Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
1
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện
Công suất : 240MW
chơng 1
tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.1. Chọn máy phát điện:
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là
60 MW.
Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành ta chọn các máy phát
điện cùng loại:
Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau:
Loại máy
S
MVA
P
MW
U
kV
I
kA
Cos
X
d
X
d
X
d
TB-60-2
75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691

max
.
100
%
)( P
P
tP =


Cos
tP
tS
)(
)( =

Sau khi tính toán ta có bảng số liệu:
t(h) 0 6 6 10 10 14 14 18 18 24
P% 60 95 90 100 55
P(MW) 9.36 14.82 14.04 15.6 8.58
S(MVA) 11.7 18.53 17.55 19.5 10.73
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
2
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Đồ thị phụ tải địa phơng:
+ Phụ tải trung áp:
U
đm
= 110 (kV); Pmax = 80 (MW); Cos = 0,8

max

)( P
P
tP =


Cos
tP
tS
)(
)( =
Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy

Thời gian 0 8 8 12 12 14 14 20 20 24
P% 80 100 90 100 70
P(MW) 192 240 216 240 168
S(MVA) 240 300 270 300 210
Đồ thị phụ tải:
1.2.2. Phụ tải tự dùng:
Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lợng điện tự dùng chiếm 8% công suất
định mức của toàn nhà máy.
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau:










5
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Đồ thị phụ tải tự dùng:
1.2.3. Công suất phát về hệ thống:
Công suất của nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức
S
VHT
(t) = S
tnm
(t) - (S
đp
(t) + S
T
(t) + S
td
(t))
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian 0 4 4 6 6 8 8 10 10 12 12 14 14 18 18 20 20 24
Công suất
Snm 240 240 240 300 300 270 300 300 210
Suf 11.7 11.7 18.525 18.525 17.55 17.55 19.5 10.725 10.725
Sut 70 90 90 90 100 100 85 75 75
Std 12 12 12 13.8 13.8 12.9 13.8 13.8 11.1
Sht 146.3 126.3 119.475 177.675 168.65 139.55 181.7 200.475 113.175
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
6
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy :
chơng 2:
chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện

HTmin
= 113,175 (MVA)
Theo đề ra ta nhận thấy:
+ Dự trữ quay của hệ thống: S
DT
= 13%ì2500 = 325 (MVA)
+ Phụ tải địa phơng : P
max
= 15,6 MW.
+ Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay
của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp.
+ Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đợc trực tiếp
nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
+ Phụ tải trung áp:
S
max
= 100 (MVA)
S
min
= 70 (MVA)
Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện _ máy biến áp hai
dây cuốn lên thanh góp trung áp.
+ Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1.1. Phơng án 1:
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
8
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ.
2.1.2. Phơng án 2:

3
, B
4
Công suất của máy biến áp bộ B
3
, B
4
chọn theo điều kiện
S
B3
= S
B4
S
đmF
= 75 (MVA)
Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn máy biến áp loại: TP H
80000/110 có các thông số chính sau:
S
đm
(MVA)
U
C
(kV)
U
H
(kV)
P
0
(kW)
P

SSSS
Trong đó:
: Hệ số có lợi của MBATN
~ ~ ~ ~
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
11
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

5,0
220
110220
=

=

=
C
TC
U
UU

Thay số ta có:

)(1875,668,13
4
1
2
725,10
75 MVAS
th

P
N
(kW)
U
N
% I
0
%
(kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW
)
230 121 11 85 380 11 32 20 0,5
2. Phân bố công suất cho các máy biến áp:
Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho hai MBA bộ B
3
và
B
4
làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm nh sau:
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
maxtd
S
= 75 -
4

24
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
12
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
S
CB1
= S
CB2
=
2
1
(S
HT
)
+ Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là:

2
)(
43110
21
BB
TBTB
SSS
SS
+
==
+ Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy:
S
HB1
= S

S
Cmax
= 100,238 < S
đm B1,B2
= 160 (MVA)
S
Tmax
= 36,55 < S
M
= .S
đmB1
= 160 . 0,5 = 80 (MVA)
S
Hmax
= 66,1875 < S
M
= .S
đmB1
= 80 (MVA)
Vậy ở điều kiện làm việc bình thờng các máy biến áp B
1
, B
2
không bị quá tải.
3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thờng.
Kiểm tra sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T

= 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy:
S
đmB2
= 80 > 14,225 MVA
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B4:
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lợng
công suất:
S
TB1(B2)
=
2
1
(S
Tmax
- S
bô
) = 0,5.(100 - 71,55) = 14,225 MVA
Lợng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2):
S
HB1(B2)
= S
đmF
-
2
1
S
UF
-

CB2
)
= 168,65 2ì48,55 = 71,55 MVA
Ta thấy: S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
- Sự cố B1 (hoặc B2)
~~ ~ ~
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
14
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
- Điều kiện kiểm tra sự cố
Khi có sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại
phải tải 1 lợng công suất bên trung là:
S
T
= S
Tmax
- S
B3
- S
B4
= 100 (71,55ì2) = -43,1 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc 1 lợng công suất là:
S
B1(B2)
= .S
đmB

CB2
= S
HB2
- S
TB2
= 54 - (-43,1) = 97,1 MVA
Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
tg
S
- S
CB2
= 168,65 97,1 = 71,55 MVA
Ta thấy
S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện
Kết luận:
~ ~ ~ ~
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
15
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.

= P
0
.t +
( )
ti.S.Pti.S.Pt.S.P
S
365
2
HiNH
2
tiNTi
2
CiNC
2
dmB
++
Trong đó:
S
Ci
, S
ti
S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp
tự ngẫu trong khoảng thời gian ti.
S
b
: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời
gian ti.
P



+
22
5,0
380.5,0
5,0
380.5,0
380
=190
P
NT
= 0,5











+


2
HNC
2




+




TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP
= 0,5








+ 380
5,0
380.5,0
5,0
380.5,0
22

S
365
2
HiNH
2
TiNT
2
CiNC
2
dm
++
A = 85.8760 +
2
160
365
{ (190.73,15
2
+ 190.(-36,55)
2
+ 570.36,6
2
).4 +
+ (190.63,15
2
+ 190.(-26,55)
2
+ 570.36,6
2
).2 +
+ (190.59,7375

2
+ 570.61,8
2
).4 +
+ (190.100,238
2
+ 190.(-34,05)
2
+ 570.66,1875
2
).2+
+ (190.56,5875
2
+ 190.(-34,05)
2
+ 570.22,5375
2
).4}
=1648,72.10
3
KWh
Nh vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
A


= A
B1
+ A
B2
+ A

1
S
thừa
max
)(1875,668,13
4
1
2
725,10
75 MVAS
th
=






=
)(375,1321875,66
5,0
11
21
MVASSS
thdmBdmB
===

Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phơng án 1 nh sau:
Cấp
điện áp

Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4 làm việc với đồ thị
phụ tải bằng phẳng suốt năm.
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
maxtd
S
= 75 -
4
8,13
= 71,55 (MVA)
Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t
Phía trung: S
T
(t) =
2
1
(S
T
- S
B3
)
Phía cao: S
C
(t) =

= S
H
71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55
B1, B2
S
C
37.38 27.38 23.96 53.06 48.55 34 55.08 64.46
S
T
-1.55 18.45 18.45 18.45 28.45 28.45 13.45 3.45
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
18
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
S
H
35.83 45.83 42.41 71.51 77 62.45 68.53 67.91
3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại
nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng.
Kiểm tra sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T
= S
T
max

= 100 MVA
Khi đó ta có
S
HT

19
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lợng công suất là:
S
TB1(B2)
=
2
1
S
Tmax
= 0,5.100 = 50 MVA
Lợng công suất từ máy phát F
1
(F
2
) cấp lên phía hạ của B
1
(B
2
):
S
HB2(B3)
= S
đmF
-
2
1
S
UF
-

- Công suất dự trữ của hệ thống 13% là S
dtHT
= 325 MVA
Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
Sự cố B1 (B2)
Điều kiện kiểm tra sự cố:
Khi sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải
tải một lợng công suất là:
S =S
Tmax
- S
B3
= 100 - 71,55 = 28,45 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là:
S
B2(B3)
= .S
đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
~ ~ ~ ~
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
20
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
- Phân bố công suất khi sự cố B1 :
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một l-

= S
HB2
- S
TB2
= 54 - 28,45 = 25,55 MVA
- Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S
B4
+ S
CB2
= 71,55 + 25,55 = 97,1 MVA
- Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu
so với lúc bình thờng là:
S
thiếu
=
220
TG
S
- 97,1 = 168,65 - 97,1 = 71,55 MVA
Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu
thoả mãn điều kiện.
Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.
4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp.
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:

.T +
2
dmB
S
365
.(P
NC
.
2
Ci
S
.t
i
+ P
nt
.
2
ti
S
.ti + P
ntt
.
2
Hi
S
.ti)
Trong đó:
S
Ci
, S

TNC
PP
P
P
NT
= 0,5.











+


2
HNC
2
HNT
TNC
PP
P
P
NH
= 0,5.

= 71,55 MVA trong cả năm.
Ta có: A = P
0
.T + P
N
2
dm
b
S
S









.T
A
B4
= 8760








Máy biến áp tự ngẫu.
Ta có: P
NC
= 0,5






+
22
5,0
190
5,0
190
380
= 190 KW
P
NT
= 0,5






+
22
5,0

HiNH
2
TiNT
2
CiNC
2
dm
++
A
TN
= 85.8760 +
2
160
365
{(190.(37,38)
2
+ 190.(-1,55)
2
+ 570.35,83
2
).4
+ (190.27,38
2
+ 190.(18,45)
2
+ 570.45,83
2
).2 +
+ (190.23,96
2

+ 570.68,53
2
).4 +
+ (190.64,46
2
+ 190.(3,45)
2
+ 570.67,91
2
).2+
+ (190.20,81
2
+ 190.(3,45)
2
+ 570.24,26
2
).4}
= 1449,044.10
3
KWh
Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
A

= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A

tb
3.1. Phơng án I.
3.1.1. Chọn điểm ngắn mạch
Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có
thể có, tất cả các nguồn phát cùng làm việc .
Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán.
Lập sơ đồ thay thế.
~ ~ ~ ~
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
23
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
F E
1
2
E
X
F
X
H
X
C
E
X
HT
HT
F
X
X
T
H

3.1.2. Tính điện kháng các phần tử.
Điện kháng của hệ thống
X
HT
= X
*
HT
.
2500
100
.65,0=
Ht
cb
S
S
= 0,026
X
D
=
22
0
230
100
.98.4,0.
2
1

2
1
=

==
dmB
cN
B
S
SU
X
= 0,131
Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
Do U
N
% 25% nên ta bỏ qua hệ số
Ta có:
+ Điện kháng cuộn cao áp:
X
C
=
( )
dmF
cb
HNTHNCTNC
S
S
.UUU
200
1

+
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
24

200
1
+
= -0,003 0
+ Điện kháng cuộn hạ áp
X
H
=
( )
dmB
cb
HNTHNCTNC
S
S
.UUU
200
1

+
=
( )
160
100
.112032
200
1
+
= 0,128
3.1.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm
a. Tính dòng ngắn mạch tại N1

T
X
T
X
B4
X
C
F
4
F
X
B4
X
Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có:
X
1
= X
HT
+ X
D
= 0,026 + 0,037 = 0,063
Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44 Trang
25
Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
X
2
= X
CB1
// X
CB2

2
4
=
+
=
+
FB
XX
X
3
4
X
2
X
HT
E
N1
X
1
12
E E
34
Ghép các nguồn E
12
và E
34
ta có:
X
5
= X

.
cb
HT
S
S
= 0,063.
100
2500
= 1,575
Tra đờng cong tính toán ta có:
I
*
(0)
= 0,64
I
*
(

)
= 0,7
+ Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp
I

HT(0)
= I
*
(0)
.
tb
HT