

80

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

121

10.5

70

310

10.5

0.55

80

- Đối với 2 máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2 thì công suất được chọn như sau:

1
SATdm � �SFdm

Trong đó: α=

U C -U T 220-110
=
=0,5 hệ số có lợi của máy biến áp tự gẫu
UC
220

1
SATdm � �75  150MVA
0,5
- AT1, AT2 chọn kiểu ATДЦTH có thông số như sau:
Bảng 2.3
Sdm
(MVA)
160

U (kV)
C
230

T
121

H
11

P0 PN
(kW) (kW)
85

380

UN%
C-T
11

C-H
32

T-H
20

I0%

Giá
3
10 Rub

0.5

200

b) Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình
thường:
- Đối với máy biến áp 2 cuộn dây B1 và B2:
Để thuận tiện vận hành, các bộ MF- MBA 2 cuộn dây ta cho làm việc với
phụ tải bằng phẳng suốt cả năm, do đó công suất tải mỗi bộ là:
1
1
SB1=SB2=SB3=SFdm  �STDmax  75 �18,75 =71,25 (MVA)

5
5
Đối với 2 máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 :
Công suất truyền lên phía cao áp của mỗi máy tự ngẫu:
1
2

SC1(t)=SC2(t)= �(SVHT(t)+SCA(t)-SB1)
Công suất truyền lên phía trung áp của mỗi máy tự ngẫu:
1
2

ST1(t)=ST2(t)= �(STA(t) - SB2 - SB3)
Công suất truyền lên phía hạ áp của mỗi máy tự ngẫu:
SH1(t)=SH2(t) = SC1(t)+ST1(t)
Dựa vào tính toán cân bằng công suất ở chương 1, ta có bảng kết quả
tính toán phân bố dòng công suất ở các phía của máy biến áp tự ngẫu như
sau:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-19-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Bảng 2.4
t (h)

SC1(t)
(MVA)

ST1 (t)
(MVA)

SH1(t)
(MVA)

0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24

73.03
88.55
86.82
68.64
75.07
9
92.39
90.04

62.76
68.75

-35.96
-24.19
-24.19
-24.19
-28.90
-28.90
-26.54
-26.54
-31.25

37.07
64.36
62.63
44.45
46.17
63.49
63.50
36.22
37.50

Dấu “ - ” trước công suất của phía trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải
công suất từ phía trung áp sang phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu
Như vậy máy biến áp tự ngẫu luôn làm việc theo chế độ truyền tải công suất
từ hạ áp và trung áp lên cao áp nên cuộn nối tiếp mang tải lớn nhất. Ta chỉ
cần kiểm tra quá tải đối với cuộn nối tiếp của máy biến áp: Trong chế độ này
cuộn nối tiếp chịu tải lớn nhất và được xác định như sau:
SNT max  (a�ST  a�SH )max  a�SC1max

= 0,5 ×92,39 = 46,195 (MVA)
Mặt khác công suất định mức của cuộn nối tiếp là:
SNT max   �SATdm =0,5×160=80(MVA)
Ta thấy: SNTmax  SNTdm nên 2 máy biến áp tự ngẫu đều làm việc bình thường.
 Kiểm tra quá tải khi sự cố:
Vì công suất định mức của các máy biến áp 2 cuộn dây được chọn theo công
suất định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối
với máy biến áp tự ngẫu.
Ta sẽ kiểm tra quá tải khi sự cố của máy biến áp tự ngẫu đối với mọi thời
điểm trong ngày.
Khi sự cố bộ MF- MBA 2 cuộn dây bên trung áp: (giả sử hỏng B2)
+ Ta xét tình huống cụ thể trong khoảng thời gian từ 0-6 h:
STA = 70,58 (MVA), SCA = 35 (MVA), SVHT = 182,32 (MVA)
SDP = 13,79 (MVA), STDmax = 18,75 (MVA)
Công suất tải sang phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-20-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

STA  SB3 70,58 71,25

 0,33(MVA)

2
2
- Trong lúc quá tải sự cố, các máy phát được điều chỉnh phát hết công suất
định mức nên công suất từ cuộn hạ của mỗi máy tự ngẫu lúc này là:
1
1
SH1  SH2  SFdm  �SDP  �ST Dmax
2
5
1
1
 75 �13,79  �18,75  64,35(MVA)
2
5
- Công suất tải lên phía cao áp của mỗi máy tự ngẫu là:
SC1= SC2 = SH1- ST1 = 64,35 +0,33 =64,68 (MVA)
ST1  ST2 

STA

HT

220kV

110kV

AT2

AT1
B1

STD1F1

B2

F2

F3

Sdp
2

 Std 2

Sdp
2

 Std 3

B3

STD4 F4

F5

STD5

Hình2.6: Sự cố bộ MF-MBA 2 cuộn dây bên trung áp.
- Do đó lượng công suất nhà máy cấp cho hệ thống còn thiếu:
Sthieu  SVHT  (SB1  SC1  SC2 )  SCA

 182,32  (71,25  64,68+64,68)  35  16,71 (MVA)
Sthieu < SdtqHT = 120 (MVA) nên hệ thống làm việc bình thường.

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-21-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Trong chế độ này, các máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ tải từ hạ áp
sang cao áp và trung áp nên cuộn hạ có tải lớn nhất mà cuộn hạ được chọn
theo điều kiện công suất định mức của MBA tự ngẫu nên không bao giờ quá
tải.
Vậy các máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong trường hợp này.
+ Đối với các khoảng thời gian còn lại trong ngày ta có bảng tính toán như
sau:
Bảng 2.5 Tổng hợp kiểm tra quá tải khi sự cố bộ MF- MBA 2 cuộn dây trung áp
ST1 (t)(MVA)
SH1(t)(MVA)
SC1(t)(MVA) Sthieu(MVA)
t (h)

00-06
06-08
08-10

10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24

-0.335
11.43
11.43
11.43
6.72
6.72
9.08
9.08
4.37

64,35
64.35
62.63
62.63
64.35
63.49
63.49
63.49
64.78

64.68
52.92
51.2

51.2
57.63
56.77
54.41
54.41
60.41

16.71
71.26
70.95
34.88
34.88
71.25
71.26
16.70
16.69

- Dựa vào bảng trên ta thấy các máy biến áp tự ngẫu luôn làm việc theo
chế độ truyền tải công suất từ phía hạ áp lên phía trung áp và cao áp nên
cuộn hạ có tải lớn nhất mà cuộn hạ được chọn theo điều kiện công suất định
mức của MBA tự ngẫu nên không bao giờ quá tải.
Sthieu < SdtqHT = 135 (MVA) hệ thống làm việc bình thường.
 Khi sự cố bộ MF- MBA 2 cuộn dây bên cao áp:
Ta không cần kiểm tra chế độ này vì sự cố bộ MF- MBA 2 cuộn dây bên cao
áp không ảnh hưởng đến lượng công suất truyền tải giữa các cuộn dây của
máy biến áp tự ngẫu và công suất bộ này là:
SB1 = 74.025 MVA < 135 MVA = SdtqHT nên hệ thống làm việc bình thường.
 Khi sự cố 1 trong 2 máy biến áp tự ngẫu: giả sử sự cố AT2

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-22-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

Hình 2.8: Sự cố máy biến áp tự ngẫu AT2
- Công suất tải sang phía trung áp của AT1 là:
ST1  STA  SB2  SB3
-

=70,58 – 71,25 –71,25 = -71,92 (MVA)
Công suất tải lên từ cuộn hạ áp của AT1 là:
1
5

1
5

SH1 =SFmax–SDP– �STDmax= 75–13,79– �18,75 =57,46 (MVA)
-

Công suất tải lên phía cao áp của AT1 là:
SC1 = SC2= SH1 – ST1 = 57,46 + 71,92 = 129,68 (MVA)
Do đó lượng công suất cấp cho hệ thống còn thiếu :
Sthieu = SVHT –( SB1 + SC1 ) +SCA

= 182,32 –(71,25+129.68) +35 =16,39 (MVA)
Sthieu < SdtqHT = 135 (MVA) nên hệ thống làm việc bình thường.
Trong chế độ này, máy biến áp AT1 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp và
trung áp sang cao áp nên cuộn nối tiếp có tải lớn nhất, ta chỉ cần kiểm tra quá
tải đối với cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu.
- Cuộn nối tiếp mang tải là:
SNT1 = α ×(SH1–ST1) = 0,5×(57,46 +71,92) = 64,69 (MVA)
SNT1 < SNTdm nên cuộn nối tiếp không bị quá tải.
Vậy máy biến áp AT1 vẫn làm việc bình thường trong trường hợp này.
+ Đối với các khoảng thời gian còn lại trong ngày ta có bảng tính như sau:
Bảng 2.7 Tổng hợp kiểm tra quá tải khi sự cố máy biến áp tự ngẫu AT2 cuộn
dây bên cao áp:

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-23-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

t (h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16

16-18
18-20
20-24

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

ST1 (t)(MVA) SH1(t)(MVA) SC1(t)(MVA)

-71.92
-48.39
-48.39
-48.39
-57.80
-57.80
-53.09
-53.09
-62.50

57.46
57.46
54.01
54.01
57.46
55.74
55.74
55.74
58.32

129.68
105.85

102.40
102.40
115.26
113.54
108.83
108.83
120.82

Sthieu(MVA) SNT(MVA)
16,39
71.25
71.25
34.88
34.88
71.25
71.25
16.69
16.69

64.69
52.92
51.20
51.20
57.63
56.77
54.41
54.41
60.91

Dựa vào bảng trên ta thấy các máy biến áp luôn làm việc theo chế độ truyền

tải công suất từ phía hạ áp và trung áp lên cao áp:
STnmax< STNdm =80 (MVA)
Sthieu< SdtqHT =120 (MVA)
Vậy khi sự cố bộ máy biến áp AT2, máy AT1 không bị quá tải.
2. Phương án 2:

Hình2.9: Phương án 2
a) Chọn máy biến áp:
- Đối với các máy biến áp B1, B2 và B3 thì chọn kiểu TДЦ có thông số:
Bảng 2.8

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-24-

Lớp: Hệ Thống Điện


Đồ án tốt nghiệp

Sdm
(MVA)
80

Thiết kế phần điện nhà máy nhiêt điện

UCdm
(kV)
121

UHdm
(kV)
10.5

P0
(kW)
70

PN
(kW)
310

UN %

I0 %

10.5

0.55

Giá 10
Rub
80

Đối với 2 MBA tự ngẫu AT1, AT2 chọn kiểu ATДЦTH có thông số:
Bảng 2.9
Sdm
U (kV)
UN%
P0 PN

I0%
(kW) (kW)
(MVA)
C
T
H
C-T C-H T-H
160
230 121
11
85
380
11
32
20
0.5

Giá 10
Rub
200

b) Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình
thường:
- Đối với 2 máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 :
Công suất truyền lên phía cao áp của mỗi máy tự ngẫu:
1
2

SC1(t)=SC2(t)= �(SVHT(t)+SCA(t))
Công suất truyền lên phía trung áp của mỗi máy tự ngẫu:

1
2

ST1(t)=ST2(t)= �(STA(t) - SB1 - SB2- SB3)
Công suất truyền lên phía hạ áp của mỗi máy tự ngẫu:
SH1(t)=SH2(t) = SC1(t)+ST1(t)
- Dựa vào tính toán cân bằng công suất ở chương 1, ta có bảng kết quả tính
toán phân bố dòng công suất ở các phía của máy biến áp tự ngẫu như sau:
Bảng 2.10
SC1(t)(MVA)
ST1 (t)(MVA)
SH1(t)(MVA)
t (h)
0-6
108.66
-71.58
37.08
6-8
124.17
-59.82
64.35
8-10
122.45
-59.82
62.63
10-12
104.26
-59.82
44.44
12-14

110.69
-64.52
46.17
14-16
128.02
-64.52
63.50
16-18
125.66
-62.17
63.49
18-20
98.38
-62.17
36.21
20-24
104.38
-66.87
37.51
- Từ bảng trên ta thấy rằng máy biến áp tự ngẫu luôn làm việc theo chế độ
truyền tải công suất từ hạ áp và trung áp lên cao áp nên cuộn nối tiếp
mang tải lớn nhất. Ta chỉ cần kiểm tra quá tải đối với cuộn nối tiếp của
máy biến áp: Cuộn nối tiếp chịu tải lớn nhất được xác định như sau:
SNT max  ( �ST   �SH )max   �SC1max

Sinh viên thực hiện: Bàn Văn Quỳnh

-25-

Lớp: Hệ Thống Điện

3

3