Đồ án Hệ thống Điện Vũ ngọc hưng

[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
****************

November 6, 2014

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*************************

Nhiệm vụ
Thiết kế tốt nghiệp

Họ tên sinh viên :Vũ Ngọc Hƣng
Lớp :

Ngành : Hệ thống điện

D5H3

Cán bộ huớng dẫn : ThS.Phạm Ngọc Hùng
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP VỚI ĐỒ THỊ
PHỤ TẢI HAI BẬC.
PHẦN I . THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhà máy điển kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy x 150 MW
Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây
1.Phụ tải cấp điện áp máy phát : Pmax = 12 MW; COS  =0,83.

Gồm 2 képx3MWx3Km và 4 đơn x 1,5 MW x 3 Km.
Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phƣơng dùng máy cắt hợp bộ với Icắt=21
kA và tcắt =0,7 sec và cáp nhôm,vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70 mm2
2.Phụ tải cấp điện áp máy trung 110 kV : Pmax =230 MW; COS  =0,84.
Gồm 2 képx 90MW và 1 đơn x50MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng
3.Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV : Pmax =160 MW; COS  =0,84.
Gồm 1 kép x 160MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng
4. Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đƣờng dây kép dài 150 Km. Công suất hệ
thống(không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ
thống :200 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống X*HT =
1.2 MVA.
5. Tự dùng :=6%; COS  =0,82.
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 1


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng
Bảng biến thiên công suất
GIỜ

0-5

5-8

8-11

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

S UF

90

90

90

100

100

100

100

90

S UT

90

80

80

90

90

100

90

90

STNM

90

80

80

80

100

100

100

90

SUC

90

90

80

95

95

95

95

90

PHẦN II. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP VỚI ĐỒ THỊ
PHỤ TẢI HAI BẬC.
Máy biến áp loại làm mát bằng dầu ký hiệu Ä ứng với đồ thị phụ tải bậc hai
nhƣ hình vẽ. Hằng số thời gian ô = 2,5 h. Nhiệt độ môi trƣờng xung quanh là 25oC.Tỷ
số tổn hao ngắn mạch và tổn hao không tải là 5.
k
1,2

0,7

0,7

t (h)
k – Hệ số mang tải của máy biến áp .
NỘI DUNG TÍNH TOÁN :
Phần I :
1.Tính toán cân bằng công suất, chọn phuơng án nối dây
2. Tính toán chọn máy biến áp
3. Tính toán ngắn mạch
4. Tính toán kinh tế -kỹ thuật, chọn phuơng án tối ƣu
5. Chọn khí cụ điện và dây dẫn
6. Tính toán tự dùng
Phần II:
1.Chế độ nhiệt máy biến áp.
2.Tính toán chế độ nhiệt cho máy biến áp
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 2


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

BẢN VẼ :
1. Bản đồ thị phụ tải tổng hợp
2. Sơ đồ các phƣơng án
3. Sơ đồ nối điện chính ,kể cả tự dùng

4. Sơ đồ thiết bị phân phối ngoài trời
5. Các bản vẽ cần thiết

Ngày giao nhiệm vụ :

16 tháng 10 năm 2014

Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

10 tháng 01 năm 2015

Trƣởng khoa

Giáo viên hƣớng dẫn

TS TRẦN THANH SƠN

THS. PHẠM NGỌC HÙNG

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 3


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

November 6, 2014

Page 4


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

CHƢƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY
A. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Chất lƣợng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất
lƣợng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phái
hoàn toàn cân bằng với lƣợng điện năng tiêu thụ. Vì điện năng ít có khả năng tích lũy
nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện rất quan trọng, trong thực tế lƣợng
điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. việc nắm đƣợc quy luật
biến thiên của đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn phƣơng án nối dây hợp lý, đảm bảo các
chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị
phụ tải còn cho phép chọn đúng công suât các máy biến áp và phân bố công suất giữa
các nhà máy điện với nhau.
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 600MW,
gồm 4 máy phát điện 4 x 150MW, cos   0,86 Uđm = 10,5kV. Chọn máy phát điện
loạiTB-150-2 có các thông số :
SFđm
MVA

PFđm
MW

cosđm

UFđm
kV

Iđm
kA

Xd’’

Xd’

Xd

175

150

0,86

10,5

4,125

0,146

0,217

1,66

Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác

dụng cực đại Pmax và hệ số công suất cos của phụ tải tƣơng ứng, ta xây dựng đƣợc đồ
thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến.
1.1 CÔNG SUẤT PHÁT TOÀN NHÀ MÁY
Phụ tải toàn nhà máy đƣợc xác định theo công thức sau:
( )
( )

( )

( )

(1.1a)
(1.1b)

Trong đó:
STNM(t): công suất phát biểu kiến của toàn nhà máy tại thời điểm t.
PTNM(t): công suất tác dụng toàn nhà máy tại thời điểm t.
CosυF: hệ số công suất định mức của máy phát.
Pđặt : công suất tác dụng đặt toàn nhà máy.
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 5


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

Pđặt = n.Pđm

(1.1c)

Sđặt = n.Sđm

(1.1d)

Ở đây:
Sđặt : công suất biểu kiến đặt toàn nhà máy.
Pđặt : công suất tác dụng đặt toàn nhà máy.
Pđm : công suất tác dụng định mức 1 tổ máy.
SđmF: công suất biểu kiến định mức 1 tổ máy.
n : số tổ máy phát.
Theo số liệu bảng 1.1 ta có:
Pđm = 150 MW
n=4
SđmF = 175 MVA cosυF = 0,86
Từ công thức 1.1c và 1.1d ta có:
Pđm = n.Pđm = 4.150 = 600 (MW)
Sđặt = n.SđmF = 4.175 = 700 (MVA)
Từ công thức 1.1a và 1.1b ta có bảng tính toán sau :
t( giờ)
PTNM%(t)

0-5

5-8

8-11

90,000

80,000

80,000

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

80,000 100,000 100,000 100,000

90,000

PTNM
(t)MW

540,000 480,000 480,000 480,000 600,000 600,000 600,000 540,000

STNM(t)
MVA

627,907 558,140 558,140 558,140 697,674 697,674 697,674 627,907
Bảng 1.1: Biến thiên phụ tải toàn nhà máy

1.2 PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
2 đƣờng dây kép x 3 MW x 3 km
4 đƣờng dây đơn x 1,5 MW x 3km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 12 MW, cos = 0,83. Suy ra:
SUF(t)=

( )

Tính tƣơng tự cho các thời điểm tiếp theo ta đƣợc số liệu theo bảng sau 1.2 và đồ thị
1.2. VD : t = ( 0 – 5 ) thì ta có P%(0-5) = 90 ta có :
SUF(0-5)=

(

)

Tính tƣơng tự cho các thời điểm tiếp theo ta đƣợc số liệu theo bảng sau:

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 6


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

t( giờ)
PUF%(t)
SUF(t)

0-5

5-8

8-11

11-14

November 6, 2014

14-17

17-20

20-22

22-24

90,000 90,000 90,000 100,000 100,000 100,000 90,000 90,000
13,012 13,012 13,012

14,458

14,458

14,458 13,012 13,012

Bảng 1.2
1.3 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP TRUNG ( 110kV) :
Nhiệm vụ thiết kế đã cho PUTmax =230 MW; COS  =0,84 , gồm 2 kép x 90 MWvà

1đơn x 50 MW Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến thiên
phụ tải hàng ngày đã cho nhờ công thức :
SUT(t)=
Kết quả tính toán theo từng thời điểm t cho ở bảng 1.3 :
T(giờ)

0-5

5-8

8-11

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

PUT%
(t)

90,00

80,00

80,00

90,00

90,00

100,00

90,00

90,00

SUtmax(t)
MVA

246,43

219,05

219,05

246,43

246,43

273,81

246,43

246,43

Bảng 1.3
1.4 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP CAO ( 220kV):
Nhiệm vụ thiết kế đã cho : PUCmax =160 MW; COS  =0,84. Gồm 1 képx 160MW
Để xác định đồ thị phụ tải phía cao áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng
ngày nhờ công thức :
SUC(t)=
Kết quả tính toán theo từng thời điểm t cho ở bảng 1.4:
t( giờ)
PUC% (t)

0-5
90,000

5-8
90,000

8-11
80,000

11-14
95,000

14-17
95,000

17-20
95,000

20-22
95,000

22-24
90,000

SUC(t)
171,429 171,429 152,381 180,952 180,952 180,952 180,952 171,429
MVA
Bảng 1.4
1.5 PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên
liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy…) và chiếm khoảng 5% đến 10% tổng
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 7


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

công suất phát. Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy có công suất tự dùng chiếm 7%.
Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất ( Chiếm khoảng 40%)
không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%)
phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải
tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:
( )

( )
( )

(

)

Trong đó:
Std(t): là công suất tự dùng tại thời điểm t.
Ptd(t): là công suất tác dụng tự dùng tại thời điểm t.
Cosυ: là hệ số công suất tự dùng.
Ptdmax: công suất tự dùng cực đại.
Ptdmax= αtd% . Pđặt
αtd%: là hệ số tự dùng cực đại.
Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
αtd = 7% ;

Cosυtd = 0,82

Áp dụng công thức trên ta có bảng tính toán 1.5:
T( giờ)

PTNM(t)
MW

STD(t)
MVA

0-5

5-8

540,000 480,000

41,190

38,564

8-11

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

480,000 480,000 600,000 600,000 600,000 540,000

38,564

38,564

43,815

43,815

43,815

41,190

Bảng 1.5: Biến thiên của phụ tải tự dùng

1.6 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY
Tổng công suất hệ thống (không kể công suất của nhà máy thiết kế):
SHT = 6000 MVA
Dữ trữ quay của hệ thống:
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 8


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

SdtHT = 200 MVA
Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống:
X*HT = 1,2
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng công suất
thu) không xét đến tổn thất công suất, tổn thất trong má biến áp ta có:
SVHT(t) = STNM(t) – [ SUF(t) + SUT(t) + STD(t) + SUC(t) ]

(1.6a)

Trong đó :
SVHT(t)

: công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.

STNM(t)

: công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

SUF(t)

: công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.

SUT(t)

: công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t.

SUC(t)

: công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t.

Std(t)

: công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t.

Ở phía thanh góp cao (TBPP cao áp) đồng cấp điện cho phụ tải cấp điện áp và phát
công suất thừa về hệ thống, vậy công suất hệ thống tại đây gọi là phụ tải thanh góp cao
áp STGC(t) sẽ đƣợc tính :
STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t)

(1.6b)

Từ công thức 1.6a và 1.6b ta có bảng tổng hợp phụ tải toàn nhà máy nhƣ sau :
t( giờ)

0-5

5-8

8-11

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

STNM(t)

627,907

558,140

558,140

558,140

697,674

697,674

697,674

627,907

SUF(t)

13,012

13,012

13,012

14,458

14,458

14,458

13,012

13,012

SUT(t)

246,429

219,048

219,048

246,429

246,429

273,810

246,429

246,429

SUC(t)

171,429

171,429

152,381

180,952

180,952

180,952

180,952

171,429

STD(t)

41,190

38,564

38,564

38,564

43,815

43,815

43,815

41,190

SVTH(t)

155,848

116,087

135,135

77,737

212,021

184,640

213,466

155,848

STGC(t)

327,277

287,516

287,516

258,689

392,973

365,592

394,419

327,277

Kết luận :
Qua bảng số liệu trên ta thấy : SVTH(t) > 0 trong mọi thời điểm. Do vậy nhà máy luôn
phát công suất thừa cho hệ thống.
Nhận xét :
+ nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau :
 Cấp điện áp máy phát
 Cấp điện áp trung
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

: 10,5 kV
: 110 kV
Page 9


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

 Cấp điện áp cao

November 6, 2014

: 220 kV

+ Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt là 700 MVA so với công suất đặt hệ thống
là 6000 MVA chiếm 11,667%.
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát có :

+ Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có :

+ Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV có :

+ Công suất phát về hệ thống :

Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò quan trọng trong hệ
thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ điện năng cho phụ tải địa
phƣơng, phụ tải điện áp trung, phụ tải cấp điện áp cao mà còn cung cấp cho hệ thống
đến gần 30% công suất phát toàn nhà máy.
Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
nhƣ sau

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 10


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

S(MVA)
0.800

0.700

0.600

0.500
SUF
SUT
SUC
0.400

Std
SVHT

0.300

0.200

0.100

0.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t(s)

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 11


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

B. Lựa chọn phƣơng án nối điện chính
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong
thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lí không những đem lại lợi ích kinh tế lớn
lao mà còn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Trong các thiết bị điện của nhà máy và trạm biến áp các khí cụ điện đƣợc nối lại với
nhau thành sơ đồ điện, yêu cầu của sơ đồ điện là làm đảm bảo độ tin cậy, cấu tạo đơn
giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho ngƣời do vậy chọn sơ đồ nối điện
chính là một trong những khâu quan trọng trong quá trình thiết kế.
1.1 Có hay không thanh dẫn điện áp máy phát?
Với nhà máy điện ta đang thiết kế , dựa vào nhận xét ở trên ta thấy công suất phụ tải
điện áp máy phát cực đại là :
( MVA )

Do đó ta không dùng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải điện áp máy phát đƣợc lấy
trực tiếp từ đầu cực máy phát ra.
1.2 Chọn máy biến áp tự ngẫu:

Xét 2 điều kiện:


Hệ số có lợi:



U C  UT 220  110

 0,5
UC
220


Lƣới điện áp phía trung 110kV, phía cao 220kV đều là lƣới có trung tính trực
tiếp nối đất.
Kết luận: Dùng máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc.
1.3 Đề xuất phƣơng án nối dây:
Từ đồ thị phụ tải ta thấy phía trung áp
273,81 (MVA) và
(MVA) mà SđmF = 175 ( MVA ) nên ta có thể để 1 MF ở phía trung vì phần
công suất về hệ thống đi bên phía cao áp, phần công suất còn thiếu sẽ lấy qua MBA
liên lạc. Hoặc sử dụng 2 bộ MF – MBA ở bên trung nhằm cung cấp công suất cho bên
trung tốt hơn, công suất còn lại sẽ đƣợc đẩy lên phía cao và hệ thống thông qua MBA
liên lạc.
Từ nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phƣơng án nhƣ sau :

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 12

[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

1.3.1 Phƣơng án I:
HT
SUT

SUC

220 kV

110 kV

`

B2

B1

Std

Std

B4

B3

F1

F2

Std

Std

SUF
F3

F4

Phƣơng án này dùng 1 bộ MF và MBA ở phía trung áp luôn hoạt động hết công suất.
Lƣợng công suất còn lại sẽ đƣợc lấy thông qua 2 MBA liên lạc ở phía cao áp.
Ƣu điểm: Lƣợng công suất truyền tải từ phía cao áp qua cuộn trung nhỏ, độ tin cậy
cung cấp điện cao do nếu hỏng 1 MBA liên lạc thì vẫn còn 1 máy gánh tải hoặc MF
hỏng thì 2 MBA liên lạc vẫn đảm bảo nguồn điện cho phía trung áp
Nhƣợc điểm: MF ở phía trung áp luôn phải hoạt động hết công suất.
1.3.2 Phƣơng án II:
HT
SUC

SUT

220 kV

`

B1

`

B2

Std

`

B5

B3

Std
F1

110 kV

Std
F2

F3

B6

SĐP

B4

Std

F4

Sử dụng 2 MBA liên lạc phía Trung và Cao với nhau, đồng thời cung cấp điện cho phụ
tải địa phƣơng.
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 13


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

Ƣu điểm: Dễ dàng trong việc quản lý, vận hành. Công suất phát ra đƣợc tận dụng tối
ƣu, các bộ MF – MBA hoạt động tốt hơn do không còn phải đảm nhận cả nhiệm vụ
của MBA liên lạc.
Nhƣợc điểm: Chi phí lắp đặt lớn do nhiều hơn 2 MBA liên lạc
1.3.3 Phƣơng án III:
HT

`

B1

110 kV

`

`

B5

B2

Std

B6

SĐP

Std
F1

SUT

SUC

220 kV

F2

B4

B3

Std

F3

Std

F4

Sử dụng thêm 2 MBA liên lạc, liên lạc 2 phía cao và phía trung với nhau, sử dụng 2
bộ MF – MBA phía trung áp
Ƣu điểm: Giảm tải cho bộ MBA liên lạc . Độ tin cậy cung cấp điện cao
Nhƣợc điểm: Chi phí lắp đặt và vận hành lớn.
Vì tổng công suất các tổ MF lớn hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống nên không
thể ghép chung 2 MF với 1 MBA.

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 14


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

1.3.4 Phƣơng án IV
HT
SUT

SUC
220 kV

110 kV

`

B2

B4

B3

Std
F2

SUF

Std
F3

B1

Std

Std
F4

F1

Phƣơng án này chuyển bộ MBA B1 từ phƣơng án 1 sang phía trung áp, đảm bảo cung
cấp điện tốt hơn cho phía trung áp và nếu sự cố xảy ra tại 1 trong 2 bộ MF – MBA 1
hoặc 4 thì không gây áp lực làm việc lớn lên 2 MBA tự ngẫu B2 và B3.
KẾT LUÂN :
Qua phân tích ở trên ta chọn phƣơng án I và phƣơng án IV để tính toán tiếp ,phân tích
kĩ hơn về kĩ thuật về kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện
đƣợc thiêt kế

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 15


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

CHƢƠNG II: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TOÁN TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG

A . PHƢƠNG ÁN I

HT

220 kV

SUT

SUC

110 kV

`

B1

B2

Std

Std

B4

B3

SUF

Std

Std

Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1
2.1 Chọn công suất cho các máy biến áp
2.3.1 Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF – MBA
a. Máy biến áp B4 phía 110kV
Chọn công suất máy biến áp 2 cuộn dây theo điều kiện:
Theo điều kiện trên ta chọn máy biến áp B4 có thông số kỹ thuật nhƣ sau:
Loại

Sđm

MBA
TДЦ

MVA
200

ĐA cuộn dây, kV
C
121

H
11

Tổn thất, kW
P0
140

PN
550

UN%

I0 %

10,5

0,5

Bảng 2.1.1a: Thông số kỹ thuật máy biến áp B4
b. Máy biến áp B1 phía 220 kV
Chọn công suất máy biến áp 2 cuộn dây theo điều kiện:
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 16

[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

Theo điều kiện trên ta chọn máy biến áp B1 có thông số kỹ thuật nhƣ sau:
Loại

Sđm

MBA
TДЦ

MVA
200

ĐA cuộn dây, kV
C
242

Tổn thất, kW
P0
170

H
11

PN
580

UN%

I0 %

11

0,45

Bảng 2.1.1b: Thông số kỹ thuật máy biến áp B1
2.3.1 Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 phía 220 kV
Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 theo điều kiện:

Trong đó:
α- là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5)
Từ công thức trên ta có:
(

)

Tra bảng ta chọn 2 MBA tự ngẫu B2 và B3 cùng loại, có bảng thông số kỹ thuật
nhƣ sau: (loai MBATN TДЦTPA do LIÊN XÔ sản xuất tra trong sổ tay TBĐ 0,4500kV - Ngô Hồng Quang)

ĐA cuộn dây, kV
Loại

Sđm

MBA

MVA

TДЦTPA

360

Tổn thất, kW

UN%

PN
C

T

242

121

H

P0

C-T

CH

TH

10,5 560 1000 400 550

CT

CH

TH

I0 %

12

32

20

1,4

Bảng 2.1.2: Thông số kỹ thuật máy biến áp B2 và B3
2.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp
Việc phân bố công suất cho các MBA cũng nhƣ cho các cấp điện áp của chúng đƣợc
tiến hành theo nguyên tắc cơ bảng sau:
Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây là bằng phẳng
trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm
Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 17


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong
MBA. Nguyên tắc trên đƣợc đƣa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn
MBA trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dƣới tải, làm hạ
vốn đầu tƣ đáng kể.
Sau đây cụ thể hoá nguyên tắc cơ bản trên việc phân bố công suất cho MBA trong bộ
MF – MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc.
a. MBA hai cuộn dây B1 và B4 trong sơ đồ bộ với MF – MBA hai cuộn dây
Giả thiế các máy biến áp này mang tải bằng phẳng trong suốt 24 giờ/ngày và lƣợc
tính theo công thức sau:
(2.2a)
Trong đó:
n – số tổ máy.
– công suát tự dùng cực đại.
SđmF – công suất một tổ máy phát.
Theo công thức 2.2a ta có:
(

)

b. Máy biến áp tự ngẫu B2 và B3
Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MF – MBA, phần công
suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và đƣợc xác định trên cơ sở cân bằng công suất,
không xét đến tổn thát trong MBA.Phƣơng án này công suất phía trung cung cấp chủ
yếu bởi bộ 4 và cần thêm rất ít công suất từ phía cao cũng nhƣ hệ thống.Phân bố công
suất cho các phía của MBA tự ngẫu B2, B3 theo từng thời điểm nhƣ sau:
[

( )
( )

{

( )

]

( )

[

( )
( )

]

(2.2b)

( )

Trong đó:
SUT(t), SUC(t) : công suất phụ tải điện áp trung và cao tại thời điểm t.
SCT(t), SCC(t), SCH(t) : công suất các phía trung, cao, hạ của máy biến áp tại thời
điểm t.
SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Theo công thức 2.2b ta có kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của
máy biến áp tự ngẫu nhƣ sau:

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 18


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

GIỜ

November 6, 2014

SCT(t)

0-5
41,191

5-8
27,501

8-11
27,501

11-14
41,191

14-17
41,191

17-20
54,882

20-22

41,191

22-24
41,191

SCC(t)

81,615

61,735

61,735

47,321

114,463

100,773

115,186

81,615

SCH(t)

122,806

89,235

89,235

88,513

155,655

155,655

156,377 122,806

 Kiểm tra điêu kiện làm việc bình thường:

Kết luận: Vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải điều
kiện làm việc bình thƣờng.
Đối với máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF – MBA không cần kiểm tra quá
tải, bởi một trong hai phần tử máy phát hay máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm
việc, không thể xảy ra hiện tƣợng làm việc trong điều kiện sự cố.
Còn đối với MBA liên lạc khi sự cố bộ MF – MBA số 4 trong sơ đồ thì 2 MBA liên
lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn để truyền đủ công suất sang phía trung. Lƣợng
công suất phát lên trong hệ thống đƣợc san sang cho phía trung áp. Nếu sự cố 1 trong 2
MBA liên lạc thì MBA còn lại không phải hoạt động quá tải vì

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 19


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

2.3 Xét các sự cố nặng nề trong phƣơng án
2.3.1 Sự cố 1: Giả thiết hỏng một MF – MBA B4 bên trung tại thời điểm
phụ tải phía trung cực đại.
HT

𝑚𝑎𝑥
𝑆𝑉𝐻𝑇
= 184,64 𝑀𝑉𝐴
𝑚𝑎𝑥
𝑆𝑈𝐶
= 180,952 𝑀𝑉𝐴

220 kV

SUC

SUT

𝑆𝑡ℎ𝑖ế𝑢 = 161,722 𝑀𝑉𝐴

110 kV

19,912 MVA

19,912 MVA

136,905 MVA

`

136,905 MVA

B2

B1

B4

B3
156,817 MVA

156,817 MVA

164,046 MVA

Std
Std
F1

F2

Std

Std

SUF

F4

F3

Hình 2.3.1 Phân bố công suất khi sự cố máy biến áp B4 trường hợp phụ tải phía
trung cực đại
Ứng với:
Ta có :
t = (17 – 20 ) giờ
Điều kiện kiểm tra quá tải:
(2.3.1)
(

)

Từ công thức 2.3.1 ta có:

Vậy thoả mãn diều kiện.
Phân bố công suất khi sự cố:

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 20


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

(

{

)
(

)

(

)

Qua phân bố công suất ta thấy công suất truyền từ hạ lên cao và trung. Trƣờng hợp
này cuộn hạ mang tải nặng nhất:
Shạ = SCH =156,817(MVA)
Ta có:
Shạ = 156,817 MVA < Stt = α.SđmB2,B3 = 0,5. 360 = 180MVA
Vậy các cuộn dây của máy biến áp không bị quá tải.
+ Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lƣợng công suất:
Sthiếu

(

)

(

(

)
)

(

)

Vậy khi hỏng máy biến áp B4 thì nhà máy vẫn hoạt động bình thƣờng.
2.3.2 Sự cố 2 : Giả thiết hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu B3 tại thời điểm phụ
tải phía trung cực tiểu
HT

220 kV

𝑚𝑖𝑛
𝑆𝑉𝐻𝑇
= 116,087 𝑀𝑉𝐴
𝑚𝑖𝑛
𝑆𝑈𝐶
= 171,429 𝑀𝑉𝐴

𝑆𝑡ℎ𝑖ế𝑢 = 27,438 𝑀𝑉𝐴

SUC

SUT
110 kV

55,002 MVA

96,032 MVA

`

B2

B1

B4

B3

58,2317 MVA

151,034MVA

151,034 MVA

Std

Std
F1

Std

SUF
F2

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

F3

F4

Page 21


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

Hình 2.3.2 : Phân bố công suất khi sự cố máy biến áp B3 trường hợp phụ tải phía
trung cực tiểu
Ứng với:
Ta có :
t = (5 – 8) giờ
Điều kiện kiểm tra quá tải:
(2.3.2)
(

)

Từ công thức 2.3.2 ta có:

Vậy thoả mãn điều kiện.
Phân bố công suất khi sự cố:

{
Qua phân bố công suất ta thấy công suất truyền từ hạ lên cao và trung. Trƣờng hợp
này cuộn hạ mang tải nặng nhất:
Shạ = SCH =151,034 (MVA)
Ta có:
Shạ = 151,034 MVA < Stt = α.SđmB2,B3 = 0,5. 360 = 180MVA
Vậy các cuộn dây của máy biến áp không bị quá tải.

+ Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lƣợng công suất:
Sthiếu

(

)
(

(

)
)

(

)

Vậy khi hỏng máy biến áp B3 thì nhà máy vẫn hoạt động bình thƣờng

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 22


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

2.3.3 Sự cố 3 : Giả thiết hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu B3 tại thời điểm phụ
tải phía trung cực đại.

HT

220 kV

SUC

𝑚𝑎𝑥
𝑆𝑉𝐻𝑇
= 184,64 𝑀𝑉𝐴

𝑚𝑎𝑥
𝑆𝑈𝐶
= 180,952 𝑀𝑉𝐴
𝑆𝑡ℎ𝑖ế𝑢 = 161,722 𝑀𝑉𝐴

SUT
110 kV

109,764MVA

39,824MVA

`

B2

B1

B4

B3

164,046 MVA

149,588 MVA

149,588 MVA

Std

Std

Std

SUF

F1
F2

F4
F3

Hình 2.3.2 : Phân bố công suất khi sự cố máy biến áp B3 trường hợp phụ tải phía
trung cực đại
Ứng với:
Ta có :
t = (17 – 20 ) giờ
Điều kiện kiểm tra quá tải:
(2.3.2)
(

)

Từ công thức 2.3.2 ta có:

Vậy thoả mãn diều kiện.
Phân bố công suất khi sự cố:
(
{

(

)
(

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

)

)
Page 23


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

November 6, 2014

Qua phân bố công suất ta thấy công suất truyền từ hạ lên cao và trung. Trƣờng hợp
này cuộn hạ mang tải nặng nhất:
Shạ = SCH =149,588 MVA

Ta có:
Shạ = 149,588 MVA < Stt = α.SđmB2,B3 = 0,5. 360 = 180 MVA
Vậy các cuộn dây của máy biến áp không bị quá tải.
+ Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lƣợng công suất:
Sthiếu

(

)

(

)

(

)
(

(

)

)

Vậy khi hỏng máy biến áp B3 thì nhà máy vẫn hoạt động bình thƣờng.
Kết luận :Qua tính toán phân bố công suất ở trên ta thấy các máy biến áp chọn ở
phƣơng án 1 đạt yêu cầu.
2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2.4.1 Tính tổn thất điện năng của máy biến áp B1, B4 trong sơ đồ bộ MF –

MBA
Tổn thất điện năng cả năm của máy biến áp tính theo công thức sau :
(

)

Trong đó : SđmB : là công suất định mức của máy biến áp
Si

: là phụ tải bằng phẳng của máy biến áp.

∆Po, ∆PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp ( do
nhà chế tạo đã cho )
Áp dụng để tính toán cho các máy biến áp ta có :
(

)

(

)

(

)

(

)

2.4.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B2 và B3
Tổn thất điện năng cả năm của máy biến áp tính theo công thức sau:

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 24


[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]

∑

*

(

)

November 6, 2014

.

/

.

/ +
(2.4)

Trong đó :

∆P0 : tổn thất công suất không tải của máy biến áp tự ngẫu.
: công suất tải qua các cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu
tại thời điểm ti.
(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)
(

(

)

)

(

)

Thay kết quả vào công thức 2.4 ta đƣợc:
(

)

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là:
(

)

2.5 Tính toán dòng điện làm việc bình thƣờngvà dòng điện cƣỡng bức
Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc : bình thƣờng và cƣỡng bức.
Ứng với 2 trạng thái làm việc đó có dòng bình thƣờng Ibt và dòng cƣỡng bức Icb. Để
chọn các khí cụ điện và dây dẫn ta phải căn cứ vào hai giá trị dòng điện trên.

2.5.1 Các mạch phía 220 kV
- Đƣờng dây kép nối với hệ thống : Dòng làm việc cƣỡng bức của mạch đƣờng dây
đƣợc tính khi dây kép đứt một lộ :

Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3

Page 25