Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 1

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nước ta chú trọng
đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Cùng với sự phát triển mạnh mẽ
của các nghành công nghiệp, nghành năng lượng Việt nam đã có những bước tiến vượt
bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây
dựng thành công đường dây tải điện Bắc – Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống
điện nước ta đã từng bước được cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy
điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lượng cũng như chất lượng điện năng
ngày càng được nâng cao.
Do địa hình nước ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các
nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng
như kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu tư kinh tế lớn và
thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh
tế,để đáp ứng nhu cầu trước mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy
nhiệt điện : có vốn đầu tư ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn
Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế – kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ
cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn
diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trước khi xâm nhập
thực tế
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn : PGS –TS Nguyễn Hữu Khái đã
hướng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này.
Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2007
Sinh viên
Nguyễn Minh Đức
Nguyễn Minh Đức 1
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 2
1
LỜI NÓI ĐẦU 1

VI . Chọn máy cắt điện : 46
VII . Chọn sơ đồ thanh góp : 46
VIII . Tính toán kinh tế : 47
1 . Phương án I : 47
2 . Phương án II : 49
CHƯƠNG V 51
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN 51
I . Chọn thanh dẫn : 51
1 . Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát (thanh dẫn cứng): 51
2 . Chọn sứ đỡ : 54
3 . Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 KV) 55
4 . Chọn thanh góp mềm phía trung áp :(110 KV) 56
5 . Chọn dao cách ly : 58
Nguyễn Minh Đức 2
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 3
6 . Chọn máy biến điện áp BU : 58
7 Chọn máy biến dòng điện BI : 60
8 . Chọn cáp và kháng điện đường dây : 63
9 . Chọn chống sét van : 67
68
CHƯƠNG VI 68
SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 68
II . Sơ đồ nối điện tự dùng : 68
III . Chọn máy biến áp tự dùng : 68
1 . Chọn máy biến áp tự dùng cấp I : 68
2 . Chọn máy biến áp tự dùng cấp II : 69
3 .Chọn máy cắt : 69
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI & CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đường công nghiệp hoá, hiện đại

KV
cos ϕ
I
KA
X’’
d
X’
d
X
d
TBφ-100-2
3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79
Nguyễn Minh Đức 3
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 4
II.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :
Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có :
Ρ% (t) =
100.
P
)t(P
max
⇒ P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
ϕCos
)t(P
.

Gồm 3 đường dây kép ; P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
ϕCos
)t(P
.
- Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp :
t (h)
công suất
0 – 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P % (t)
70 85 100 80
P (t) (MW)
140 170 200 160
S (t) (MVA)
162.7907 197.6744 232.5581 186.0465
- Đồ thị phụ tải trung áp :
3. Phụ tải toàn nhà máy :
P
NMmax
= ∑ P
đm
= n.P
đmF
= 4.100 = 400 (MW) .
S
NMmax

S
td
(t) = α . S
NMmax
. ( 0,4 + 0,6.
maxNM
NM
S
)t(S
) ;
- Trong đó :
S
td
(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
S
NMmax
: công suất đặt của toàn nhà máy.
S
NM
(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
α : số phần trăm lượng điện tự dùng.
S
NMmax
= 470,5882 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : α = 6 % ;
- Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau :
Nguyễn Minh Đức 6
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 7
t (h)
công suất
0-7 7 14 14 20 20 24

(t) + S
T
(t) + S
td
(t)]
- Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :
thời gian 0 7 7 8 8 14 14 20 20 24
S
NM
(t) MVA 352.9412 352.9412 423.5294 470.5882 376.4706
S
df
(t) MVA 7.4713 9.1954 9.1954 11.4943 8.046
S
T
(t) MVA 162.7907 162.7907 197.6744 232.5581 186.0465
Nguyễn Minh Đức 7
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 8
S
td
(t) MVA 24 24 26.54 28.24 24.85
S
HT
158.6792 156.9551 190.1196 198.2958 157.5281
Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau :

 Nhận xét :
- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
S
NMđm

= 117,65 MVA.
- Ta có :

dmF
maxdf
S
S
=
11,4943
117,65
= 0,0977
Công suất địa phương cực đại (S
đfmax
) chỉ bằng 9,77 % công suất định mức phát (S
đmF
).
* Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa
bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát
triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.

CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA NHÀ MÁY
I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN :
1. Sơ đồ nối điện chính :
Thiết bị, MFĐ, MBA, được nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối
điện chính.
Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ
tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu tư
Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện :
+ Về kỹ thuật :

F
2
F
4
F
3
+ Ưu điểm :
Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt
kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U ≥
110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy biến
Nguyễn Minh Đức 10
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 11
áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm
bảo .
+ Nhược điểm :
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhưng
vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể,
có thể bỏ qua.
b. Phương án II:
HT
110 kV
220 kV
F
3
F
4
F
2
F
5

- Phương án III tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp gây nhiều
khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Bên trung áp không có bộ máy phát - máy biến áp
nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải, không
đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Nguyễn Minh Đức 12
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 13
Do đó, ta thấy hai phương án I & II có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn , độ
tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phương án này để so sánh
về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu.
II.CHỌN MÁY BIẾN ÁP :
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất các
máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ÷ 5 lần tổng công suất các máy phát điện. Do đó
vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy
biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng máy biến
áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo
của máy biến áp.
Trong hệ thống điện người ta thường dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2
cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây được sử dụng
rộng rãi trong hệ thống điện.
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thường dùng máy
biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có điểm ưu việt hơn MBA thường : giá thành chi phí vật
liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA thường có cùng
công suất.
1. Phương án I :
- Sơ đồ nối dây :
HT
110 kV
220 kV
F

C
TC
=
−
=
−
=α
)
- Ta có : S
đmB

65,117.
5,0
1
≥
= 235,3 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phương án I :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV) U
N
%
∆P
0
∆P

+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :
S
c
(t) =
2
1
.S
HT
(t)
- Công suất truyền qua cuộn trung :
S
t
(t) =
2
1
.[S
T
(t)

– 2.S
BT
]
- Công suất truyền qua cuộn hạ :
S
h
(t) = S
T
(t) + S
c

F
2
F
4
F
3
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
BT
= S
đmF
-
4
1
S
td
= 117,65 –
4
1
.28,24 = 110,59 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố : 2αK
qt
.S
đmTN
≥ S
Tmax
- S
BT
⇒ S
đmTN

) =
2
1
.(232,5581 –110,59) = 60,9841 (MVA)
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
Nguyễn Minh Đức 15
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 16

1 1 1 1
117,65 .28,24 11,4943 104,8924( ).
4 2 4 2
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

C H T
S S S= − =
104,8924 – 60,9841 = 43,8858
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 198,2958 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là
S
thiếu
=
2
HT C
S S− =
198,2958 – 2.43,8858 = 110,5782 (MVA)
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160 MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
 Sự cố hỏng MBA tự ngẫu liên lạc:
F

đmTN
= 250 (MVA)
232,5581 2.110,59
16,2544( )
0,5.1,4
MVA
−
≥ =
⇒ thỏa mãn điều kiện.
+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung :

max
2.
T T BT
S S S= − =
232,5581 – 2.110,59 = 11,3781 (MVA)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :

1 1
117,65 28,24 11,4943 99,0957( ).
4 4
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

C H T
S S S= − =
99,0957 – 11,3781 = 87,7176 (MVA)
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 198,2958 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên cao :
S
đmB
≥ S
đmF
= 117,65 (MVA).
- Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu :
S
đmB

65,117.
5,0
1
≥
= 235,3 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phương án II :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV) U
N
%
∆P
0
∆P
N

tdmax
= 117,65 -
4
1
.28,24 = 110,59 (MVA)
+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :

[ ]
BCHTc
S)t(S
2
1
)t(S −=
- Công suất truyền qua cuộn trung:

[ ]
BTTt
S)t(S
2
1
)t(S −=
- Công suất truyền qua cuộn hạ :)t(S)t(S)t(S
cth
+=
Bảng phân phối công suất :
Loại

1
F
2
F
4
F
3
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn :

tddmFB
S
4
1
SS −=
= 117,65 –
4
1
.28,24 = 110,59 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
2α
maxTdmTNqt
SS.K ≥

max
232,5581
166,1192( )
2 2.0,5.1,4
T
dmTN
qt

S S S= − =
104,8429 – 116,279 = -11,4362 (MVA)
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 198,2958 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là
S
thiếu
=
[ ]
2
HT C b
S S S− + =
198,2958 – [ 2.(-11,4362)+110,59] = 110,5782 (MVA)
- Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
 Sự cố máy biến áp liên lạc:
F
5
F
2
F
4
F
3
220 kV
110 kV
HT
- Điều kiện kiểm tra sự cố : α.
qt
K
.S

S S S= − =
232,5581 – 110,59 = 121,9681 (MVA)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp :

1 1
117,65 28,24 11,4941 99,0957( ).
4 4
H dmF td df
S S S S MVA= − − = − − =
- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :

C H T
S S S= − =
99,0957 – 121,9681 = -22,8724 (MVA)
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Công suất cần phát vào hệ thống là 198,2958 MVA ,lượng công suất còn thiếu là :
S
thiếu
= S
HT
– (S
C
+ S
B
) = 198,2958 – ( -22,8724 + 110,59) = 110,5782 (MVA)
Nguyễn Minh Đức 20
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 21
- Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (160MVA) nên máy biến áp
đã chọn thoả mãn .
III - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng :

∆+∆+∆ )t.S.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
i
2
HiNHi
2
TiNTi
2
CiNC
2
dmB
Trong đó :
- S
Ci
, S
Ti
, S
Hi
: là công suất tải qua cuộn trung, cao ,hạ của máy biến áp tự ngẫu trong
thời gian t.
- S
i
: là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t.
- ∆P
o
: tổn hao sắt từ.
- ∆P
Nm
: tổn thất ngắn mạch.

∆
+
α
∆
−−
∆P
N.C
= 0,5.(- ∆P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N
α
∆
+
α
∆
−−
* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy
biến áp trong từng phương án :
1. Phương án I :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
=110,59MVA) trong cả
năm , do đó :

260
−
) = 260 KW
∆P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW
∆P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
∑
i
2
Ci
t.S
= 188237,3
∑

+ ∆A
B4
=2 .2000353 + 2 . 3618684 =11238074 (KWh).
2. Phương án II :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
=110,59 (MVA) trong cả
năm , do đó :
Máy biến áp 4 bên trung áp :
∆A
B4
= 8760.(100 + 400.
2
2
110,59
125
) = 3618684 (KWh).
Máy biến áp 3 bên cao :
∆A
B3
= 8760.(115 +380.
2
2
110,59
125
) = 3612950 (KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có ∆P
NC-T

Nguyễn Minh Đức 22
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 23
∆P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
∑
i
2
Ci
t.S
= 27813,52
∑
i
2
Ti
t.S
= 44833,45

∑
i
2
Hi
t.S

198,2958
0,2602( )
2 3. 2 3.220
HT
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,2602= 0,5204 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:
I
bt
=
max
99,1476
0,2489( ).
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
- Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :

= max (0,5204; 0,1101 ; 0,2202) = 0,5204 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
* Mạch đường dây : ( gồm 4 đường dây kép )
Nguyễn Minh Đức 23
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 24
I
bt
=
max
232,5581
1 1
4 4
. .
2 2
3. 3.110
T
dm
S
U
=
= 0,1526(KA).
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,11526= 0,3052 (KA).
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=

I
cb
=
60,9841
0,291( )
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
I
cb
=
11,3781
0,0543( )
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
⇒I
cb
= max (0,3052 ; 0,6848 ; 0,291 ; 0,0543 ) = 0,6848 (KA).

=
max
198,2958
0,2602( )
2 3. 2 3.220
HT
dm
S
KA
U
= =
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,2602= 0,5204 (KA).
Nguyễn Minh Đức 24
Thiết kế môn học Nhà Máy Nhiệt Điện 25
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=
117,65
0,3088( )
3. 3.220
dmF
dm
S
KA
U

S
KA
U
= =
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
I
cb
=
22,8724
0,0574( )
3. 3.230
C
dm
S
KA
U
= =
⇒ I
cb
= max (0,5204; 0,3242; 0,0287; 0,0574) = 0,5204 (KA).
b. Các mạch phía 110 KV :
- Mạch đường dây :
(gồm 4 đường dây kép ):
* Mạch đường dây : ( gồm 4 đường dây kép )
I
bt
=
max

I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,6175 = 0,6484 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc :
I
bt
=
60,9841
0,291( ).
3. 3.121
T
dm
S
KA
U
= =
Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
116,2791
0,5548( )
3. 3.121
T
dm
S