Đồ án tốt nghiệp Nguyến kim quý

Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Kim Quý
Lớp

: D5H3

Ngành

: Hệ thống điện

TÊN ĐỀ TÀI:
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
I. Các số liệu ban đầu
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ
máy bằng PđmF = 55 MW. Hệ số tự dùng αTD = 9.2%, cos = 0,87. 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 cấp điện áp máy phát UF 10,5 kV
Pmax = 14 MW, cos = 0,87. Gồm 2 lộ kép công suất mỗi lộ 7 MW, dài 2,5 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= 120 MW; cosφ = 0,84. Gồm 2 kép x 60 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên
bảng.
3. Phụ tải cấp điện áp cao UC (220 kV)
Pmax= 55 MW; cosφ = 0,86. Gồm 1 kép x 55 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 14 km
Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 4000
MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,85, công
suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 200 MVA.
5. Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng.

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

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

0÷ 6 6÷ 9 9÷ 12 12÷ 16

PUF(%) 70

16÷ 20

20÷ 22

22÷ 24

80

80

80

90

90

80

PUT(%)

80

80

90

90

90

80

80

PUC(%)

90

80

60

90

90

100

80

PTNM(%)

80

80

90

100

100

95

90

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP
Thiết kế trạm biến áp treo hạ áp, công suất 400kVA, gồm 4 lộ suất tuyến đầu ra.

TRƯỞNG KHOA

TS. Trần Thanh Sơn

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Nhất Tùng


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

LỜI MỞ ĐẦU
***
Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành điện giữ
một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế của đất nước. Trong cuộc
sống hiện đại, điện năng rất cần cho cuộc sống sinh hoạt và phục vụ sản xuất.
Nền kinh tế càng phát triển thì nhu cầu điện năng càng tăng lên. Nhiệm vụ đặt ra
cho ngành điện là phải đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng ngày càng tăng đó. Vì vậy
việc xây dựng và mở rộng thêm các nhà máy điện, các trạm biến áp và các đường dây
tải điện là không thể thiếu đối với mỗi quốc gia. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh
tế - kỹ thuật trong thiết kế nhà máy điện các trạm biến áp,… sẽ mang lại lợi ích không

nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cùng những kiến thức chuyên ngành đã được học,
em đã được giao thực hiện Đồ án tốt nghiệp Nhà Máy Điện với các nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện cho Nhà máy Nhiệt điện
Phần II: Chuyên đề Thiết kế trạm biến áp treo hạ áp
Trong thời gian thực hiện đồ án, với sự lỗ lực của bản thân và được sự giúp đỡ
tận tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyễn Nhất Tùng đến nay em
đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Em mong nhận được sự đánh giá nhận xét
của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 5 tháng 1 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Kim Quý

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

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

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

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

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN .................1
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY ...........................2
1.2. Tính toán cân bằng công suất ..........................................................................2
1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát UF = 10,5kV ............................................3
1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung UT =110kV......................................................3
1.2.3. Phụ tải cấp điện áp cao UC=220kV ...............................................................4
1.2.4. Công suất phát ra của toàn nhà máy ........................................................5
1.2.5. Phụ tải tự dùng ............................................................................................6
1.2.6. Công suất phát về hệ thống .......................................................................7
1.3. Đề xuất các phương án nối điện ......................................................................9
1.3.1. Cơ sở chung để đề xuất phương án nối điện. .........................................9
1.3.2. Đề xuất các phương án .................................................................................10
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP ................................................14
2.1. Phương án 1 ........................................................................................................14
2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp ..........................14
2.1.2. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp .............................15
2.1.3.Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố ................................................17
2.1.4. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ..................................20
2.2. Phương án 2 .....................................................................................................23
2.2.1.Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp ............................23
2.2.2. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp .............................24
2.2.3.Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố ................................................25
2.2.3.Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ...................................29
CHƯƠNG 3 :................................................................................................................32
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT. CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU...............32
3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối .............................................................................32

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

3.1.1. Phương án 1 .................................................................................................32
3.1.2. Phương án 2 .................................................................................................33
3.2. Tính toán kinh tế- kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu. .........................................34
3.2.1. Tổng quan chung:.........................................................................................34
3.2.2. Tính toán cụ thể cho từng phương án ..........................................................35
3.2.3. Lựa chọn phương án tối ưu. .........................................................................37
CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ...............................................................39
4.1. Chọn điểm ngắn mạch ........................................................................................39
4.2. Tính điện kháng cho các phần tử trong sơ đồ thay thế .......................................40
4.3. Tính dòng ngắn mạch theo điểm.........................................................................41
4.3.1. Phương pháp tính toán .................................................................................41
4.3.2. Tính cho điểm ngắn mạch N1 .......................................................................43
4.3.3. Tính cho điểm ngắn mạch N2 ......................................................................44
4.3.4. Tính cho điểm ngắn mạch N3 ......................................................................46
4.3.5. Tính cho điểm ngắn mạch N3’ .....................................................................49
4.3.6. Tính cho điểm ngắn mạch N4 ......................................................................49
CHƯƠNG 5 :CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN. ..............................................51
5.1. Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức .....................................................51
5.1.1. Các mạch 220kV ..........................................................................................52
5.1.2. Các mạch 110kV ..........................................................................................52
5.1.3. Mạch máy phát 10,5kV (mạch 7).................................................................53
5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly ..............................................................................54
5.2.1. Chọn máy cắt................................................................................................54
5.2.2. Chọn dao cách ly ..........................................................................................55

5.3 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát..............................................................55
5.3.1. Chọn thanh góp cứng ...................................................................................55
5.3.2. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng..........................................................................58

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

5.4. Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung ..................................60
5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm ...................................................60
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhệt khi ngắn mạch ..........................................................61
5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang ....................................................................64
5.5. Chọn cáp và kháng điện đường dây....................................................................65
5.5.1. Chọn cáp.......................................................................................................66
5.5.2. Chọn kháng điện đường dây ........................................................................68
5.6. Chọn máy biến áp đo lường ...............................................................................71
5.6.1. Chọn máy biến điện áp BU ..........................................................................71
5.6.2. Chọn máy biến dòng điện (BI) .....................................................................74
5.7. Chọn chống sét van .............................................................................................76
CHƯƠNG 6 :TÍNH TOÁN TỰ DÙNG .....................................................................78
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG. ..................................78
6.1. Sơ đồ nối điện tự dùng ........................................................................................78
6.2. Chọn máy biến áp ...............................................................................................79
6.2.1. MBA cấp 6,3kV ...........................................................................................79
6.2.2. MBA cấp 0,4 kV ..........................................................................................80
6.3. Chọn máy cắt và khí cụ điện ...............................................................................80
6.3.1. Chọn máy cắt................................................................................................80

6.3.2. Chọn dao cách ly ..........................................................................................82
6.3.3. Chọn aptomat và cầu dao phía hạ áp 0,4kV.................................................83
PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP ..........................................85
CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP ..86
1.1. Xác định phụ tải tính toán ...................................................................................86
1.2. Chọn máy biến áp ...............................................................................................86
1.3. Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp ..............................................................86
CHƯƠNG 2:SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN, THIẾT BỊ ĐIỆN ..87

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

2.1. Sơ đồ đấu điện trạm biến áp ...............................................................................87
2.2.1. Chọn các thiết bị điện cao áp .......................................................................88
2.2.2. Chọn các thiết bị điện hạ áp .........................................................................89
2.2.3. Chọn tủ phân phối hạ áp ..............................................................................93
2.3. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn ...................94
2.3.1. Tính toán ngắn mạch ....................................................................................94
2.3.2. Kiểm tra các thiết bị điện, khí cụ điện đã chọn ............................................98
CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .............................101
3.1. Điện trở nối đất của thanh .................................................................................101
3.2. Điện trở nối đất của cọc ....................................................................................101
3.3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc ...........................................................102

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC BẢNG
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Bảng 1.1: Thông số của máy phát điện .....................................................................2
Bảng 1.2. Bảng biến thiên công suất phụ tải địa phương theo thời gian ............3
Bảng 1.3. Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp 110kV theo thời gian ......4
Bảng 1.4. Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp 220kV theo thời gian ......4
Bảng 1.5. Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian ........................5
Bảng 1.6. Bảng biến thiên công suất tự dùng của nhà máy theo thời gian .........6
Bảng 1.7: Công suất phát về hệ thống theo thời gian .............................................8
Bảng 1.8. Các giá trị công suất max, min từng cấp theo thời gian .................................9
Bảng 2.1 : Phân bố công suất cho các cuộn dây mba tự ngẫu theo thời gian : ...........15
Bảng 2.2 : Thông số máy biến áp B1 ......................................................................16
Bảng 2.3: Thông số các máy biến áp B4.................................................................16
Bảng 2.4: Thông số máy biến áp tự ngẫu (B2, B3) ...............................................17
max
Bảng 2.5. Tổng hợp công suất các cấp ứng với SUT
....................................................17

Bảng 2.6. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2 cuộn dây: .....................21
Bảng 2.7: Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫu ...............................21
Bảng 2.8: Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ...................................22
Bảng 2.9: Phân bố công suất cho các cuộn dây mba tự ngẫu theo thời gian : ............24
Bảng 2.10: Thông số các máy biến áp B3, B4 .......................................................25
Bảng 2.11: Thông số máy biến áp tự ngẫu (B1, B2) .............................................25
min

Bảng 2.12. Tổng hợp công suất các cấp ứng với SUT
..................................................28

Bảng 2.13. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2 cuộn dây: ...................30
Bảng 2.14: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu ................30
Bảng 2.15: Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu..............................................30
Bảng 2.16. Tổn thất điện năng trong máy biến áp của 2 phương án .................31
Bảng 3.1: Vốn đầu tư MBA phương án 1 ......................................................................36

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

Bảng 3.2: Vốn đầu tư cho MBA phương án 2 ...............................................................37
Bảng 3.3: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành của 2 phương án ........................38
Bảng 4.1. Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm ....................................50
Bảng 5.1: Tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án đã chọn: .............54
Bảng 5.2: Thông số máy cắt ..........................................................................................54
Bảng 5.3: Thông số dao cách ly ....................................................................................55
Bảng 5.4: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát ...............................................57
Bảng 5.5: Thông số của dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV và 110 kV ...61
Bảng 5.6. Phân bố công suất qua các nhánh kháng điện kép .......................................70
Bảng 5.7. Thông số máy cắt MC1 .................................................................................71
Bảng 5.8:Thông số các phụ tải của BU .........................................................................72
Bảng 5.9. Thông số BU cấp điện áp 10,5kV..................................................................73
Bảng 5.10: Thông số BU cấp điện áp 110kV và 220kV ................................................74
Bảng 5.11. Thông số BI cấp điện áp máy phát 10,5kV .................................................74

Bảng 5.12. Phụ tải đồng hồ của BI cấp điện áp 10,5kV ...............................................75
Bảng 5.13. Thông số BI cấp điện áp 110kV và 220kV ..................................................76
Bảng 5.14:Thông số chống sét van................................................................................77
Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng và dự phòng cấp 6,3kV ...........................................80
Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng và dự phòng cấp 0,4 kV ..........................................80
Bảng 6.3: Thông số máy cắt phía tự dùng.....................................................................82
Bảng 6.4: Thông số dao cách ly ....................................................................................82
Bảng 6.5: Thông số aptomat cấp 0,4kV ........................................................................84
Bảng 6.6. Thông số cầu dao hạ áp 0,4kV ......................................................................84
PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP
Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật của MBA ..........................................................................86
Bảng 2.1 Thông số cầu dao phụ tải ...............................................................................88
Bảng 2.2 Thông số cầu chì tự rơi. .................................................................................89

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của chống sét van. ............................................................89
Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của sứ cao thế. ..................................................................89
Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật của cáp đồng hạ áp ..........................................................90
Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật của Atptomat tổng ............................................................91
Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật của Atptomat nhánh..........................................................91
Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật của thanh cái hạ áp ..........................................................91
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật của máy biến dòng ..........................................................92
Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của sứ đỡ thanh cái .......................................................92
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của chống sét van hạ áp ................................................92

Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật các thiết bị đo đếm điện năng .......................................92
Bảng 2.13: Thông số kỹ thuật của cáp đầu ra...............................................................93
Bảng 2.14: Tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch ..............................................................98

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC HÌNH
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải địa phương .........................................................................3
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV ..........................................................4
Hình 1.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV .....................................................5
Hình 1.4. Đồ thị công suất phát toàn nhà máy ........................................................5
Hình 1.5. Đồ thị phụ tải tự dùng ................................................................................7
Hình 1.6. Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy.......................................................8
Hình 2.1. Phương án 1 ..................................................................................................14
Hình 2.2. Phân bố lại công suất khi sự cố 1 (phương án 1) .........................................18
Hình 2.3.Phân bố lại công suất khi sự cố 2 (phương án 1) .................................19
Hình 2.4. Phương án 2 ...............................................................................................23
Hình 2.5. Phân bố lại công suất trong máy biến áp khi sự cố 1 (phương án 2) ...........26
Hình 2.6. Phân bố lại công suất khi sự cố 2 (phương án 2) .........................................27
Hình 2.7. Phân bố lại công suất khi sự cố 3 (phương án 2) ................................29
Hình 3.1. Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 ...........................................................33
Hình 3.2. Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 ...........................................................34
Hình 4.1. Lựa chọn các điểm ngắn mạch ......................................................................39
Hình 5.1. Sơ đồ thiết bị phân phối .................................................................................51

Hình 5.2. Thanh dẫn tiết diện hình máng ......................................................................57
Hình 5.3. Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng .............................................................................59
Hình 5.4. Sơ đồ kháng đơn cấp điện cho phụ tải địa phương .......................................66
Hình 5.5. Sơ đồ kháng kép cấp điện cho phụ tải địa phương .......................................70
Hình 5.6.Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát ...............................72
Hình 6.1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện .................................................................79
PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP
Hình 2.1. Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 22/0,4kV ....................................................87

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo ................................................................94
Hình 2.3: Sơ đồ vị trí các điểm ngắn mạch ...................................................................95
Hình 2.4. Sơ đồ thay thế ngắn mạch điểm N1 ...............................................................96
Hình 2.5: Sơ đồ thay thế ngắn mạch điểm N2, N3 ........................................................96
Hình 3.1 Sơ đồ mặt bằng bố trí tiếp địa ......................................................................102

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

PHẦN I

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN
TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

1


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng khi thiết kế
nhà máy điện. Đây chính là cơ sở để thành lập các phương án nối dây của nhà máy
nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Các nội
dung này sẽ được trình bày trong chương 1.
1.1. Chọn máy phát điện
Khi thiết kế phần điện trong nhà máy điện người ta đã định trước số
lượng và công suất máy phát (MF), vậy ta chỉ cần chọn loại MF tương ứng
theo đề bài cho trước. Ở đây ta cần chọn MF đồng bộ tuabin hơi cho nhà máy
Nhiệt Điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 55 MW. Máy phát được
chọn từ Phụ lục 1- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp( PGS.TS.
Phạm Văn Hòa). Các thông số ghi trong bảng sau:
Bảng 1.1: Thông số của máy phát điện

Loại MF

Sđm

Pđm

Uđm

nđm

cosφ

(MVA) (MW) (kV) (v/p)h
TBØ-60-2T

68,75

55

10,5

3000

0,8

X’’d

X’d

X2

0,1316 0,202 0,166

1.2. Tính toán cân bằng công suất
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định dựa trên bảng
biến thiên công suất hàng ngày dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng cấp
điện áp theo công thức sau:
S (t ) 

P %(t )
.Pmax
100.cos 

(1.1)

Trong đó:
 S(t): công suất phụ tải tại của từng cấp tại thời điểm t
 Pmax : công suất phụ tải max của từng cấp
 cos  : hệ số công suất ứng với từng cấp
 P%(t ) : phần trăm công suất phụ tải của từng cấp tại thời điểm t

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

2


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát UF = 10,5kV
Phụ tải cấp điện áp máy phát (Phụ tải địa phương) có Pmax = 14MW;

cos  0,87 , gồm 2 lộ kép x 7MW.
Áp dụng công thức (1.1) cho 6 giờ đầu (0÷6h), ta có:
(0  6)
S DP


(0  6)
PDP
%
70
.Pmax 
.14  11, 26 (MVA)
100.cos 
100.0,87

Tính tương tự như trên ta có bảng sau:
Bảng 1.2. Bảng biến thiên công suất phụ tải địa phương theo thời gian

t(h)

0÷6

6÷9

9÷12

12÷16

16÷20

20÷22

22÷24

PDP%

70

80

80

80

90

90

80

SDP(t)(MVA)

11,26

12,87

12,87

12,87

14,48

14,48

12,87

Ta có đồ thị phụ tải địa phương như sau:
S(MVA)
DP

14,48
12,87

12,87

11,26

0

6

9

12

16

20 22 24

t (h)

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải địa phương

1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung UT =110kV
Ta có Pmax = 120MW; cos  0,84 , gồm 2 lộ kép x 60MW.
Áp dụng công thức (1.1) cho 6 giờ đầu (0÷6h), ta có:
(0  6)
UT

S

PUT(0 6) %
80

.Pmax 
.60  114, 29 (MVA)
100.cos 
100.0,84

Tính tương tự như trên, ta có bảng sau:

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

3


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

Bảng 1.3. Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp 110kV theo thời gian

t(h)

0÷6

6÷9

9÷12

12÷16

16÷20

20÷22

22÷24

PUT%

80

80

90

90

90

80

80

SUT(t) (MVA) 114,29 114,29 128,57 128,57 128,57 114,29 114,29
Ta có đồ thị phụ tải UT (110kV) như sau:
S(MVA)
UT

128,57
114,29

0

114,29

6

9

12

16

20 22 24

t (h)

Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV

1.2.3. Phụ tải cấp điện áp cao UC=220kV
Ta có Pmax  55MW ; cos  0,86 , gồm 1 lộ kép x 55MW.
Áp dụng công thức (1.1) cho 6 giờ đầu (0÷6h), ta có:
(0  6)
SUC


(0  6)
PUC
%
90
.Pmax 
.55  57,56 (MVA)
100.cos 
100.0,86

Tương tự như trên ta có bảng sau:
Bảng 1.4. Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp 220kV theo thời gian

t(h)

0÷6

6÷9

9÷12

12÷16

16÷20

20÷22

22÷24

PUC%

90

80

60

90

90

100

80

SUC(t) (MVA)

57,56

51,16

38,37

57,56

57,56

63,95

51,16

Ta có đồ thị: phụ tải UC (220kV) như sau:

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

4


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

(MVA)

S UC

63,95
57,56

57,56
51,16

51,16
38,37

0

6

9

12

16

20 22 24

t (h)

Hình 1.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV

1.2.4. Công suất phát ra của toàn nhà máy
Nhà máy có Pđặt = 4.55=220 MW, cos  0,8 .
Áp dụng công thức (1.1) cho 6 giờ đầu (0÷6h), ta có:
(0  6)
STNM


(0  6)
PTNM
%
80
.Pmax 
.220  220 (MVA)

100.cos 
100.0,8

Tương tự, ta có bảng sau:
Bảng 1.5. Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian
t(h)

0÷6

6÷9

9÷12

12÷16

16÷20

20÷22

22÷24

PTNM%

80

80

90

100

100

95

90

STNM(t) (MVA)

220

220

247,50

275

275

261,25

247,50

Ta có đồ thị:
S(MVA)
TNM
275
261,25
247,5

247,5
220

0

6

9

12

16

20 22 24

t (h)

Hình 1.4. Đồ thị công suất phát toàn nhà máy

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

5


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

1.2.5. Phụ tải tự dùng
Một cách gần đúng có thể xác định công suất tự dùng của nhà máy nhiệt

điện theo công thức sau:

STD (t ) 

TD % Pđăt 
S (t ) 
. 0, 4  0,6. TNM 
100 cos TD 
S đăt 

(1.2)

Trong đó:


STD (t ) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t

 TD % : lượng điện phần trăm tự dung TD %  9, 2%


cos TD : hệ số công suất phụ tải tự dùng cos TD  0,87

 Pđặt, Sđặt: công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của toàn
nhà máy
Với S dat 


Pđăt
4.55


 275( MVA)
cos  F
0,8

STNM (t ) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

Áp dụng công thức (1.2) cho 6 giờ đầu (0÷6h), ta có:
(0 6)
STD




Pđăt 
S (06) 
.  0, 4  0,6. TNM 
100 cos TD 
S đăt 

TD %

.

9, 2 220 
220 
.
. 0, 4  0,6.
  20, 47( MVA)
100 0,87 
275 

Tính tương tự, ta có bảng sau:
Bảng 1.6. Bảng biến thiên công suất tự dùng của nhà máy theo thời gian

t(h)

0÷6

6÷9

9÷12

12÷16

16÷20

20÷22

22÷24

STNM(t) (MVA)

220

220

247,50

275

275

261,25

247,50

STD(t) (MVA)

20,47

20,47

21,87

23,26

23,26

22,57

21,87

Ta có đồ thị phụ tải tự dùng như sau:

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

6


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

S(MVA)
TD
23,26

22,57

21,87

21,87

20,47

0

6

9

12

16

20 22 24

t (h)

Hình 1.5. Đồ thị phụ tải tự dùng

1.2.6. Công suất phát về hệ thống
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 trong máy biến áp ta có:

S NM (t )  SVHT (t )  SUC (t )  SUT (t )  STD (t )  S DP (t )
Hay

SVHT (t )  S NM (t )  ( SUC (t )  SUT (t )  STD (t )  S DP (t ))

(1.3)

Trong đó:


S NM (t ) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.



SVHT (t ) : Công suất tự phát về hệ thống 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 tự dùng của nhà máy.

Áp dụng công thức (1.3) cho 6 giờ đầu (0÷6h), ta có:
(06)
(06)
(06)
(06)
(06)
(06)
SVHT
 STNM
 ( SUC
 SUT
 STD
 SDP
)

 220  (57,56  114,29  20, 47  11,26)  16, 42( MVA)
Tính tương tự ta có bảng sau:

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

7


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

Bảng 1.7: Công suất phát về hệ thống theo thời gian

t(h)
0÷6
6÷9
9÷12 12÷16 16÷20 20÷22 22÷24
STNM(t) (MVA)
220
220
247,50
275
275
261,25 247,50
STD(t) (MVA) 20,47 20,47 21,87 23,26 23,26 22,57 21,87
SDP(t) (MVA) 11,26 12,87 12,87 12,87 14,48 14,48 12,87
SUT(t) (MVA) 114,29 114,29 128,57 128,57 128,57 114,29 114,29
SUC(t) (MVA) 57,56 51,16 38,37 57,56 57,56 63,95 51,16
SVHT(t) (MVA) 16,42 21,21 45,82 52,74 51,13 45,96 47,31
Từ bảng 1.7 ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như sau

S (MVA)

SVHT

247,5

250

SUC

275

STNM

280

SVHT

261,25
247,5

SUT
STD

220

SDP

200

SUC

150
100

SUT

50
STD
SDP

0

6

9

12

16

20 22 24

t (h)

Hình 1.6. Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

8


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

Từ những tính toán trên ta có bảng tổng hợp số liệu sau :
Bảng 1.8. Các giá trị công suất max, min từng cấp theo thời gian

Phụ tải

Max
Min

Sđặt
SDP
STD
SUT
SUC
SVHT
(MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA)
275

14,48
11,26

23,26
20,47

128,57
114,29

63,95
38,37

52,74
16,42

Nhận xét:
Nhà máy chủ yếu cung cấp điện cho phụ tải trung áp, cao áp và phát công
suất thừa về hệ thống (do SVHT (t )  0 ), công suất cung cấp cho tự dùng và địa

phương là nhỏ so với công suất phát ra của toàn nhà máy.
(STDmax=8,46%STNM , SDPmax = 5,27%STNM)
1.3. Đề xuất các phương án nối điện
1.3.1. Cơ sở chung để đề xuất phương án nối điện
Phương án nối điện chính của nhà máy là một khâu hết sức quan trọng
trong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện. Căn cứ và kết quả tính toán
phụ tải và cân bằng công suất để đề suất các phương án nối điện.
1) Ta có:

SDP max
14,48
.100 
100  10,53%  15%
2.SdmF
2.68,75
=> Do phụ tải địa phương có công suất nhỏ nên không cần thanh góp cấp điện áp máy
phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt của
máy biến áp liên lạc.
2) + Nhà máy có 3 cấp điện áp 10,5kV, 110kV, 220kV, có công suất lớn.
+ Cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) có trung tính nối đất trực tiếp
+ Hệ số có lợi là:  

U C  U T 220  110

 0,5
UC
220

=> Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp để giảm tổn thất điện năng.
max

min
3) Ta có SUT
 128,57( MVA), SUT
 114, 29( MVA), S dmF  68,75( MVA)
max
min
Xét tỉ số: SUT
/ S dmF  128,57 / 68, 75  1,87 ; SUT
/ S dmF  114, 29 / 68, 75  1, 66

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

9


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

=> Do dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thế sử dụng 1 hoặc 2 bộ máy
phát – máy biến áp 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện điện áp trung.
4) Ta có: SdtHT  200(MVA), SdmF  68,75(MVA) 

SdtHT
200

 2,91
SdmF 68,75

=> ta có thể ghép 2 máy phát chung 1 MBA, mỗi tổ máy phát phải có riêng máy cắt

điện để thuận tiện cho hòa máy phát vào lưới.
1.3.2. Đề xuất các phương án
Trên cơ sở trên ta đề xuất 4 phương án nối điện như sau:
1) Phương án 1
+ Nối 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây vào thanh góp 220kV
+ Nối 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây vào thanh góp 110kV
+ Dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp
HT

SUT

SUC
220kV

110kV

B1

B2

STD

STD
F1

B4

B3

SDP

F2

STD

STD

SDP
F3

F4

Ưu điểm:
+ Bố trí công suất hợp lý, sơ đồ tương đối đơn giản.
min
+ SUT
 114, 29( MVA)  SdmF  68,75( MVA) => Sử dụng 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây

bên trung nên tránh được việc truyền công suất qua 2 lần MBA (MBA bộ và MBA liên
lạc) => giảm được tổn thất điện năng.
Nhược điểm:

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

10


Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ

GVHD:TS. Nguyễn Nhất Tùng

+ Chủng loại MBA nhiều, vận hành phức tạp hơn (so với phương án 2 ở dưới)
+ Đầu tư cho các thiết bị phía cao nhiều hơn nên sẽ đắt tiền hơn.
2) Phương án 2
+ Nối 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây vào thanh góp 110kV
+ Nối 2 bộ MF-MBA tự ngẫu vào thanh góp 220kV
HT

SUT

SUC
220kV

B1

110kV

STD

SDP

STD

F1

B4

B3

B2

SDP

STD

STD

F2

F3

F4

Ưu điểm:
+ Chủng loại MBA ít, vận hành đơn giản.
+ Giảm được vốn đầu tư so với phương án 1(do thiết bị phía cao ít hơn)
Nhược điểm:
+ Với số liệu tính toán:
max
min
SUT
 128,57( MVA) , SUT
 114, 29( MVA) , 2SdmF  137,5 ( MVA)

=> luôn có lượng công suất thừa truyền từ bên trung qua máy biến áp tự ngẫu là:
UT max
Sthua
 137,5  128,57  8,93 (MVA)

và

UT min
Sthua
 137,5  114, 29  23, 21 ( MVA)

=> dòng công suất truyền qua 2 lần MBA ( MBA bộ và MBA liên lạc) => tổn thất
điện năng lớn .

SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3

11