Đồ án Hệ thống điện Trịnh ngọc nghĩa

Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Lời nói đầu
Nhu cầu về năng l-ợng nói chung, và nhu cầu về năng l-ợng điện nói riêng ngày
càng gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các n-ớc trên thế giới. Việc sử dụng các
nguồn năng l-ợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng l-ợng mới, trong đó
có năng l-ợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng l-ợng
mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từ
thực tế và sau khi học xong ch-ơng trình của ngành hệ thống điện. Em đ-ợc giao nhiệm
vụ thiết kế gồm nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ng-ng hơi, gồm 4 tổ máy,
công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung
áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV.
Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy .
Em xin đ-ợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống
điện - Khoa H thng điện - Tr-ờng Đại học in lc , đã trang bị kiến thức cho em
trong quá trình học.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: Th.S Phạm Ngc Hựng.
Đã nhiệt tình h-ớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này.
Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong các Thầy, Cô giáo trong hội đồng chỉ dẫn và giúp đỡ.
Em xin trân trọng cảm ơn !

Sinh viên
Trnh Ngc Ngha

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL
tr-ờng đại học IN LC
khoa điện-bộ môn hệ thống điện

Nhiệm vụ
Thiết kế tốt nghiệp
PHầN I . THIếT Kế phần ĐIệN TRONG NHà MáY ĐIệN

Nhà máy điện kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy 110 MW
Nhà máy có nhiệm cụ cấp điện cho các phụ tải sau :
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát :Pmax =18 MW ; cos =0,83
Gồm 2kép 3MW 3KM và 4 đơn 1,5MW 3KM.
Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa ph-ơng dùng máy cắt hợp bộ với Icắt=21 KA
và tcắt=0,7sec và cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70 mm2.
2. Phụ tải cấp điện áp trung110 KV : Pmax=160 MW ; cos =0,84
Gồm 1 kép 80MW và2 đơn 50MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
3. Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: Pmax=100MW ; cos =0,84
Gồm 1 kép 100MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng:
4. Nhà máy nối với hệ thống 220KV bằng đ-ờng dây kép dài 120 Km. Công suất hệ
thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống
200MVA; Công suất ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống SN=3000 MVA.
5. Tự dùng : = 7%; cos =0,82.
6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng:
Bảng biến thiên công suất
Giờ

05

58

811 1114

1417

1720

2022

2224

S UF

90

90

90

100

100

100

100

90

S UT

90

80

80

90

90

100

90

90

S UC

90

90

80

95

95

95

95

90

S UTNM

90

80

80

80

100

100

100

90

Phần ii. tính toán ổn định cho nhà máy

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Mục lục
Phần I. thiết kế phần điện nhà máy điện
Ch-ơng 1. Tính toán phụ tải , chọn sơ đồ nối dây
1-1. Chọn máy phát điện.
1-2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.2.2. Đồ thị phụ tải cấp 110kV
1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
1.2.5. Đồ thị phụ tải cấp 220kV
1.2.6. Công suất phát vào hệ thống
1-3. Chọn ph-ơng án nối dây.
1.3.1. Ph-ơng án I
1.3.2. Ph-ơng án II
1.3.3. Ph-ơng án III
Ch-ơng 2. Tính toán chọn máy biến áp
A. Ph-ơng án I
2-1.a. Chọn máy biến áp.
2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.a. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.a. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
*B. Ph-ơng án II
2-1.b. Chọn máy biến áp.

2.1.1.b. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.b. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.b. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2-3.b. Tính toán dòng c-ỡng bức.
Ch-ơng 3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn ph-ơngán tối -u.
3-1. Chọn máy cắt cho các mạch.
3-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối.
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 3


Tr-ờng ĐHL

Đồ án tốt nghiệp

3.2.1. Sơ đồ thiết bị phân phối của ph-ơng án I.
3.2.2. Sơ đồ thiết bị phân phối của ph-ơng án II.
3-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật.
3.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của ph-ơng án I.
3.3.2. Các chỉ tiêu kinh tế của ph-ơng án II.
3-4. So sánh chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật và chọn ph-ơng án tối -.u
Ch-ơng 4. Tính toán ngắn mạch
4-1.. Chọn điểm ngắn mạch.
4-2.. Lập sơ đồ thay thế.
4-3.. Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm.
4.3.1.. Điểm ngắn mạch N1
4.3.2.. Điểm ngắn mạch N2
4.3.3.. Điểm ngắn mạch N3
4.3.4.. Điểm ngắn mạch N3

4.3.5.. Điểm ngắn mạch N4
Ch-ơng 5. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn ph-ơngán tối -u.
5-1. Tính toán dòng c-ỡng bức.
5-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối.
5-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật.
Ch-ơng 6. Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
6-1. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát.
6-2. Chọn thanh góp mềm phía điện áp cao và điện áp trung.
6-3. Chọn máy cắt điện.
6-4. Chọn dao cách ly.
6-5. Chọn cáp và kháng đ-ờng dây cho phụ tải cấp điện áp máy phát.
6-6. Chọn chống sét van cho các cấp điện áp.
6-7. Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo l-ờng cho các cấp.
6-8. Sơ đồ nối dây các thiết bị đo.
Ch-ơng 7. Chọn sơ đồ và các thiết bị tự dùng.
7-1. Sơ đồ tự dùng.
7-2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng.
7.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng.
7.2.2. Chọn máy cắt điện cấp 6,3kV.
7.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptomat.
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Phần ii. TNH TON N NH

Phần I

Phần điện trong nhà máy nhiệt điện
Ch-ơng I

Tính toán phụ tải - chọn sơ đồ nối dây
1.1. Chọn máy phát điện.

Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng. Ngoài ra với
khả năng điều chỉnh đ-ợc công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng
trong việc đảm bảo chất l-ợng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu
của nhà máy nhiệt điện ng-ng hơi gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức :
P = 110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là: TB - 120 -2T3
Các thông số kỹ của máy phát đ-ợc cho trong bảng 1-1 sau:
Bảng 1- 1
S
(MVA)
129,412

P
(MW)
110

n
(V/p)
3000

U
(kV)

10,5

Co
0,85

IdmStato
(A)
7760

IdmRoto
(A)
1830

Xd

Xd '

Xd

0,190

0,278

1,91

1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.

Để đảm bảo chất l-ợng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điện
phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong các
mạng điện). Nh- vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là

vô cùng quan trọng.
Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian.
Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm đ-ợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rất
quan trọng với ng-ời thiết kế và ng-ời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa
chọn đ-ợc ph-ơng án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ
thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

dung l-ợng của máy biến áp, phân bố đ-ợc công suất tối -u giữa các nhà máy điện hoặc
giữa các tổ máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung l-ợng và tính toán tổn thất
trong máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đ-ợc chọn
theo công suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau không
nhiều nên cân bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy
thiết kế. Công thức chung để tính toán thiết kế nh- sau:
S=

P%
.Pmax
100.Cos

(1-1)

Trong đó:

S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp.
Pmax: Công suất tác dụng cực đại.
P % : Công suất tính theo % của công suất cực đại.
Cos : Hệ số công suất phụ tải.

SC

HT

ST

Máy biến áp

F

~

SUF

STD

Sơ đồ chung của một nhà máy điện

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Phụ tải nhà máy theo thời gian đ-ợc xác định theo công thức (1-1)
Với : PNMmax = 440 (MW).
Cos = 0,85
=> SNMmax =

440
Pmax
=
=517,647 (MVA)
0,85
Cos

Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:
Bảng 1-2
Thời gian t(h)

05

514

1422

2224

STNM%

90

80

100

90

STNM(t)(MVA)

465,882

414,118

517,647

465,882

Ta có đồ thị phụ tải sau:

S(MVA)
517,647

465,882

0

414,118

5

465,882

14

22

24

t(h)

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

1.2.2. Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV.
Đồ thị phụ tải trung áp 110kV cũng đ-ợc xác định t-ơng tự nh- trên
Với : PTmax = 150 (MW).
Cos = 0,84.
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

=> S T =
max

Pmax
150

= 178,571 (MVA).

Cos 0,84

Kết quả tính toán đ-ợc ghi ở bảng 1-3.
Bảng 1-3
Thời gian t(h)

05

511

1117

1720

2024

ST%

90

80

90

100

90

ST(t)(MVA)

160,714

142,857

160,714

178,571

160,714

Ta có đồ thị phụ tải sau:

S(MVA)

178,571
160,714 142,857

0

5

160,714

11

160,714

17

20

24

t(h)

Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm bên trung áp

1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
Với :U UFđm = 10,5 kV

Pmax = 20 (MW).
Cos = 0,83 .
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

=> S UF

= 24,096 (MVA).

max

Kết quả tính toán đ-ợc ghi ở bảng 1-4:

Bảng 1-4
Thời gian t(h)

011

1122

2224

SUF%

90

100

90

SUF(t)(MVA)

21,686

24,096

21,686

Ta có đồ thị phụ tải sau:

S(MVA)

24,096

21,686

0

21,686

11

22

24

t(h)

1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng.
Đồ thị phụ tải tự dùng đ-ợc xác định theo công thức sau:
S

(t)
TD

(t )
p NM
S NM

=
.
(0,4 0,6.
) (1-2)
S NM

100 CosTD

Trong đó:
STD(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
PNM = 440 MW công suất tác dụng của nhà máy.
SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
SNM: Công suất đạt của toàn nhà máy. SNM = 517,647MVA.
: Số phần trăm l-ợng điện tự dùng ( = 7%).
CosTD =0,82.

Kết quả tính toán đ-ợc ghi ở bảng 1-5 :

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Bảng 1-5
Thời gian t(h)

05

514

1422

2224

SNM(t)(MVA)

465,882

414,118

517,647

465,882

STD(t)(MVA)

35,307

33,054

37,561

35,307

Ta có đồ thị phụ tải nh- sau:

S(MVA)

37,561
35,307

0

33,054

35,507

5

14

22

24

t(h)

Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy

1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.
Với : PCmax =100 MW.
Cos = 0,84.
=> SCmax =

Pmax
100

119,047 (MVA).
Cos 0,84

Kết quả tính toán đ-ợc ghi ở bảng 1-6:
Bảng 1-6

Thời gian t(h)

08

811

1122

2224

S C%

90

80

95

90

SC(t)(MVA)

107,142

95,238

113,095

107,142

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

S(MVA)

113,095
107,142 95,238

0

5

107,142

11

22

24

t(h)

Hình 1-5 Đồ thị phụ tải ngày đêm bên cao áp.

1.2.6. Công suất phát vào hệ thống.
Công suất phát vào hệ thống đ-ợc xác định theo công thức sau:
SVHT (t) = STNM (t) - [ STD(t) + ST(t) + SUF(t) + SC (t)]

(1-3)

Trong đó:
SNM(t): Công suất của nhà máy tại thời điểm t
STD(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t.
ST(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
SUF(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.
SC(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t.
Kết quả tính toán đ-ợc ghi ở bảng 1- 7:
Bảng 1-7
t(h)

0 5

58

SNM(t)

465,882

414,118

414,118 414,118 517,647 517,647 517,647 465,882

STD(t)

35,307

33,054

33,054

33,054

SC(t)

107,142

107,142

95,238

113,095 113,095 113,095 113,092 107,142

ST(t)

160,714

142,857

142,857 160,714 160,714 178,571 160,714 160,714

SUF(t)

21,686

21,686

21,686

24,096

24,096

SVHT(t)

141,033

109,378

83,159

83,159

182,181 164,324 182,184 141,033

811

1114

1417

37,561

1720

37,561

24,096

2022

37,561

24,096

2224

35,307

21,686

Ta có đồ thị phụ tải nh- sau:

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

S(MVA)

S(nm)

S(vht)

S(c)

S(t)

S(td)
S(UF)

0

5

8

11

14

17

20

22

24

t(h)

Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.3. Chọn các ph-ơng án nối dây:

Qua kết quả tính toán cân bằng công suất ta nhận thấy nhiệm vụ chính của nhà máy
thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện qua l-ới điện 220kV và cung cấp cho phụ tải
cấp điện áp 110kV và 220 kV. Nh- vậy ta có thể đ-a ra một số nhận xét về xây dựng các
ph-ơng án nối dây nh- sau:
- Giả sử phụ tải địa ph-ơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một
l-ợng điện:
max
24,096
SUF
=
=12,048 (MVA)
2
2

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Khi đó l-ợng điện cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm:
max
SUF

.100 24, 096.100

9,309(%) 15(%)
2.SdmF
2.129, 412

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải cấp máy phát.
UC = 220kV; UT = 110kV
Trung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp. Mặt khác hệ số có lợi là:
=

U C U T 220 110

0,5
UC
220

Do vậy có thể dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc
- Cấp điện áp 110KV có công suất :
STmax = 178,571 (MVA)
STmin = 142,857(MVA)
Mà: SdmF = 129,412(MVA).Vậy có thể ghép từ 12 bộ máy phát - máy biến áp ba
pha hai cuộn dây lên thanh góp 110 kV.
- Cấp điện áp 220kVcó:
SCmax =113,095 (MVA)
SCmin =95,238 (MVA)
- Công suất phát về hệ thống:
SHTmax = 182,184 (MVA)
SHTmin = 83,159MVA)
Sdt = 200(MVA)

Do vậy có thể ghép từ 2 đến 3 bộ máy phát - máy biến áp kể cả máy biến áp tự
ngẫu và 2 cuộn dây bên cao áp.
Trên cơ sở phân tích trên, ta có thể đ-a ra 1 số ph-ơng án nối dây nh- sau:

1.3.1. Ph-ơng án I: (Hình 2-1)
ở ph-ơng pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung
áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp.
Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu.

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

SC

ST

HT

220kV

110kV

AT1

AT2

~

~
F1

F2

T3

~

F3

T4

~
F4

Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của ph-ơng án I
* Ưu điểm: chỉ có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao
đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu t- ít.
* Nh-ợc điểm: Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công
suất phụ tải phía trung vào thời điểm phụ tải max nên nguồn công suất thừa đi về phía hệ
thống do đó tổn thất công suất trong máy biến áp là cao.

1.3.2. Ph-ơng án II: (Hình 2-2)
ở ph-ơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp :
10,5 kV, 110kV, 220kV. Nh-ng phía 110kV ta chỉ để một bộ máy phát - máy biến áp và

chuyển một bộ máy phát - máy biến áp sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cung
cấp thêm nguồn công suất phát về phía hệ thống.

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

SC

ST

HT

220kV

T1

110kV

AT3

AT2

~

F1

~

F2

~

F3

T4

~

F4

Hình 2-2. Sơ đồ nối điện của ph-ơng án II.
* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là t-ơng ứng
* Nh-ợc điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu tban đầu so với ph-ơng án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

1.3.3. Ph-ơng án III: (Hình 2-3)

ở ph-ơng án này ta dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha 2 cuộn dây để cung
cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV. Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bộ máy phát.
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV
và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạ
cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát và trích ra một phần cho dự phòng, tự dùng.
SC

HT

ST

110kV

220kV

T2

T1 T1

~
~

F1

AT2

AT1

~

F2

SUF

STD

T3

F3

T4

~

~

F4

Hình 2-3. Sơ đồ nối điện của ph-ơng án III.
* Ưu điểm: Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận
hành. Do phụ tải địa ph-ơng đ-ợc trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảm
bảo cung cấp điện 1 cách liên tục.
* Nh-ợc điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía
cao phức tạp nên vốn đầu t- cao.
* Nhận xét: Qua 3 ph-ơng án đ-a ra ở trên ta thấy rằng ph-ơng án 1 và 2 đơn

giản và kinh tế hơn so với ph-ơng án 3. Tuy vậy nó vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật
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 ph-ơng án 1 và ph-ơng án 2 để tính toán cho các phần sau.

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Ch-ơng II

Tính toán chọn máy biến áp.
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Tổng công suất các
máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện, chọn máy biến áp trong
nhà máy điện là chọn loại, số l-ợng, công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp
đ-ợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình th-ờng và khi xảy ra sự
cố nặng nề nhất.
Các máy biến áp đã đ-ợc hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới. Do vậy
không cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng.
A . Ph-ơng án I.

SCmax =113,095 (MVA)

STmax = 178,571 (MVA)

SCmin =95,238 (MVA)

HT

STmin = 142,857(MVA)

SC

ST

220kV

110kV

AT2

AT1

F1

~

Trnh Ngc Ngha-5H2

~

F2

T4

T3

F3

~

~

F4

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

2.1.a. Chọn máy biến áp.
- Máy biến áp T3; T4 đ-ợc ghép bộ với máy phát điện F3 ; F4 đ-ợc chọn giống nhau.
Công suất định mức của máy biến áp đ-ợc chọn theo công suất định mức của máy phát
điện.
SđmT SđmF

max
S TD
37,561
= 120,022 (MVA)
129,412
4
4

Trong đó:
SdmF : Công suất định mức của máy phát điện
SdmT: Công suất định mức của máy biến áp đ-ợc chọn.
Vậy ta chọn máy biến áp T 125.000 - 121/10,5 có các thông số nh- sau:
Sdm

UCdm

UHdm

P0

PN

Giá thành

(MVA)

(kV)

(kV)

(kW)

(kW)

125

121

10,5

100

400

UN%

I0 %

(103 USD)

10,5

0,5

650

- Với các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2:
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu đ-ợc chọn theo công suất định mức
của máy phát điện.
max
S TD
1
1
37,561
SdmAT (SđmF )
(129,412
) = 240,044(MVA)
4
0,5
4


SdmAT : Công suất định mức của máy biến áp đ-ợc chọn.

Hệ số có lợi là:
=

U C U T 220 110

= 0,5.
UC
220

Vậy ta chọn máy biến áp tự ngẫu AT TH - 250.000 - 242/121/10,5 có các
thông số kỹ thuật nh- sau:
Điện áp kV

Sdm(MVA)
250

UC

UT

UH

242

121

10,5

Trnh Ngc Ngha-5H2

P0

PN

(kW)

(kW)

I0 %

120

520

0,5

UN%
C-T

C-H

T-H

11

32

20

Giá thành

(103USD)
1500

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Máy phát điện ghép bộ F3, F4 phát một phần cho tự dùng của khối, phần còn lại
đ-ợc đ-a thẳng lên thanh góp 110kV.

- Để thuận tiện cho quá trình vận hành và tính toán, ta luôn cho tổ máy F3, F4 phát
với công suất định mức SđmF = 129,412 (MVA). Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến
áp T3 và T4 là:
ST3 = ST4 = SFđm -

1 max
S TD = 129,412 - 9,390 = 120,022 (MVA)
4

* Phân bố công suất trong các máy biến áp AT1 và AT2:
Tổ máy phát điện F1 ; F2 cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa ph-ơng,
phần còn lại đẩy lên thành góp 110 kV hoặc 220kV. Với phân bố công suất nh- trên, ta
tính luồng công suất chảy qua các cuộn dây 2 máy biến áp ngẫu:
C
(t )
Công suất truyền qua cuộn cao áp: S TN

SVHT (t ) S C (t )
2

Trong đó:
SC(t): Công suất phụ tải phía cao theo thời gian.
S VHT (t ) : Công suất phát về phía hệ thống theo thời gian.
C
S TN
(t ) : Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự mẫu tại thời điểm t.

Công suất truyền qua phía trung áp:
S TTN (t )

ST (t ) ST 3 (t ) ST 4 (t )
2

S TTN (t ) : Công suất truyền qua phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu tại thời
điểm t.
ST(t): Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t.
ST3(t) , ST4(t): Công suất máy biến áp T3 ; T4 truyền lên mạng điện áp 110 kV tại
thời điểm t.
Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:
H
C
(t ) = S TN
(t ) + S TTN (t )
S TN
S TTN (t): mang dấu d-ơng (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải
công suất về thanh góp trung áp và ng-ợc lại, mang dấu âm (-) các cuộn dây trung áp

mang tải công suất từ thanh góp trung áp về hệ thống.

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Sau khi tính toán, thu đ-ợc bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :
t(h)

0 5

58

C

124,088

T

H

S TN
S TN
S TN

811

1114

1417

1720

2022

108,26

89,199

98,127

147,638

138,665 147,639

124,088

-39,665

-48,594

-48,594

-39,665

-39,665

-30,737

-39,665

84,423

59,666

40,605

58,462

107,973

107,928 107,974

-39,665

2224

84,423

C
Ta thấy: S TN
= 147,648 (MVA) < Sdm = 250 (MVA)
max

S TTN = 48,594 (MVA) < Stt = 125 (MVA)

max

H
S TN

max

= 107,928 (MVA) < Stt = 125 (MVA)

Do vậy khi làm việc bình th-ờng không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.

2.1.2.a.Kiểm tra quá tải khi sự cố của các máy biến áp:
1) Sự cố 1: Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ máy phát - máy biến áp bên trung ( giả sử T4)
tại thời điểm : S Tmax = 178,571 (MVA)
Khi đó :

SVHT =164,324 (MVA)
SC

=113,095 (MVA)

SUF = 24,096 (MVA)
S Tmax = 178,571 (MVA)

S C = 113,095 (MVA)

HT

220kV

110kV
77,250

120,022

77,250

AT1

AT2

33,013

T3

T4

33,013
110,263

110,263

~

F1

Trnh Ngc Ngha-5H2

~

F2

F3

~

F4

~

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

- Điều kiện kiểm tra:
dm
2. . K 3qtC . S TN
S Tmax - SBộ
dm
Với: 2. . K 3qtC . S TN
= 2. 0,5. 1,4 . 250 = 350 (MVA)

S Tmax - SBộ = 178,571 - 120,022 = 58,549(MVA)
Ta thấy : 350(MVA) > 58,549 (MVA) thoả mãn điều kiện kiểm tra.
- Để xác định l-ợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc :

1 max
1
S T S bo [178,571- 120,022] = 29,275 (MVA)
2
2
1
1 max
1
1
SCH = SđmF - .SUF - S TD
= 129,412 - .24,096 37,561 =107,974(MVA)
2
4
2
4

SCT =

SCC = SCH - SCT = 107,974 29,275 = 78,699 (MVA)
Ta nhận thấy rằng : SCT = 29,275 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
SCH = 107,974 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
dm
SCC = 78,699 (MVA) < S TN
= 250 (MVA)

Vậy không có cấp nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.

- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình th-ờng:
Sthiếu = SVHT +SC - 2. SCC =164,324 +113,095 - 2.78,699 = 120,021 (MVA)
Sthiếu = 120,021 (MVA) < Sdự trữ = 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ công suất thiếu hụt).
Nh- vậy các máy biến áp làm việc bình th-ờng khi hỏng bộ máy phát- máy biến áp
bên trung.
2) Sự cố 2 : Khi hỏng hóc xảy ra ở máy biến áp liên lạc tại thời điểm :
S Tmax = 178,571 (MVA).

Khi đó: SVHT = 164,324( MVA)
SC =113,095 (MVA)
SUF =24,096 (MVA)
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

SVHT 164,324( MVA)

SC 113,095 ( MVA)

STmax 178,571( MVA)

HT

220kV

110kV
120,022

154,501

120,022

AT2

AT1

T3

T4

53,997
100,504

~

~

F1

F3

F2

~

~

F4

- Điều kiện kiểm tra:
dm
K ttcc ..STN
STmax 2.S bo

K ttSC . .STdm = 1,4. 0,5. 250 = 175 (MVA)

STmax 2.S bo = 178,571 - 2. 120,022 = - 61,453 (MVA) (Thoả mãn điều kiện ).

Dấu (-) chỉ l-ợng công suất truyền từ phía trung sang phía cao.
- Để xác định l-ợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc.
Sự phân bố công suất trên máy biến áp liên lạc:
SCT = S Tmax - 2.SBộ = 178,571- 2. 120,022 = - 61,453 (MVA)
1
SCH= SđmF - SUF - 1 S tdmax = 129,412- 24,096- . 37,561 = 95,926 (MVA)
4

4

SCC = SCH - SCT = 95,926 + 61,453 = 157,379(MVA)
Công suất của cuộn dây nối tiếp:
Snt=

UC UT
UC

Trnh Ngc Ngha-5H2

( PT PH ) 2 (QT QH ) 2

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

SH = 95,926 (MVA) PH = SH.cos H =95,926.0,83 = 79,186(MW)
QH = SH. 1 cos 2 H = 95,926. 1 0,832 = 53,504(MVAR)
ST = 61,453(MVA) PT = ST.cos T = 61,453.0,84 = 51,621(MW)
QT = ST. 1 cos 2 T = 61,453. 1 0,842 = 33,344(MVAR)
220 110
. (51,621 79,186) 2 (33,344 53,504) 2 = 66,529(MVA)
220

Snt =

Công suất của cuộn dây chung:
Sch =

(

U C UT
U UT
U

U
.PT T .PH ) 2 ( C
.QT T .QH ) 2
UC
UC
UC
UC

= (0,5.51,621 0,5.79,186)2 (0,5.33,344 0,5.53.504)2 = 17,075(MVA)
Công suất của cuộn thứ ba:
Sha = SH = SCH = 95,926 (MVA)
Ta nhận thấy:

dm
Snt = 66,529(MVA) < Stt = . S TN
= 0,5.250 = 125 (MVA)

Sch = 17,075(MVA) < Stt = 125 (MVA)
Sha = 95,926 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình th-ờng:
Sthiếu = SVHT + SC - Scc = 164,324 +113,095 157,379 = 120,04 (MVA)
Sthiếu = 120,04 (MVA) < S dự trữ = 200 (MVA), nên khi bị sự cố 1 MBA tự ngẫu
thì hệ thống huy động đủ l-ợng công suất thiếu hụt.
3) Sự cố 3: Tr-ờng hợp nguy hiểm nhất là khi hỏng MBA liên lạc tại thời điểm:
S Tmin = 142,857( MVA)
Khi đó : SVHT = 93,159(MVA)
SC =95,238 (MVA)
SUF = 21,686(MVA)
Phân bố công suất trên máy liên lạc:

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

S VHT = 93,159(MVA)

S C = 95,238(MVA)

S Tmin = 142,857(MVA)

HT

110kV

220kV
196,048

120,022

AT1

120,022

AT2

T3

T4

91,207
104,841

~

~

F1

F2

F3

~

~

F4

Lúc này 2 bộ máy phát - máy biến áp T3; T4 cung cấp cho phụ tải một l-ợng công
suất là: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)
Vậy l-ợng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là:
SCT = 240,044 - S Tmin = 240,044 142,857 = 97,187 (MVA)
Máy phát điện đ-a công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố
một l-ợng công suất là:
SCH = SđmF -

1 max
S TD - SUF = 129,412 - 9,390 21,686 = 98,336(MVA)
4

Công suất truyền qua cuộn cao lên hệ thống là:
SCC = SCT + SCH = 97,187+ 98,336 = 195,523 (MVA)
SH = 98,336(MVA) PH = SH.cos H =98,336.0,83 = 81,619(MW)
QH = SH. 1 cos 2 H =98,336. 1 0,832 = 54,848(MVAR)
ST = 97,187 (MVA) PT = ST.cos T = 97,187.0,84 = 81,637(MW)
QT = ST. 1 cos 2 T = 97,187. 1 0,842 = 52,732(MVAR)
Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHL

Công suất của cuộn dây nối tiếp:
Snt =
=

UC UT
UC

( PT PH ) 2 (QT QH ) 2

220 110

. (81,637 81,619) 2 (54,848 52,732) 2 = 97,757(MVA)
220

Công suất của cuộn dây chung:
Sch =

(

U C UT
U UT
U
U
.PT T .PH ) 2 ( C
.QT T .QH ) 2
UC
UC
UC
UC

= (0,5.91,637 0,5.81,619)2 (0,5.52,732 0,5.54,848)2 = 5,119(MVA)
Công suất của cuộn thứ ba:
Sha = SH = SCH = 98,336 (MVA)
Ta nhận thấy:

Snt = 97,757(MVA) < Stt = 125 (MVA)
Sch = 5,119 (MVA) < Stt = 125 (MVA)
Sha = 98,336 (MVA) < Stt = 125 (MVA)

Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải. Máy biến áp đã
chọn là phù hợp.

2.2.a. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.
- Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây T3 ; T4 : vì máy biến
áp vận hành độc lập nên tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây đ-ợc xác
định nh- sau:
A = n. P0.T + nPN (

Sb 2
) .T
S dm

Trong đó :
n: số máy biến áp
P0 : tổn thất không tải của máy biến áp
PN : tổn thất ngắt mạch của máy biến áp
Sb: Công suất tải qua một máy biến áp
T = 8760h số giờ làm việc trong 1 năm của máy biến áp
Thay số vào ta có:
120,022 2
) . 8760 = 8212,941 MWh
125

A = 2.0,1.8760 + 2.0,4 (

Trnh Ngc Ngha-5H2

Trang 25