Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
Lời nói đầu
Điện năng là nguồn năng lợng không thể thiếu đợc của đời sống xã hội
ngày nay , điện đến từng nhà, từng cơ quan, từng xí nghiệp, từ thành phố đến
nông thôn, từ đồng bằng đến vùng sâu vùng xa.
Có thể nói điện năng luôn sát cánh cùng với công nghiệp hoá hiện đại
hoá đất nớc, bảo vệ tổ quốc.
Giữ một vai trò quan trọng nh vậy nên nghành điện cần phải đợc sự
quan tâm u đãi, đầu t của nhà nớc : Đó là đầu t về chất xám, đầu t về tài chính
đầu t về nhân lực v.v.
Hiểu rõ thực trạng nh vậy, chúng em những sinh viên nghành Hệ Thống
Điện đã và đang tích luỹ những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập tại
nhà trờng, đấy chính là nền tảng là cơ sở để làm việc, công tác khi trở thành kĩ
s sau này.
Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên
cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học.
Với đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , bản đồ án của em
đã đợc hoàn thành đúng thời hạn và khối lợng .
Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã cố gắng tham khảo nhiều
tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học nhng do nhiều điều kiện khác nhau
mà bản đồ án của em chắc chắn còn gặp những sai sót. Nên em rất mong đợc
sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em đợc đầy đủ hơn.
Em xin chân thành thầy giáo Lã Văn út, cùng các thầy cô giáo trong bộ
môn Hệ Thống Điện đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án vừa
qua.
Sinh viên

Nguyễn Trí Hiệu

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
2
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
S
dm
(MVA)
P
(MW)
N
(v/p)
U
(KV)
Cos
I
(KA)
X
d
X
d
X
d
117,5 100 3000 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Nhà máy có 4 cấp phụ tải : Phụ tải phía hệ thống , phụ tải phía trung ,
phụ tải địa phơng và phụ tải tự dùng.
Việc cân bằng công suất đợc thực hiện theo công suất biểu kiến .
Công suất biểu kiến đợc tính từ công suất bởi các công thức :

P(t) =

.P
100
P%(t)
= 0,5 . 24 =12 (MW)

Theo (1-2):
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
3
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện

S(t) =
14,12
0,85
12
cos
P(t)
==

Tính toán tơng tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng tổng kết:
Thời gian 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
P
UF
% 50 80 100 85 70
P
UF
(MW) 12 19,2 24 20,4 16,8
S
UF
(MVA) 14,12 22,59 28,24 24 19,76

20
25
30
S
UF
(MVA)
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
1.2.3. Tính toán công suất phát của nhà máy
Nhà máy có P
max
=400 MW , cos =0,85
Tính toán theo (1-1) , (1-2) có bảng:
Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
P% 70 85 100 90 80
P
NM
(MW) 280 340 400 360 320
S
NM
(MVA) 329,41 400 470,59 423,53 376,47
Đồ thị quan hệ: Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
5
8
14
12 20
24

Điện năng tự dùng đợc tính theo công thức :

S
td
= . S
NM
(0,4 + 0,6.
NM
NM
S
(t)S
) (MVA) (1-3)
Trong đó:
: Là phần lợng điện năng sản xuất của nhà máy dùng cho tự dùng , yêu
cầu thiết kế lấy = 8%.
S
NM
: Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy.
S
NM
(t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t.
S
NM
=
NM
maxNM
cos
P

=

= S
NM
(t) S
T
(t) S
UF
(t) S
TD
(t) (1-3)
Trong đó :
S
NM
(t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điêm t.
S
HT
(t) : Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.

S
T
(t) : Là công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.

S
TD
(t) : Là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t
Tính toán theo công thức (1-3) ta có bảng kết quả tính toán nh sau:
t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
NM
(t) 329,41 329,41 329,41 400 400 470,59 423,53 423,53 376,47
S

®iÖn
• BiÓu ®å c«ng suÊt toµn nhµ m¸y:
Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn TrÝ HiÖu – Líp HT§ - K41
8
300
250
500
450
400
350
S
(MVA)
S
UF
+S
TD
+S
T
S
NM
8
50
200
150
100
6
4
12
10 14
2018

- Phụ tải phía trung là lớn nhất và quan trong nên u tiên cung cấp đủ
điên năng cho bên trung rồi mới đa vào hệ thống.
- Phụ tải địa phơng lớn nhất P = 24 (MW) còn nhỏ hơn 30% công suất
của một tổ máy là P = 30%.100 = 30 (MW) nên phụ tải địa phơng có
thể đợc cung cấp điện bằng cách lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát.
- Hai cấp điện áp cao và trung đều là mạng trung tính trực tiếp nối đất
nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
9
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
Chơng 2
Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện . Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết
kế , nắm vững các số liệu ban đầu , dựa bảng cân bằng công suất và các nhận
xét để tiến hành vạch các phơng án nối dây có thể .
Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ
tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện
áp , về số lợng dung lợng các máy biến áp , về số lợng máy phát nối vào thanh
góp điện áp máy phát , số máy phát ghép bộ với máy biến áp .
Sơ đồ nối diện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật
sau:
- Số lợng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn
điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các
máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy
phát và phụ tải điện áp trung ( trừ phần phụ tải do các nguồn khác nối
vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp đợc).
- Công suất mỗi bộ máy phát điện máy biến áp không đợc lớn hơn
dự trữ quay của hệ thống.

Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản , dòng ngắn mạch nhỏ hơn nên chọn đợc các
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
11
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2
B
3
B
4
220KV
110KV
HT
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
thiết bị dễ dàng.
Nhợc điểm: Nhiều chủng loại máy biến áp nên vốn đầu t tăng.
Số mạch nối bên cao nhiều gây tổn thất lớn.
2.2. Phơng án 2
Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc , 2 bộ máyphát-
máybiến áp ghép vào thanh cái trung áp.

Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây.
Phía trung đợc cung cấp bởi 2 máy biến áp liên lạc.
* Sơ đồ:

Nhận xét:

Ưu điểm : Sơ đồ nối dây đơn giản, ít chủng loại máy biến áp .
Nhợc điểm : Có bốn bộ nối vào thanh góp cao áp nên dòng ngắn mạch
ởphía cao lớn, vốn đầu t lớn hơn 2 phơng án 1,2 .Khi một
máy biến áp tự ngẫu sự cố thì máy còn lại làm việc nặng nề.
2.4 Phơng án 4:

Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát máy biến áp tự ngẫu .
Phía trung đợc cung cấp bởi cuộn trung của máy biến áp liên lạc.
* Sơ đồ:
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
13
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1

F
3
F
4
B
1
B
2
220KV
110KV
HT
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
Chơng 3
Chọn máy biến áp và tính tổn thất
công suất , tổn thất điện năng cho
các phơng án.
3.1 Chọn máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện , tổng công
suất các máy biến áp rất lớn bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy
phát điện . Vì vậy vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều . Ngời ta mong
muốn chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn
cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ .
Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số
lợng công suất định mức và hệ số biến áp.
Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục truyền qua máy
biến áp với điều kiện làm việc định mức ( điện áp , tần số và nhiệt độ môi tr-
ờng làm mát định mức ) trong suốt thời hạn làm việc của nó .
Ngời ta quy định thời gian làm việc tiêu chuẩn khoảng gần bằng thời

máy , đồng thời khi một máy một máy biến áp ngừng làm việc thì các máy
biến áp còn lại vẫn phải cung cấp đủ công suất cần thiết cho phụ tải .
Để chọn máy biến áp cho các phơng án ta dựa vào sơ đồ nối dây đã
thiết kế ở chơng 2 để biết đợc số lợng và cách mắc các máy biến áp , từ đó
tiến hành chọn chủng loại , công suất và thông số kĩ thuật khác của máy biến
áp .
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mắc theo sơ đồ bộ MF- MBA thì công suất
đợc chọn theo công thức sau:

dmFdmB
SS

Trong đó :
S
dmB
: Là công suất định mức của máy biến áp .
S
dmF
: Là công suất định mức của máy phát .
Máy biến áp tự ngẫuthì công suất định mức đợc chọn theo biểu thức:
dmFdmB
S
1
S


: Là hệ số có lợi của máy biến áp

Theo điều kiện :
(MVA)117,65
0,85
100
SS
dmFdmB
==
Chọn máy biến áp loại : -125
Có các thông số kĩ thuật:

S
dmB
Điện áp (KV)
U
C
U
H
125 242 10,5 115 380 11 0,5 162
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
17
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1

,B
3
Chọn theo điều kiện:
(MVA)235,3117,650,5.S

1
S
dmFdmB
==
Chọn máy biến áp loại : -250
Có các thông số kĩ thuật :
S
dmB
(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
C-T
N
U
N
%
I
0
%
Giá
10
3
R

1
S
Tmaxch
===

Cuộn chung có công suất định mức là :

(MVA)125250.0,5.SS
dmTNdmch
===
Nh vậy cuộn chung bị quá tải với hệ số quá tải là :

1,25
125
156,25
S
S
k
dmch
ch
qtsc
===
k
qtsc
= 1,25 < 1,4 : Tức nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép.
Vậy với k
qtsc
= 1,25 thì hai máy biến áp liên lạc vẫn đảm bảo cung cấp
đủ cho phụ tải bên trung max khi sự cố máy biến áp hai dây quấn bên điện áp
trung.

(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
N
(KW) U
N
% I
0
% Giá
10
3
R
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-T C-H T-H
360 230 121 11 481 900 500 650 10 32 22 2 222

Ta chỉ kiểm tra lại điều kiện khi sự cố một máy biến áp liên lạc
Khi đó hệ số quá tải là :
1,13
0,5.360
204,26
S
S

3
, B
4
loại : -125
Có các thông số kĩ thuật:
S
đm
(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
N
U
N
%
I
0
%
Giá
(10
3
R)
U
C
U
H
125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 128
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
20

S
dmFdmB
===

Có các thông số kĩ thuật :
S
dmB
(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
C-T
N
U
N
%
I
0
%
10
3
R
U
C
U
T
U
H
U

1
S
TDmax
dmFTmaxBTTmaxch(MVA)102,13S
470,59)0,08.
4
1
(117,65
0,8
250
2
1
ch
=






=
Công suất định mức của cuộn chung : S
ch
= . S
dmTN
= 0,5 . 250 = 125 (MVA)
S

< S
dmch
nên máy biến áp không bị quá tải
Tơng tự nh phơng án 1 ta cũng không cần kiểm tra điều kiện công suất
thiếu bên cao không đợc nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống .
3.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp :
3.2.1. Phơng án 1
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho máy biến áp B
1
, B
4
vận hành
với phụ tải bằng phẳng suốt năm.

(MVA)108,2490,08.470,5
4
1
117,65S
4
1
SSS
TDmaxdmFB4B1
====
Sự phân bố công suất trong các máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh
sau :
Công suất truyền qua phía trung của mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác
định nh sau:

( )
( )

B2
===

Công suất truyền qua phía hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác định
nh sau:

(t)S(t)S(t)S(t)S(t)S(t)S
C
B3
T
B3
C
B2
T
B2
H
B3
H
B2
+=+==

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
22
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
Từ các thông số ở bảng cân bằng công suất toàn nhà máy trong chơng 1
và các công thức trên ta tính đợc công suất phân phối cho các máy biến áp nh
sau :
t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S

đợc cho làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt
năm:

( )
MVA108,24S
4
1
SSS
TDmaxdmFB4B3
===

Sự phân bố công ở các phía cao , trung , hạ của 2 máy biến áp tự ngẫu
đợc xác định theo các công thức:
Phía cao :
(t)S
2
1
(t)S(t)S
HT
C
B2
C
B1
==
Phía trung :
( )

==
BTTmax
T

B4
108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24
S
B1
C
=S
B2
C
32,84 17,21 12,98 46,58 28,13 61,73 25,82 74,72 52,42
S
B1
T
=S
B2
T
1,14 16,76 16,76 16,76 32,39 32,39 47,89 1,34 1,34
S
B1
H
=S
B2
H
33,98 33,97 29,74 63,34 60,52 94,12 73,71 76,06 53,86
3.3. Tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng
Để đánh sự tôí u của các phơng án về mặt kinh tế- kĩ thuật thì một yếu
tố không thể bỏ qua đợc đó là tổn thất công suất và tổn thất điện năng do các
máy biến áp gây ra.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
23
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt

i
lấy theo đồ thị phụ tải
ngày .
Tổn thất điện năng trtong máy biến áp tự ngẫu đợc tính nh sau :







+
+=






+
+=







+=


C
N
PP
P
2
1
P
PP
P
2
1
P
PP
P
2
1
P









Trong đó :
P
N
C-T

dmB
0

Trong đó :
S
C
(t) : Phụ tải cao áp tại thời điểm t
i
.
S
T
(t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm t
i
.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
24
Đồ án tốt nhgiệp : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện
S
H
(t) : Phụ tải hạ áp tại thời điểm t
i
.
3.3.1 Phơng án 1
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
1(KWh)350339224.(108,24)
125

T.PA
2
2
ii
2
dmB
N
0B4
=+=
+=



Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu : A
B2
= A
B3

( )

+++= )(tS.P)(tS.P)(tS.Pt
125
.400365
T.PA
i
2
H
H
Ni
2

P
2
1
P
(KW)150
(0,5)
650500
900
2
1
PP
P
2
1
P
2
2
HT
N
HC
N
TC
N
H
N
2
2
HT
N
HC

+
+=
=






+
+=






+
+=
=







+=