LỜI NÓI ĐẦU
.
Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy
điện, mạng điện, đến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các
dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện
năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện
không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên, với thế mạnh
về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc
hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn
phát triển hiện nay.
Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà
máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với
mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc.
Với yêu cầu như vậy, Đồ án môn học Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành gồm bản
thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện. Bản thuyết minh gồm 6 chương
trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp,
cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so
sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em xin chân thành cảm ơn TS Trương Ngọc Minh cùng
các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành
đồ án này.
[1]
MỤC LỤC
Trang
Chương I. Chọn máy phát điện và cân bằng công suất
1. Chọn máy phát điện 4
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4
Chương II. Đề xuất các phương án và chọn máy biến áp
1. Đề xuất các phương án 10
2. Chọn máy biến áp cho phương án I 13
3. Chọn máy biến áp cho phương án II 24

các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu công suất giữa
các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện , từ đó người vận hành sẽ chọn
được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị
điện.
1. Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm 4 máy
phát điện 4 x 50MW,
8,0cos =ϕ
, U
đm
= 6,3. Chọn máy phát điện loại TB-50-3600 có các
thông số :
S
Fđm
MVA
P
Fđm
MW
cosϕ
đm
U
Fđm
kV
I
đm
kA
X
d
’’

FNM
===
MVA2505,62.4S4S
FNM
===
Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng
thời điểm trong ngày:
%
( )
100
( )
( )
cos
NM
NM NM
NM
NM
MFD
P
P t P
P t
S t
ϕ
= ×
=
Thời gian, h
0 - 8 8 - 11 11 - 14 14 -20 20 - 24
p, % 75 90 80 100 90
P
NM

[5]
Thời gian, h
0 - 8 8 - 11 11 - 14 14 -20 20 - 24
S
NM
, MVA 187.5 225 200 250 225
S
TD
, MVA 13,81 15,275 14,3 16,25 15,275
4. Phụ tải địa phương
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
2 đường dây kép x 5MW x 6km
2 đường dây đơn x 4MW x 4km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có P
đfmax
= 18MW, cosϕ
đf
= 0,87. Suy ra:
Từ đồ thị phụ tải tính theo P
đfmax
(%) , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong
ngày:
max
(%)
( )
100 cos
df df
df
df
P P

100 cos
UT UT
UT
UT
P t P
S t
ϕ
= ×
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
Thời gian, h
Công suất
0 - 7 7 - 12 12 - 15 15 -20 20 - 24
P
đf
(%)

, MW 90 100 90 90 75
S
TA
, MVA 108,62 120,69 108,62 108,62 90,52
6. Công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 1 đường dây kép 220kV, chiều dài 120km.
Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức:
( )
VHT NM df UT TD
S S S S S
= − + +
trong đó:
NM
S

TD
, MVA 13,81 13,81
15,27
5
14,3 14,3 16,25 16,25
15,27
5
S
VHT
, MVA 48,52 33,34
69,37
5
45,35 60,53
108,5
8
104,4
4
102,6
6
NX:
- Nhà máy luôn cung cấp đủ cho các phụ tải và phát công suất thừa lên hệ thống.
- Svht max < dự trữ quay của hệ thống nên tách nhà máy thì hệ
thống làm việc bình thường.
- Ta có = =16.55 % > 15 %
nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp điện cho phụ tải địa phương trên
thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một máy phát điện, số tổ máy nối trên một máy
phát đảm bảo sao cho khi một máy phát lớn nhất ngừng làm việc thì các máy khác còn lại
phải cung cấp đủ điện cho phụ tải cực đại của địa phương và tự dùng giữa các thanh góp
phân đoạn máy phát điện phải có kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch
- S

 Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát máy biến áp,
hai dây quấn đặt bên trung
 Bố trí nguồn phụ tải cân xứng
 Khi phụ tải trung áp cực tiểu S
T
min
=90,52(MVA) < 2.S
Fđm
=125(MVA) nên
công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này hợp lý đối với máy biến áp tự
ngẫu

[9]
- PHƯƠNG ÁN II
 Có ba mạch nối vào thành góp cao áp
 Có ba mạch nối vào thành góp trung áp
 Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát máy biến áp
2 dây quấn đặt bên trung áp, máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp
 Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật nhưng bộ máy
phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp 220 kV đắt tiền hơn so với lối
bên trung áp 110kV
 Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận tiện lắp ghép
và vân hành
- PHƯƠNG ÁN III
[10]

Nhận xét:
 Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp
 Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp

Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về kỹ thuật dẫn
đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi hơn phương án 3. Do vậy ta
quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3 để tính toán tiếp .
Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp.
2.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án I
2.1 Chọn máy biến áp
a. Chọn máy biến áp_B3_B4:
B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều kiện
S
B3đm
= S
B4đm
≥ S
Fđm
S
Fđm
=62,5(MVA) nên ta chọn máy biến áp loại TPDU-63/115/10,5. Tra bảng thông số
sau:
loại S
đm
điện áp cuộn dây kV U
N
% I
0
% số lượng
[12]
(MVA)
giá 10
3
rúpC T H P

%
C T H
∆P
0
∆P
N
C-
T
C-
H
T-
H
C-T
C-
H
T-
H
ATAUTH 125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0,6
2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
i. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai 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 mỗi máy biến áp bằng:
[13]
MVASSS
tdFdmb
44.58
4
25.16
5,62

CB
S
.

, MVA
24.26 16.67 34.69 22.68 30.27 54.29 52.22 51.33
TB
S
.

, MVA
-4.13 1.91 1.91 1.91 -4.13 -4.13 -4.13 -13.18
HB
S
.

, MVA
20.13 18.58 36.6 24.59 26.14 50.16 48.09 38.15
Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ
cuộn hạ áp va trung áp sang cuộn cao áp.
2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA
i. Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
[14]
Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện. Đồng
thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần
trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong những khoảng thời gian
từ 0 - 24h: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ
CAHA&TA →

MVASkMVAS
SSS
ttbtnt
THnt
25,81.67.31
16.5018.13.5,0
max.
max
max.
=<=
+=+=
α
nên khi làm việc bình thường trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị
quá tải
Quá tải sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại
[15]
S
Tmax
=120,69 (MVA) lúc 7
h
- 12
h
tương ứng với thời điểm này phụ tải các cấp điện áp
khác là:
S
đP
=19,66 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)

.α. ( S
B1đm
+ S
B2đm
) + S
bộT
≥ S
max
T
1,4.0,5.(125+125)+58,44=233,44(MVA) > 120,69(MVA)
)(44,58
4
25,16
5,62
4
max
ˆ
MVA
S
SS
td
FdmToB
=−=−=
•
Trong đó: S
Bộ T
là công suất một máy biến áp bên trung tải
Phân bố công suất khi sự cố như sau:
Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(6,48]66,19

TobT
TBTB
=
−
=
−
==
•
phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(475,17125,316,48
)(2)(1)(2)(1
MVASSSS
TBHBCBCB
=−=−==
Công suất thiếu về hệ thồng so với lúc bình thường là:
)(150)(425,34475,172375,69
)(1
ˆ
MVAMVASSS
CBHTuethi
<=⋅−=−=
′
)(125
)(
MVASS
BdmCB
=<
)(5,62125.5,0.
)(
MVASSS

25,16
.25,62.2
4
.2.2
)(2
MVAS
S
SS
dp
td
FdmHB
=−−=−−=
)(5,87125.5,0.4,1 MVAS
qt
==
Khả năng tải:
Vậy: Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 chỉ tải được 87,5 (MVA)
Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải sau:
S
B2(T)
= S
T
max
- 2.S
bộT
= 120,69 - 2.58,44=3,81 (MVA)
Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu B2 sẽ mang tải như sau:
)(69,8381,35,87
)(2
max

ma x.H
H
N
2
Bdm
max.C
C
N0
















∆+






C
N
P∆
: tổn thất ngắn mạch cuộn cao,
N
C
N
P5,0P
∆=∆
H
N
P∆
: tổn thất ngắn mạch cuộn hạ,
N
H
N
P5,0P
∆=∆
8760.
S
S
.P8760.PA
2
Bdm
b
N0





2,47276,2363.2
43
==∆+∆=∆
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:
∑








∆+∆+∆+∆=∆
i
2
Bdm
2
iH
H
N
2
Bdm
2
iT
T
N
2
Bdm

- Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
kW145
5,0
145
5,0
145
290.5,0P
PP
P5,0P
22
C
N
2
HT
N
2
HC
N
TC
N
C
N
=







2
HC
N
2
HT
N
TC
N
T
N
=






−+=∆








α
∆
−
α





−+=∆








∆−
α
∆
+
α
∆
=∆
−
−−
Thời gian, h 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24
CB
S
.

, MVA
24.26 16.67 34.69 22.68 30.27 54.29 52.22 51.33
TB

21
21
≈=∆=∆
+=∆=∆
Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc:
[21]
MWhAAA
BBTN
36.215368.1076.2
21
==∆+∆=∆
Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng:
MWhAAA
TNb
56.688036.21532.4727
1
=+=∆+∆=∆
CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Phụ tải điện áp máy phát
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét các trường hợp sau:
- Khi bình thường, dòng qua kháng phân đoạn bằng không : I
btk
= 0 (A)
- Khi sự cố máy phát một: (F1)
Công suất qua máy biến áp B1, B2 là:
)(87,18)
87,0
18
-
4

+
+=
+=
Trong đó:
87,0cos
pdl
m
pdl
pdt
PP
S ==
φ
[22]
- Khi sự cố máy biến áp B2, công suất qua máy biến áp B1 là:
)(9,345,62
4
25,16
87,0
45
125.5,0.4,1
4
4,1
max
11
MVAS
S
S
SSS
quaK
Fdm

.05,1.05,1 kA
U
S
II
F
dm
pdmCb
====
Dòng cưỡng bức mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu
[23]
)(8,4
3.5,10
125.4,1.5,0
3

)2(1
kA
U
SK
I
F
BdmBqt
Cb
===
α
Dòng điện cưỡng bức mạch kháng phân đoạn là
I
Cb
= 1,92 (kA)
b. Phía trung 110 kV:

I
Fdm
Cb
===
- Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu:
Theo kết quả tính toán ở mục máy biến áp tự ngẫu (chương II_I_2 ) và phân bố công suất
ở bảng II_3 ta có:
Khi bình thường: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 13,18MVA
Khi sự cố 1: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 31,125MVA
Khi sự cố 2: S
B2(T)
= 3,81 MVA
)(163,0
3110
125,31
3115
max
max
kA
S
I
cb

CBCB
29,54
max
2
max
1
==
Khi sự cố 1 :
475,17
)(2)(1
==
TBTB
SS
(MVA)
Khi sự cố 2 :
( )
( )
MVAS
TB
69,83
2
=)(22,0
3220
69,83
3230
max
max

rúp
[25]