Thiết kế, nhà máy nhiệt điện bao gồm 4 tổ máy 50MW

Đồ án thiết kế nhà máy điện
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
I.1/ Chọn máy phát điện:
Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện bao gồm 4 tổ máy
50MW. Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy nên việc chọn
máy phát điện chỉ cần lưu ý chọn các máy phát điện cùng loại để đơn
giản trong việc vận hành, điện áp càng cao càng tốt để giảm dòng định
mức của máy phát và dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này. Ta chọn
máy phát đồng bộ có các thông số như sau:
Loại máy phát
S
đm
MVA
P
đm
MW
U
đm
kV
Cosφ
đm
I
đm
kA
x"
d
x'
d
x
d

TBФ-50-2 62,5 50 10,5 0,8 3,45 0,135 0,3 1,84
I.2/ Tính toán phụ tải và cân bằng công suất cấp điện áp máy phát:
Theo đề bài: P
max
= 13 MW ; cosφ = 0,8.
Áp dụng các công thức:
max
P(t)%
P(t) .P
100
P(t)
S(t)
cos
ϕ
=
=
Trong đó:
P
max
: công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ cực đại (MW)
P(t)% : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t cho
dưới dạng phần trăm.
P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t (MW)
Tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau
trong ngày:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
1
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
P(t)% 70 85 85 100 100 90 75 75

P(t) 9,10 11,05 11,05 13,00 13,00 11,70 9,75 9,75
S(t) 11,38 13,81 13,81 16,25 16,25 14,63 12,19 12,19
Dựa theo kết quả tính toán trong bảng, ta vẽ được đồ thị phụ tải của
cấp điện áp máy phát:
Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
11,38
13,81
16,25
14,63
12,19
0
6
12
18
0 4 8 12 16 20 24
Thời gian (h)
Công suất (MVA)
I.3/Tính toán phụ tải và cân bằng công suất cấp điện áp trung:
Theo đề bài ta có: P
max
= 90 MW; cosφ = 0,8
Áp dụng các công thức trên, ta có bảng số liệu sau:
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
P(t)% 80 95 95 90 90 100 70 70
P(t) 72,00 85,50 85,50 81,00 81,00 90,00 63,00 63,00
S(t) 90,00 106,88 106,88 101,25 101,25 112,50 78,75 78,75
Dựa theo kết quả tính toán trong bảng, ta vẽ được đồ thị phụ tải của
cấp điện áp trung 110kV:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
2

Đồ án thiết kế nhà máy điện
Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung
90,00
106,88
101,25
112,50
78,75
0
30
60
90
120
0 4 8 12 16 20 24
Thời gian (h)
Công suất (MVA)
I.4/Tính toán công suất phát của cả nhà máy điện:
Theo đề bài thì đây là nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ
máy 50MW. P
max
= 200MW, cosφ = 0,8.
Áp dụng các công thức trên, ta có bảng số liệu sau:
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
P(t)% 75 75 85 85 100 90 90 75
P(t) 150 150 170 170 200 180 180 150
S(t) 187,50 187,50 212,50 212,50 250,00 225,00 225,00 187,50
Đồ thị công suất phát của toàn nhà máy
187,50
212,50
225,00
250,00

187,50
0
50
100
150
200
250
0 4 8 12 16 20 24
Thời gian (h)
Công suất (MVA)
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
3
Đồ án thiết kế nhà máy điện
I.5/Tính toán công suất tự dùng của nhà máy:
Nhà máy thiết kế có công suất tự dùng cực đại bằng 8% tổng công
suất định mức. Đó là nguồn cung cấp khác nhau phục vụ cho quá trình tự
động hoá các tổ máy phát điện.
Công suất tự dùng gồm 2 thành phần:
• Thành phần không phụ thuộc vào công suất phát của nhà
máy (chiếm khoảng 40% tổng công suất tự dùng).
• Thành phần phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy
(chiếm khoảng 60% tổng công suất tự dùng của nhà
máy).
Ta sử dụng công thức sau để tính công suất tự dùng của nhà máy
theo thời gian:
S
td
(t)=
NM
%

.S
100
α
.(0,4 + 0,6.
NM(t)
NM
S
S
)
Trong đó:
S
td
(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
α%: lượng điện phần trăm tự dùng.
S
NM
: công suất của nhà máy.
S
NM
(t): công suất của nhà máy theo thời gian.
Kết quả tính toán cho trong bảng:
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S(t) 13,60 13,60 14,56 14,56 16,00 15,04 15,04 13,60
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
4
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
13,60
14,56
16,00

15,04
13,60
0
4
8
12
16
0 4 8 12 16 20 24
Thời gian (h)
Công suất (MVA)
I.6/Tính công suất phát về hệ thống:
Nhà máy điện liên lạc với hệ thống thông qua đường dây 220kV
nhằm mục đích vận hành hệ thống điện được kinh tế và hiệu quả, tăng
cường dự trữ công suất trong hệ thống. Dựa vào công suất phát của nhà
máy và yêu cầu của phụ tải tại các thời điểm khác nhau ta có thể xác định
được công suất phát về hệ thống theo công thức sau:
S
VHT
(t)= S
NM
(t) – [S
T
(t) + S
mf
(t) +S
td
(t)]
Trong đó :
S
VHT

(t) - Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t
S
NM
(t) -Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t
S
T
(t) - Phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t
S
UF
(t) - Phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t
S
TD
(t) - Phụ tải tự dùng tại thời điểm t
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
5
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Kết quả tính toán được cho theo bảng :
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
NM
187,50 187,50 212,50 212,50 250,00 225,00 225,00 187,50
S
UF
11,38 13,81 13,81 16,25 16,25 14,63 12,19 12,19
S
UT
90,00 106,88 106,88 101,25 101,25 112,50 78,75 78,75
S
TD
13,60 13,60 14,56 14,56 16,00 15,04 15,04 13,60

S
VHT
72,53 53,21 77,25 80,44 116,50 82,84 119,02 82,96
Đồ thị công suất phát về hệ thống theo kết quả tính trong bảng:
Đồ thị công suất phát về hệ thống
72,53
53,21
77,25
80,44
82,84
116,50
119,02
82,96
0
30
60
90
120
0 4 8 12 16 20 24
Thời gian (h)
Công suất (MVA)
Nhận xét chung:
Phụ tải của nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và
giá trị công suất cực đại có trị số là:
S
UFmax
= 16,25 MVA
S
UTmax
= 112,5 MVA

S
VHTmax
= 119,02 MVA
Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy phụ tải trung áp chiếm phần lớn
công suất do nhà máy phát ra do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ
tải này là quan trọng.
Tổng công suất của hệ thống điện chưa kể nhà máy thiết kế là:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
6
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S
HT
= 2100MVA với dự trữ quay là 14% tương đương với công suất dự
trữ là S
dtHT
=14%.2100 = 294 MVA lớn hơn công suất của một tổ máy
phát và lớn hơn công suất về hệ thống cực đại là 119,02 MVA.
Như vậy có thể thấy nhà máy có vai trò quan trọng trong việc cung
cấp điện cho phụ tải phụ tải trung áp và phụ tải địa phương. Tuy nhiên
với nhiệm vụ của mình, nhà máy cũng có những đóng góp một phần công
suất lớn trong thời điểm cực đại của phụ tải hệ thống, S
VHTmax
= 119,02
MVA trong khoảng thời gian 18h ÷ 20h hàng ngày.
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
7
Đồ án thiết kế nhà máy điện
CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY
II. 1/ Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy:

Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy là một khâu rất quan trọng. Các
phương án đưa ra phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải,
có tính khả thi, hiệu quả kinh tế cao.
• Phụ tải cấp điện áp máy phát :
S
UFmax
= 16,25 MVA, công suất này được lấy từ 2 phía hạ áp
của máy biến áp liên lạc.
UFmax
MFdm
S
16,25
.100 .100 13%
2.S 2.62,5
= =
< 15%
ta không cần sử dụng thanh góp máy phát.
• Công suất cấp điện áp trung:
S
Tmax
= 112,5 MVA
S
Tmin
= 78,75 MVA
do đó có thể ghép một hoặc hai bộ máy phát - máy biến áp bên
trung áp.
• Cấp điện áp cao (về hệ thống) và cấp điện áp trung đều có
trung tính trực tiếp nối đất, hệ số có lợi:
C T
C

U -U
220-110
α= = =0,5
U 220
Vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện
áp.
• Dự trữ quay của hệ thống là 294 MVA lớn hơn tổng công
suất định mức của 2 tổ máy nên về lý thuyết có thể ghép 2 tổ
máy phát với 1 máy biến áp.
Dựa trên các đặc điểm trên, ta đưa ra các phương án nối điện chính
cho nhà máy thiết kế:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
8
Đồ án thiết kế nhà máy điện
II.1.1/ Phương án 1:
PA1
220
110
HTD
SUT
TN
1
TN
2
B
1
B
2
MF
1

MF
2
MF
3
MF
4
Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn
dây cấp điện cho thanh góp điện áp trung 110kV, 2 máy phát còn lại được
nối với thanh góp điện áp cao. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc
giữa các cấp điện áp và phát điện lên hệ thống. Điện địa phương được
trích tử phía hạ của máy biến áp liên lạc. Điện tự dùng được trích từ đầu
cực mỗi máy phát.
Ưu điểm: đơn giản trong vận hành, số lượng các thiết bị cao áp ít
nên giá thành đầu tư thấp.
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
9
Đồ án thiết kế nhà máy điện
II.1.2/ Phương án 2:
PA2
220
110
HTD
SUT
TN
1
TN
2
B
1
B

2
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Phương án này dùng 1 bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây
cấp điện cho phụ tải câp điện áp 110kV, 3 máy phát còn lại được nối vói
thanh góp điện áp cao. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa cấp
điện áp trung và hệ thống.
Ưu điểm: đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải.
Nhược điểm: số lượng các thiết bị cao áp nhiều hơn phương án 1
nên chi phí đầu tư cao hơn.
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
10
Đồ án thiết kế nhà máy điện
II.1.3/ Phương án 3:
PA3
220
110
HTD
S
UT
TN
1
TN
2

B
1
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Trong phương án này thì 2 máy phát phía cấp điện áp trung được
nối với 1 máy biến áp 2 cuộn dây.
Ưu điểm: Sử dụng ít máy biến áp và khí cụ điện hơn so với phương
án trên.
Nhược điểm: Khi hỏng máy biến áp hai dây cuốn thì 2 máy phát
không thể cung cấp cho phụ tải điện áp trung. Khi đó hệ thống sẽ bị thiếu
hụt 1 lượng công suất khá lớn phải huy động dự trữ nóng của hệ thống
đống thời không đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung.
Kết luận :
Qua các nhận xét ưu điểm và nhược điểm của từng phương án, ta
nhận thấy phương án 1 và 2 là hai phương án khả thi, có độ tin cậy cung
cấp điện cao. Vì vậy ta chọn 2 phương án này để tính toán cụ thể, lựa
chọn phương án tối ưu.
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
11
Đồ án thiết kế nhà máy điện
II.2 / Chọn máy biến áp:
Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp hai dây quấn trong bộ
máy phát – máy biến áp không cần dùng máy biến áp điều áp dưới tải vì
khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát

là đủ.
Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại cần có điều áp
dưới tải vì phụ tải của chúng thay đổi mạnh. Trong chế độ vận hành khác
nhau phụ tải thay đổi nhiều nên nếu chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy
phát thì vẫn không đảm bảo được chất lượng điện áp.
II.2.1/ Phương án 1:
PA1
220
110
HTD
SUT
TN1
TN2
B1
B2
MF1
MF2 MF3
MF4
II.2.1.1/ Chọn máy biến áp:
a./ Chọn máy biến áp 2 dây cuốn:
Công suất máy biến áp bộ B
1
và B
2
được chọn theo điều kiện:
S
B1
= S
B2
≥ S

đmF
= 62,5 MVA
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
12
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Tra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp có các thông số chính như
sau :
Loại
S
đm
(MVA)
U
đm
(kV) Tổn thất (kW)
Cao Hạ ΔP
0
ΔP
N
U
N
% I
0
%
TPДЦ 63 115 10,5 59 245 10,5 0,6
b./ Chọn máy biến áp tự ngẫu:
Công suất của các máy biến áp tự ngẫu nối bộ với máy phát điện
được chọn thoả mãn điều kiện cuộn hạ áp phải tải được toàn bộ công suất
của máy phát điện.
Do cuộn hạ áp được thiết kế với công suất tính toán S
Hđm

= αS
đmTN
nên công suất máy biến áp tự ngẫu được chọn thoả mãn điều kiện:
S
TN1
= S
TN2
≥
1
α
.S
đmF
Trong đó α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=
−
=
−
=α
Vậy chọn máy biến áp tự ngẫu thoả mãn điều kiện:
S
TN1
= S
TN2

≥
1
α
.S
đmF
=
1
0,5
.62,5 = 125 MVA
Loại
S
đm
MVA
Điện áp (kV)
Tổn thất (kW)
∆P
0
∆P
Ν
U
N
%
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-T C-H T-H
I

0
%
ATДЦTH 125 230 121 10,5 75 290 - - 11 31 19 0,6
Trường hợp này máy biến áp chỉ biết ∆P
N C-T
do đó ta có thể lấy:
∆P
N C-H
=∆P
N C-T
= 0,5∆P
N C-T
= 0,5.290 = 145 kW
II.2.1.2/ Phân bố công suất cho các máy biến áp:
a./ Phân bố công suất cho các máy biến áp hai cuộn dây:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
13
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Các máy biến áp bộ được vận hành bằng phẳng với công suất:
S
bộ
= S
đmF
-
td max
S
4
= S
đmF
-

20
4
= 57,5 MVA
b./ Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu:
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác
định theo công thức:
[ ]
CT UT B1 B2
1
S (t)= S (t)-S -S
2
[ ]
CC VHT
1
S (t)= S (t)
2
[ ]
CH CT CC
1
S (t)= S (t)+S (t)
2
Trong đó:
S
CC
(t), S
CT
(t), S
CH
(t) :công suất tải qua phía cao, trung, hạ của
máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.

S
Bi
:công suất tải qua máy biến áp bộ thứ i.
Bảng phân bố dòng công suất cho các máy biến áp tự ngẫu theo
thời gian được cho theo bảng dưới:
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
CC
(t) 36,26 26,61 38,63 40,22 58,25 41,42 59,51 41,48
S
CT
(t) -12,50 -4,06 -4,06 -6,88 -6,88 -1,25 -18,13 -18,13
S
CH
(t) 23,76 22,54 34,56 33,35 51,38 40,17 41,39 23,36
II.2.1.3/ Kiểm tra quá tải của máy biến áp:
a ./ Trong chế độ làm việc bình thường:
Đối với máy biến áp hai cuộn dây:
Các máy biến áp nối bộ B
1
và B
2
được chọn với công suất lớn hơn
công suất của các máy phát điện. Do đó các máy biến áp nối bộ không
cần kiểm tra quá tải trong mọi chế độ vận hành.
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
14
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Các máy biến áp tự ngẫu:
Từ kết quả tính toán trên, ta nhận thấy rằng trong chế độ bình

thường thì máy biến áp tự ngẫu luôn làm việc trong chế độ tải công suất
từ cuộn hạ, trung lên cuộn cao.
Ta thấy S
CCmax
= 59,51 MVA < S
đmTN
= 125 MVA
Vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong chế độ làm việc
bình thường.
b./ Trong trường hợp sự cố:
b.1./ Khi phụ tải ở cấp điện áp trung là cực đại:
Theo kết quả tính toán ở phần trên : S
UT max
= 112,5 MVA ; S
VHT
=
82,84 MVA ; S
UF
= 14,63 MVA ; S
td
= 15,04 MVA.
Sự cố hỏng một bộ máy phát – máy biến áp bên trung áp:
MF4
MF3MF2
MF1
B2
B1
TN2
TN1
SUT

HTD
110
220
PA1
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:
sc
qt dm TN bo UTmax
αS +S S
2K
≥
trong đó :
sc
q t
K
=1,4 :hệ số quá tải cho phép.

sc
qt dm TN bo
αS +S
2K
= 2.1,4.0.5.125 + 57,5 = 232,5 > S
UT max
= 112,5
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
15
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Vậy điều kiện trên được thỏa mãn.
• Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu:
[ ]
CT UTmax bo

1
S = S -S
2
=
1
2
.(112,5 – 57,5) = 27,5 MVA
CH F dm UF td
1 1
S =S - S - S
2 4
= 62,5 -
1
2
14,63 -
4
1
15,04 = 51,43 MVA
CC CH CT
S =S -S
= 51,43 – 27,5 = 23,93 MVA
Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ
phía hạ lên phía trung và cao.
S
CH
= 51,43 <
TN
dm
αS
= 62,5 MVA

 Cuộn hạ không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải.
• Công suất thiếu:
So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì
công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng :
S
thiếu
= S
VHT
– 2.S
CC
= 82,84 – 2.23,93 = 34,98 <
HT
dt
S
= 294 MVA
 hệ thống làm việc ổn định.
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì máy còn
lại không bị quá tải. Phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng.
Sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc :
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
16
Đồ án thiết kế nhà máy điện
PA1
220
110
HTD
S
UT
TN1
TN2

B1
B2
MF1
MF2 MF3
MF4
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:
sc
qt dm TN bo UTmax
αS +2S S
K
≥
trong đó :
sc
q t
K
=1,4 :hệ số quá tải cho phép.

sc
qt dm TN bo
αS +2S
K
=1,4.0.5.125 + 2.57,5 = 202,5 > S
UT max
= 112,5
Vậy điều kiện trên được thỏa mãn.
• Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu:
[ ]
CT UT max bo
S = S -2S
=112,5 – 2.57,5 = -2,5 MVA

CH F dm UF td
1
S =S -S - S
4
= 62,5 - 14,63 -
1
4
15,04 = 44,11 MVA
CC CH CT
S =S -S
= 44,11 – (-2,5) = 46,61 MVA
Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ
phía hạ và trung lên phía cao.
S
CC
= 46,61 <
TN
dm
S
= 125 MVA
Cuộn cao không quá tải nên máy biến áp không bị quá tải.
• Công suất thiếu:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
17
Đồ án thiết kế nhà máy điện
So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì
công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng :
S
thiếu
= S

VHT
– S
CC
= 82,84 – 46,61 = 36,23 <
HT
dt
S
= 294 MVA
 hệ thống làm việc ổn định.
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì máy còn
lại không bị quá tải. Phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng.
b.2./ Khi phụ tải cực tiểu:
Theo các kết quả tính toán, khi phụ tải cực tiểu ta có các kết quả
sau: S
UT min
= 78,75 MVA ; S
VHT
= 119,02 MVA ; S
UF
= 12,19 MVA ; S
td
=
15,04 MVA.
Sự cố một máy biến áp bộ bên trung áp:
MF4
MF3MF2
MF1
B2
B1
TN2

TN1
SUT
HTD
110
220
PA1
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:
sc
qt dm TN bo UTmin
αS +S S
2K
≥
trong đó :
sc
q t
K
=1,4 :hệ số quá tải cho phép.

sc
qt dm TN bo
αS +S
2K
= 2.1,4.0.5.125 + 57,5 = 232,5 > S
UT max
= 78,75
Vậy điều kiện trên được thỏa mãn.
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
18
Đồ án thiết kế nhà máy điện
• Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu:

[ ]
CT UTmax bo
1
S = S -S
2
=
1
2
.(78,75 – 57,5) = 21,25 MVA
CH F dm UF td
1 1
S =S - S - S
2 4
= 62,5 -
1
2
12,19 -
1
4
15,04 = 52,65 MVA
CC CH CT
S =S -S
= 52,65 – 21,25 = 31,4 MVA
Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ
phía hạ lên phía trung và cao.
S
CH
= 52,65 <
TN
dm

αS
= 62,5 MVA
 Cuộn hạ không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải.
• Công suất thiếu:
So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì
công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng :
S
thiếu
= S
VHT
– 2.S
CC
= 119,02 – 2.31,4 = 56,22 <
HT
dt
S
= 294 MVA
 hệ thống làm việc ổn định.
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì máy còn
lại không bị quá tải. Phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng.
Sự cố một máy biến áp liên lạc:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
19
Đồ án thiết kế nhà máy điện
PA1
220
110
HTD
S
UT

TN1
TN2
B1
B2
MF1
MF2 MF3
MF4
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:
sc
qt dm TN bo UTmax
αS +2S S
K
≥
trong đó :
sc
q t
K
= 1,4 :hệ số quá tải cho phép.

sc
qt dm TN bo
αS +2S
K
=1,4.0.5.125 + 2.57,5 = 202,5 > S
UT min
= 78,75 MVA
• Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu:
[ ]
CT UT min bo
S = S -2S

=78,75 – 2.57,5 = -36,25 MVA
CH F dm UF td
1
S =S -S - S
4
= 62,5 – 12,19 -
1
4
15,04 = 46,55 MVA
CC CH CT
S =S -S
= 46,55 – (-36,25) = 82,8 MVA
Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ
phía hạ và trung lên phía cao.
S
CC
= 82,8 <
TN
dm
S
= 125 MVA
Cuộn cao không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải.
• Công suất thiếu:
So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì
công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
20
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S
thiếu

= S
VHT
– S
CC
= 119,02 – 82,8 = 36,22 <
HT
dt
S
= 294 MVA
 hệ thống làm việc ổn định.
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì máy còn
lại không bị quá tải. Phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng.
II.2.1.4/ Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp:
Đối với các máy biến áp hai cuộn dây B
1
và B
2
Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng
phẳng trong suốt cả năm với S
bộ
= 57,5 MVA nên tổn thất điện năng
trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có cuộn hạ áp phân chia được tính
như sau:
∆A = ∆P
0
.T + ∆P
N
.
2
b

Bdm
S
S
 
 
 
.T
Trong đó:
• ∆P
0
- Tổn thất không tải của máy biến áp, kW
• ∆P
N
- Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW
• S
Bđm
– Công suất định mức của máy biến áp kVA
• T - Thời gian làm việc trong năm ,T = 8760 h
Thay số ta được :
∆A
B3
=59.8760+245.
2
57,5
63
 
 
 
.8760 =
= 2304664,07 kWh ≈ 2304,66 MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:
∆A
B3,4
= ∆A
B3
+ ∆A
B4
= 2.2304,66 = 4609,33 MWh.
Đối với các biến áp tự ngẫu TN
1
và TN
2
Tổn thất điện năng được tính theo công thức
∆A
T
= ∆P
0
.8760 + 365.∑[
2 2 2
C T H
C T H
i i i
N N N
dmB dmB dmB
S S S
ΔP . +ΔP . +ΔP .
S S S
     
     
     

     
].t
i
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
21
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Trong đó:
• S
dmTN
-Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
• ∆P
0
- Tổn thất không tải kW
•
C T H
i i i
S ,S ,S
là công suất tải cuộn cao, trung, hạ của máy biến
áp tự ngẫu tại thời điểm t
i
trong ngày.
•
C T H
N N N
, ,
ΔP ΔP ΔP
là

tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp
cao, trung ,hạ của máy biến áp tự ngẫu:

C
N
ΔP
=
2
C-H T-H
C-T
N N
N
-
+
α
ΔP ΔP
1
ΔP
2
 
 
 
 
=
= 0,5(290 +
2
5.0
145
-
2
5.0
145
) = 145 kW

T
N
ΔP
=
2
T-H C-H
C-T
N N
N
-
+
α
ΔP ΔP
1
ΔP
2
 
 
 
 
=
= 0,5(290 +
2
5.0
145
-
2
5.0
145
) = 145 kW

H
N
ΔP
=
2
C-H T-H
C-T
N N
N
+
α
ΔP ΔP
1
ΔP
2
 
−
 
 
 
=
= 0,5(
2
5.0
145
+
2
5.0
145
- 290)=435 kW

Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được tổn thất trong một
máy tự ngẫu như sau:
Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 Tổng
Không tải 657
Mang tải 64,33 15,24 34,50 33,88 76,95 88,84 61,03 49,94
1031,75
Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:
∆A
TN1,2
= 2.∆A
TN
= 2.1031,75 = 2063,51 MWh
Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I
là:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
22
Đồ án thiết kế nhà máy điện
∆A
I
= ∆A
B1,2
+ ∆A
TN1,2
= 4609,33 + 2063,51 = 6672,84 MWh
II.2.1.5/ Tính toán dòng điện cưỡng bức:
MF
4
MF
3
MF

2
MF
1
B
2
B
1
TN
2
TN
1
110
220
PA1
HTD
I
cb1
I
cb2
I
cb6
I
cb3
I
cb5
I
cb4
1./ Dòng cưỡng bức phía cao áp 220 kV
Đường dây kép nối với hệ thống:
Dòng làm việc cưỡng bức:

I
cb1
=
max
VHT
C
S
119,5
0,312
3.U 3.220
= =
kA
Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu TN
1
và TN
2
:
Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp liên lạc
- Chế độ bình thường: S
cb1
= max{S
CC bt
} = 59,51 MVA
- Chế độ hỏng 1 máy biến áp bộ: S
cb2
=
UTmax
CC
S =23,93
MVA; S

cb3
=
UTmin
CC
S =31,4
MVA
- Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: S
cb4
=
UTmax
CC
S =46,61
MVA;
S
cb5
=
UTmin
CC
S =82,8
MVA.
Dòng làm việc cưỡng bức:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
23
Đồ án thiết kế nhà máy điện
I
cb2
=
{ }
cb1 cb2 cb3 cb4 cb5
C

max S ,S ,S ,S ,S
3U
=
82,8
3.220
= 0,217 kA
Như vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là :
I
cbCA
= max{I
cb1
,I
cb2
} = I
cb1
= 0,312 kA
2. / Dòng cưỡng bức phía trung áp 110 kV
Phía tru ng áp của máy biến áp liên lạc TN
1
và TN
2
:
Ta có công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu
trong các chế độ:
• Chế độ làm việc bình thường :
S
cb1
= max(S
Tbt
) = 18,13 MVA

• Chế độ sự cố hỏng bộ máy phát- máy biến áp bên trung áp:
S
cb2
= S
CT UTmax
= 27,5 MVA; S
cb3
= S
CT UTmin
= 21,25 MVA
• Chế độ sự cố hỏng bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu :
S
cb4
= S
CT UTmax
= 2,5 MVA; S
cb5
= S
CT UTmin
= 36,25 MVA
Vậy ta có :
I
cb3
=
{ }
cb1 cb2 cb3 cb4 cb5
T
max S ,S ,S S ,S
3.U
,

=
36, 25
3.110
= 0,190 kA
Bộ máy phát – máy biến áp bên trung F
4
–B
4
và F
3
–B
3
:
I
cb4
= 1,05.
dmF
T
S
3.U
= 1,05.
62,5
3.110
= 0,344 kA
Đường dây nối với phụ tải điện áp trung :
Dòng cưỡng bức trong mạch đường dây kép (khi 1 mạch bị sự cố) :
I
cb5
=
max

T T
S
30
3.U .Cos 3.110.0,8
=
ϕ
= 0,197 kA
Như vậy dòng cưỡng bức phía trung áp là :
I
cbTA
= max{I
cb3
,I
cb4
,I
cb5
} = I
cb4
= 0,344 kA
3./ Dòng cưỡng bức phía điện áp máy phát:
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
24
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Mạch máy phát:
I
cb6
= 1,05.
dmF
dmF
S

3.U
= 1,05.
62,5
3.10,5
= 3,6 kA
Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp MF là: I
cbF
=
I
cb6
= 3,6 kA
II.2.2/ Phương án 2:
PA2
220
110
HTD
S
UT
TN1
TN2
B1
B2
MF1
MF2
MF3
MF4
II.2.2.1/ Chọn máy biến áp:
a./ Chọn máy biến áp 2 dây cuốn:
Công suất máy biến áp bộ B
2

được chọn theo điều kiện:
S
B2
≥ S
đmF
= 62,5 MVA
Công suất máy biến áp bộ B
1
được chọn theo điều kiện:
S
B2
≥ S
đmF
= 62,5 MVA
Tra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp có các thông số chính như
sau :
Đào Bá Thịnh – HTĐ4 – K48
25