ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ
--------------------------

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập –Tự do – Hạnh phúc
--------------------------

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Ngọc Thạch
Lớp

: KTĐ - ĐT K36A

I. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
II. SỐ LIỆU
1.Nhà máy điện gồm 5 tổ máy x 57 MW
Bảng biến thiên công suất phát hàng ngày theo thời gian.
t(h)

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

P%

80

80

95
α

100

85

100

85

75

Hệ số tự dùng cực đại

=1,6%

2.Phụ tải địa phương : Uđm=10kV; Pmax=15MW; cos

Gồm: 2 đường dây cáp kép x 3 MW
5 đường dây cáp đơn x2 MW
Bảng biến thiên phụ tải hàng ngày theo thời gian.

ϕ

=0,85

t(h)

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

P%

60

65

85

100

90

80

70

60

Thời gian cắt của role tC = 0,5 sec
3.Phụ tải trung áp:Uđm=100kV; Pmax=110 MW; cos

ϕ

=0,88

Gồm : 2 đường dây cáp kép x 25 MW
3 đường dây cáp đơn x 20 MW
Biến thiên phụ tải hàng ngày theo thời gian :
t(h)

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

P%

65

70

90

85

85

100

70

60

4.Hệ thống :Uđm=220kV; Sđm=3500 MVA (Không kể nhà máy thiết kế)


- Công suất ngắn mạch: SN=4300 MVA
- Dự trữ quay hệ thống: 180 MVA
- Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 125km
III.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
2. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy
3. Tính toán ngắn mạch
4. So sánh kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu
5. Tính chọn khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua
6. Tính chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
IV. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 05/10/2017
V. Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: 02/1/2018
Bình Định, ngày 20 tháng 12 năm 2017
TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ts. Huỳnh Đức Hoàn


MỤC LỤC


DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG


Đồ án tốt nghiệp đại học

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy
mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh những ngành công nghiệp
khác thì ngành công nghiệp năng lượng của những năm gần đây cũng đạt được
những thành tựu đáng kể, đáp ứng được nhu cầu của đất nước. Cùng với sự phát
triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầu điện năng trong các lĩnh
vực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Hiện nay nền kinh
tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, dẫn đến phụ tải điện ngày càng phát triển. Do
vậy việc xây dựng thêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu của
phụ tải. Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong việc thiết
kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ
thống kinh tế quốc dân. Do đó việc tìm hiểu nắm vững công việc thiết kế nhà máy
điện, để đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn và kinh tế
là yêu cầu quan trọng đối với người kỹ sư điện.
Nhiệm vụ đồ án thiết kế của em là thiết kế nhà máy thủy điện. Với những
kiến thức thu nhận được qua các năm học tập và sự hướng dẫn tận tình của thầy
Ts.Huỳnh Đức Hoàn, đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp
của mình.
Vì thời gian và kiến thức có hạn, nên đồ án của em không tránh khỏi những
sai sót. Em kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thức
trước khi ra trường .
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn cùng tất cả các thầy cô
giáo đã truyền thụ kiến thức cho em để cho em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ
thiết kế.

Bình Định, ngày 20 tháng 12 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Thạch

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

6

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững số liệu đã
cho cũng như xác định các yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi trong quá trình thiết kế. Việc
tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suất nhà máy thiết kế
trao đổi với hệ thống điện cực kì quan trọng, là cơ sở giúp chúng ta xây dựng được
bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện để
chọn các phương án nối điện toàn nhà máy tối ưu với thực tế yêu cầu thiết kế.
1.1.Chọn máy phát điện
Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta ngày
càng xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suất lớn, đây là
phần không thể thiếu được trong hệ thống năng lượng. Thiết bị quan trọng nhất
trong các nhà máy điện là máy phát điện, các máy phát điện biến đổi cơ năng thành
điện năng tạo thành các nguồn cung cấp cho hệ thống.
Ngoài ra, máy phát điện có khả năng điều chỉnh công suất của mình,do đó
giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng (điều chỉnh điện áp

và tần số của hệ thống điện).
Trong quá trình thiết kế, khi chọn số lượng và công suất máy phát điện
(MPĐ) cần chú ý điểm sau:
MPĐ có công suất càng lớn thì hiệu suất làm việc càng lớn nên lượng tiêu
hao nhiên liệu để sản xuất ra 1 đơn vị điện năng và chi phí vận hành hàng năm càng
đmF

nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi : S

≤

dt

S

.

đmF

S
S

: là công suất định mức của máy phát điện.
dt

: là công suất dự trữ của hệ thống.

Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn MPĐ cùng loại.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

7

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học

đmF

Chọn điện áp định mức phát (U
): càng lớn thì dòng điện làm việc và
dòng điện ngắn mạch càng nhỏ nên càng dễ chọn thiết bị. Trong nhiệm vụ thiết kế
là nhà máy nhiệt điện với 5 tổ máy,công suất mỗi tổ máy là 57 MW.Ta chọn 5 máy
phát thủy điện CB-660/185-32 với các thông số cho ở bảng 1.1 (nguồn: [1])
Bảng 1.1. Thông số của máy phát điện.
Loại MPĐ

S
(MVA)

P
U
(MW) (kV)

I
(kA)

CB-660/185-32

67,1

57

3,7

10,5

Cos

X’’

ϕ
0,85

X’
d

0,2

X
d

d

0,29

1,04

1.2.Tính toán cân bằng công suất

Tại mỗi thời điểm điện năng hoặc là công suất sản suất ra đúng bằng công
suất phụ tải.
Đối với người vận hành thì đồ thị phụ tải dùng để sản xuất, sửa chữa và thay
thế các thiết bị.
Đối với người thiết kế dựa vào phụ tải ở các cấp điện áp để chọn sơ đồ thiết
kế nhà máy điện và trạm biến áp. Tiến hành tính toán kinh tế kỹ thuật để chọn
phương án tối ưu.
Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng:
+ Tiến hành tính toán và chọn thiết bị.
+ Hệ số công suất Cosφ của phụ tải không khác nhau nhiều. Để đơn giản ta
tính toán phụ tải, cân bằng công suất theo công suất biểu kiến.
max

+ Mỗi cấp điện áp cho P
, Cos
phụ tải), cho P%(t) là công suất tại thời điểm t.

ϕ

(là hệ số công suất trung bình của

P%(t) =

⇒ P(t) =

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

8

P(t)

.100%
Pmax

P%(t)
.Pmax
100

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học

⇒ S(t) =

P(t)
Cosϕ

Trong đó: P(t): là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t): là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
ϕ

Cos

: là hệ số công suất phụ tải.

1.2.1.Phụ tải địa phương
Ta có:
U
P
 Cos

đm

= 10 kV

max

= 15 MW
ϕ

= 0,85

P%(t)
100

Áp dụng công thức trên ta có: PUF (t) =

max

.P

PUF (t)
Cosϕ

SUF(t) =

Bảng 1.2. Bảng tính toán phụ tải điện áp máy phát.
t (h)

S (MVA) 0-6

CS
PUF%
60
PUF (t)
9
(MW)
SUF (t)
10,59
(MVA)

6-8

8-12

65

85

9,75
11,47

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

100

90

80

70

60

12

10,5

9

14,11

12,35

10,59

17,64

12,75
15

15,88
13,5

15

15

17,64

14,11

15,88

12,35
11,47
10,59

10,59

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch
0

6

8

Kỹ thuật điện – điện tử K36A
t (h)

9

12

14

16

18

20

24


Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 1.1. Đồ thị thời gian phụ tải điện áp máy phát.

1.2.2.Phụ tải trung áp
đm

Ta có:  U
P

= 110 kV

max

 Cos

= 110 MW
ϕ

= 0,88
PT (t) =

Áp dụng công thức trên ta có:
ST (t) =

PT %(t)
.Pmax
100

;

ST(t) =

PT (t)
Cosφ

Sau khi tính toán kết quả ghi vào bảng sau:
Bảng 1.3. Bảng tính toán phụ tải trung áp.
t(h)

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

PT%

65

70

90

85

85

100

70

60

PT(t)
(MW)

71,5

77

99

93,5

93,5

110

77

66

ST(t)
(MVA)

81,25

87,5

112,5

106,25

106.25

125

87,5

75

CS

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian:

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

10

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học

125

S (MVA)
106,25

87,5

87,5

81,25

75

t (h)
0

6
6

8

12

14

18

16

20

24

Hình 1.2. Đồ thị thời gian phụ tải trung áp.

1.2.3.Phụ tải của toàn nhà máy
Ta có:  U
P
 Cos

đm

= 10,5 kV

NM

Fdm

= n.P
ϕ

= 5.57 = 285 MW

= 0,85
NM

Áp dụng công thức trên ta có: P

(t) =

PNM %(t)
100

.P

max

PNM (t)
Cosϕ

SNM(t) =

Bảng 1.4. Bảng tính toán phụ tải toàn nhà máy

t(h)

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

PNM %

80

80

95

100

85

100

85

75

PNM (t)
(MW)

228

228

270,75

285

242,25

285

242,25

213,75

CS

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

11

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
SNM (t)
(MVA)

268,23

268,23

318,52

S (MVA)

335,29

285

335,29

335,29

285

251,47

335,29

318,52
285

285

268,23

251,47

t (h)
0

6

8

12

14

16

18

20

24

Hình 1.3. Đồ thị thời gian phụ tải toàn nhà máy.
1.2.4.Phụ tải tự dùng

Công suất tự dùng:

Ptd = 1,6%Pnm =

1, 6
100

Ptd(t)

.285 = 4,56 MW
4,56
0,85

Cosϕ

Stdmax =
=
= 5,36 MVA
Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo biểu thức sau:
Snm (t)
Snm

Trong đó :

Ta có:

Std(t) = Stdmax(0,4 + 0,6
)
Std(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t
Snm(t) : công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t

Snm : công suất đặt của toàn nhà máy
α
: số phần trăm lượng điện tự dùng
Snm = n.SdmF = 5.67,1 = 335,5 MW

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

12

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
Ta có bảng biến thiên phụ tải tự dùng:
Bảng 1.5. Bảng tính toán phụ tải tự dùng.
t(h)

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

SNM(t)
(MVA)

268,23

268,23

318,52

335,29

285

335,29

285

251,47

Std(t)
(MVA)

4,71

4,71

5,19

5,36

4,87

5,36

4,87

4,55

CS

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian
S (MVA)

5,19

4,71

5,36

5,36
4,87

4,71

4,87

4,55

t (h)
6

0

8

12

14

16

18

20

24

Hình 1.4. Đồ thị thời gian phụ tải tự dùng.

1.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ
thống
Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần tự dùng, một phần cung cấp cho
phụ tải điện áp máy phát, một phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110kV phần còn
lại phát về hệ thống.
Như vậy công suất phát về hệ thống được xác định như sau:
SVHT(t) = SNM(t) – ( SUF(t) + ST(t) + Std(t))
Bảng biến thiên công suất tổng hợp:

Bảng 1.6. Bảng tính toán công suất phát vào hệ thống.
t(h)
CS

0-6

6-8

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

8-12

12-14

13

14-16

16-18

18-20

20-24

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
SNM(t)
(MVA)

268,23

268,23

318,52

335,29

285

335,29

285

251,47

Std(t)
(MVA)

4,71

4,71

5,19

5,36

4,87

5,36

4,87

4,55

SUF(t)
(MVA)

10,59

11,47

15

17,64

15,88

14,11

12,35

10,59

ST(t)
(MVA)

81,25

87,5

112,5

106,25

106,25

125

87,5

75

164,55

185,83

206,04

335,29
158

190,83

180,28

161,33

180,28

285

161,33

SHT(t)
S (MVA) 171,68
(MVA)

318,52

S (MVA)

206,04

171,68

190,82

185,83

164,55

285
158

268,23

SNM
251,47

t (h)
0

6

8

14

12

16

18

20

24

Hình 1.5. Đồ thị công suất phát về hệ thống
144,47
132,69

96,55

129,25

127
STD+SUF
+ ST

104,72

103,68

90,14

STD+SUF
15,3

20,75 19,46
17,22

16,18

5,19
SVTH:
Nguyễn Ngọc
4,71 Thạch
4,71
0

6

8

5,35 14
4,87
12

14

15,14

5,36 Kỹ4,87
STD
thuật điện
– điện tử
K36A
4,55
t(h)
16

18

20

24


Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 1.6. Đồ thị phụ tải tổng hợp.

1.2.6. Nhận xét chung
Nhà máy không có phụ tải cao áp chỉ có phụ tải trung áp, phụ tải địa
phương, công suất thừa phát về hệ thống.
+ Phụ tải điện áp máy phát :
SUFmax = 17,64 MVA
S UFmin = 10,59 MVA

Gồm : 2 đường dây cáp kép x 3 MW
5 đường dây cáp đơn x 2 MW
+ Phụ tải phía trung áp
:
STmax
S Tmin

= 125 MVA
= 75 MVA

Gồm : 2 đường dây cáp kép x 25 MW
3 đường dây cáp đơn x 20 MW
+ Công suất phát về hệ thống
: SHTmax = 206,04 MVA
SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

15

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
S HTmin = 158 MVA
Vì dự trữ quay của hệ thống là 180 MVA lớn hơn S HTmin nên phải đặt ít nhất
hai máy biến áp liên lạc.
Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta nhận thấy rằng nhà máy luôn cung cấp đủ
công suất cho các phụ tải và phát công suất thừa lên lưới.
Vì cấp điện áp 220kV, 110kV có trung tính trực tiếp nối đất nên ta dùng
máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa cấp điện áp máy phát, cấp điện áp
trung và cấp điện áp cao.Như thế vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật, lại vừa kinh tế hơn.

Xét tỷ số:

SUFmax ×100 = 17,64 ×100
2.67,1
2.SdmF

= 13,14% < 15 %

Vì phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% lượng công suất phát nên
không cần dùng thanh góp đầu cực máy phát.
Từ các cơ sở trên ta có thể đưa ra các phương án nối dây được trình bày ở
chương 2.

Chương 2
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY
2.1. Chọn phương án nối dây
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá
trình thiết kế nhà máy điện.Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộ phụ tải và
yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho đảm bảo
các yêu cầu sau:
Khi làm việc bình thường phải cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tải theo yêu
cầu, khi sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải quan
trọng tránh trường hợp công suất tải qua nhiều lần máy biến áp gây tổn thất điện
năng.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

16

Kỹ thuật điện – điện tử K36A

Đồ án tốt nghiệp đại học
Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không được lớn hơn dự trữ
quay của hệ thống.
Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ
các bộ máy phát - máy biến áp,nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vượt quá
15% công suất của bộ.
Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc
hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn.
Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và cao đều có
trung tính trực tiếp nối đất.
Các phương án nối điện có thể đưa ra như sau:
2.1.1. Phương án 1
Phương án này có hai máy phát điện -máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh
góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV và một máy phát 2 cuộn dây
nối lên thanh góp 220kV.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.
-Ưu điểm :
Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành
hạ hơn giá máy biến áp 220kV.
Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
-Nhược điểm:
HT

Tổn thất công suất lớn khi STmin
220kV

B1

B3

B2

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch
F1

ST

F2

B5

B4

17
F3

110kV

Kỹ thuật điện – điện tử K36A
F4

F5


Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 2.1. Sơ đồ nối điện phương án 1.

2.1.2. Phương án 2
Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có 1 bộ máy phát điện –máy
biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110kV.Như vậy ở phía thanh góp 220kV có
đấu thêm 2 bộ máy phát điện–máy biến áp 2 cuộn dây.
-Ưu điểm:
Bố trí nguồn và tải cân đối
Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn
thất công suất nhỏ.
Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục.
Vận hành đơn giản.
-Nhược điểm:
Có hai bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.
HT

220kV

B1

B2

ST

B3

F1Nguyễn Ngọc
F2 Thạch
SVTH:

B4

F3

18 F4

110kV

B5

Kỹ thuật điện – điện F5
tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 2.2. Sơ đồ nối điện phương án 2.

2.1.3. Phương án 3
Nhà máy dùng năm bộ máy phát - máy biến áp:ba bộ nối với thanh góp
220kV,hai bộ nối với thanh góp 110kV.Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc
giữa thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện
áp máy phát UF.
-Ưu điểm:
Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục.
-Nhược điểm:
Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn,đồng thời trong quá
trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng,tổn thất công suất lớn.
Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây
chung lớn so với công suất của nó.

HT

220kV

B1

B2

B3

F2

B5

B4

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch
F1

ST

F3

STD 19

110kV

B7

Kỹ thuật điện – điện F5

tử K36A
F4


Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 2.3. Sơ đồ nối điện phương án 3.

2.2. Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu
Các phương án đã nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật tuy nhiên mỗi phương
án đều có những ưu nhược điểm riêng. Do đó cần phải phân tích kĩ sơ bộ để loại trừ
phương án ít được sử dụng và giữ lại các phương án thông dụng nhất, sau đó tính
toán cụ thể tìm ra phương án tối ưu.
So sánh giữa phương án 1,2 và 3 ta thấy sơ đồ nối dây của phương án 1 và
phương án 2 đều đơn giản, độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo về mặt kỹ thuật.
Phương án 3 có số lượng máy biến áp nhiều nhưng khác loại nên không đảm
bảo về mằt kinh tế lẫn kỹ thuật.Vì vậy, chọn phương án 1 và phương án 2 để tính
toán.
2.3. Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối công suất cho các máy
biến áp
2.3.1. Chọn công suất máy biến áp
Vốn đầu tư máy biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn
đầu tư của hệ thống điện, vì vậy chọn số lượng máy biến áp và công suất định mức
của chúng là việc làm rất quan trọng. Vì vậy trong thiết kế nhà máy điện, ta mong
muốn công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để giảm tổn thất điện
năng nhưng vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ. Trong thiết kế này,
giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt
nên không cần hiệu chỉnh công suất của chúng. Nguyên tắc chung để chọn máy biến
áp là chọn công suất định mức của máy biến áp lớn hơn hoặc bằng công suất cực
đại, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải.

2.3.1.1. Phương án 1
+ Bộ máy phát–máy biến áp hai cuộn dây (phía thanh góp 110kV)
SđmB5 ≥ SđmF = 67,1 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm = 80 MVA có các thông số sau (Nguồn: [1]).
SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

20

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
Bảng 2.1.Thông số máy biến áp hai cuộn dây.
Cấp
điện áp

Loại

110

TДЦ

Sđm
MVA
80

Điện áp cuộn
dây, kV
C

H

Tổn thất ,
kW
∆P0

121

10.5

70

UN%

I%

10,5

0,55

∆PN
310

SFdm

α

+ Bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu: SđmB3 = SđmB4 ≥

α=

220 − 110
220

Trong đó:

= 0, 5
67,1

0.5
SđmB3 = SđmB4 ≥
= 134,2 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH có thông số sau (Nguồn: [1])
Bảng 2.2. Thông số máy biến áp tự ngẫu.
Sđm
MVA

Loại
ATДЦTH

160

Điện áp cuộn dây, kV
C
230

T
121

H

11

Tổn thất kW
UN%
I%
P0 PN
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
85 380 11 32
20 0,5

+ Chọn máy biến áp bộ B1 (phía 220kV): máy biến áp B1 được chọn theo
điều kiện sau: SđmB1 ≥ SđmF = 67,1 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA có thông số sau (Nguồn: [1]).
Bảng 2.3. Thông số máy biến áp hai cuộn dây phía 220kV.
Cấp điện
áp
220

Loại
TДЦ

Sđm
MVA

Điện áp cuộn dây kV
C

H

80

242

10.5

Tổn thất kW

∆P0
80

∆PN
320

UN
%

I%

11

0.6

2.3.1.2. Phương án 2
+ Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây (phía thanh góp 110kV)
SđmB4 = SđmB5 ≥ SđmF = 67,1 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA có thông số sau (Nguồn: [1]).

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

21

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
Bảng 2.4. Thông số máy biến áp hai cuộn dây.

Cấp điện
áp
Loại

Sđm
MVA

110

80

TДЦ

Điện áp cuộn
dây, kV
C

H

Tổn thất,
kW
∆P0

121

10.5

70

UN%

I%

10,5

0,55

∆PN

310

+ Bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu:
SFdm
α

SđmB2 = SđmB3 ≥

α=

220 − 110
220

Trong đó:

= 0, 5

67,1
0.5

SđmB2 = SđmB3 ≥
= 134,2 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH có thông số sau (Nguồn: [1]).
Bảng 2.5. Thông số máy biến áp tự ngẫu.
Loại
ATДЦTH

Sđm
MVA
160

Điện áp cuộn dây, kV
C
230

T
121

H
11

Tổn thất kW
UN%

I%
P0 PN
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
85 380 11 32
20 0,5

+ Chọn máy biến áp bộ B1, B2(phía 220kV) : máy biến áp B1, B2 được chọn
theo điều kiện sau:
SđmB1 = SđmB2 ≥ SđmF = 67,1 MVA
Vậy ta chọn máy biến áp TДЦ coù Sñm= 80 MVA có thông số sau (Nguồn: [1]).
Bảng 2.6. Thông số máy biến áp hai cuộn dây phía 220kV.
Cấp điện
áp
220

Loại
TДЦ

Sđm
MVA
80

Điện áp cuộn dây
kV
C

H

242

10.5

Tổn thất kW

∆P0
80

∆PN
320

UN
%

I%

11

0.6

2.3.2. Phân phối công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp
SC(t), ST(t), SH(t): công suất biểu kiến qua cuộn cao, trung, hạ của một máy biến
áp tự ngẫu ở thời điểm t.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

22

Kỹ thuật điện – điện tử K36A

Đồ án tốt nghiệp đại học
SVHT(t), ST(t) : công suất biểu kiến về hệ thống, phụ tải bên trung ở thời điểm
t.
SbC, SbT: công suât biểu kiến phía cao áp, phía trung áp của máy biến áp
hai cuôn dây.
Chiều đi từ máy phát lên thanh góp đối với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ
cuộn hạ lên phía cao và trung đối với máy biến áp liên lạc.
2.3.2.1. Phương án 1
– Máy biến áp hai cuộn dây: phương án này có hai bộ máy biến áp nối vào
thanh góp 110kV. khi phụ tải trung áp nhỏ nhất nhưng vẫn bé hơn công suất tổng
của hai bộ máy biến áp nên sẽ có một lượng công suất truyền qua 2 lần máy biến
áp . Để thuận tiện vận hành, các bộ máy phát điện - máy biến áp (F 4- B4, F5- B5) cho
mang tải với đồ thị bằng phẳng. Do đó tải mỗi máy B4, B5 là:

SbT = SđmF –
– Máy biến áp tự ngẫu:

+ cuộn cao:

SC(t) =

+ cuộn trung: ST(t) =
+ cuộn hạ:

Stdmax
5

1
2

1
2

5,36
5

= 67,1 –

−

(SVHT(t)

−

( ST(t)

= 66,03 MVA

SbT)

2SbT )

SH(t) = SC(t) + ST(t)

Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng:

Bảng 2.7. Bảng phân bố công suất qua MBA tự ngẫu.
t(h)
CS

0-6

6-8

8-12

12-14

14-16

16-18

18-20

20-24

SC(t)
(MVA)

52,83

49,26

59,9

70,01

45,99

62,4

57,12

47,65

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

23

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học
ST(t)
(MVA)

– 25,4

– 22,28

– 9,78

– 12,9

– 12,9

– 3,53

– 22,28

– 28,53

SH(t)
(MVA)

27,43

26,98

50,12

57,11

33,09

58,87

34,84

19,12

2.3.2.2. Phương án 2
– Máy biến áp hai cuộn dây:
Ở phương án này có ba bộ máy biến áp hai cuộn dây trong đó có 1 bộ trực
tiếp nối vào thanh góp 110kV, còn 2 bộ nối trực tiếp vào thanh góp 220kV.
Để kinh tế và vận hành thuận tiện cho 3 bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn
dây (F1- B1, F2- B2, F5- B5) làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng. Do đó công suất
mỗi máy B1,B2,B5 là:

SbT = SbC = SđmF –

–Máy biến áp tự ngẫu:

+ Cuộn cao:

SC(t) =

+ Cuộn trung: ST(t) =
+ Cuộn hạ:

1
2
1
2

Stdmax
5

= 67,1 –

5, 36
5

= 66,03 MVA

( SVHT(t) –2SbC )

( ST(t) – SbT )

SH(t) = SC(t) + ST(t)

Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng:

Bảng 2.8. Phân phối công suất MBA tự ngẫu.
t(h)
CS

0-6

6-8

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

8-12

12-14

24

14-16

16-18

18-20

20-24

Kỹ thuật điện – điện tử K36A


Đồ án tốt nghiệp đại học

SC(t)
(MVA)

19,81

16,24

26,89

37

12,97

29,38

24,11

14,63

ST(t)
(MVA)

7,61

10,73

23,23

20,11

20,11

29,48

10,73

4,48

SH(t)
(MVA)

27,42

26,97

50,12

57,11

33,08

58,86

34,84

19,11

2.3.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
2.3.3.1. Phương án 1
* Khi làm việc bình thường:

- Máy biến áp bộ:
Stdmax
5

SđmB1 = SđmB4 = SđmB5 = 80 MVA > ( SđmF –

) = 66,03 MVA

Máy biến áp tự ngẫu: Từ 16÷18h các máy biến áp tự ngẫu B 2, B3 làm việc
với hạ áp cực đại. Khi đó, cuộn nối tiếp có tải lớn nhất và ta có:
SHmax = 58,87 MVA < SHđm = 0,5.160 = 80 MVA
Nên B2, B3 không bị quá tải lúc làm việc bình thường.
*Khi làm việc lúc sự cố:
a. Giả thiết sự cố máy biến áp ba pha hai cuộn dây B5
Khi hỏng máy biến áp B5 thì bộ máy phát – máy biến áp F 4- B4 cung cấp cho phụ tải
điện áp trung một lượng công suất là:

SbT = SFđm –

1

1

5

5

Stdmax = 67,1 –

.5,36 = 66,03 MVA

Lượng công suất bị thiếu bên phụ tải trung áp là:
Sthiếu = STmax – SbT = 125 – 66,03 = 58,97 MVA
Như vậy công suất truyền qua cấp trung của một máy biến áp liên lạc là:

1
2

58, 97

2
SCT =
Sthiếu =
= 29,48 MVA
Công suất truyền qua cuộn hạ của một máy biến áp liên lạc là:

SVTH: Nguyễn Ngọc Thạch

25

Kỹ thuật điện – điện tử K36A