Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
1
MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ
một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện
rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội đòi hỏi phải có
thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, em
được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau:
Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ là 80 MW
cấp điện cho phụ tải địa phương 22 kV, phụ tải điện áp trung 110 kV và phát vào hệ
thống 220 kV.
Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình
của cô giáo ThS. Ma Thị Thương Huyền đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Do thời
gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì
vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án
của em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới cô giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm
ơn chân thành nhất!
Sinh viên thực hiện
Quách Tiến Đức

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………….……………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
****************
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*************************
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Quách Tiến Đức Lớp: Đ4H2
Hệ : Chính quy Ngành học: Hệ thống điện
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có công suất đặt 400MW gồm 5 tổ máy,
công suất mỗi tổ máy là 80MW. Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:
1. Phụ tải địa phương, 22kV: P
max
= 10MW; cosφ = 0,85;
Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 2MW x 4 km. Biến thiên phụ tải theo
thời gian như bảng dưới. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I
cắt
= 20kA; t
cắt
=
0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm

5÷8
8÷11
11÷13
13÷17
17÷21
21÷24
P
đp%

60
70
90
80
90
100
80
P
UT%
80
80
100
80
80
90
70
P
UC%
60
80
90

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
8
MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1
CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1
1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1
1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2
1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN. 8
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14
A . PHƯƠNG ÁN I 14
2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA 15
2.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 17
2.3. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 22
B . PHƯƠNG ÁN II 26
2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA 26
2.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 28
2.3. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 34
CHƯƠNG III 38
TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 38
CHƯƠNG IV 45
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 45
4.1. Chọn điểm ngắn mạch 45
4.2. Sơ đồ thay thế 47
4.3. Tính toán ngắn mạch 47
CHƯƠNG V 58
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 58

1. Điện trở nối đất của thanh. 111
2. Điện trở nối đất của cọc 112
3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc. 112

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
1
MỤC LỤC HÌNH VÀ BẢNG
Bảng 1.1: Các thông số của máy phát 1
Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t. 2
Bảng 1.3: Công suất của phụ tải địa phương. 4
Bảng1.4: Biến thiên phụ tải cấp điện áp Trung theo thời gian 4
Bảng1.5: Biến thiên phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian 5
Bảng1.6: Biến thiên công suất phát về hệ thống theo thời gian 6
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp 6
Hình 1.2 : Phương án I 10
Hình 1.3 : Phương án II 11
Hình 1.4 : Phương án III 12
Hình 1.5 : Phương án IV 13
Hình 2.1.A. Sơ đồ nối điện phương án II 15
Bảng 2.1.A. Bảng phân bố công suất của MBATN B2, B3 17
Bảng 2.2.A. Thông số MBA 2 cuộn dây 17
Bảng 2.3.A. Thông số MBA tự ngẫu 18
Hình 2.2.B Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1. 19
Hình 2.3.B. .Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2. 21

70
Bảng 5.8. Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N
1
.
70
Bảng 5.9. Giá trị dòng ngắn mạch tại N
1.
71
Bảng 5.6. Thông số thanh góp mềm cấp 110 kV 73
Hình 5.3. Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 74
Bảng 5.7. Thông số MBA phụ tải địa phương 75
Bảng 5.8. Thông số cáp đơn 76
Bảng 5.9. Thông số cáp kép 78
Bảng 5.10.Thông số MC trước MBA phụ tải địa phương 79
Bảng 5.11.Thông số DCL trước MBA phụ tải địa phương 79
Hình 5.4. Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N5 và N6 80
Bảng5.12. Thôngsố MC cho mạch cấp điện áp 22kV 81
Bảng 5.13. Thông số BI cấp 13,8 kV 83
Bảng 5.14. Các dụng cụ đo 84
Bảng 5.15. Thông số BI cấp 110kV 85
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
3
Bảng 5.16. Thông số BI cấp 220kV 86
Bảng 5.17. Thông số BU cấp 13,8 kV 87
Bảng 5.18. Các dụng cụ đo 87
Bảng 5.19. ThôngsốBU cấp110,220kV 89
Hình 5.5. Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạ ch MF 89

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân
bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng. Công việc này sẽ đảm bảo cho sự
ổn định của hệ thống điện và chất lượng điện năng. Quyết định phương thức huy động
nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế.
Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và đề xuất các phương án nối dây cho nhà
máy thủy điện mà ta sẽ thiết kế.
1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có tổng công suất là 400MW
gồm có 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 80MW. Để đơn giản cho việc tính toán và vận
hành, ta chọn 5 máy phát điện cùng loại.
Tra phụ lục bảng 1.2: Ta chọn được máy phát thủy điện loại CB-1070/145-52 có
công suất 100MVA có các thông số sau:
Bảng 1.1: Các thông số của máy phát
Loại MPĐ
S
đm
,
MVA
P
đm
,
MW
cos
U
đm
kV
I
đm

- Công suất dự trữ quay của hệ thống: S
dtq
= 200 MVA .
 S
dtq
= 200 MVA > S
đmF
= 100 MVA.
Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất của một máy phát điện lớn nhất
không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
2
1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cos
φ và biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng
cấp điện áp cũng như biểu đồ biến thiên công suất phát của toàn nhà máy. Do đó ta sẽ
dựa vào các số liệu trên để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụ
tải tự dùng, đồ thị từng cấp điện áp và công suất phát về hệ thống lần lượt như sau.
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
%( )
()
cos
P t P
t
TNM
dat

: công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát.
Ta có kết quả tính toán trong bảng sau:
Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
t(h)
CS
0÷5
5÷8
8÷11
11÷13
13÷17
17÷21
21÷24
P
TNM
%
70
80
100
80
90
100
80
S
TNM
(t),MVA
350
400
500
400
450

Trong đó:

S
(t)
TD
: phụ tải tự dùng.
α%: lượng điện phần trăm tự dùng.
cosφ
TD
: hệ số công suất phụ tải tự dùng.
P
đmF
: công suất tác dụng của 1 tổ máy
1.2.3. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp

1.2.3.1.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát ( phụ tải địa phương )
Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
U
ĐP
= 22 kV ; P
max
= 10 MW ; cos = 0,85
Gồm : 2 lộ kép x 3 MW x 4km và 2 lộ đơn x 2 MW x 4km
Công suất phụ tải cấp điện áp nhà máy từng thời điểm được xác định theo công
thức sau:
max
( ) %( )
cos
DP DP
P

60
70
90
80
90
100
80
S
DP
(t),MVA
7.059
8.235
10.588
9.412
10.588
11.765
9.412

1.2.3.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV
P
max
= 150 MW, cosφ = 0,86
Gồm 2 lộ kép x 50 MW và 1 lộ đơn x 50MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng
(tính theo phần trăm P
max
).
Công suất phụ tải cấp điện áp Trung từng thời điểm được xác định theo công thức
sau:

)%(

90
70
S
UT
(t),MVA
139.535
139.535
174.419
139.535
139.535
156.977
122.093

1.2.3.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220 kV
P
max
= 120 MW, cosφ = 0,85
Gồm 2 lộ đơn x 60 MW
Công suất phụ tải cấp điện áp cao từng thời điểm được xác định theo công thức
sau:
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
5

max
( ) %( )
cos
UC UC

112.941
127.059
112.941
127.059
141.176
112.941

1.2.4. Đồ thị công suất phát về hệ thống
Do nhà máy thiết kế có nhiệm vụ ngoài nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các phụ
tải phía trung áp, cao áp và phụ tải địa phương thì lượng còn lại sẽ cung cấp về hệ thống,
ta có công thức sau :
S
VHT
(t) = S
TNM
(t) – [ S
UF
(t) + S
UC
(t) + S
UT
(t) + S
TD
(t) ]
Trong đó :
 S
VHT
(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA).
 S
TNM

8÷11
11÷13
13÷17
17÷21
21÷24
S
VHT
(t),MVA
116.347
136.936
185.581
135.759
170.465
187.729
153.201

*Ta có bảng tổng kết sau:
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà
máy như sau:
Giờ
STNM(t)
STD
SDP(t)
SUT(t)
SUC(t)
SVHT(t)
0-5
350

139.535
127.059
170.465
17-21
500
2.353
11.765
156.977
141.176
187.729
21-24
400
2.353
9.412
122.093
112.941
153.201
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
7
0
5
13
17
21
24
S
(

+ Nhà máy gồm có 5 tổ máy. Công suất mỗi tổ 80 MW
+ Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:
 Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 22 kV.
 Cấp điện áp trung: 110 kV.
 Cấp điện áp cao: 220 kV
+ Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt là: 500 MVA so với công suất đặt của hệ
thống là: 3000MVA chiếm 16,67%.
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) 22 kV có:
max
11,765
DP
S MVA

min
7,059
DP
S MVA

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
8
Phụ tải địa phương khi cực đại, cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy chiếm
lần lượt là: 2,35 % và 1,41 %.
+ Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có:

max
174,419
UT

VHT
S MVAmin
116,347
VHT
S MVA

Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống
khi cực đại so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 37,54 %.
Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng trong
hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải địa phương, phụ
tải cấp điện áp trung và cao mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên đến 37,54 %.

1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN.
1.3.1. Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện.
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tổng hợp phụ tải các cấp ở Bảng 1.7 và
dựa trên cơ sở các nguyên tắc nêu trên ta có một số nhận xét sau:
 Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy phát –máy biến áp liên lạc, vậy
mỗi tổ máy sẽ lấy là:
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
9

max
11,765
.100 .100 5,88% 15%

min
= 122,093 (MVA).
Mà S
đmF
của 1 tổ máy là 100 (MVA) nên ta nên ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ-MBA để
cấp điện cho thanh góp 110(kV). Từ những nhận xét trên,ta có thể đưa ra các phương án
nối dây như sau:
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
10
1.Phương án I
1
B
2
B
3

UC
S

Hình 1.2 : Phương án I
+ Ưu điểm của phương án:
Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục.
Ta thấy S
T
min
= 122,093 MVA > S
đmF
= 100 MVA
Công suất truyền tải từ bên tự ngẫu sang phụ tải trung áp với 1 lượng công suất bằng:
122,093 – 100 = 22,093 MVA nhỏ. Điện năng tránh tổn thất công suất qua nhiềuMBA.
+ Nhược điểm:
Bộ MF-MBA khác loại gây khó khăn trong lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa.
Giá thành MBA bên 220 kV đắt hơn giá thành MBA 110 kV
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
11
2.Phương án II
110kV
1
B
2

Do có 2 bộ MF-MBA bên trung áp nên chi phí đầu tư thiết bị sẽ nhỏ hơn so với phương
án 1 phải đầu tư thiết bị phía cao áp.
+ Nhược điểm:
Tổn thất công suất lớn khi S
UTmin
. Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Quách Tiến Đức
Lớp Đ4H2
12
3.Phương án III.

110kV
4
B
5
B
4F
5F
220kV
1
B
2
B
3
B
1F