Đồ án Hệ thống điện Trịnh quang huy

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay nước ta đang trong công cuộc công nhiệp hóa hiện đại hóa đât nước thì
ngành công nghiệp điện lực đóng vai trò rất quan trọng công cuộc xây dựng và phát
triển nền kinh tế quốc dân. Các yêu cầu về sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng
tăng. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội như ngày nay thì kèm theo đó là
lượng điện năng sử dụng ngày càng tăng, đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện
mới để đủ cung cấp điện cho phụ tải. Vậy nên việc tìm hiểu, nghiên cứu tính toán thiết
kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp là điều quan trọng và cần thiết.
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường em được nhà trường và khoa hệ
thống điện giao cho nhiêm vụ thiết kế đồ án môn học “ Thiết kế phần điện nhà máy
điện”.
Trong quá trình hoàn thành đồ án môn học này em xin gửi lời cám ơn chân thành
sâu sắc nhất tới cô T.S Nguyễn Nhất Tùng cùng các thầy cô giáo trong trường Đại
học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện nói riêng đã tận
tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành được bài đồ án này. trong quá trình hoàn
thành bài đồ án này em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy
cô chỉ bảo thêm để em có thể hiểu sâu hơn nữa về môn học này để em có được nền
tảng vững chắc để bước vào thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2014.
Sinh viên
Trịnh Quang Huy

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Trịnh Quang Huy
Lớp : Đ5H4
Ngành : Hệ Thống Điện
TÊN ĐỀ TÀI:
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
I.

Các số liệu ban đầu
Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm 04 tổ máy, công suất của mỗi tổ

máy bằng Pđm = 120 MW (Smax

khô

=0,8Smax

mưa

). Hệ số tự dùng αTD = 0,7%, cos =

0,85. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp và
phát về hệ thống :
1. Phụ tải địa phương 11 kV
Pmax = 16 MW, cos = 0,84. Gồm 2 lộ kép công suất mỗi lộ 6 MW, dài 1 km;
và 2 đơn công suất mỗi lộ 2 MW, dài 3 km. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức Icắt 21 kA và tcắt =
0,7s và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm²;
2. Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV)
Pmax= 180MW; cosφ = 0,86. Gồm 3 kép x 60 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên
bảng.
3. Phụ tải cấp điện áp cao UC (220 kV)
Pmax= 140 MW; cosφ = 0,86. Gồm 2 kép x 70 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên
bảng.
4. Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 12
km
Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 5000
MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,83, công
suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 150 MVA.
5. Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng.

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

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

0 5 5 8 8 11 11 14 14 17 17 20 20 22 22 24

t(h)
P ĐP(t)

70

85

80

85

85

100

90

70

P UT(t)

70

80

90

100

80

90

80

70

P UC(t)

90

90

90

80

80

90

100

90

Phần 2: Thiết kế trạm biến áp treo 22/0,4kV Spt=400(kVA)
H.S làm luận văn

G.V hƣớng dẫn

Trịnh Quang Huy

TS.Nguyễn Nhất Tùng

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ................1
CHƢƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY .................2
1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN ..........................................................................2
1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp phát UF .........................................................3
1.2.3. Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV) ................................................4
1.2.4. Tính toán công suất phát của nhà máy điện ................................................5
1.2.5. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy ...................................................5
1.2.6. Công suất phát về hệ thống .........................................................................6
1.2 CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY ................................................................ 7
1.3.1. Phương án 1: ................................................................................................ 9
1.3.2. Phương án 2 ............................................................................................... 10
1.3.3. Phương án 3 ............................................................................................... 11

1.3.4. Phương án 4 ............................................................................................... 12
1.3 Kết luận .......................................................................................................12
CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP ...........................................13
A. Phƣơng án 1 .....................................................................................................13
2.1.A Phân phối công suất cho máy biến áp lúc bình thường ............................. 13
2.2.A Chọn máy biến áp ......................................................................................14
2.3.A Kiểm tra điều kiện quá tải .........................................................................15
2.4.A. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ...............................................18
B. Phƣơng án 2 .....................................................................................................21
2.1.B Phân phối công suất lúc bình thường......................................................... 21
2.2.B Chọn máy biến áp ......................................................................................22
2.3.B Kiểm tra điều kiện quá tải ..........................................................................22
2.4.B Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ................................................26
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN
TỐI ƢU .....................................................................................................................29
3.1 Phƣơng án 1 ....................................................................................................29

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

3.1.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối ....................................................................29
3.1.1 Tính toán kinh tế-kĩ thuật ...........................................................................29
3.2 Phƣơng án 2 ....................................................................................................31
3.2.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối ....................................................................31
3.2.1 Tính toán kinh tế-kĩ thuật ...........................................................................31
3.3 Lựa chọn phƣơng án tối ƣu ...........................................................................32

CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.......................................................... 34
4.1 Chọn điểm ngắn mạch ...................................................................................34
4.2 Lập sơ đồ thay thế .......................................................................................... 35
4.3 Tính dòng ngắn mạch theo điểm ..................................................................37
4.3.1. Ngắn mạch tại N1 ......................................................................................38
4.3.2 Ngắn mạch tại N2 .......................................................................................40
4.3.3 Ngắn mạch tại N3 .......................................................................................43
4.3.4. Ngắn mạch tại N3’ ....................................................................................46
4.3.5 Ngắn mạch tại N4. ......................................................................................46
4.4. Kết luận ..........................................................................................................47
CHƢƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN ..........................................48
5.1 Tính toán dòng cƣỡng bức các cấp điện áp .................................................48
5.1.1 Các mạch phía 220 kV ...............................................................................48
5.1.2 Các mạch phía 110 kV ...............................................................................49
5.1.3 Các mạch máy phát ....................................................................................50
5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly .........................................................................50
5.2.1 Chọn máy cắt .............................................................................................. 50
5.2.2 Chọn dao cách ly ........................................................................................52
5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát .....................................................52
5.3.1 Chọn loại và tiết diện..................................................................................53
5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch .......................................................54
5.3.3 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch .......................................................54
5.3.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng .....................................56
5.3.5 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng ........................................................................57
5.4 Chọn thanh góp mềm .....................................................................................58
5.4.1 Chọn tiết diện thanh dẫn, thanh góp mềm ..................................................58
5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch .......................................................59
5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang ..................................................................63
5.5 Chọn cáp và chọn kháng điện đƣờng dây ....................................................64
5.5.1 Chọn cáp .....................................................................................................64

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây.......................................................................66

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

5.6 Chọn máy biến áp đo lƣờng ..........................................................................71
5.6.1 Chọn máy biến dòng(BI) ............................................................................71
5.6.2 Chọn máy biến điện áp (BU) ......................................................................75
5.7 Chống sét van .................................................................................................78
CHƢƠNG VI: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG ............................................................... 80
6.1. CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG ...........................................................................80
6.2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG ......80
6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng riêng ............................................................... 80
6.2.2. Chọn máy biến áp tự dùng chung .............................................................. 81
6.2.3. Chọn máy cắt và khí cụ điện .....................................................................82
PHẦN 2: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4kV Spt=400(kVA) ............85
CHƢƠNG 8: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM ....86
8.1. Chọn máy biến áp ......................................................................................... 86
8.2. Sơ đồ nối điện cho trạm biến áp. .................................................................86
CHƢƠNG 9: CHỌN CÁC THIẾT BỊ, KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP. .88
9.1. Lựa chọn các thiết bị điện cao áp ................................................................ 88
9.2. Lựa chọn các thiết bị điện hạ áp ..................................................................91
CHƢƠNG 10: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ .......97
10.1. Tính toán ngắn mạch ..................................................................................97
10.2. Tính toán ngắn mạch phía cao áp 22kV ...................................................98
10.3. Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV ....................................................98

10.4. Kiểm tra các thiết bị đã chọn ...................................................................100
10.4.1. Kiểm tra cầu dao phụ tải NPS 24 B1/A1_A4 - 24kV : .........................100
10.4.2. Kiểm tra cầu chì tự rơi 3GD1-403-4B- 24kV : .....................................100
10.4.3. Kiểm tra sứ đỡ cao áp 0WH-35-2000: ..................................................100
10.4.4. Kiểm tra thanh cái hạ áp : ......................................................................100
10.4.5. Kiểm tra Aptomat tổng EA603-G-3P/600A: .........................................101
10.4.6. Kiểm tra Aptomat nhánh SA403-H-3P/250A: ......................................101
CHƢƠNG 11: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .....................102
11.1. Điện trở nối đất của thanh .......................................................................102
11.2. Điện trở nối đất của cọc ............................................................................102
11.3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc .................................................103
KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................104

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1.1: Thông số máy phát điện ...............................................................................2
Bảng 1.1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát ......................................................3
Bảng 1.1.3:Công suất phụ tải cấp điện áp trung .............................................................. 3
Bảng 1.1.4.Công suất phụ tải cấp điện áp cao .................................................................4
Bảng 1.1.5. Công suất phụ tải toàn nhà máy ...................................................................5
Bảng 1.1.6.Cân bằng công suất toàn nhà máy.................................................................6
Bảng 1.1.7.Bảng tổng kết công suất max, min của nhà máy...........................................7
Bảng 2.1.A Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc ........................14
Bảng 2.2.A Thông số máy biến áp B1 và B4 ................................................................ 14

Bảng 2.3.A Thông số máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 ...................................................15
Bảng 2.1.B Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc ........................22
Bảng 2.2.B Thông số máy biến áp B3 và B4 ................................................................ 22
Bảng 2.3.B Thông số máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 ..................................................22
Bảng 2.4.B. Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc .......................27
ảng 3.1: Tổng kết hai phương án ................................................................................33
Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch ........................................................................47
Bảng 5. 1: Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức ở các cấp điện áp ............................... 50
Bảng 5. 2: Thông số máy cắt ......................................................................................... 51
Bảng 5. 3: Thông số dao cách ly ...................................................................................52
Bảng 5. 4: Thông số thanh dẫn cứng đầu cực máy phát................................................54
Bảng 5. 5: Thông số sứ đỡ ............................................................................................. 57
Bảng 5.6. Bảng thông số của dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV và 110
kV ..................................................................................................................................58
Bảng 5. 7: Phân bố công suất qua từng kháng trong các tình huống ............................ 69
Bảng 5. 8: Thông số máy cắt 1 cho cáp 1 ......................................................................71
Bảng 5. 9: Thông số máy biến dòng cấp điện áp máy phát 11 kV ................................ 72
Bảng 5. 10: Thông số các dụng cụ phụ tải BI ............................................................... 73
Bảng 5.11: Thông số của BI cấp 110KV và 220KV .....................................................74
Bảng 5.12: Thông số BU cấp điện áp 11 kV .................................................................75
Bảng 5. 14: Thông số BU cấp điện áp 110kV và 220kV ..............................................77
Bảng 5.15: Thông số của chống sét van thanh góp .......................................................78
Bảng 5.16: Thông số của chống sét van trung tính MBA 2 cuộn dây .......................... 79
Bảng 6.1. Thông số MBA tự dùng riêng .......................................................................81
Bảng 6.2. Thông số MBA tự dùng chung .....................................................................81

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

Bảng 6.3. Thông số máy cắt tự dùng .............................................................................82
Bảng 6.4. Thông số dao cách ly được chọn ..................................................................82
Bảng 6.5. Thông số aptomat được chọn ........................................................................83
Bảng 9.1. Thông số kỹ thuật của MBA .........................................................................86
Bảng 9.1 Thông số kỹ thuật cầu dao phụ tải .................................................................89
Bảng 9.2 Thông số cầu chì tự rơi ..................................................................................89
Bảng 9.3 Thông số sứ cao áp......................................................................................... 90
Bảng 9.5 Thông số cáp hạ áp......................................................................................... 92
Bảng 9.6 Thông số Aptomat tổng..................................................................................92
Bảng 9.7 Thông số Aptomat nhánh ...............................................................................92
Bảng 9.8 Thông số thanh cái hạ áp................................................................................93
Bảng 9.9 Thông số máy biến dòng ................................................................................93
Bảng 9.10 Thông số sứ đỡ thanh cái .............................................................................93
Bảng 9.11 Thông số các thiết bị đo đếm điện năng ......................................................94

Sinh viên: Trịnh Quang Huy


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.1. Đồ thị công suất phụ tải cấp máy phát .........................................................3
Hình 1.1.2: Đồ thị phụ tải trung áp ..................................................................................4
Hình 1.1.3 : Đồ thị phụ tải cao áp....................................................................................4
Hình 1.1.4: Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy .........................................................5

Hình 1.1.5: Đồ thị toàn nhà máy mùa khô và mùa mưa ..................................................7
Hình 2.1.A : Sơ đồ nối dây phương án 1 .......................................................................13
Hình 2.2.A Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4 ...16
Hình 2.3.A Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung max
.......................................................................................................................................17
Hình 2.1. Sơ đồ nối dây phương án 2 .........................................................................21
Hình 2.2. Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4 ...23
Hình 2.3. Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung max
.......................................................................................................................................25
Hình 2.4. Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung min
.......................................................................................................................................26
Hình 4.1 Sơ đồ điểm ngắn mạch ...................................................................................35
Hình 5. 1: Sơ đồ thiết bị phân phối................................................................................48
Hình 5.2 Thanh dẫn cứng .............................................................................................. 54
Hình 5.3 Sứ đỡ thanh dẫn cứng .....................................................................................57
Hình 5.2: Sơ đồ chọn kháng điện cho phụ tải địa phương ............................................67
Hình 5. 3: Sơ đồ cấp điện cho phụ tải địa phương bằng kháng kép .............................. 69
Hình 5. 4: Sơ đồ nối dụng cụ đo vào biến điện áp vào biến dòng điện mạch máy phát
.......................................................................................................................................73
Hình 6.1. Sơ đồ nối điện tự dùng ..................................................................................80
Hình 8.1 Sơ đồ nối điện trạm biến áp treo 22/0,4kV ....................................................87
Hình 9.1 Mô hình dao cách ly .......................................................................................88
Hình 9.2 Mô hình cầu chì tự rơi ....................................................................................89
Hình 9.3 Mô hình sứ cao thế ......................................................................................... 90
Hình 9.4 Mô hình chống sét van ...................................................................................90
Hình 9.5 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo 400 kVA-20/0,4kV .................................96
Hình 11.1 Sơ đồ hệ thống nối đất ................................................................................103

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

PHẦN 1:
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN
TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 1


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

CHƢƠNG I:
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng trong nhiệm
vụ thiết kế đồ án tốt nhiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính
toán. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào
đồ thị phụ tải các cấp điện áp hang ngày vì hệ số công suất các cấp điện áp khác nhau.
Từ công suất các cấp điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu t sẽ tiến hành đề suất các
phương án nối dây.
1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo đề bài yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy điện gồm 4 tổ máy, công suất
của mỗi tổ máy bằng PđmF = 120 MW.
Tra phụ lục bảng 1.2: Ta chọn được máy phát thủy điện loại CB-795/230-36T có

công suất 134 MVA có các thông số sau:
Bảng 1.1.1: Thông số máy phát điện
Loại MPĐ

Sđm,
MW

Pđm,
MW

cos

Uđm
kV

Iđm,
kA

nđm,
v/ph

Điện kháng tương đối
xd''
xd'
xd

CB-795/230-32T

134

120

0,895

11

7,05

187,5

0,18

0,29

0,97

1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp
điện áp cho dưới dạng bẳng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosφ của
từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất
biểu kiến. Các tính toán được trình bày như sau:
Áp dụng công thức:

S(t) =

P%(t)
.Pmax (MVA) , MVA
100.cosφ

Trong đó: Pmax : công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW

P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW
S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA
cosφ : hệ số công suất của phụ tải.

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 2


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp phát UF
PUFmax= 16 MW; cosφ= 0,84 . Tại thời điểm ( 0÷5)h ; PUF%=70%
PUFmax .PUF (%)
16.70
=
=13,33(MVA)
100.cosφ F
100.0,84

Ta có: SUF (t)=

Áp dụng công thức ta có bảng số liệu tính toán cho từng mốc thời gian như sau:
Bảng 1.1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát
Giờ

0÷ 5

5÷ 8

8÷ 11

11÷ 14

14÷ 17

17÷ 20

70

85

80

85

85

100

90

70

13,33

16,19

15,24

16,19

16,19

19,05

17,14

13,33

PUF(%)
SUF(MVA)

20÷ 22 20÷ 24

SUF (MVA)

19,05 17,14

20
16,19

13,33

15,24

16,19

13,33

10

0

5

8

11

14

17

t(h)

20 22 24

Hình 1.1.1. Đồ thị công suất phụ tải cấp máy phát
1.2.2. Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV)
PUTmax= 180 MW; cosφ= 0,86 . Tại thời điểm ( 0÷5)h ; PUF%=70%
Ta có: SUT (t)=

PUTmax .PUT (%) 180.70
=
=146,51(MVA)
100.cosφT
100.0,86

Áp dụng công thức ta có bảng số liệu tính toán cho từng mốc thời gian như sau:
Bảng 1.1.3:Công suất phụ tải cấp điện áp trung
Giờ
PUT(%)

0÷ 5

5÷ 8

8÷ 11

11÷ 14

14÷ 17

17÷ 20

70

80

90

100

80

90

167,44

188,37

SUT(MVA) 146,51 167,44 188,37 209,30

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

20÷ 22 20÷ 24
80

70

167,44 146,51

Page 3


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

SUT (MVA)

209,3
188,37

188,37

200

146,51

167,44
146,51

167,44

167,44

100

0

5

8

11

14

17

t(h)

20 22 24

Hình 1.1.2: Đồ thị phụ tải trung áp
1.2.3. Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV)
PUCmax= 140 MW; cosφC= 0,86 . Tại thời điểm ( 0÷5)h ; PUF%=90%

Ta có: SUC (t)=

PUCmax .PUC (%) 140.90
=
=146,51(MVA)
100.cosφC
100.0,86

Áp dụng công thức ta có bảng số liệu tính toán cho từng mốc thời gian như sau:
Bảng 1.1.4.Công suất phụ tải cấp điện áp cao
Giờ
PUC(%)

0÷ 5

5÷ 8

8÷ 11

11÷14

14÷ 17

17÷ 20

20÷22

20÷ 24

90

90

90

80

80

90

100

90

130,23

146,51

162,79

146,51

SUC(MVA) 146,51 146,51 146,51 130,23
SUC (MVA)

200
146,51

130,23

146,51

162,79
146,51

100

0

5

8

11

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.1.3 : Đồ thị phụ tải cao áp

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

1.2.4. Tính toán công suất phát của nhà máy điện
Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi máy có công suất định mức PđmF = 120 MW.
Mùa mưa phát 100% công suất định mức:
S TNM( m)  t   n.SđmF  4.134  536(MVA)

Mùa khô phát 80% công suất định mức:
S TNM( kh )  t   0,8.n.SđmF  0,8.4.134  428, 8(MVA)

Trong đó: STNM(t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điếm t;
SđmF: Công suất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát.
Ta có bảng tính toán:
Bảng 1.1.5. Công suất phụ tải toàn nhà máy
Giờ

0÷ 5

5÷ 8

8÷ 11

11÷14

14÷17

STNM(m)

536 ( MVA)

STNM(kh)

428,8 (MVA)

17÷20

20÷ 22

20÷ 24

STNM (MVA)

STNM(m)
536

STNM(kh)

428,8

0

5

8

11

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.1.4: Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy
1.2.5. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 0,8% điện năng phát ra
của nhà máy. Do nhà máy thiết kế là nhà máy thủy điện nên lượng điện tự dùng coi
như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức:
STD =

α% n.PdmF
.
 const
100 cosφ td

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 5


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

Trong đó :  : số phấn trăm lượng điện tự dùng ,  =0,7%

Hệ số công suất phụ tải tự dùng , CosTD = 0,82
STD : công suất tự dùng của nhà máy , MVA.
n : số tổ máy phát.
PdmF : công suất tác dụng của một tổ máy phát.
Như vậy, công suất phụ tải tự dùng của nhà máy là :
STD =

α% n.PdmF 0,7 4.120
.
=
.
=3,95 (MVA)
100 cosφTD 100 0,85

1.2.6. Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm (t) được tính theo công thức
- Mùa mưa:

S VHT(m) (t)  S TNM(m) (t)  (S TD (t)  S UF (t)  S UT (t)  S UC (t))
S VHT(m) (t)  536  (3,95  13,33  146,51  146,51)  225,69(MVA)
- Mùa khô:

S VHT(kh) (t)  S TNM(kh) (t)  (S TD (t)  S UF (t)  S UT (t)  S UC (t))
S VHT(kh) (t)  428,8  (3,95  13,33  146,51  146,51)  118,493(MVA)
Trong đó: SVHT(t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA
Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất
toàn nhà máy.
Giờ

Bảng 1.1.6.Cân bằng công suất toàn nhà máy

0÷ 5
5÷ 8
8÷ 11 11÷14 14÷17 17÷20

STNM(m)(MVA)

536

STNM(kh)(MVA)

428,8

STD(MVA)

3,95

3,95

SUF(MVA)

13,33

16,19

SUT(MVA)

20÷22

20÷24

3,95

3,95

3,95

3,95

3,95

3,95

15,24

16,19

16,19

19,05

17,14

13,33

146,51

167,44 188,37

209,30

167,44

188,37

167,44

146,51

SUC(MVA)

146,51

146,51 146,51

130,23

130,23

146,51

162,79

146,51

SVHT(m)(MVA)

225,69

206,93 186,00

182,75

224,61

186,00

189,26

225,07

SVHT(k)(MVA)

118,49

99,73

75,55

117,41

78,80

82,06

117,87

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

78,80

Page 6


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

Từ đó ta suy ra đồ thị toàn nhà máy nhà máy:
(MVA)

(MVA)
536

428,8

SVHT
SUC
SUT
SUF
STD

SVHT

SUC

SUC

SUT

0

5

8

11

SVHT
SUC
SUT
SUF
STD

SVHT

SUT

14

17

20

22

24

0

5

8

11

14

17

20

22

24

Hình 1.1.5: Đồ thị toàn nhà máy mùa khô và mùa mƣa
1.2 CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY
Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy. Các phương án phải đảm bảo
độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có
hiệu quả kinh tế cao.
Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà
máy ta có bảng tổng kết công suất sau :
Bảng 1.1.7.Bảng tổng kết công suất max, min của nhà máy
Smax(MVA)

Smin(MVA)

STNM(m)(MVA)

536

480,8

STNM(kh)(MVA)

480,8

480,8

SUF(MVA)

19,05

13,33

SUT(MVA)

209,3

146,51

SUC(MVA)

162,79

130,23

STD(MVA)

3,95

3,95

SVHT(m)(MVA)

225,69

182,75

SVHT(kh)(MVA

118,49

75,55

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 7


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

Các phương án đề xuất phải đảm bảo các nguyên tắc sau:
 Nguyên tắc 1
Tỉ lệ phần trăm công suất phụ tải địa phương so với công suất định mức máy phát:
Smax
19,05
DP

.100=
.100=7,10<15%
2.SdmF
2.134

Phụ tải địa phương nhỏ hơn 15% công suất nhà máy điện nên không cần thanh góp
điện áp máy phát.
 Nguyên tắc 3
Lưới điện áp phía trung, phía cao lần lượt là 220kV, 110kV đều là lưới trung tính
trực tiếp nối đất.
Hệ số có lợi:

α=

U C -U T 220-110
=
=0,5
UC
220

Do đó, thích hợp dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp vừa
phát công suất lên hệ thống.
 Nguyên tắc 4:
max
min
Ta có SUT = 146,51 MVA , SUT = 209,03 MVA , SdmF = 134 MVA

max
min
Xét tỉ số SUT /SdmF =209,03/134 =1,55 MVA , SUT /SdmF = 146,51/134 =1,09 MVA

Do dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 bộ máy
phát- máy biến áp 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện điện áp trung.
 Nguyên tắc 7:
HT
=150 MVA không thể ghép chung hai máy phát
Ta có: 2.SdmF =2.134=268 > Sdp

chung một MBA
Với nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 8


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

1.3.1. Phương án 1:
HT
SUT

SUC
110kV

220kV

B1

F1

B2

F2

B4

B3

F3

F4

Phía cao áp thanh góp 220 kV bố trí 2 máy biến áp tự ngẫu B2,B3 dùng làm MBA
liên lạc giữa các cấp điện áp và 1 bộ MF-MBA 2 dây quấn B1. Phía trung áp thanh
góp 110kV được nối với 1 bộ MF– MBA 2 dây quấn F4-B4
-Ƣu điểm: Bố trí nguồn và tải cân đối nên tổn thất công suất nhỏ
-Nhƣợc điểm : Có nhiều chủng loại máy biến áp ( 3 chủng loại) gây khó khăn trong
vận hành và sửa chữa. Ngoài ra có bộ MF- MBA phía 220kV có vốn đầu tư cao hơn
bộ MF-MBA phía 110kV,làm cho chi phí đầu tư đắt hơn so với các phương án có số
lượng máy biến áp bên cao áp 220KV ít hơn.

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 9


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

1.3.2. Phương án 2

HT
SUT

SUC
110kV

220kV

B1

F1

B3

B2

F2

F3

B4

F4

Phương án này có hai bộ MF- - MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV

để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên
lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải
công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.
Ƣu điểm: Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt. Số lượng và chủng loại máy biến áp
ít hơn phương án 1 nên vốn đầu tư thấp hơn phương án 1 (M A 110kV có vốn đầu tư
thấp hơn M A 220kV)
Nhƣợc điểm:
max
min
Với số liệu tính toán SUT = 146,51 MVA , SUT = 209,03 MVA , 2.SdmF = 268 MVA

 Luôn có lượng công suất thừa truyền qua MBA tự ngẫu là:
min
max
SThua
= 268 -146,51 = 121,49 MVA , SThua
= 268 -209,03 = 58,97 MVA

 Dòng công suất truyền qua 2 lần MBA (MBA bộ và MBA liên lạc)
 Tổn thất công suất lớn.

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 10


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

1.3.3. Phương án 3
HT
SUT

SUC
110kV

220kV

B1

F1

B3

B2

F2

B4

B6

B5

F3

F4

Trong phương án này ta dùng ba bộ MF-MBA F1-B1, F2-B2, F3-B3 nối vào thanh

góp cao áp 220 kV và hai cặp F6 máy biến áp B6 làm việc song song, trong đó hai
máy biến áp tự ngẫu B4, B5 làm nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau. Phía
hạ MBA tự ngẫu cung cấp cho phụ tải địa phương.
Ƣu điểm: Phụ tải địa phương không phụ thuộc vào máy phát
Nhƣợc điểm : Sử đụng nhiều chủng loại MBA nên vận hành phức tạp
Máy biến áp và các thiết bị ở cấp điện áp cao áp có giá thành cao hơn so
với cấp điện áp trung nên làm tang chi phí đầu tư

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 11


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

1.3.4. Phương án 4
HT
SUT

SUC
110kV

220kV

B2

B1

F1

F2

B3

B5

B4

F3

B6

F4

Trong phương án này ta dùng hai bộ MF-MBA F1-B1, F2-B2 làm việc song song
với nhau cung cấp lên thanh góp cao áp 220 kV và hai cặp F3, F4 máy biến áp B3, B4
làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự ngẫu B3, B4 làm nhiệm vụ liên lạc
giữa 3 cấp điện áp với nhau. Phía 110kV ta dùng hai bộ MF-MBA F5-B5, F5-B5
Ƣu điểm: Phụ tải địa phương không phụ thuộc vào máy phát.
Nhƣợc điểm: Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt
kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa.
1.3 Kết luận
Vậy từ tất cả các phương án nêu trên, qua sự phân tích ưu điểm và nhược điểm của
từng phương án, chúng ta dễ dàng nhận thấy phương án 1 và phương án 2 là tối ưu hơn
so với phương án còn lại. Cho nên ta chọn hai phương án này để tính toán cho các
chương tiếp theo.

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 12


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

CHƢƠNG 2:
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Trong nhà máy điện, máy biến áp là thiết bị quan trọng nó đảm bảo sự cung cấp
điện cho phụ tải, đồng thời nó ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế của nhà máy. Để chọn
máy biến áp ta tiến hành các bước sau: tiến hành chọn sơ bộ máy biến áp sau đó kiểm
tra các điều kiện quá tải của máy biến áp, phân bố công suất các cấp điện áp của máy
biến áp và tính tổn thất công suất trong máy biến áp. Trong nội dung của Chương 2 ta
chọn thời gian nhà máy phát 100% công suất vào mùa mưa để tính toán, lựa chọn máy
biến áp. Trường hợp mùa khô công suất nhỏ hơn được xem như thỏa mãn khi trường
hợp mùa mưa đã thỏa mãn.
A. Phƣơng án 1
HT
SUT

SUC
110kV

220kV

B1

F1

B2

F2

B4

B3

F3

F4

Hình 2.1.A : Sơ đồ nối dây phƣơng án 1
2.1.A Phân phối công suất cho máy biến áp lúc bình thường
 Tính toán công suất bộ

1 max
1
Sbo =SdmF - .STD
=134 - .3,95 = 133,01 (MVA)
n
4
 Tính toán công suất phân bố các phía cho máy biến áp liên lạc:
1
.SUT (t)-SboB4  ,(MVA)
2
1
SCC (t)= .SVHT (t)+SUC (t)-SboB1  ,(MVA)
2

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

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 13


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

Từ công thức trên ta có bảng phân bố về các phía cho MBA liên lạc như sau:
Giờ

0÷ 5
146,51
146,51
225,69

5÷ 8
167,44
146,51
201,91

8÷ 11
188,37
146,51
181,93

11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
209,30 167,44 188,37 167,44 146,51
130,23 130,23 146,51 162,79 146,51
176,32 218,19 178,12 184,67 225,69

6,75

17,22

27,68

38,15

17,22

27,68

17,22

SCC(MVA)

119,60

107,70

97,71

86,77

107,70

95,81

107,23 119,60

SCH(MVA)

126,35

124,92

125,40

124,92 124,92 123,49 124,44 126,35

SUT(MVA)
SUC(MVA)
SVHT(MVA)
SCT(MVA)

6,75

Bảng 2.1.A Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc
2.2.A Chọn máy biến áp
2.2.1.A Chọn công suất cho máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

SdmB  SdmF - Sbo  SdmF =134(MVA)
Máy phát F1,F4 có công suất định mức là SđmF = 134 MVA
Bảng 2.2.A Thông số máy biến áp B1 và B4
MBA

Loại M A

Sđm MVA

B1

TPДЦH

B4

TДЦ

Điện áp cuộn dây

Tổn thất công suất

UN %

I0 %

525

12

0,6

550

10,5

0,5

C

H

∆P0

∆PN

160

230

11

140

200

121

11

140

2.2.2.A Chọn máy biến áp tự ngẫu B2, B3
-Máy biến áp tự ngẫu 2, 3 được chọn theo điều kiện:

1
1
STN
SdmF =
.134=268(MVA)
dm 
α
0,5
Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số
sau đây là M A có tham số lớn nhất có thể tra và sấp xỉ với giá trị yêu cầu.Máy biến
áp cần được xác định trong các trường hợp bình thường và sự cố để kiểm tra xem có bị
quá tải ngoài phạm vi cho phép hay không.

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 14


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

Bảng 2.3.A Thông số máy biến áp tự ngẫu B2 và B3

MBA

B2 và
B3

Loại

MBA

Sđm
MVA

TДЦ

250

Điện áp cuộn
dây,kV

Tổn thất công
suất,KW

C

T

H

∆P0

∆PN

CT

CH

TH

230

121

11

120

520

11

32

20

UN%

I0
%

0,5

2.3.A Kiểm tra điều kiện quá tải
Do công suất của máy biến áp 2 cuộn dây được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất
phát của máy phát nên không cần phải kiểm tra, ta chỉ kiểm tra máy biến áp tự ngẫu
trong các trường hợp sự cố
2.3.1A Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung tại thời điểm bên trung max
Hỏng MBA B4 tại Smax

UT = 209,3 MVA. Khi đó ứng với thời điểm t = 11÷14 h,
UTmax
SVHT
=130,23 MVA
= 176,32 ,MVA ; SUTmax
= 16,19 MVA; SUTmax
UF
UC

 Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho SUT
max
2.KSC
qt . .SdmTN  SUT  2.1,4.0,5.250  350  209,3 (MVA) (đạt yêu cầu)

Vậy khi bộ máy phát- máy biến áp bên trung áp hỏng thì hai máy biến áp tự ngẫu
vẫn tải công suất lên thanh góp trung áp mà không bị quá tải
 Phân bố công suất khi quá tải của máy biến áp tự ngẫu
1
1
.209,3  104, 65 MVA
+ Công suất phía trung: SCT = Smax
UT 
2
2
+ Công suất phía hạ:
SCH =SdmF -

1 UTmax 1 UTmax
1
1

SUF - STD =134 - .16,19 - 3,95 = 124,92 MVA
2
n
2
4

+ Công suất phía cao: SCC =SCH – SCT = 124,92 – 104,65 = 20,27 MVA

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 15


Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ

GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

HT
S

S

UT

UC

110kV

220kV
133,01

20,27

20,27

104,65
104,65

B1

F1

B2

B3

124,92

124,92

F2

F3

B4

F4

Hình 2.2.A Sơ đồ phân bố công suất phƣơng án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4
Ta thấy công suất truyền từ phía hạ đồng thời lên trung và cao, do đó trong trường

hợp này cuộn hạ mang tải nặng nề nhất. Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của máy
biến áp tự ngẫu:

α.SdmBTN .kscqt  Sha ↔0,5.250. 1,4=175 > 124,92 (MVA) (thỏa mãn)
 Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thƣờng
UT max
UT max
Sthieu  ( SVHT
 SUC
) - ( SboB1  2.Scc )

 (176,32  130, 23) - (133, 01  2.20, 27) (thỏa mãn)
 133  150 (MVA)
Vậy hệ thống ổn định làm việc bình thường
2.3.2.A Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại
max
Hỏng MBATN B2 tại SUT
= 209,3 MVA. Khi đó ứng với thời điểm t = 11÷14 h
UTmax
SVHT
=130,23 MVA
= 176,32 MVA; SUTmax
= 16,19 MVA; SUTmax
UF
UC

 Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho SUT
max
KSC
qt .α.SdmTN +SboB4  SUT

 1, 4.0,5.250  133,01  308,01  209,3 MVA ( thoa man)
Vậy một máy biến áp tự ngẫu bên cao áp hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại vẫn

Sinh viên: Trịnh Quang Huy

Page 16