Đồ án Hệ thống điện tran manh tuan

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhiệm vụ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trần Mạnh Tuấn
Lớp: Đ5H3
Ngành: Hệ thống điện
Cán bộ hướng dẫn: ThS. Đặng Thành Trung
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55 MW
Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 10 MW, cos 
Gồm : 2 kép x 3MW x 3 km và 2 đơn x 2MW x 3 km
Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 21 kA
và tcắt = 0,7 sec, cáp nhôm vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất 70mm2
 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax= 80 MW, cos 
Gồm 1 kép x 80 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng
 Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV: Pmax= 50 MW, cos 
Gồm 1 đơn x 50 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng
4. Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 50 km. Công suất hệ thống
( không kể nhà máy đang thiết kế) : 3000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống :
100 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống X*HT = 1,2
5. Tự dùng :  = 8% , cos 
6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng
Giờ
S UF

S UT
S UC
S TNM

0-4
80
90
70
80

4-6
80
90
70
80

6-8
70
80
80
80

8-10
70
80
80
80

Bảng biến thiên công suất
10-12 12-14 14-16 16-18

70
80
90
100
80
90
90
100
90
90
90
90
90
100
100
100

18-20
90
90
100
90

20-22
90
80
90
90

22-24

80
80
80
90

1. PHẦN II: NGHIÊN CỨU MẠNG NEUTRON NHÂN TẠO DỰ BÁO NGẮN HẠN
PHỤ TẢI ĐIỆN MIỀN TRUNG
Ngày giao nhiệm vụ: 13 tháng 10 năm 2014
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 29 tháng 12 năm 2014
Trưởng khoa

Giáo viên hướng dẫn

TS. Trần Thanh Sơn

Ths. Đặng Thành Trung

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


2
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang gia tăng mạnh mẽ ở tất cả
các nước trên thế giới.Trong đó, nhu cầu về năng lượng điện đang đặt ra cho ngành
điện lực cũng như các quốc gia những khó khăn lớn. Việc đáp ứng nhu cầu sử dụng
điện trong công nghiệp cũng như sử dụng điện sinh hoạt với chất lượng điện năng tốt,
cung cấp điện liên tục, an toàn đang là vấn đề bức thiết với mỗi quốc gia.
Việc sử dụng nguồn năng lượng hiện có cũng như việc quy hoạch, khai thác

nguồn năng lượng mới một cách hợp lý, không những đảm bảo về an ninh năng lượng
mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã hội…Sau khi học
xong chương trình của ngành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được
giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi
tổ máy là 55MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp trung áp 110 kV,
phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống qua đường dây kép dài 50 Km.
Phần II:Nghiên cứu ứng dụng mạng Neutron nhân tạo dự báo ngắn hạn phụ tải điện
miền Trung.
Em xin chân thành cám ơn: các thầy, cô giáo Trường đại học Điện Lực đã tận
tâm truyền đạt kiến thức cho em trong quá trình học tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm
ơn chân thành nhất tới cô giáo Ths. Đặng Thành Trung đã trực tiếp hướng dẫn em
trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi những
thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô và các bạn để
em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu.
Em xin trân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2014

Sinh viên
Trần Mạnh Tuấn

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

….…..............................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.................................................................................................................
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Giáo viên hướng dẫn

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn

4
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

............................................................................................................
Hà Nội, ngày

tháng

năm

Giáo viên phản biện

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


5
MỤC LỤC

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện .............................................................. 1
Chương 1: Tính toán cân bằng công suất ....................................................................... 1
1.1. Chọn máy phát điện ................................................................................................. 1
1.2. Tính toán cân bằng công suất. ................................................................................. 1
1.2.1. Phụ tải toàn nhà máy ................................................................................. 1
1.2.2. Phụ tải tự dùng........................................................................................... 2
1.2.3. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. .......................................................... 2
1.2.4. Công suất phát về hệ thống ....................................................................... 3
1.3. Chọn phương án nối điện ........................................................................................ 6
1.3.1. Cơ sở chung đề xuất các phương án nối điện ............................................6.
1.3.2. Đề xuất các phương án nối điện. ............................................................... 7
Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp ........................................................................ 11
A. Phương án 1 ............................................................................................................. 11

2.1. Chọn máy biến áp ................................................................................................... 12
2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp ................................ 12
2.1.2. Chọn loại và công suất định mức cho máy biến áp .................................. 14
2.2. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ..................................................... 18
2.2.1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây .................................. 18.
2.2.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc ......................................... 18
B. Phương án 2 ............................................................................................................. 21
2.3 Chọn máy biến áp .................................................................................................... 22
2.3.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp ................................ 22
2.3.2. Chọn loại và công suất định mức cho máy biến áp. ................................. 22
2.4. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ..................................................... 29
2.4.1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây ................................... 29

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


6
2.4.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc ........................................ 29
Chương 3: Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu ..................................... 31
3.1. Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản ..................................................................................... 31
3.1.1. Vốn đầu tư của thiết bị ............................................................................. 31
3.1.2. Chi phí vận hành hàng năm ...................................................................... 31
3.2. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối ................................................................................. 33
3.2.1. Phương án 1 ............................................................................................. 33
3.2.2. Phương án 2 ............................................................................................. 34
3.3. Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu .............................................................. 34
3.3.1. Phương án 1 ............................................................................................. 34
3.3.2. Phương án 2 ............................................................................................. 35

3.4. Chọn phương án tối ưu ........................................................................................... 36
Chương 4: Tính toán ngắn mạch ................................................................................... 38
4.1. Chọn điểm ngắn mạch ............................................................................................ 38
4.2. Xác định điện kháng giữa các phần tử ................................................................... 39
4.3. Tính dòng ngắn mạch ............................................................................................. 41
4.3.1. Ngắn mạch tại điểm N1 ........................................................................... 41
4.3.2. Ngắn mạch tại điểm N2 ........................................................................... 42
4.3.3. Ngắn mạch tại điểm N3 ........................................................................... 44
4.3.4. Ngắn mạch tại điểm N4 ........................................................................... 46
4.3.5. Ngắn mạch tại điểm N5 ........................................................................... 46
Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn ....................................................................... 48
5.1. Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức ......................................................... 48
5.1.1. Cấp điện áp cao 220kv ............................................................................. 48
5.1.2. Cấp điện áp trung 110kv .......................................................................... 48
5.1.3. Cấp điện áp máy phát 10,5kv ................................................................... 49
5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly .................................................................................. 50

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


7
5.2.1. Chọn máy cắt điện .................................................................................... 50
5.2.2. Chọn dao cách ly ...................................................................................... 51
5.3. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát ................................................................ 52
5.3.1. Chọn loại và tiết diện thanh góp cứng ...................................................... 52
5.3.2. Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch ..................................................... 53
5.3.3. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng ................................... 54
5.3.4. Chọn sứ đỡ................................................................................................ 55

5.4. Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm ............................................................................ 56
5.4.1. Chọn tiết diện ........................................................................................... 56
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt .............................................................................. 57
5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang................................................................. 61
5.5. Chọn cáp và kháng điện đường dây ....................................................................... 62
5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương .............................................................. 62
5.5.2. Chọn kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương............................... 64
5.6. Chọn máy biến áp đo lường .................................................................................. 69
5.6.1. Chọn máy biến áp BU .............................................................................. 69
5.6.2. Chọn máy biến dòng BI............................................................................ 71
5.7. Chọn chống sét van ................................................................................................ 74
5.7.1. Chọn chống sét van cho thanh góp ........................................................... 74
5.7.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp ....................................................... 74
Chương 6: Tính toán điện tự dùng ................................................................................ 76
6.1. Sơ đồ cung cấp điện tự dùng .................................................................................. 76
6.2. Chọn máy biến áp ................................................................................................... 77
6.3. Chọn máy cắt và khí cụ điện .................................................................................. 78
Phần II: Nghiên cứu ứng dụng mạng Neutron nhân tạo dự báo ngắn hạn phụ tải điện
miền Trung .................................................................................................................... 83
Chương 7: Tổng quan về dự báo ngắn hạn phụ tải điện................................................ 83
7.1. Tổng quan về dự báo ngắn hạn phụ tải điện ........................................................... 83
GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


8
7.1.2. Vai trò của dự báo ngắn hạn phụ tải điện trong công tác điều độ ............ 83
7.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến phụ tải ngày ..................................... 84
7.1.4. Các phương pháp dự báo ngắn hạn phụ tải điện ...................................... 85

7.2. Giới thiệu mạng Neutron nhân tạo ......................................................................... 86
7.2.1. Lịch sử phát triển của mạng Neutron nhân tạo ........................................ 86
7.2.2. Mô hình 1 Neutron nhân tạo..................................................................... 87
7.2.3. Phân loại mạng Neutron nhân tạo ............................................................ 88
7.2.4. Kiến trúc mạng ......................................................................................... 89
7.2.5. Huấn luyện mạng Neutron ....................................................................... 91
7.2.6. Ứng dụng của mạng Neutron nhân tạo ..................................................... 93
7.3. Giới thiệu về MATLAB và GUIDE ....................................................................... 94
7.3.1. Giới thiệu về Matlab ................................................................................. 94
7.3.2. Giới thiệu về Neural Network Toolbox ................................................... 95
7.3.3. Giới thiệu về Guide .................................................................................. 95
Chương 8: Mạng Neutron MLP trong dự báo ngắn hạn phụ tải điện ........................... 97
8.1. Mô hình mạng Neutron MLP ................................................................................. 97
8.1.1. Phương pháp luận lựa chọn mạng Neutron .............................................. 97
8.1.2. Cấu trúc mạng MLP ................................................................................. 97
8.1.3. Huấn luyện mạng...................................................................................... 98
8.2. Xây dựng mô hình mạng MLP cho bài toán dự báo ngắn hạn phụ tải điện ........... 99
8.2.1. Các thông số đầu vào và ra cho mô hình .................................................. 99
8.2.2. Ưng dụng chương trình Matlab để xây dựng mạng MLP ........................ 99
Chương 9: Ứng dụng mạng MLP dự báo ngắn hạn phụ tải điện miền Trung ............ 103
9.1. Xây dựng phần mềm103
9.1.1. Sơ đồ thuật toán ...................................................................................... 103
9.1.2. Xây dựng phần mềm .............................................................................. 103
9.2. Mô hình dự báo phụ tải ngày107

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn

9
9.2.1. Các số liệu thu thập được ....................................................................... 107
9.2.2. Xác định hàm kích hoạt .......................................................................... 108
9.2.3. Xác định thuật toán................................................................................. 108
9.2.4. Kết quả dự báo với các thông số đã chọn ............................................... 109
Kết luận và kiến nghị ................................................................................................... 111
Phụ lục ...................................................................................................................... .. 112

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


10

DANH SÁCH BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Chƣơng 1:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát nhiệt điện
Bảng 1.2. Bảng biến thiên công suất
Bảng 1.3. Tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống

Hình 1.1. Đồ thị phụ tải tổng hợp
Hình 1.2. Sơ đồ đi dây phương án 1
Hình 1.3. Sơ đồ đi dây phương án 2
Hình 1.4. Sơ đồ đi dây phương án 3
Hình 1.5. Sơ đồ đi dây phương án 4

Chƣơng 2:
Bảng 2.1. Bảng phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc phương án 1
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây B4 và B3.

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật MBA tự ngẫu
Bảng 2.4. Tổn thất điện năng từng cuộn dây MBA tự ngẫu phương án 1
Bảng 2.5. Bảng phân bố công suất cho MBA liên lạc phương án 2
Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây B3 và B4
Bảng 2.7. Thông số kỹ thuật MBA tự ngẫu
Bảng 2.8. Tổn thất điện năng từng cuộn dây MBA tự ngẫu phương án 2

Hình 2.A. Sơ đồ đi dây phương án 1
Hình 2.1. Phân bố công suất MBATN sự cố 1, TH1
Hình 2.2. Phân bố công suất MBATN sự cố 2, TH1
Hình 2.B. Sơ đồ đi dây phương án 2

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


11
Hình 2.3. Phân bố công suất MBATN sự cố 1, TH2
Hình 2.4. Phân bố công suất MBATN sự cố 2, TH2
Hình 2.5. Phân bố công suất MBATN sự cố 3, TH2

Chƣơng 3:
Bảng 3.1. Bảng tổng kết kinh tế 2 phương án

Chƣơng 4:
Bảng 4.1. Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch

Hình 4.1. Sơ đồ các điểm tính ngắn mạch

Chƣơng 5:
Bảng 5.1. Bảng tổng kết dòng cưỡng bức
Bảng 5.2. Thông số các loại máy cắt
Bảng 5.3. Thông số các loại dao cách ly
Bảng 5.4. Thông số thanh dẫn hình máng
Bảng 5.5. Bảng thông số sứ
Bảng 5.6. Bảng thông số thanh góp mềm
Bảng 5.7. Bảng tính ngắn mạch tại N1 các thời điểm
Bảng 5.8. Bảng tính toán ngắn mạch tại N2 tại các thời điểm
Bảng 5.9. Bảng tổng hợp tính toán ngắn mạch tại các thời điểm
Bảng 5.10. Bảng chọn lại thông số thanh góp mềm cấp 220kV
Bảng 5.11. Bảng thông số kháng điện.
Bảng 5.12. Thông số máy cắt cho đường dây phụ tải địa phương
Bảng 5.13. Thông số máy biến điện áp cấp 220kV và 110kV
Bảng 5.14. Bảng phụ tải máy biến áp

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


12
Bảng 5.15. Bảng thông số máy biến điện áp cấp 10,5kV.
Bảng 5.16 .Bảng thông số máy biến dòng cấp 220kV và 110kV.
Bảng 5.17. Bảng công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng.

Hình 5.1. Hình dạng của thanh dẫn cứng hình máng
Hình 5.2. Sơ đồ chọn sứ
Hình 5.3. Sơ đồ phụ tải địa phương
Hình 5.4. Sơ đồ thay thế để chọn XK%

Hình 5.5. Sơ đồ thay thế để chọn XK%.
Hình 5.6. Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MFĐ.

Chƣơng 6:
Bảng 6.1. Thông số máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV.
Bảng 6.2. Bảng thông số máy biến áp dự phòng.
Bảng 6.3. Bảng thông số máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV.
Bảng 6.4. Bảng thông số máy cắt tự dùng cấp điện áp máy phát.
Bảng 6.5. Bảng thông số máy cắt tự dùng cấp 6,3kV.
Bảng 6.6. Bảng thông số áp tô mát M12

Hình 6.1.: Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy nhiệt điện.

Chƣơng 7:
Bảng 7.1. Bảng các hàm kích hoạt

Hình 7.1. Mô hình một Nơ ron nhân tạo
Hình 7.2. Phân loại mạng nơron
Hình 7.3. Kiến trúc mạng Nơ ron một lớp

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


13
Hình 7.4. Kiến trúc mạng Nơ ron đa lớp
Hình 7.5. Kiến trúc truyền thẳng kinh điển
Hình 7.6. Kiến trúc mạng hồi quy
Hình 7.7. Ba dạng chính của luật học tham số

Chƣơng 8:
Hình 8.1. Mạng Nơ ron một lớp ẩn
Hình 8.2. Đầu ra của mạng Nơ ron và tập học trước khi huấn luyện
Hình 8.3. Đồ thị quá trình huấn luyện mạng
Hình 8.4. Đầu ra của mạng Nơ ron sau khi huấn luyện xong

Chƣơng 9:
Bảng 9.1. Bảng sai số trung bình khi thay đổi các hàm kích hoạt
Bảng 9.2. Bảng kết quả dự báo theo thuật toán đào tạo
Bảng 9.3. Bảng kết quả dự báo 24h

Hình 9.1. Sơ đồ thuật toán
Hình 9.2. Giao diện phần mềm dự báo ngắn hạn phụ tải điện
Hình 9.3. Hình ảnh quá trình đào tạo của mạng MLP

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


14

DANH MỤC VIẾT TẮT

Viết tắt
HTĐ

Hệ thống điện

NĐ

Nhiệt điện

NMĐ

Nhà máy điện

MF

Máy phát

MF-MBA

Máy phát-máy biến áp

MBA

Máy biến áp

TĐK

Điều chỉnh kích từ

MBA TN

Máy biến áp tự ngẫu

MC

Máy cắt

CL

Dao cách ly

tđcd

Tương đối cơ bản

BI

Máy biến dòng điện

BU

Máy biến điện áp

DC

Dòng điện một chiều

AC

Dòng điện xoay chiều

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn

15
PHẦN I: THIẾT

Ế PHẦN ĐIỆN TRONG NH MÁ ĐIỆN

CHƢƠNG 1: T NH TOÁN C N BẰNG C NG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC
PHƢƠNG ÁN N I D
1.1. CHỌN MÁ PHÁT ĐIỆN
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy,
công suất mỗi tổ máy là 55 MW, tra phụ lục 1 trang 113 sách “Thiết kế phần điện nhà
máy điện và trạm biến áp” PGS.TS. Phạm Văn Hoà - ThS. Phạm Ngọc Hùng, NXB
Khoa học và Kỹ thuật, 2007, ta chọn máy phát điện có các thông số ghi trên bảng sau:
S

Loại máy

P

n

(MVA) (MW) (v/p)
TBΦ-60-2T

68,75

55

3000

U

Xd‟‟

cosφ

Xd‟

Xd

(kV)
10,5

0,8

0,1316 0,202 1,5131

Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát nhiệt điện
1.2. T NH TOÁN C N BẰNG C NG SUẤT
Xuất phát từ biểu đồ biến thiên công suất hàng ngày dạng phần trăm p%(t) đối
với phụ tải từng cấp điện áp và công suất phát của toàn nhà máy, cùng với những
thông số đã cho khác, ta tiến hành xây dựng đồ thị điện áp các cấp, công suất phát toàn
nhà máy, phụ tải tự dùng và công suất phát về hệ thống.
Giờ

0-4 4-6

6-8

8-10 10-12 12-14

14-16

16-18 18-20 20-22 22-24

PUF(%)

80

80

70

70

70

80

90

100

90

90

80

PUT(%)

90

90

80

80

80

90

90

100

90

80

80

PUC(%)

70

70

80

80

90

90

90

90

100

90

80

PTNM(%)

80

80

80

80

90

100

100

100

90

90

90

Bảng 1.2. Bảng biến thiên công suất
1.2.1. Phụ tải toàn nhà m y
Công suất phát toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
STNM (t ) 

P%(t )
 Pđm 
cos  F

(1.1)

Trong đó:

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


16

STNM(t) - công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA).
P%(t) - phần trăm công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t.

cos  F - hệ số công suất định mức của MF, cos  F = 0,8.
Pđm  - tổng công suất tác dụng định mức toàn nhà máy, (MW), PđmΣ = n.PđmF

Ở đây:
PđmΣ - công suất định mức của 1 tổ MF.
n - số tổ máy.
Vậy: PđmΣ = 4.55 = 220 (MW)
Áp dụng công thức 1.1, phụ tải toàn nhà máy từ 0 - 4h được tính như sau:

STNM (04) 

80
 220  220 ( MVA)
100.0,8

1.2.2. Phụ tải t d ng
Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức sau:
STD (t ) 

S (t )
 % n.PdmF

 (0, 4  0,6  TNM )
100 cos TD
n.SdmF

(1.2)

Trong đó:
STD(t) - công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA).

TD % - lượng điện phần trăm tự dùng, TD %  8% .
cos TD - hệ số công suất phụ tải tự dùng, cos TD  0,86 .
n - số tổ máy phát, n = 4.
PdmF, SdmF - công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của 1 tổ MF.
STNM(t): Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t, (MVA).
Áp dụng công thức 1.2, phụ tải tự dùng từ 0 - 4h được tính như sau:

STD (04) 

8 4.55
220

 (0, 4  0,6 
)  18,009 ( MVA)
100 0,86
4.68,75

1.2.3. Tính to n phụ tải ở c c cấp điện p

S (t )  P%(t ) 

Pmax
cos 

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

(1.3)

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


17
Công suất phụ tải ở các cấp điện áp được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
S(t) - công suất phụ tải tại thời điểm t, (MVA).
P%(t) - phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
Pmax - công suất tác dụng lớn nhất của phụ tải, (MW).

cos  - hệ số công suất của phụ tải.
1.2.4. Công suất ph t về hệ thống
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng
công suất tiêu thụ). Công suất phát về hệ thống được xác định theo công thức tính toán
sau:
SVHT  t   STNM  t    SUF  t   SUT  t   SUC  t   STD t 

(1.4)

Trong đó:
SVHT(t) - công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA).
STNM (t) - công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA).
SUF(t) - công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t, (MVA).
SUT(t) - công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA).
SUC(t) - công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA).
STD(t) - công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA).
Áp dụng công thức 1.4, công suất phát về hệ thống tại thời điểm từ 0 – 4h được tính
như sau:

SVHT(0-4) = 220 – (18,009 + 83,721 + 9,412 + 41,176) = 67,682 (MVA)
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


18

Giờ

0-4

4-6

6-8

8 - 10

10 - 12

12 - 14

14 - 16

16 - 18

18 - 20

20 - 22

22 - 24

STNM

220

220

220

220

247,5

275

275

275

247,5

247,5

247,5

STD

18,009

18,009

18,009

18,009

19,237

20,465

20,465

20,465

19,237

19,237

19,237

SUC

41,176

41,176

47,059

47,059

52,941

52,941

52,941

52,941

58,824

52,941

47,059

SUT

83,721

83,721

74,419

74,419

74,419

83,721

83,721

93,023

83,721

74,419

74,419

SUF

9,412

9,412

8,235

8,235

8,235

9,412

10,588

11,765

10,588

10,588

9,412

SVHT

67,682

67,682

72,278

72,278

92,668

108,461

107,285

96,806

75,13

90,315

97,373

Bảng 1.3. Tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống
GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


5
Đồ thị phụ tải tổng hợp như hình vẽ sau:

S (MVA)
300

STNM
250

SVHT

200

150

SUC
100

SUT
50

SĐP
STD

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

t (h)

Hình 1.1. Đồ thị phụ tải tổng hợp
Nhận xét:
Nhà máy thiết kế gồm có 4 tổ máy có tổng công suất là S = 275 MVA, chiếm
9,167% tổng công suất hệ thống.

Phụ tải cấp điện áp máy phát:

Smax = 11,765 MVA ; Smin = 8,235 MVA

Phụ tải cấp trung áp 110 kV:

Smax = 93,023 MVA ; Smin = 74,418 MVA

Phụ tải cấp cao áp 220 kV:

Smax = 58,824 MVA ; Smin = 41,176 MVA

Công suất phát về hệ thống:

Smax = 108,461 MVA ; Smin = 67,682 MVA

Vậy nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, cung cấp đủ cho các phụ tải
các cấp điện áp.

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


6
1.3. CHỌN PHƢƠNG ÁN N I D
1.3.1. Cơ sở chung đề xuất phƣơng n nối điện
Chọn phương án nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan
trọng trong thiết kế nhà máy điện. Phương án nối điện phù hợp không chỉ đem lại lợi
ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các tiêu chuẩn kĩ thuật. Căn cứ vào bảng

1.3, ta có nhận xét:
max
SUF
11,765

100  8,556  15%
a. Vì
2  SdmF 2  68,75

Vậy ta không cần thanh góp điện áp máy phát.
b. Ta có:
- Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất ( do 2
cấp điện áp đều  110 kV nên đều có trung tính nối đất trực tiếp).
- Hệ số có lợi   0,5



U c  UT 220  110

 0,5
Uc
220

Vậy ta dùng 2 MBA TN làm liên lạc.
min
max
c. Ta có: SUT
 74, 418( MVA) ; SUT
 93,023( MVA) ; SđmF  68,75(MVA)

max
SUT
93,023

 1, 25
min
74, 418
SUT

Vậy ta chỉ nên ghép 1 hoặc 2 bộ PF-MBA vào bên trung. Do công suất phía
trung tương đối lớn nên ta phải lấy điện từ các máy phát ghép bộ và phía trung của tự
ngẫu.
d. Vì

 SdmF  2.68,75  137,5  100  SdpHT nên không thể ghép 2 máy phát chung
2 MF

một máy biến áp.

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


7
1.3.2. Đề xuất c c phƣơng n nối điện
1.3.2.1. Phƣơng n 1
HT
SUT

SUC

110kV

220kV

B3

STD

B1

STD+SDP

STD+SDP
F3

F1

B4

B2

STD

F2

F4

Hình 1.2. Sơ đồ đi dây phương án 1

Nhận xét:
- Phương án này gồm có hai bộ máy phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây. Mỗi
bộ lại nối lên một thanh góp điện áp cấp 220 kV và cấp 110 kV để cấp cho phụ tải
từng cấp đó. Ngoài ra còn có 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ vừa phát
công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hay thiếu cho phía 110kV.
- Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với máy
phát F1 và F2.
- Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải lúc bình thường, sự
cố.
- Bố trí nguồn và tải cân đối.
- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn
thất công suất nhỏ.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục, vận hành đơn giản.
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


8
1.3.2.2. Phƣơng n 2

HT
SUT

SUC

110kV

220kV

B1

STD+SDP

STD+SDP
F1

B3

B2

F2

B4

STD

STD
F3

F4

Hình 1.3. Sơ đồ đi dây phương án 2
Nhận xét:
- Phương án này gồm có hai bộ máy phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây, 2 bộ
đều nối lên thanh góp cấp 110 kV để cấp cho phụ tải từng cấp đó. Ngoài ra còn có 2
máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ vừa phát công suất lên hệ thống, vừa truyền
tải công suất thừa hay thiếu cho phía 110kV. Phụ tải địa phương UF được cung cấp

điện qua hai máy biến áp nối với máy phát F1và F2.
- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành
hạ hơn giá máy biến áp 220kV.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
- Tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu nhỏ khi làm việc ở chế độ
truyền công suất từ trung và hạ sang cao.
- Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu B1 lớn khi sự cố máy biến áp tự
ngẫu B2.

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


9
1.3.2.3. Phƣơng n 3

HT
SUT

SUC

110kV

220kV

B3

STD

B4

STD
F3

B1

B2

STD+SDP
F4

STD+SDP
F1

F2

Hình 1.4. Sơ đồ đi dây phương án 3
Nhận xét:
- Trong phương án này ta dùng hai bộ máy biến áp B3, B4 máy phát điện F3,
F4 làm việc song song với nhau cung cấp lên thanh góp cao áp 220kV và hai cặp F1,
F2 máy biến áp B1, B2 làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2
làm nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau.
- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít nên vận hành đơn giản, linh hoạt đảm
bảo cung cấp điện liên tục.
- Các MBA bố trí hết bên cao lên giá thành thiết bị cao không kinh tế.
- Có sự cố thì cuộn trung của MBATN sẽ quá tải, gây tổn thất lớn.
- Máy biến áp chọn công suất lớn vì phía trung chỉ tải đến công suất tính toán.

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn


10
1.3.2.4. Phƣơng n 4

HT
SUT

SUC

110kV

220kV

B1

B2

B3

B4

B6

B5

SDP
STD

STD
F1

F2

STD
F3

STD
F4

Hình 1.5. Sơ đồ đi dây phương án 4
Nhận xét:
- Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp, 1 bộ nối vào thanh góp
110kV và 3 bộ nối vào thanh góp 220kV, dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa
các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát.
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía cao sang trung và hạ
nên giảm được tổn thất trong máy biến tự ngẫu.
- Sử dụng nhiều máy biến áp, nên giá thành cao, tổn thất lớn và vận hành phức tạp.
ết luận: Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1
và 2 là đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa nó vẫn đảm
bảo các chỉ tiêu về kĩ thuật. Do đó ta giữ lại 2 phương án đó để tính toán chi tiết và so
sánh.

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn

11
CHƢƠNG 2: T NH TOÁN CHỌN MÁ BIẾN ÁP
Máy biến áp lực cũng như máy phát điện là thiết bị chính trong hệ thống điện,
dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác phục vụ cho việc
truyền tải và phân phối điện năng.
Thường điện năng từ nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ phải qua 3-4 lần biến
áp. Do vậy tổng công suất của các máy biến áp cũng phải lớn hơn tổng công suất phát
của các máy phát trong nhà máy điện 3-4 lần. Vì vậy việc chọn máy biến áp không chỉ
đảm bảo yêu cầu kĩ thuật mà còn phải kính tế, do đó ta phải đi tiến hành chọn máy
biến áp.
A. PHƢƠNG ÁN 1

HT
SUT

SUC

110kV

220kV

B3

STD

B1

STD+SDP

STD+SDP
F3

F1

B4

B2

F2

STD
F4

Hình 2.A. Sơ đồ đi dây phương án 1

GVHD: Th.s Đặng Thành Trung

SVTH: Trần Mạnh Tuấn