Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Mục Lục.
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4
Nêu các phơng án và chọn MBA 10
Chơng III 20
So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u 20
I./ Xác định dòng cỡng bức 20
Chơng IV 35
Tính toán dòng ngắn mạch 35
Chơng V 45
Chọn khí cụ điện và dây dẫn 45
Sơ đồ tự dùng và chọn thiết bị tự dùng 58

2
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Lời nói đầu.
* * *
Đất nớc ta đang bớc 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 do vậy 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 chơng trình của ngành phát dẫn
điện em đợc nhà trờng và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi
tổ là 60 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10 kV và phát vào hệ thống 110
kV.
Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ tận tình
của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và h-
ớng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn hữu Khái đến nay em đã hoàn

+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòngngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ
ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽgiảm thấp.
giảm thấp.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh
vận hành nên chọn các máy
vận hành nên chọn các máyphát điện cùng loại. Từ đó ta tra trong sổ tay đ
phát điện cùng loại. Từ đó ta tra trong sổ tay đ
ợc loại máy phát sau:
ợc loại máy phát sau:
Chọn 3 máy phát điện kiểu TB-60-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1-1
Ký
hiệu
S P
cos
U I
Điện kháng t
Điện kháng t
ơng đối


4
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố
công suất giữa các nhà máy điện với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ
tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P
max
và
hệ số cos
tb
của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện
áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau :
TB
t
t
Cos
P
S

=
với :
100
P%.p
P
max
t
=
.
Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).

Gđm
= 3 ì 60 = 180 MW S
NMđm
= 225 MW.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:

TB
t
t
Cos
P
S

=
với :
100
P%.p
P
max
t
=
.
Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong
bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1.
Bảng 1-2
T(giờ) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
P%
70 90 80 100 70
P
NM

6
=
MW
Trong đó :
S
td
(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t.
S
đm
: Công suất định mức của nhà máy MVA.
S(t): Phụ tải tổn tại thời điểm t theo bảng 1-2.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ
tải tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-2.
Bảng 1-3
T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S(t) MVA
157,5 202,5 180 225 157,5
S
td
(t) MVA 10,41 11,94 11,18 12,7 10,41

6
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy.
I.2.3. Phụ tải địa phơng:
Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho P
max
= 45 MW, cos = 0,85 với công thức
sau:
( )

27 45 40,5 36 27
S
đp
(t)MVA
31,76 52,94 47,6 42,35 31,767
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng.
I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công
suất phát vào hệ thống .
Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
S
NM
(t) = S
td
(t) + S
đp
(t) +S
T
(t) +S
HT
(t). (ở đây S
T
(t) = 0)
Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp.
S
HT
(t) = S

I.4. Các nhận xét.
I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp.
Công suất thừa của nhà máy luôn lớn hơn công suất của một tổ máy tại
mọi thời điểm, ta có thể cho một tổ máy luôn vạn hành với công suất định mức
và phát công suất về hệ thống.
Phụ tải ở cấp điện áp máy phát lớn hơn 30% công suất của một tổ máy
nên phải sử dụng thanh góp điện áp máy phát.
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy
phát phụ tải P
max
= 45 MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 60 MW và
toàn nhà máy thiết kế.
Phụ tải cấp điện áp trung không có.
I.4.2. Dự trữ của hệ thống.
Ta có dự trữ của hệ thống S = 105 MVA, lớn hơn so với công suất một máy
phát. Công suất của hệ thông cũng tơng đối lớn S
HT
= 1200 MVA.
I.4.3. Điện áp.
Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là:
Cấp điện áp máy phát U
đm
= 10 KV.
Cấp điện áp cao có U
đm
= 110 KV.
Không có cấp điện áp trung.

9
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.

trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó
Nguyên tắc 5

10
G
1
G
2
G
3
TD
B
1
B
3
T
D
TD T
D
S
đp
S
c
110k
Vv
G
1
G
2
G

Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10 kV có:
S
đp max
= 52,94 MVA; S
đp min= 31,76 MVA
Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 110 kV ( về hệ thống ) có:
S
110 max
= 169,95 MVA; S
110 min
= 115,33 MVA
Công suất dự phòng của hệ thống S
dp
= 105 MVA.Vậy ta không thể ghép
chung hai máy phát với một máy biến áp vì
S
bộ
= 2.75 = 150 MVA > S
dp ht
= 105 MVA
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau:
Phơng án I:
Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phơng án 1.
Phơng án II:
Hình 2-2: Sơ đồ nối
điện phơng án II.


, B
2
đợc chọn là máy biến áp điều áp dới tải với
điều kiện:
S
đmB
= 1/2 S
th
.
Với: S
th
là công suất còn lại đa lên hệ thống.
( )

+=
TGF
max
TD
ngay
minUF
dmFth
SSSS
= 3ì75 - (42,17 +12,7) = 170,13 MVA.

12
G
1
G
2
G

Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I
O
% Giá
125 115 10,5 100 400 10,5 0,55
Phơng án II:
Máy biến áp bộ.
Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S
đmB1
S
Gđm
= 75 MVA.
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở
bảng 2-1 sau:
Loại T80/11
Bảng 2-2




==

TGF
max
TDminUFdmFth3B,2dmB
SSS
2
1
S
2
1
S
=
=
MVA68,497,12
3
2
17,42752
2
1
=







(Kw)
U
N
% I
O
% Giá
63 115 11 70 290 10,5 0,7
Phơng án III:
Máy biến áp bộ.
Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S
đmB1
S
Gđm
= 75 MVA.
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở
bảng 2-1 sau:

13
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Loại T80/11
Bảng 2-2
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

=
=
MVA36,997,12
3
2
17,42752
=












+ì
Chọn máy biến áp B
2
,B
3
là loại TH 125/11 có các thông số cho ở bảng
2-3 sau:
Bảng 2-3
S
đm
MVA

Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở
bảng 2-5 sau:
bảng 2-4 :
t(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S
C
(t)
115,33 137,62 121,22 169,95 115,33
S
B1
= S
B2
57,665 68,81 60,61 84,945 57,665
Từ bảng kết quả bảng 2- 5 ta thấy.
S
H B1-B2max
= 84.945 MVA < 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.

14
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Phơng án II:
Đối với máy phát máy biến áp 2 cuộn dây G
1
- B
1
để thuận tiện cho
việc vận hành. cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc cả
năm.
S

B1
MVA
70.765 70.765 70.765 70.765 70.765
S
C
(t) MVA
115,33 137,62 121,22 169,95 115,33
S
C B2-B3
MVA
22,28 33,43 25,23 49,59 22,28
Từ bảng kết quả bảng 2- 4 ta thấy.
S
H B2-B3max
= 49.59 MVA < 63 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
*Phơng án III :
Đối với máy phát máy biến áp 2 cuộn dây G
1
- B
1
để thuận tiện cho
việc vận hành. cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc cả
năm.
S
B1
= S
Gđm
S
td

S
C B2-B3
MVA
44,56 66,86 50,46 99,18 44,56
Từ bảng kết quả bảng 2- 4 ta thấy.
S
H B2-B3max
= 99,18 MVA < 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
II.1.3.Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố
a. Phơng án I:
Sự cố 1 máy biến áp :
Máy biến áp còn lại đợc phép quá tải 40% công suất định mức trong suốt
5 ngày đêm nhng mỗi ngày không quá 6h khi hệ số phụ tải bậc một sự cố k
1

0,94 .
Công suất thiếu của phía cao áp là :
S
th
= S
TGC
1.4ìS
đmB1
= 169,95 1,4.125 = -5,05 MVA.
Ta thấy S
th
= -5.05 < S
dt
=105MVA . Vậy máy biến áp chọn không bị quá

TGC
1,4.2.S
đm B2
= 169,95 1,4.2.63 = -6,45 MVA.
Ta thấy S
th
= -6,45 MVA < S
dt
= 105 MVA . Vậy máy biến áp không bị quá
tải khi sự cố máy biến áp B
1
.
+Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thống điện đủ
cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát.
c. Phơng án III:
+Sự cố máy biến áp liên lạc:
Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp

là:

16
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
S
th
= S
TGC
1.4ìS
đmB1
=
= 169,95 1,4ì80 = 57,95 MVA .

,B
2
đợc tính theo công thức:

ìì

ì+ìì=
+
24
1
i
2
i
2
dm
N
O2B1B
).tS
S
P
365TP(2A

Trong đó:
S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-4.
P
O

PTPA
dmB
b
NO
ì








ì+ì=
2
1
.
Trong đó:
T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h.
S
b
: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T.
Máy biến áp B
1
có các số liệu sau:
+ P
O
= 82 KW.

17

+
24
1
i
2
i
2
dm
N
O)3B2B(
).tS
S
P
365TP(2A

Trong đó:
S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-5.
P
O
= 70 KW.
P
N
= 290 KW.
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
2
,B

1
giống phơng án II. Máy biến áp B
2
công thức tính giống
phơng án II :

ìì

ì+ì=
24
1
i
2
i
2
dm
N
O2B
).tS
S
P
365TP(A
Trong đó:
S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-6 (cha lập
với S
i


= A
B1
+A
B2
= 3391,48 + 1741,55 = 5133,028 MWh
Bảng 2-6
Phơng án
Phơng án I
Phơng án II
Phơng án III

A,MWh
3678,959 5852,705
5133,028

19
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Ch ơng III
So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng
án tối u.
Việc quyết định chọn một phơng án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so
sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật . Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu t cho
phơng án , phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện .Nếu
việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các
phơng án theo phơng thức rút gọn , bỏ qua thành phần thiệt hại Về mặt kĩ thuật
dể đánh giá một phơng án có thể dựa vào các điểm sau :
+ Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố.
+ Tính linh hoạt trong vận hành , mức độ tự động hoá.
+ Tính an toàn cho ngời và thiết bị

TD TD TD
S
đp
S
c
110kv
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Hình 3-1: Sơ đồ nối điện
phơng án I.
.KA892,0
1103
95,169
U3
S
I
cdm
maxHT
'
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
HTtmax
là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép, S
HTtmax
= 169.95
MVA .


Dòng c

ỡng bức ở cấp điện áp máy phát:

Mạch máy biến áp phía hạ áp.
.KA623,9
5.103
1254,1
U3
SK
I
hdm
dmBqtsc
2cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy phát phía hạ áp.
.KA33,4
5.103
7505.1
U3
S05,1
I
hdm

S
3
2
SS2
2
1
S
maxdFmaxTDmaxdFdmG
'
cb
=ì+






ììì=
=ì+






ììì=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA47,6576,31







ììì=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
là:
.KA6,3
5.103
47,65
U3
S
I
hdm
'
cb
'
cb
=
ì
=
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:
+
Khi phụ tải max:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.

1
SSKS
maxdFmaxTDdmFdmBqtsc
''
cb
=ìì=
=ììì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
.MVA18,8576,31
3
1
7,12
3
1
75175
S
3
1
S
3
1
SSKS
mindFmaxTDdmFdmBqtsc
''
cb
=ìì=
=ììì=

22
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.

I
cdm
maxHT
'
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
Htmax
công suất về hệ thống qua đờng dây kép, S
Htmax
= 169,95 MVA .
Mạch máy biến áp B
1
:
Dòng điện cỡng bức đợc xác định theo điều kiện làm việc cỡng bức của
máy phát G
1
:
.KA4133,0
1103
7505,1
U3
S05.1
I
cdm
dm1G

ì
ì
=
.
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I
cb1
= 0,892 kA.

23
G
1
G
2
G
3
B
1
TD
B
1
B
3
TD
TD TD
S
đp
S
c
110kv

phía hạ áp :
.KA85,4
5.103
634,1
U3
SK
I
hdm
1dmBqtSC
2cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy phát phía hạ áp.
.KA33,4
5.103
7505,1
U3
S05.1
I
hdm
dmG
3cb
=
ì
ì

maxdFmaxTDmaxdFdmG
'
cb
=ì+






ìì=
=ì+






ìì=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA38,3576,31
2
1
7,12
3
1
76,3175
2

Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
3
là:
.KA946,1
5.103
38,35
U3
S
I
hdm
'
cb
'
cb
=
ì
=
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:
+
Khi phụ tải max:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là :
.MVA83,927,12
3
1
94,52752S
3
1
SSS

3
1
752,88
S
2
1
S
3
1
SSKS
maxdFmaxTDdmFdmBqtsc
''
cb
=ì+ì+=
=ì+ì+ì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
.MVA31,3376,31
2
1
7,12
3
1
752,88
S
2
1
S
3
1
SSKS

1103
95,169
U3
S
I
cdm
maxHT
'
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
Htmax
công suất về hệ thống qua đờng dây kép, S
Htmax
= 169,95 MVA .
Mạch máy biến áp B
1
:
Dòng điện cỡng bức đợc xác định theo điều kiện làm việc cỡng bức của
máy phát G
1
:
.KA4133,0
1103
7505,1
U3

cdm
dmB
''''
cb
=
ì
=
ì
ì
=
.
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I
cb1
= 0,919 kA.
Dòng c ỡng bức ở cấp điện áp máy phát:
Mạch máy biến áp B
1
phía hạ áp:
.KA15,6
5.103
804,1
U3
SK
I
hdm
1dmBqtSC
2cb
=
ì

I
hdm
dmG
3cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
.
Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min.
+
Phụ tải max:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là: (tức là trờng hợp
máy phát G
3
cỡng bức.
MVA05,48)94,52.
2
1
7,12.
3
1
(75.05,1
)S.
2

=+=
=+=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
là:
.KA224,3
5.103
64,58
U3
S
I
hdm
'
cb
'
cb
=
ì
=
ì
=

26