Do an tran the anh

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1................................................................................................................................ 5
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN,TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.....................5
1.1.Chọn máy phát điện...........................................................................................................5
1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất............................................................................5
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

6

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy 7
1.2.4 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp 8
1.2.5 Đồ thị phụ tải cao áp 9
1.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống

10

1.3.Nhận xét.......................................................................................................................... 11
1.3.1 Phụ tải địa phương

11

1.3.2 Hệ thống 11
CHƯƠNG 2.............................................................................................................................. 12
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP.................................................12
2.1. Đề xuất phương án.......................................................................................................... 12
2.2. Tính toán chọn máy biến áp............................................................................................18
2.2.1.Phương án 1

18

2.2.2.Phương án 2

27

CHƯƠNG III............................................................................................................................. 30
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH.............................................................................30
3.1. Mục đích......................................................................................................................... 30
3.2 Tính toán ngắn mạch.......................................................................................................30
3.2.1. Xác định các thông số

30

3.2.2. Tính toán ngắn mạch phương án 1

30

3.2.3. Tính toán ngắn mạch phương án 2

30

CHƯƠNG IV............................................................................................................................ 30
TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU..........................................................................30
4.1. Chọn máy cắt điện..........................................................................................................30
4.1.1 Phương án 1

30

4.1.2 Phương án 2

30

1


4.2 Chọn sơ đồ thanh góp......................................................................................................30
4.2.1 Phương án 1

30

4.2.2 Phương án 2

30

4.3 Tính toán chỉ tiêu kinh tế.................................................................................................30
4.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá 30
4.4 Tính toán cụ thể cho từng phương án..............................................................................30
4.4.1 Phương án 1

30

4.4.2 Phương án 2

30

4.5 Lựa chọn phương án tối ưu..............................................................................................30
CHƯƠNG V.............................................................................................................................. 30
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN................................................................................30
5.1 Chọn thanh dẫn cứng.......................................................................................................30
5.1.1 Chọn thanh dẫn và tiết diện thanh dẫn

30

5.1.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt30
5.1.3 Kiểm tra điều kiện ổn định động30
5.1.4 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 30
5.2 Lựa chọn thanh góp và thanh dẫn mềm...........................................................................30
5.2.1 Thanh góp phía 220 kV

30

5.2.2 Thanh góp phía 110 kV

30

5.3 Lựa chọn dao cách ly.......................................................................................................30
5.4 Chọn máy biến điện áp(BU) và máy biến dòng điện(BI).................................................30
5.4.1 Chọn máy biến điện áp(BU)

30

5.4.2 Lựa chọn máy biến dòng điện

30

5.5 Chọn cáp và kháng điện...................................................................................................30
5.5.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương
5.5.2. Chọn kháng điện

30

30

5.6. Chọn chống sét van........................................................................................................30
5.5.1. Chọn chống sét van cho thanh góp

30

5.5.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp 30
CHƯƠNG 6.............................................................................................................................. 30
TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG................................................................................................30
6.1 Sơ đồ điện tự dùng........................................................................................................... 30
6.2 Chọn máy biến điện áp tự dùng.......................................................................................30
2


6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I 30
6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II

30

6.3 Chọn máy cắt của máy biến áp tự dùng cấp I..................................................................30
6.3.1 Máy cắt phía cao áp 30
6.3.2 Máy cắt phía hạ áp

30

6.4 Chọn áptômát..................................................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................30

3

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những thập niên gần đây, Đảng và Nhà nước ta đã có chính xách xây dựng nền
kinh tế theo xu hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển nền kinh tế toàn diện. Bên cạnh
sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp, ngành năng lượng cũng có nhưng bước tiến
vượt bậc, xứng đáng là ngành mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế quốc dân. Ngành công
nghiệp điện năng đã đạt được những thành tựu đáng kể với các công trình thế kỷ như: Đường
dây Bắc – Nam, nhà máy thủy điện Hòa Bình, Sơn La, các nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Ninh
Bình…
Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích to lớn về kinh tế cũng như kỹ thuật. Tuy nhiên
để xây dựng được các nhà máy thủy điện cần có vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu dài cho
nên để đuổi kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế, đáp ứng nhu cầu điện năng ta phải xây dựng
các nhà máy nhiệt điện cần vốn đầu tư ít, thời gian xây dựng nhanh…
Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền
kinh tế nước nhà. Với điều kiện đó việc thiết kế nhà máy nhiệt điện, tính toán chế độ vận hành
tối ưu của hệ thống điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến
thức đối với mỗi sinh viên… Với yêu cầu như vậy bản đồ án thiết kế tốt nghiệp này của em
gồm phần thiết kế nhà máy điện và phần chuyên đề.
Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Trương Ngọc Minh cùng
các thầy cô trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Tuy nhiên do thời gian 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 cám ơn!

Hưng Yên, ngày 20 tháng 09 năm 2014
Sinh viên

Trần Thế Anh

4


CHƯƠNG 1
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN,TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Đối với hệ thống điện thì tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng
với điện năng tiêu thụ của phụ tải có kể cả các tổn thất của hệ thống. Trong thực tế điện năng
tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi, vì vậy việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan
trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ
tiêu kinh tế kĩ thuật. Đồ thị phụ tải còn giúp ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA
) và phân bố tối ưu công suât giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau.
1.1.Chọn máy phát điện
Nhà máy nhiệt điện thiết kế gồm 5 tổ máy có tổng công suất 5×100 MW = 500MW. Ta
cần chú ý một số điểm sau khi chọn các máy phát:
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng ngắn mạch ở
cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó yêu cầu đối với các khí cụ điện sẽ giảm thấp.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các máy phát điện cùng
loại.Từ đó tra trong sổ tay ta chọn 5 máy phát điện đồng bộ tua bin hơi kiểu TB-100-2 có các
thông số cho trong bảng sau:
Loại
máy phát
TB-100-2

Thông số định mức
n

S

P

U

v/ph

MVA

MW

kV

3000

117,65

100

10,5

Điện kháng tương đối
cos 
0,85

I
kA
6,475

X’’d

X’d

Xd

0,183

0,263

1,79

Bảng 1.1:Thông số máy phát
1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát ra phải
hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.Việc nắm
được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc
thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện
hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa
vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp, các khí cụ điện, dây dẫn
và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy hoặc phân bố
công suất giữa các nhà máy khác nhau. Để đơn giản ta tính toán gần đúng theo công suất biểu
kiến vì hệ số công suất của các phụ tải khác nhau không nhiều.
5


Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện
áp được xây dựng dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max và hệ số cosφtb của
từng phụ tải tương ứng. Từ đó ta tính được phụ tải các cấp điện áp theo công suất biểu kiến bởi
các công thức sau:
S(t) =

Pt =

Pt
cosφ tb

(1.1)

P(t) %.Pmax

(1.2)

100

Trong đó:
S(t)

: công suất biểu kiến của phụ tải ở thời điểm t.

Cosφtb : hệ số công suất trung bình của phụ tải.
P(t)%

: Công suất của phụ tải tính theo phần trăm công suất cực đại tại thời điểm t.

Pmax

: Công suất phụ tải cực đại.

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy điện gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 100MW nên:

Tổng công suất đặt của nhà máy : PNM = 5x100 = 500 MW

SNM = 588,24 MVA

Theo các công thức (1.1) và (1.2) ta có bảng sau:
t,h

0-6

6-12

12-18

18-20

20-24

PNM%

80

85

90

100

75

PNM(t),MW

400

425

450

500

375

SNM(t),MVA

470,59

500

529,41

588,24

441,18

Bảng 1.2:Biến thiên phụ tải hàng ngày của nhà máy
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:

6


Hình 1.1:Đồ thị phụ tải nhà máy

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy
Tự dùng cực đại của toàn nhà máy bằng 7,4 % công suất định mức của nhà máy với cosφ td
= 0,8
Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức sau:
Std (t)=

P
α
× nmmax
100 Cos φ td  

�
S (t) �
0,4+0,6 nm �
�
�
Snm max �
�
�

(1.3)

Trong đó :
Pnmmax

: Công suất tác dụng điện cực đại của nhà máy

Snmmax

: Công suất của toàn nhà máy

Snm(t)
α%

: Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t
: Số phần trăm lượng điện tự dùng, α=7,4%

cos td

: Hệ số công suất tự dùng, cos td=0,85

Theo công thức (1.3) ta được bảng sau:
t(h)

0-6

6-12

12-18

18-20

20-24

SNM(t),MVA

470,59

500

529,41

588,24

441,18

STD(t),MVA

38,31

39,61

40,92

43,53

37

Bảng 1.3:Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải tự dùng.
Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy:

Hình 1.2:Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy
1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát(phụ tải địa phương)
Phụ tải điện áp máy phát có U dm = 10kV; PUFmax = 16 MW; cos = 0,86.

7


Theo các công thức (1.1) và (1.2) ta có bảng kết quả sau :
t(h)

0-8
8-12
12-16

16-20

20-24

PUF%

70

80

100

90

80

PUF(t),MW

11,2

12,8

16

14,4

12,8

SUF(t),MVA

13,02

14,88

18,6

16,74

14,88

Bảng 1.4:Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải địa phương.
Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát(Phụ tải địa phương):

Hình 1.3:Đồ thị phụ tải địa phương
1.2.4 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp
Phụ tải trung áp có U dm = 110 kV; PUTmax = 140 MW; cos = 0,89
Theo các công thức:

P(t) =

P(%)
.Pmax
100

S(t) =

P(t)
cosφ

ta có bảng kết quả sau:
t(h)
0-8
8-10
10-18
18-20
20-24
PUT %
80
90
100
95
80
PUT (t),MW
112
126
140
133
112
SUT (t),MVA 125,84
141,57
157,3
149,44
125,84
Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải điện áp trung áp

8

Đồ thị phụ tải điện áp trung:

Hình 1.4:Đồ thị phụ tải điện áp trung
1.2.5 Đồ thị phụ tải cao áp
Phụ tải trung áp có U dm = 220 kV; PUTmax = 180 MW; cos = 0,87
Theo các công thức:

P(t) =

P(%)
.Pmax
100

S(t) =

P(t)
cosφ

ta có bảng kết quả sau:
t(h)

0-8

8-10

10-16

16-18

18-24

PCA %

75

85

90

100

80

PCA (t),MW

135

153

162

180

144

SCA (t),MVA

155,17

175,86

186,21

206,9

165,52

Bảng 1.6 Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải cao áp

9


Đồ thị phụ tải cao áp:

Hình 1.5:Đồ thị phụ tải điện áp trung
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)+SCA(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)

0-6

6-8

8-10

10-12

SNM (t)

470,59

500

500

500

SUF (t)

13,02

13,02

14,88

14,88

18,6

16,74

16,74

SUT (t)

125,84 125,84 141,57

157,3

157,3

157,3

149,44 125,84

STD (t)

38,31

39,61

40,92

40,92

43,53

SCA (t)

155,17 155,17 175,86 186,21 186,21

206,9

165,52 165,52

SVHT (t)

138,25 166,36 128,08

39,61

39,61

102

12-16

16-18

18-20

20-24

529,41 529,41 588,24 441,18

126,38 107,55 213,01

14,88

37

97,94

Bảng 1.7 Biến thiên phụ tải hàng ngày của phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

10


Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Hình 1.6:Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
1.3.Nhận xét
1.3.1 Phụ tải địa phương
Xét tỉ số:

SuF max
18,6
�100% 
�100%  7,9%  15%
2Sđm F
2 �117,65
Như vậy, phụ tải điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát điện – máy
biến áp mà không cần thanh góp điện áp máy phát.
1.3.2 Hệ thống
Hệ thống có lượng công suất dự trữ là 350MVA
Nhận thấy:
Sđm F =

Pđm F 100
=
=117,65(MVA)cosφ 0,85

Vì vậy nếu một máy phát bị hỏng không ảnh hưởng đến hệ thống.
11

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1. Đề xuất phương án
Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một công việc rất quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy, dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái nhìn tổng quan về phần điện
trong nhà máy. Sơ đồ lựa chọn phải thoả mãn được các yêu cầu cơ bản về kinh tế - kĩ thuật
cũng như đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Yêu cầu kĩ thuật như đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ, vận
hành linh hoạt, đơn giản.
Trong sơ đồ ghép bộ thì công suất mỗi bộ phải nhỏ hơn lượng dự trữ quay của hệ thống
bởi nếu không thoả mãn điều kiện này thì khi xảy ra sự cố bộ đó thì phụ tải không được cấp
điện đầy đủ do công suất dự trữ huy động về không đủ.
Để liên lạc giữa hai hệ thống 110kV và 220kV ta có thể sử dụng máy biến áp ba cuộn dây
hoặc máy biến áp tự ngẫu nhưng do tính ưu việt của máy biến áp tự ngẫu so với máy biến áp ba
dây quấn như tổn thất điện năng bé, kích thước trọng lượng cũng như tiêu hao vật liệu bé, hiệu
suất lại cao, linh hoạt trong vận hành nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ
thống. Hơn nữa, điện áp ở hệ thống 220kV và phía trung áp 110 kV đều là mạng trung tính nối
đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống là hoàn toàn phù
hợp.
Ta thấy:
SuF max
18,6
�100% 
�100%  7,9%  15%
2Sđm F
2 �117,65
nên ta không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát.
Do :

STA max 157,3

STA min 125,84
Và
Sđm F =117,65(MVA)
cho nên ta có thể ghép từ 1 đến 3 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai cuộn dây bên
trung áp.

12


Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:
Phương án 1

Hình 2.1
Trong phương án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa 2 hệ thống 110kV và
220kV. Bên phía trung áp 110kV có 2 bộ máy phát - máy biến áp ghép bộ. Phía hệ thống có 1
bộ máy phát điện – máy biến áp ba pha hai dây quấn, phụ tải địa phương lấy ở phía hạ áp của
máy biến áp tự ngẫu. Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát.
-Ưu điểm:
+Đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho các phụ tải ở các cấp điện áp, vận hành linh
hoạt.
-Nhược điểm:
+Khi phụ tải trung áp nhỏ hơn so với công suất 2 bộ bên trung áp sẽ tăng tổn thất điện
năng do công suất phải truyền qua 2 lần biến áp.
+Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên vốn đầu tư lớn.
+Do chủng loại khác nhau nên quá trình sửa chữa thay thế gặp khó khan.

13

Phương án 2

Hình 2.2
Phương án 2 có một 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 hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 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:
+Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các cấp
điện áp.
+Do đặc điểm của phụ tải trung áp nên với sơ đồ này trong các chế độ vận hành sẽ rất linh
hoạt, lượng công suất phải truyền qua 2 lần biến áp trong chế độ STAmin nhỏ hơn.
-Nhược điểm:
+Số lượng máy biến áp 2 cuộn dây phía cao và chủng loại máy biến áp nhiều, vốn đầu tư
lớn hơn phương án 1.
+Do chủng loại khác nhau nên quá trình sửa chữa thay thế gặp khó khăn

14


Phương án 3

Hình 2.3
Trong phương án này ta sử dụng:
+ Hai máy biến áp tự ngẫu ba pha liên hệ giữa 2 cấp điện áp.
+ Ba máy biến áp 3 pha 2 dây quấn nối bộ với máy phát F3 ; F4 và F5 cung cấp cho phụ
tải phía 110 kV.

+ Các máy phát F1, F2 được nối với hai máy biến áp tự ngẫu không qua thanh góp điện
áp máy phát. Phụ tải địa phương và tự dùng được lấy từ đầu cực máy phát.
-Ưu điểm:
+Phương án này luôn đảm bảo cung cấp điện năng cho phụ tải ở các cấp điện áp. Phụ tải
địa phương được cung cấp bởi hai máy phát cho nên khi có sự cố một máy phát bị cắt thì phụ
tải vẫn được cung cấp điện đầy đủ và liên tục bởi máy phát còn lại
+Ít chủng loại máy biến áp và vận hành đơn giản, linh hoạt.
-Nhược điểm:
+Ở điều kiện bình thường khi (ST< 3SđmF) mà các máy phát vẫn vận hành định mức thì
công suất vẫn phải truyền từ phía trung sang phía cao của các máy biến áp liên lạc gây tổn thất
công suất là khá lớn so với phương án 1 và 2.

15


Phương án 4

Hình 2.4
Phương án 4 dùng năm bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây: hai bộ nối với thanh góp
110kV, ba bộ nối với thanh góp 220kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai cấp
điện áp cao và trung, đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải địa phương.
- Ưu điểm:
+Đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
Khi hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu chỉ ảnh hưởng đến việc truyền tải công suất giữa các cấp
điện áp, các máy phát vẫn làm việc bình thường.
-Nhược điểm:
+Do phụ tải trung áp khi ở chế độ S TAmin nhỏ hơn so với công suất 2 bộ bên trung áp nên
có lượng tổn thất điện năng do công suất phải truyền qua 2 lần biến áp.
+Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận hành
xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.

+Do chủng loại khác nhau nên quá trình sửa chữa thay thế gặp khó khăn

16


Phương án 5

Hình 2.5
Phương án 5 dùng một bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây: hai bộ nối với thanh góp
110kV, hai bộ (một máy biến áp tự ngẫu – hai máy phát ) nối với thanh góp 220kV. Trường
hợp này vẫn thỏa mãn điều kiện kĩ thuật do tổng công suất các tổ máy nối với một máy biến áp
vẫn nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống điện:
2Sđm F =2 �117,65=235,3(MVA)<350(MVA)
-Ưu điểm:
+Đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
+Số lượng máy biến áp ít không đòi hỏi vốn đầu tư lớn.
+Ít chủng loại máy biến áp và vận hành đơn giản, linh hoạt.
-Nhược điểm:
+Do ghép bộ hai máy phát với một máy biến áp tự ngẫu nên khi sự cố máy biến áp
thì cả hai máy phát đều ngừng hoạt động. Do đó hệ thống lại mất một lượng công suất khá
lớn, cần phải huy động dự trữ quay từ hệ thống.
+Do ghép bộ như thế này nên mỗi máy phát phải đặt thêm một phát cắt đầu cực
riêng để hòa máy phát vào lưới. Tốn kém thêm tiền mua máy cắt.
+Dòng ngắn mạch phía đầu cực máy phát lớn. Sơ đồ và bố trí các thiết bị ở đầu cức máy phát
sẽ rất phức tạp.
Kết luận:
Qua 5 phương án ta có nhận xét rằng hai phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với
phương án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và
17

thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán
kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện
2.2. Tính toán chọn máy biến áp
2.2.1.Phương án 1

2.2.1.1. Chọn máy biến áp
 MBA 2 cuộn dây phía 110kV B3, B4
Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4 được chọn theo điều kiện:
SB3 đm =SB4 đm �SF đm  117,65(MVA)
Do đó ta có thể chọn máy biến áp B3, B4 có các thông số kỹ thuật:
Loại
MBA

Sđm
MVA

TДЦ

125

Điện áp cuộn dây
kV

UN%

∆P0

C

T

H

C-T

C-H

T-H

kW

121

-

10,5

-

10,5

-

100

∆PN kW
C-T C-H
-

400

I0%
T-H
-

0,5

Bảng 2. 1:Thông số máy biến áp B3,B4
 MBA 2 cuộn dây phía 220kV B5:
Máy biến áp 2 cuộn dây B5 được chọn theo điều kiện:
SB5 đm �SF đm  117,65(MVA)
Do đó ta có thể chọn máy biến áp B5 có các thông số kỹ thuật như sau:
Loại
MBA

Sđm
MVA

TДЦ

125

Điện áp cuộn dây
kV
C

T

H

242

-

10,5

UN%
C-T C-H T-H
-

11

-

kW

115

Bảng 2.2:Thông số máy biến áp B5
18

∆PN kW

∆P0

I0%

C-T

C-H

T-H

-

380

-

0,5


 Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:
1
SB1 đm  SB2 đm � ×SF đm
α

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

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

Do đó :
1

1
SB1 đm  SB2 đm � ×SF đm =
×117,65=235,3(MVA)
α
0,5
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 có thông số kỹ thuật :
Loại
MBA
ATДЦTH

Sđm
MVA
250

Điện áp cuộn dây
kV
C

T

H

230

121

11

UN%
C-T C-H T-H

11

32

20

∆P0
(kW)
120

∆PN
(kW)

I0%

C-T C-H T-H
520

-

-

0,5

Bảng 2.3:Thông số máy biến áp tự ngẫu B1,B2
2.2.1.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp
 Máy biến áp 2 cuộn dây bên trung áp 110 kV( B3, B4) và cao áp 220 kV ( 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 , tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công
suất tải qua máy biến áp bằng :

1
1
SB3  SB4  SB5  SF đm - ×Std max =117,65- ×43,53=108,94(MVA)
5
5

 Máy biến áp tự ngẫu( B1,B2):
- Công suất phía trung áp:

STTN (t)=

1
 STA -2SB3 
2

- Công suất phía cao áp:
1
SCTN (t)= (SVHT +SCA -SB5 )
2
- Công suất phía hạ áp:
SHTN (t)=SCTN (t)+STTN (t)
19


Bảng phân bố công suất trong chế độ bình thường phương án 1
t(h)

0-6

6-8

8-10

10-12

12-16

16-18

18-20

20-24

SC TN (t)

92,24

106,3

97,5

89,635

101,83

102,76

134,8

77,26

ST TN (t)
SH TN (t)
Snt (t)

-46,02
46,22
46,12

-46,02 -38,16 -30,29 -30,29 -30,29
60,275 59,345 59,345 71,535 72,465
53,15
48,75
44,82
50,91
51,38
Bảng 2.4:Phân bố công suất phương án 1

-34,22
100,58
67,4

-46,02
31,24
38,63

Nhận xét:
Trong chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía Hạ và Trung lên Cao.
Máy biến áp tự ngẫu làm việc hoàn toàn bình thường ở chế độ này,không bị quá tải.
2.2.1.3.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp

 Máy biến áp 2 cuộn dây B3,B4
Với máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi nếu một trong hai
phần tử máy phát hoặc máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện
tượng làm việc trong điều kiện sự cố.
 Máy biến áp liên lạc B1,B2
Quá tải bình thường
Ta có công suât định mức các cuộn:

Schđm =Snt đm =SH đm =αSTN đm =0,5×250=125(MVA)
Từ bảng phân bố công suất(Bảng 2.4) ta thấy công suất luôn được truyên từ hạ và trung
sang cao áp do đó cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất ta cần kiểm tra cuộn nối tiếp:
Ta thấy Snt =αSC TN
20


Quá tải sự cố
 Sự cố MBA B3

- Công suất phía trung áp:

1
STTN (t)= (STA -SB4 )
2
- Công suất phía hạ áp:

1
1
SHTN (t)=SFđm (t)- Sđp (t)- Stdmax
2

5
- Công suất phía cao áp:
SCTN (t)=SHTN (t)-STTN (t)
Tùy theo phân bố công suất giữa các cuộn dây của máy biến áp liên lạc mà ta xác định
cuộn dây nào chịu tải nặng nề nhất và kiểm tra điều kiện quá tải.
Bảng phân bố công suất trong chế độ hỏng máy biến áp B3
t(h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-16
SB4
108,94
108,94
108,94
108,94
108,94
STA(t)
125,84
125,84
141,57
157,3
157,3
SCA(t) 155,17
155,17
175,86
186,21
186,21
SVHT(t) 138,25

166,36
128,08
102
126,38
SCTN(t) 93,984
93,984
85,189
77,324
75,464
STTN(t)
8,45
8,45
16,315
24,18
24,18
SHTN(t) 102,43
102,43
101,5
101,5
99,644
Sthiếu
24,622
24,622
24,622
52,722

16-18
108,94
157,3
206,9

107,55
76,394
24,18
100,57
52,722

18-20
108,94
149,44
165,52
213,01
80,324
20,25
100,57
108,94

20-24
108,94
125,84
165,52
97,94
93,054
8,45
101,5

Bảng 2.5:Phân bố công suất các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi sự cố B3
21


Nhận xét:

Nhận thấy trong chế độ sự cố này máy biến áp tự ngẫu luôn làm việc ở chế độ truyền tải
công suất từ Hạ lên Cao và Trung. Do đó cuộn hạ chịu tải lớn nhất. Vì vậy ta chỉ cần kiểm tra
quá tải cuộn Hạ:
SH đm =αSđm TN �SH TN
Ta thấy SH < SH đm do đó máy biến áp không bị quá tải trong chế độ sự cố máy biến áp B3.
Kiểm tra điều kiện:

SThieu �SdtHT
HT
Với Sdt :là công suất dự phòng của hệ thống.

Cũng theo bảng 2.5 ta có công suất thiếu phát về hệ thống lớn nhất là:
max
max
SThieu
=SVHT
+SCA -2SCTN -SB5 =108,94(MVA)

Nhận thấy:
max
SdtHT =350(MVA)>SThieu

Vậy với sự cố này hệ thống có thể làm việc hoàn toàn bình thường.
 Sự cố MBA B1

Phân bố công suất trong MBA tự ngẫu như sau:
+Công suất truyền qua phía trung
STTN (t)=STA (t)-2SB4 (t)
+Công suất truyền qua phía hạ

22


1
SHTN (t)=SFđm (t)-Sđp (t)- Stdmax
5
+Công suất truyền qua phía cao
SCTN (t)=SHTN (t)-STTN (t)
Tùy theo phân bố công suất giữa các cuộn dây của máy biến áp liên lạc mà ta xác định
cuộn dây nào chịu tải nặng nề nhất và kiểm tra điều kiện quá tải.
Bảng phân bố công suất trong chế độ hỏng máy biến áp B1
t(h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-16
16-18
18-20
20-24
SB4
108,94
108,94
108,94
108,94
108,94
108,94
108,94
108,94
STA(t)

125,84
125,84
141,57
157,3
157,3
157,3
149,44
125,84
SCA(t) 155,17
155,17
175,86
186,21
186,21
206,9
165,52
165,52
SVHT(t) 138,25
166,36
128,08
102
126,38
107,55
213,01
97,94
SCTN(t) 187,96
187,96
170,37
154,64
150,92
152,78

160,64
186,1
STTN(t) -92,04
-92,04
-76,31
-60,58
-60,58
-60,58
-68,44
-92,04
SHTN(t) 95,924
95,924
94,064
94,064
90,344
92,204
92,204
94,064
Snt
93,98
93,98
85,19
77,32
75,46
76,39
80,32
93,05
Sthiếu
24,626
24,626

24,626
52,726
52,726
108,95
Bảng 2.6:Phân bố công suất các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi sự cố B1
Nhận xét:
Nhận thấy trong chế độ sự cố này máy biến áp tự ngẫu luôn làm việc ở chế độ truyền tải
công suất từ Hạ và Trung lên Cao. Do đó cuộn nối tiếp chịu tải lớn nhất. Vì vậy ta chỉ cần kiểm
tra quá tải cuộn nối tiếp:
α×Sđm TN �Snt
Ta thấy Snt < Snt đm do đó máy biến áp không bị quá tải trong chế độ sự cố máy biến áp B1.
Kiểm tra điều kiện:

SThieu �SdtHT
HT
Với Sdt :là công suất dự phòng của hệ thống.

Cũng theo bảng 2.6 ta có công suất thiếu phát về hệ thống lớn nhất là:
max
max
SThieu
=SVHT
+SCA -SCTN -SB5 =108,95(MVA)

Nhận thấy:
max
SdtHT =350(MVA)>SThieu

Vậy với sự cố này hệ thống có thể làm việc hoàn toàn bình thường.

23


2.2.1.4.Tính tổn thất điện năng
 Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp:
Máy biến áp B3, B4,B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng do đó tổn thất điện năng
được tính theo công thức:

�S
A  P0 .T  PN � đmF
�
SđmB3
�

2

�
.T
�
�
�

Trong đó:
+ P0: tổn thất công suất không tải
+ PN: tổn thất ngắn mạch trong máy biến áp
+ T: thời gian sử dụng công suất cực đại (T = 8760h)
Vậy:
Tổn thất công suất trong MBA B3, B4 là:
2

2
�SđmF �
�
108,94 ��
�
A B3,4  P0 .T  PN �
.T  �
100  400. �
.8760  3537, 45 �103 kWh
�
��
�
�
�S
�
� 125 ��
�
� đmB3 �
Tổn thất công suất trong MBA B5 là:

A B5

�S
 P0 .T  P � đmF
�S
� đmB3

2

2

�
�
108,94 ��
�
.T

115

380.
.8760  3535,78 �103 kWh
�
�
�
��
�
�
�
� 125 ��
�
�

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc:
CH
T H
C T
Do nhà chế tạo cho PN  520 kW nên ta lấy PN  PN  0,5 �520  260 kW

Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1, B2 được tính bằng:
A  P0.T 

365
2
 PNC .SCi
.ti  PNT .S2Ti .ti  PNH .S2Hi .ti
2
Sđm





Trong đó:
ΔPNC, ΔPNT, ΔPNH: công suất ngắn mạch các phía cao, trung, hạ
PNC

1 � CT PNCH  PNTH
 �
PN 
2�
2

� 1
� �520  260 kW
� 2
PNTH  PNCH � 1

� �520  260 kW
2
� 2

1 � CT
PNT  �
PN
2�
� 1 �520
1 �P CH  P TH
�
PNH  � N 2 N  PNCT � � 2  520 � 780 kW
2�

�
� 2 �0,5
SCi: Công suất truyền qua phía cao tại thời điểm t.
STi: Công suất truyền qua phía trung tại thời điểm t.
24


SHi: Công suất truyền qua phía hạ tại thời điểm t.

Ta có:
2
Ci

.ti =231534,24 MVA  .h

2
Ti

.ti =38007,58 MVA  .h

2
Hi

.ti =89276,99 MVA  .h

�S
�S
�S

2

2

2

365
� A TN =120.8760+ 2 . 260.231534,24+260.38007,58+780.89276,99
250
=1867,15�103 kWh
Tổng tổn thất điện năng trong MBA ở phương án 1 là

ΔA Σ = 2.ΔA B4 +ΔA B5 + 2.ΔA TN  2.3537,45  3535,78  2.1867,15  14340,98 �103 kWh
2.2.1.5.Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch
a.Các mạch phía điện áp cao 220 kV
 Đường dây nối giữa hệ thống điện và nhà máy điện thiết kế là một đường dây kép
nên dòng điện cưỡng bức bằng :

I bt(1) 

SVHTmax

213,01

 0,28kA
2� 3�UC 2� 3�220

I cb(1)  2�I bt(1)  2�0,28  0,56kA
 Mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu :
Chế độ làm việc bình thường : SCmax =134,8 MVA
Chế độ sự cố 1(hỏng B3)

sc B3
: SCmax =93,984 MVA

Chế độ sự cố 2(hỏng B1)

: SCmax =187,96 MVA

sc2

sc1
sc2
� STN
Cmax =max  SCmax ,SCmax ,SCmax  =187,96 MVA
TN
SCm
187,96
ax
I cb(2) =
=
=0,493kA

3�U C
3�220

 Mạch máy biến áp nối bộ MF-MBA

I bt 

S�mF
117,65

 0,309kA
3.Uđm
3.220
25