Đề tài: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và thiết kế trạm biến áp 10 – 04kv

LỜI MỞ ĐẦU
Đã hơn hai thế kỷ, điện năng trở thành dạng năng lượng thiết yếu nhất, phổ biến
nhất trong đời sống xã hội cũng như hoạt động lao động sản xuất của con người.
Xuất phát từ tầm quan trọng đó, tại mọi quốc gia trên thế giới, công nghiệp điện
luôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia.
Đối với nước ta, công nghiệp điện luôn được Đảng và Nhà nước xác định là
ngành công nghiệp mang tính nền tảng nhất, có nhiệm vụ quan trọng là phục vụ và
thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Việc xây dựng các nhà
máy điện được quan tâm đúng mức, với hàng loạt các công trình thế kỷ: NMTĐ
Sơn La, NMTĐ Hoà Bình, NMTĐ Yaly, NMNĐ Phả Lại 1,2, Ninh Bình...
Trong chiến lược phát triển công nghiệp điện của nước ta, xuất phát từ điều kiện
tự nhiên của đất nước, thuỷ điện chiếm một vị trí hết sức quan trọng, bên cạnh đó
phát triển hợp lý các nhà máy nhiệt điện. Việc phát triển các nhà máy nhiệt điện là
không thể thiếu, bởi lẽ chúng bổ sung cho thuỷ điện trong mùa khô, cũng như phục
vụ các nhu cầu thực tế cục bộ khác của từng địa phương, đơn vị.
Là ngành công nghiệp thuộc sở hữu Nhà nước, công nghiệp điện có những thay
đổi to lớn cùng với quá trình chuyển đổi cơ chế. Bước sang nền kinh tế thị trường,
điện năng là sản phẩm hàng hoá, sản xuất điện được coi như sản xuất hàng hoá.
Với sự thay đổi nhận thức như vậy, việc xây dựng các nhà máy điện không còn
mang tính bao cấp, mà cũng phải đảm bảo hiệu quả kinh tế, tối thiểu là thu hồi vốn
đầu tư, tránh lãng phí hoặc đầu tư không hiệu quả.
Với nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp được giao gồm hai nội dung chính :
1- Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện.
2- Thiết kế trạm biến áp 10/0,4kV.
Qua thời gian làm thiết kế tốt nghiệp, với khối lượng kiến thức đã được học tập
và được sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là sự chỉ dẫn trực tiếp và
tận tình của thầy Trương Ngọc Minh đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này.
Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, nên bản đồ án này không tránh khỏi
những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên

Phan Hợp Thắng
Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 1


PHẦN I. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
CHƯƠNG 1
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việc
không thể thiếu được để đảm bảo kinh tế trong xây dựng và vận hành.
Lượng điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tại các
hộ dùng điện và điện năng tổn thất.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Do
vậy, người ta cần phải biết các đồ thị phụ tải, nhờ đó có thể chọn phương án vận
hành hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến
hành các công việc : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất
một cách hợp lý nhất.

1.1.Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 275MW,
gồm 5 máy phát điện 5 x 55MW; Uđm = 10,5kV. Chọn máy phát điện loại TBφ-552 có các thông số kỹ thuật cho trong bảng sau:
Loại MF

SFđm PFđm
MVA MW
TBφ-55-2 68,75 55

cosϕđm
0,8

UFđm
kV
10,5

Iđm
Xd’’
Xd’
Xd
KA
3,462 0,123 0,182 1,452

1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
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 cosϕ của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được
đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến theo các
công thức sau :
P (t ) =

P (%)
.Pmax (1)
100

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 2

S (t ) =

P (t )
cos ϕ

(2)

Trong đó:
P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
cosϕ - hệ số công suất của phụ tải.
1.2.1. Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (phụ tải địa phương)
Phụ tải điện áp máy phát có Udm= 10 kV; PUFmax= 18 MW; cosϕ = 0,85.
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :
t(h)
0–7
PUF(%)
85
PUF(t),MW
15,3
SUF(t),MVA
18
Đồ thị phụ tải địa phương :

7 – 12
100
18
21,176

12 – 15
75
13,5
15,882

15 – 20
100
18
21,176

20 – 24
85
15,3
18

Suf (MVA)
21,176

21,176
18

18
15,882

0

7

12 15

t (h)

20 24

1.2.2. Đồ thị phụ tải trung áp
Phụ tải trung áp có Udm= 110 kV; PUTmax= 100 MW; cosϕ = 0,88.
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :
t(h)

0–7

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

7 – 12

12 – 15

15 – 20

20 – 24
Page 3


PUT(%)
90
PUT(t),MW
90
SUT(t),MVA
102,272
Đồ thị phụ tải trung áp :

100
100
113,636

90
90
102,272

95
95
107,954

75
75
85,227

SuT (MVA)
113,636
102,272

102,272

107,954
85,227

0

7

12 15

t (h)

20 24

1.2.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy điện bao gồm 5 tổ máy 55 MW có cosϕ = 0,8 nên :
PNM = 5 . 55 = 275 MW
SNM = 5 . 68,75 = 343,75 MVA
Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :
t(h)
0–8
8 – 11
PNM(%)
80
90
PNM(t),MW
220
247,5
SNM(t),MVA
275
309,375
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

11 – 14
85
233,75

292,187

14 – 20
100
275
343,75

20 – 24
85
233,75
292,187

Page 4


Snm (MVA)
343,75
309,375
292,187

275

0

8 11 14

292,187

20

t (h)

24

1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày được tính theo
công thức sau :
S TD (t ) =

α % PNM
.
100 cos ϕ TD


S (t ) 
. 0,4 + 0,6. NM 
S NM 


Trong đó:
PNM - công suất tác dụng định mức của nhà máy, PNM =275 MW
SNM - công suất biểu kiến định mức của nhà máy, SNM =343,75 MVA
α% - lượng điện phần trăm tự dùng, α% = 5,5%
cosϕTD - hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosϕTD = 0,8.
Kết quả tính toán cho dưới bảng sau :
t(h)
0–8
8 – 11
SNM(t),MVA
275

309,375
STD(t),MVA
16,637
17,772
Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy:

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

11 – 14
292,187
17,205

14 – 20
343,75
18,906

20 – 24
292,187
17,205

Page 5


Std (MVA)

18,906
16,637

0

17,772

17,205

8 11 14

17,205

20

24

t (h)

1.2.5. Đồ thị công suất phát về hệ thống
Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức sau :
SVHT(t) = SNM(t) - [SUF(t) +SUT(t) +STD(t) ]
Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của
nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính toán cho trong bảng sau:
t(h)
SNM(t),MVA
SUF (t),MVA
SUT(t),MVA
STD(t),MVA
SVHT(t),MVA

0-7
7-8
8 - 11
11 - 12 12 - 14 14 - 15 15 - 20

275
275
309,375 292,187 292,187 343,75
343,75
18
21,176 21,176 21,176 15,882 15,882 21,176
102,272 113,636 113,636 113,636 102,272 102,272 107,95
4
16,637 16,637 17,772 17,205 17,205 18,906 18,906
138,091 123,551 156,791 140,17 156,828 206,69 195,71
4

20 - 24
292,187
18
85,227
17,205
171,755

Từ bảng kết quả trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp :

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 6


S (MVA)
350
300

Snm

250
200
SVHT

150
100

SuT

50
Suf
Std

0

7 8

11 12 1415

20

24

t (h)

1.2.6. Nhận xét
* Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp, giá trị công suất lớn
nhất và nhỏ nhất của chúng là:

- Phụ tải địa phương : SUFmax= 21,176 MVA ; SUFmin= 15,882 MVA
- Phụ tải trung áp :
SUTmax= 113,636 MVA ; SUTmin= 85,227 MVA
- Phụ tải tự dùng :
STDmax= 18,906 MVA ; STDmin= 16,637 MVA
- Phụ tải phát về hệ thống: SVHTmax= 206,69 MVA; SVHTmin= 123,551 MVA
* Vai trò của nhà máy điện thiết kế đối với hệ thống :
Nhà máy điện thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện
áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lượng công suất đáng kể (lớn hơn lượng
dự trữ công suất quay của hệ thống) nên có ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định động
của hệ thống.

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 7


CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc
tính toán thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp
điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế.

2.1. Đề xuất các phương án
Dựa vào kết quả tính toán ở chương 1 ta có một số nhận xét sau:
S

21,176

UFmax

- Do 2.S = 2.68, 75 .100 = 15, 401% < 20%
Fdm

→ nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát.
– Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110kV ta có
thể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha 2 dây quấn vào thanh góp 110kV.
- Do các cấp điện áp 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt
khác hệ số có lợi α = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công
suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
- Do công suất phát về hệ thống lớn hơn dự trữ quay của hệ thống nên ta phải
đặt ít nhất hai máy biến áp nối với thanh điện áp 220kV.
- Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của
hệ thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp.
- Do SUTmax/SUTmin= 113,636/85,227 MVA và SFđm = 68,75 MVA, cho nên ta có
thể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai cuộn dây bên trung
áp.
- Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài
việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn
và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này.

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 8


- Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an
toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố
không bị tách rời các phần có điện áp khác nhau .
Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

2.1.1.Phương án 1
HT

110 kV

220 kV

F5

F1

F2

F3

F4

Nhận xét:
Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh
góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV và một máy phát hai cuộn
dây nối lên thanh góp 220kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc
giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải
công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV
+ Ưu điểm:
Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp cao nên giá thành rẻ, có lợi về
mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 9

(U ≥ 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy
biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện
đảm bảo.
+ Nhược điểm:
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhưng
vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất tăng không đáng
kể

2.1.2.Phương án 2

HT

110 kV

220 kV

F4

F5

F1

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

F2

F3

Page 10


Nhận xét:
Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy
biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có
đấu thêm hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây
+ Ưu điểm:
Về mặt công suất khắc phục được nhược điểm của phương án 1, luôn luôn cung cấp đủ
công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các tổ máy. Do đó, độ
tin cậy cung cấp điện được nâng cao, cải thiện đáng kể.
+ Nhược điểm:
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa.
Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án 1.

2.1.3.Phương án 3
HT

110 kV

220 kV

F1

F2

F3

Sdp

F4

F5

Trong sơ đồ này ta dùng MBA tự ngẫu liên lạc giữa điện áp cao và điện áp
trung, công suất có thể truyền từ cao sang trung và ngược lại tuỳ thuộc vào sự biến
đổi công suất của lưới, sự thay đổi công suất làm việc của nhà máy, thay đổi sơ đồ
hệ thống điện và các nguyên nhân khác. Cuộn dây hạ áp của MBA tự ngẫu có thể
nối với lưới phân phối địa phương và để cung cấp điện tự dùng dự trữ cho nhà máy
điện.
+ Nhược điểm:

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 11


Nhược điểm của phương án này là số MBA nhiều và có nhiều loại MBA, tổn
thất công suất trong các MBA lớn, số mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh
tế.Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và
gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa.
+ Ưu điểm:
-

Độ tin cậycung cấp điện cao.
Khi một máy biến áp tự ngẫu gặp sự cố thì các máy phát vẫn làm việc.

2.1.4.Phương án 4
HT

110 kV

220 kV

F1

F2

F3

F4

Sdp

F5

Phương án 4 chỉ khác phương án 3 ở chỗ chỉ có bộ máy phát điện – máy biến áp 2
cuộn dây nối lên thanh góp 110kV . Như vậy phía 220kV có đấu thêm một bộ máy
phát – máy biến áp 2 cuộn dây .
+ Nhược điểm:

Nhược điểm của phương án này cũng giống với phương án 3 là số MBA
nhiều và có nhiều loại MBA, tổn thất công suất trong các MBA lớn, số mạch nối
vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế.Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều
nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như
trong vận hành, sửa chữa.
+ Ưu điểm:
-

Độ tin cậycung cấp điện cao.

Khi một máy biến áp tự ngẫu gặp sự cố thì các máy phát vẫn làm việc.

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 12


Kết luận :
- Hai phương án 1 & 2 đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành.

- Phương án 3 ,4 tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp, cấu tạo phức tạp gây
nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa.
* Do đó, ta thấy hai phương án 1 & 2 có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn, độ
tin cậy, cung cấp điện ổn định, dễ vận hành... nên ta chọn hai phương án này để so sánh
về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu

2.2.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án
2.2.1.Phương án 1
HT

110 kV

220 kV

F5

F1

F2

F3

F4

a.Chọn máy biến áp
Chọn máy biến áp 2 cuộn dây phía 110kV B3, B4:
Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4 được chọn theo điều kiện:
S B 3dm = S B 4 dm ≥ S Fdm = 68, 75 MVA

Do đó ta có thể chọn máy biến áp B3, B4, B5 có các thông số kỹ thuật:
Loại
MBA

Sđm
MVA

ĐA cuộn dây, kV
C
H

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Tổn thất, kW
∆P0
∆PN

UN%

I0%

Page 13


TPдцH

80

115

10,5

70

310

10,5

0,55

- Máy biến áp 2 cuộn dây bên cao áp 220kV B5 được chọn theo điều kiện:
S B 5 dm ≥ S Fdm = 68,75 MVA

Do đó ta có thể chọn máy biến áp B5 có các thông số kỹ thuật:
Loại
MBA
TPдцH

Sđm
MVA

100

ĐA cuộn dây, kV
C
H
230
11

Tổn thất, kW
∆P0
∆PN
94
360

UN%

I0%

12

0,7

Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:
S B1dm = S B 2 dm ≥

1
S Fdm
α

Với α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
α =
1

UC − UT
220 − 110
=
= 0,5
UC
220
1

Do đó : S B1dm = S B 2 dm ≥ α S Fdm = 0,5 .68,75 = 137,5 MVA
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 có thông số kỹ
thuật :

Loại
MBA

Sđm
MVA

ATдцTH

160

ĐA cuộn dây, kV
C

T

H

∆P0

230

121

11

85

Tổn thất, kW
∆PN

UN%

C-T

C-H

T-H

380

-

-

C-T

C-H

T-H

11

32

20

I0%
0,5

b.Phân bố công suất cho các máy biến áp
Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp 2
cuộn dây ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục
với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua máy biến áp bằng :
1
18,906
SB3 = S B 4 = S B 5 = S Fdm − .Std max = 68, 75 −
= 64,969 MVA
5
5

Máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 :
Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 14


1
2

- Công suất phía cao áp : SC ( B1) = S C ( B 2) = .( SVHT − S B 5 )
1
2

- Công suất phía trung áp: S T ( B1) = S T ( B 2) = .( SUT − 2.S B 3 )
- Công suất phía hạ áp: S H ( B1) = S H ( B 2) = S C ( B1) + S T ( B1)
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu B1
và B2 được cho trong bảng sau :
SC (MVA )
ST (MVA)
SH (MVA)

0-7
36,561
-13,833
22,728

7-8
29,291
-8,151
21,14

8-11
45,911

-8,151
37,76

11-12
37,60
-8,151
29,449

12-14
14-15
15-20
20-24
45,929 70,861 65,372 53,393
-13,833 -13,833 -10,992 -22,356
32,096 57,028
54,38
31,037

Dấu “ - ” trước công suất của phía trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công
suất từ phía trung áp sang phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu. Như vậy, máy biến
áp tự ngẫu chỉ làm việc trong chế độ tải công suất từ hạ và trung áp lên cao áp khi
phụ tải trung áp cực tiểu còn trong các thời điểm khác máy biến áp tự ngẫu đều
làm việc trong chế độ tải công suất từ hạ áp lên cao và trung áp.
c.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp
Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:
Vì công suất của máy biến áp B3, B4, B5 đã được chọn lớn hơn công suất định
mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ máy phát điện - máy
biến áp này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với máy biến áp B3, B4, B5 ta
không cần phải kiểm tra khả năng quá tải .
Máy biến áp liên lạc B1 và B2 :

Quá tải bình thường:
Từ bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu ta thấy công
suất qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đều nhỏ hơn công suất tính toán :
Stt = αSTNđm = 0,5.160 = 80MVA
Vậy trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B1, B2
không bị quá tải.
Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 15


Quá tải sự cố:
Sự cố một máy biến áp 2 cuộn dây bên trung áp :
HT

110 kV

220 kV

B5

B1

F5

B2

F1

B3

F2

B4

F3

F4

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung:
SBT = SđmF -

1
1
Std = 68,75 – .18,906 = 64,969MVA
5
5

- Điều kiện kiểm tra sự cố:
2αKqt .SđmTN≥ STmax⇒ SđmTN ≥

SUT max − S BT
2α K qt

113, 636 − 64,969
= 34, 762 MVA
2.0,5.1, 4
SđmTN = 160 MVA >34,762 MVA nên thoả mãn điều kiện
- Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố:
+ Công suất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu:

1
ST = .(SUT – SBT)
2
+ Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu:
SđmTN  ≥

1
1
S H = S Fdm − Std − S uf
5
2

+ Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:
SC = SH − ST

Khi đó công suất phát lên hệ thống là 206,69 MVA, vì thế lượng công suất thiếu là
Sthiếu = SVHT − (2SC + S BT )

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 16


Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng
phẳng cho nên lượng công suất qua phía cao – trung - hạ của các máy biến áp tự
ngẫu cũng thay đổi.
Qua tính toán ta lập được bảng phân phối công suất truyền tải trên các phía
của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày như bảng sau:
ST (MVA )
SH (MVA)

SC (MVA)
Sthiếu(MVA)

0-7
18,651
56,423
37,772
-2,42

7-8
24,336
54,834
30,501
-2,42

8-11
24,336
54,608
30,274
31,273

11-12
24,336
54,721
30,387
14,426

12-14
18,651
57,368

38,716
14,426

14-15
18,651
57,028
38,376
64,968

15-20
21,493
54,381
33,888
64,968

20-24
10,129
56,309
46,18
14,426

Trong trường hợp này các máy biến áp liên lạc làm việc theo chế độ truyền tải
công suất từ phía Hạ lên phía Cao & Trung khi đó công suất cuộn Hạ là lớn nhất.
Do đó điều kiện kiểm tra là: kqtsc.α.SđmTN≥ SHmax
Trong đó: kqtsc - hệ số quá tải sự cố của máy biến áp, kqtsc = 1,4
Ta được: kqtsc. α.SđmTN = 1,4 .0,5.160 = 112 MVA > SHmax = 57,368 MVA
Như vậy các MBA tự ngẫu thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố.
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA) nên máy biến
áp được chọn thoả mãn.
Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu :

HT

110 kV

220 kV

B5

B1

F5

B2

F1

B3

F2

B4

F3

F4

- Điều kiện kiểm tra sự cố:
Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 17

α.Kqt .SđmTN≥ SUTmax- 2.SBT⇒ SđmTN ≥
SđmTN =160 (MVA) ≥

SUT max − 2.S BT
α K qt

113, 636 − 2.64,969
= −23, 289 MVA ⇒ thoả mãn điều kiện
0,5.1, 4

- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố:
+ Công suất truyền trên phía trung:
ST = SUT − 2.SBT

+ Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu:
1
S H = S Fdm − Std − S uf
5
+ Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:
SC = SH − ST

Khi đó công suất phát lên hệ thống là 206,69MVA, vì thế lượng công suất thiếu
là

Sthiếu = SVHT − SC − S BT
Qua tính toán ta lập được bảng phân phối công suất truyền tải trên các phía của
các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày như bảng sau:

ST (MVA )
SH (MVA)
SC (MVA)
Sthiếu(MVA)

0-7
7-8
8-11
11-12
12-14
14-15
15-20
20-24
-27,666 -16,302 -16,302 -16,302 -27,666 -27,666 -21,984 -44,711
47,423 44,247 44,019 44,133 49,427 49,086 43,792 47,309
75,088 60,548 60,321 60,435 77,093 76,753 65,776 92,02
-1,966 -1,966 31,500 14,766 14,766 64,968 64,968 14,766

Trong trường hợp này máy biến áp liên lạc làm việc theo chế độ truyền tải công
suất từ Hạ và Trung lên Cao khi đó công suất phía cao là lớn nhất, do đó điều kiện
kiểm tra là:
kqtsc. SđmTN≥ SCmax
Trong đó: kqtsc - hệ số quá tải sự cố của máy biến áp, kqtsc = 1,4
Ta được: kqtsc. SđmTN= 1,4 .160 = 224 MVA > SCmax = 92,02 MVA
Như vậy các MBA tự ngẫu thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố.
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA) nên máy biến
áp được chọn thoả mãn.
Kết luận : Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo điều
kiện quá tải bình thường và quá tải sự cố.
d.Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 18


Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây B3, B4, B5 :
Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt
cả năm với SB3 = SB4 = SB5 =64,969 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy
biến áp hai cuộn dây được tính như sau:
2

 S 
∆A = ∆P0 .T + ∆PN .  B ÷ .T
 S Bdm 

Trong đó:

- ∆P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp, kW
- ∆PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW
- SBđm : Công suất định mức của máy biến áp, kVA
- T : Thời gian làm việc trong năm, T = 8760 h

Ta có:
2

 S 
∆A = ∆P0 .8760 + ∆PN .  B ÷ .8760
 S Bdm 

Thay số ta được:

2

64,969 
∆AB5 =94.8760 +360. 
÷ .8760 = 2154565,402 kWh ≈ 2154,565 MWh
 100 
2

64,969 
∆AB3 = ∆AB4 =70.8760 + 310. 
÷ .8760 =2404210,74kWh ≈
 80 

2404,21MWh
Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:
∆AB3,4,5 = ∆AB3 + ∆AB4 + ∆AB5 = 2154,565+ 2.2404,21= 6962,985 MWh
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :
Tổn thất điện năng được tính theo công thức
365
∆AT = ∆P0 .8760 + 2 .∑ (∆PN −C .SiC2 + ∆PN −T .SiT2 + ∆PN − H .SiH2 ).ti
SdmTN
Trong đó:
SdmTN
: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
∆P0
: tổn thất không tải kW
- SiC,SiT,SiH
: công suất tải phía Cao, Trung, Hạ của máy biến áp tự
ngẫu tại thời điểm ti trong ngày
- ∆PN-C, ∆PN-T, ∆PN-H : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ

của máy biến áp tự ngẫu:
∆PNC =

∆P
− ∆P
1
1
 1
 ∆PNC −T + NC − H 2 NT − H  = .∆PNC −T = .380 = 190 kW
2
2
α
 2

1
∆P
− ∆P
1
 1
∆PNT =  ∆PNC −T + NT − H 2 NC − H  = .∆PNC −T = .380 = 190 kW
2
α
2
 2

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 19

∆PNH =

1  ∆PNT − H + ∆PNC − H

 1  0,5.380 + 0,5.380
− ∆PNC −T  = .
− 380  = 570 kW

2
2
2
α
0,5
 2


Ta có:

∆AT = ∆A1 + ∆A2
Thành phần thứ nhất:
∆A1 = ∆P0.8760 = 85.8760 =744600 kWh = 744,6 MWh
Thành phần thứ hai:
365
∆A2 = ∑ ∆A2i = ∑ 2 .(∆PN −C .SiC2 + ∆PN −T .SiT2 + ∆PN − H .SiH2 ).ti
S dmTN
Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau:

0-7
7-8
8-11

SC (MVA ) 36,561 29,291 45,911
ST (MVA) -13,833 -8,151 -8,151
SH (MVA)
22,728 21,14
37,76
∆A2i (MWh) 58,362 61,36
52,43
Ta được: ∆A2 = Σ∆A2i = 500,272 MWh

11-12
37,60
-8,151
29,449
11,06

12-14
14-15
15-20
20-24
45,929 70,861 65,372 53,393
-13,833 -13,833 -10,992 -22,356
32,096 57,028
54,38
31,037
29,21
40,55
179,68
67,62

Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:

∆ATB2,3 = 2.(∆A1 + ∆A2) = 2.(744,6 +500,272) = 2489,744 MWh
Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là:
∆A1 = ∆AB3,4,5 + ∆ATB1,2 = 6962,985+ 2489,744= 9452,729 MWh

e.Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch
a, Các mạch phía cao áp 220kV.
Mạch đường dây:
S
206,69
Ibt = VHTmax  =
 = 0, 271 kA
2. 3.U dm 2 3.220
Icb = 2.I bt = 2.0, 271 = 0,54 kA
Máy biến áp liên lạc:
Phía cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 20


SCmax

70,861
 = 0,186 kA
3.U dm
3.220
Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau:
Khi sự cố máy biến áp bên trung:
SC

46,18
Icb =
 =
 = 0,121 kA
3.U dm
3.220
Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu.
SC
92,02
Icb =
 =
 = 0, 241 kA
3.U dm
3.220
Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ- MBA hai dây quấn
I bt =

Ibt =

 =

S dmF
3.U dm

 =

68, 75
 = 0,18 kA
3.220

Icb = 1, 05.I bt = 1, 05.0,18 = 0,189 kA
⇒ Icb = max(0,54; 0,186; 0,121; 0, 241) = 0,54 kA
b, các mạch phía 110kV.

• Mạch đường dây: Gồm 1 đường dây kép công suất 40 MW ,2 đường dây cáp
đơn 30MW
- Dòng điện làm việc bình thường
1 S
23, 456
I bt = . Tmax  =
 = 0, 03 kA
2 2. 3.U dm 4 3.110
- Dòng điện làm việc cưỡng bức:
Icb = 2.I bt = 2.0, 03 = 0, 06 kA

• Mạch nối MBA - MPĐ:
I bt =

S dmF
62, 5
 =
 = 0,328 kA
3.U dm
3.110

Icb = 1, 05.I bt = 1, 05.0,328 = 0,344 kA

 Máy biến áp liên lạc:
Phía trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:
I bt =

ST
19, 264
 =
 = 0,101 kA
3.U dm
3.110

Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau:
+) Khi sự cố máy biến áp bên trung:
I bt =

ST
23, 456
 =
 = 0,123 kA
3.U dm
3.110

+)Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:
I bt =

ST
38,528
 =
 = 0,202 kA
3.U dm
3.110

⇒ Icb = max(0, 06; 0,344; 0,123; 0, 202) = 0,344 kA

c, Các mạch phía 10,5kV

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 21


Mạch máy phát:
I bt =

S dmF
62,5
 =
 = 3, 436 kA
3.U dm
3.10,5

Icb = 1, 05.I bt = 1, 05.3, 436 = 3, 608 kA

Tổng hợp các kêt quả ta được:
2.2.2. Phương án 2
HT

110 kV

220 kV

F4

F5

F1

F3

F2

a.Chọn máy biến áp
Chọn máy biến áp 2 cuộn dây phía 110kV B3:
Máy biến áp 2 cuộn dây B3 được chọn theo điều kiện:
S B 3dm ≥ S Fdm = 68, 75 MVA

Do đó ta có thể chọn máy biến áp B3 có các thông số kỹ thuật:
Loại
MBA
TPдцH

Sđm
MVA
80

ĐA cuộn dây, kV
C
H
115
10,5

Tổn thất, kW
∆P0

∆PN
70
310

UN%

I0%

10,5

0,55

Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:
S B1dm = S B 2 dm ≥

1
S Fdm
α

Với α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 22


α =
1

UC − UT

220 − 110
=
= 0,5
UC
220
1

Do đó : S B1dm = S B 2 dm ≥ α S Fdm = 0,5 .68,75 = 137,5 MVA
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 có thông số kỹ
thuật :

Loại
MBA

Sđm
MVA

ATдцTH

160

ĐA cuộn dây, kV
C

T

H

∆P0

230

121

11

85

Tổn thất, kW
∆PN

UN%

C-T

C-H

T-H

380

-

-

C-T

C-H

T-H

11

32

20

I0%
0,5

- Máy biến áp 2 cuộn dây bên cao áp 220kV B4,B5 được chọn theo điều kiện:
S B 5 dm ≥ S Fdm = 68,75 MVA

Do đó ta có thể chọn máy biến áp B5 có các thông số kỹ thuật:
Loại
MBA
TPдцH

Sđm
MVA
100

ĐA cuộn dây, kV
C
H
230
11

Tổn thất, kW
∆P0

∆PN
94
360

UN%

I0%

12

0,7

b.Phân bố công suất cho các máy biến áp
Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt
trong năm:
SBC = S BT = S đmF -

1
1
.S tdmax = 68.75 - .18,906 = 64,969 MVA
5
5

Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu:
Công suất truyền qua phía cao:
SC (t) =

1
[ SVHT (t ) - 2.S BT ]
2

Công suất truyền qua phía trung
1
ST(t) = .[S UT(t)– S BT]
2
Công suất truyền qua cuộn hạ
SH (t) = ST (t) + SC (t)
Sau khi tính toán ta có bảng phân phối công suất:
SC (MVA )
ST (MVA)

0-7
4,077
18,651

7-8
-3,193
24,333

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

8-11
13,426
24,333

11-12
5,116
24,333

12-14

13,445
18,651

14-15
38,376
18,651

15-20
32,888
21,492

20-24
20,908
10,129

Page 23


SH (MVA)

22,728

21,14

37,76

29,449

32,096

57,028

54,38

31,037

c.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp
Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:
Vì công suất của máy biến áp B3, B4, B5 đã được chọn lớn hơn công suất định
mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ máy phát điện - máy
biến áp này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với máy biến áp B3, B4, B5 ta
không cần phải kiểm tra khả năng quá tải .
Máy biến áp liên lạc B1 và B2 :
Quá tải bình thường:
Từ bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu ta thấy công
suất qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đều nhỏ hơn công suất tính toán :
Stt = αSTNđm = 0,5.160 = 80MVA
Vậy trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B1, B2
không bị quá tải.
Quá tải sự cố:
Sự cố một bộ máy biến áp cuộn dây bên trung áp :

Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 24


HT

110 kV

220 kV

F4

F5

F1

F2

F3

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung:
SBT = SđmF -

1
1
Std = 68,75 – .18,906 = 64,969 MVA
5
5

- Điều kiện kiểm tra sự cố:
S Tmax

2αKqt .SđmTN≥ STmax⇒ SđmTN ≥ 2α .K
SdmTN ≥

qt

113, 636
= 81,168 MVA
2.0,5.1, 4

SđmTN = 160 MVA >81,168 MVA nên thoả mãn điều kiện quá tải sự cố
- Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố:
+ Công suất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu:
1
ST = .SUT
2
+ Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu:
1
1
S H = S Fdm − Std − S uf
5
2
+Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:
SC = SH − ST

Khi đó lượng công suất thiếu là
Sthiếu= SVHT − 2.(SC + S BT )
Vào các thời điểm trong ngày, các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng phẳng
nên lượng công suất qua phía cao - trung - hạ của các máy biến áp tự ngẫu cũng
thay đổi.
Phan Hợp Thắng HTĐ1-K52

Page 25