Đồ án tốt nghiệp
Phần I : Thiết kế nhà máy thuỷ điện
Chơng I
Tính toán phụ tải ,cân bằng công suất CHọN
Và CáC PHƯƠNG áN NốI DÂY
1-1. Chọn máy phát điện.
Theo yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thuỷ điện có tổng công suất
480MW, gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 120MW. Từ đó ta chọn đợc
máy phát điện có các thông số đợc ghi trong bảng sau :
Bảng 1-1 :
Thông số Kiểu
S
dm
(MVA) P
đm
(MW)
U
đm

(kV)
cos
đm
I
đm
(kA) X"
d
X'
d
X
d
CB-795/230-32T 134 120 11 0,895 7,05 0,18 0,29 0,97

= 80%. S
max
= 0,8.536 = 428,8 MVA
Đồ thị:
Hoàng Đức Mỹ HTĐ1 K42
1)-(1
cos
P
x
100
%P
)t(S
max

=
đồ án tốt nghiệp
1.2.2. Tính
toán đồ thị
phụ tải cấp điện áp trung 110kv :
-Theo nhiệm vụ thiết kế cho Pmax = 190 MW; P% (t) và cos = 0,85.
- áp dụng công thức (1 - 1) ta có kết quả tính toán ghi ở bảng:
t(h)
0ữ 5 5 ữ8 8 ữ11
11
ữ14
14ữ
17
17ữ
20
20

24
0
đồ án tốt nghiệp
1.2.3.
Tính toán đồ thị tải tự dùng:
-Với nhà máy thuỷ điện, điện tự dùng chiếm rất ít, khoảng 1% và coi nh
không đổi.
P
tdmax
= (%/100 ). P
max
= (0,7/100).480 = 3,36 MW
S
dmax
= P
tdmax
/ cos
td
=3,36/0,82 =4,1 MVA
Đồ thị:
1.2.4. Tính toán đồ thị
phụ tải cấp điện áp cao 220kV :
-Theo nhiệm vụ thiết kế cho Pmax = 140MW; P% (t) và cos = 0,85
- áp dụng công thức (1 - 1) ta có kết quả tính toán ghi ở bảng :
t(h)
0ữ 5 5 ữ8 8 ữ11
11
ữ14
14ữ
17

đồ án tốt nghiệp
1.2.5. Tính toán đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát:
-Theo nhiệm vụ thiết kế cho Pmax = 14MW và cos = 0,8.
- áp dụng công thức (1 - 1) ta có kết quả tính toán ghi ở bảng :
t(h)
0ữ 5 5 ữ8
8
ữ11
11
ữ14
14ữ
17
17ữ
20
20
ữ22
22ữ
24
P%(t)
70 85 80 85 85 100 90 70
S
F
(t) 12,25 14,88 14 14,88 14,88 17,5 15,75 12,25
Dựa vào bảng tính toán ở trên ta vẽ đợc đồ thị :
1.2.6. Xác định đồ thị phụ tải cung cấp cho hệ thống 220 KV:
- Công suất phát về hệ thống đợc xác định theo công thức sau:
S
FHT
t)=S
NM

17,5
12,25
đồ án tốt nghiệp
S
C
(t): Phụ tải ở cấp điện áp trung 220 kV

áp dụng công thức trên để tính toán ta có kết quả ghi ở bảng sau:
t(h)
0ữ5 5 ữ8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
NM
(t)
Ma
536
Khô 428,8
S
F
(t) 12,25 14,88 14 14,88 14,88 17,5 15,75 12,25
S
C
(t) 148,24 148,24 148,24 131,76 131,76 148,24 164,71 148,24
S
td
(t) 4,1
S
T
(t) 156,47 178,82 201,18 223,53 178,82 201,18 178,82 156,47
S
HT

h
,
còn lại đều phát cha hết công suất.
1.3 .các phơng án nối dây cho nhà máy điện:
+Nhận xét:
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
5
đồ án tốt nghiệp
1-Đây là nhà máy thuỷ điện,phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ nên không dùng
thanh góp điện áp máy phát.Phụ tải địa phơng và tự dùng lấy từ đầu cực máy
phát.
2-Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp,mặt khác
hệ số có lợi = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất
liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
3-S
Tmax
/S
Tmin
= 223,53/156,47 mà S
đmF
= 134 MVA,cho nên ghép 1 đến 2 bộ máy
phát điện -máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.
4-S
Tgmax
220kV
/ S
Tgmin
220kV
= 363,18/293,49 nên có thể đặt 2 hoặc 3 máy phát điện
bên phía thanh góp 220 kV.

Tmin
.
2 Phơng án 2:Nhận xét: Phơng án 2 khác với phơng án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện -
máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Nh vậy ở phía thanh góp 220
kV có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
+ Ưu điểm:
-Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất
công suất nhỏ.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Vận hành đơn giản
+ Nhợc điểm: Có một bộ máy phát điện -máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.
3. Phơng án 3:
Ghép hai bộ máy phát điện -máy biến áp hai cuộn dây lên thanh góp trung áp
110kV.
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
7
F1
~
~
~
~
F2
F3
F4
TD TD TD
TD
B1 B2

B
3
S
HT
Nhận xét:
- Cả 4 bộ máy phát điện - máy biến áp đều nối vào thanh góp 220 để cung cấp
cho phía 220kV. Phần 110kV sẽ đợc cung cấp bởi 2 bộ máy phát điện - máy biến
áp tự ngẫu.
+ Ưu điểm: Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục
+ Nhợc điểm: Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm
bảo cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể
phải lớn hơn so với các phơng án khác. Do vậy sẽ tăng vốn đầu t. Khi có ngắn
mạch xẩy ra ở thanh góp hệ thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hiểm
cho thiết bị.
- Tất cả 4 bộ máy phát điện - máy biến áp đều ở phía 220kV nên tiền đầu t vào
thiết bị rất cao.
* Kết luận:
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
8
đồ án tốt nghiệp
Qua 3 phơng án đã đợc đa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phơng án 1 và 2
đơn giản và kinh tế hơn so với phơng án 3. Tuy vậy nó vẫn đảm bảo cung cấp
điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta
sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán cho các phần sau.
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
9
đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II:
Tính toán chọn máy biến áp
A.PHƯƠNG áN I:

kV
Uh
kV
Po
kW
Pn
kW
Un% Io%
T
180 121 11 420 680 10,6 0,5
2). Chọn máy biến áp liên lạc :
Với nhận xét nh ở phần trên ta chọn máy biến áp liên lạc B1 và B2 là máy
biến áp tự ngẫu theo điều kiện sau :
S
đmB


mFđ
S
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
10
đồ án tốt nghiệp
Trong đó : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
=
220
110220
U
UU
c
Tc

II. Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thờng :
a) Đối với máy biến áp nối bộ B3 và B4 :
- Đối với bộ máy phát điện - máy biến áp ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên
thanh góp, tức là bộ này làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công
suất tải qua máy biến áp mỗi bộ đợc tính :
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
1,4
134
4
max
=
td
S
= 132,98 (MVA)
- Tổng phụ tải của 2 máy biến áp B 3 và B4 là :
S
B3
+ S
B4
= 2. 132,98 = 265,96 (MVA)
b) Phân bố công suất cho các cuộn dây của hai máy biến áp tự ngẫu B1 và
B 2 :
- Phía điện áp cao 220kV : Công suất của cuộn dây điện áp cao đợc phân

H(B2)
= S
C(B1)
+ S
T(B1)
= S
C(B2)
+ S
T(B2)

- Kết quả tính toán phân bổ công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc
ghi trong bảng:
t(h)
0 ữ5 5 ữ8 8 ữ11
11ữ
14
14ữ
17
17ữ
20
20ữ
22
22ữ
24
Mùa ma
S
C
181,59 169,10 158,36 146,75 169,10 156,61 168,67 181,59
S
T

= 223,53 (MVA) trong thời điểm 11h ữ 14h.
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
12
F1
~
~
~
~
F2 F3
F4
TD TD TD TD
B1
B2
B3
B4
220kV
110kV
45,275
45,275
80,26
125,53
555555
555
132,98
223,53
132,98
đồ án tốt nghiệp
+ Cuộn trung áp của máy biến áp B1 (B2) phải truyền tải sang thanh góp 110kV.
S
TB1(B2)

= 125,535(MVA)
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu truyền về hệ thống là :
S
CB1(B2)
= S
HB1(B2)
- S
TB1(B2)
= 125,535-45,275=80,26 (MVA)
Trong khi đó thì khả năng tải của cuộn cao 300(MVA); cuộn trung và
cuộn hạ đợc phép tải là .S
đm
=0,5.300 = 150 (MVA)
Cuộn cao , trung và hạ của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
-Lợng công suất thừa của nhà máy là:
S
thừa
=2S
CB1
-S
C
=2.80,26-131,76=28,76(MVA)
- So với công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành
bình thờng vào mùa ma là 161,73(MVA) thì lợng công suất bị thiếu hụt là :
161,73-28,76 = 132,97 (MVA) < S
dtHT
(S
dtHT
= 200MVA)
Hệ thống làm việc ổn định.

F
4
1,4
88,14134 =
=118,1 (MVA)
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
14
132,98
132,98
F1
~
~
~
~
F2 F3
F4
TD TD TD TD
B1
B2
B3
B4
220kV
110kV
132,98
S
Tmax
=223,53
132,98
160,53
118,1

- Công suất phía 110kV nhận đợc do 2 máy biến áp B3 và B4 cung cấp là :
S
B3
+ S
B4
= 2.132,98 = 256,96 (MVA)
- Cuộn trung áp của máy biến áp tự ngẫu B2 phải tải :
S
T(B2)
= S
Tmin
- (S
B3
+ S
B4
)
= 156,47 256,96 = -109,49(MVA).
- Khi đó cuộn hạ của máy biến áp B2 sẽ tải một lợng công suất :
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
15
132,98
132,98
F1
~
~
~
~
F2 F3
F4
TD TD TD TD

- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu B2 truyền về hệ thống
là :
S
c(B2)
= S
H(B2)
- S
T(B2)
= 120,725 - (-109,49) = 230,215 (MVA)
Nh vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
-Lợng công suất thừa của nhà máy là:
S
thừa
=S
CB2
-S
C
= 230,215-148,24=81,975(MVA)
- So với công suất cần phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành
bình thờng vào mùa ma là 214,94 (MVA) thì lợng công suất thiếu hụt là :
214,94 81,975= 132,965 (MVA) < S
dtHT
= 200 (MVA)
Hệ thống vẫn làm việc ổn định.
Nh vậy máy biến áp đã chọ ở trên đạt yêu cầu.
2.2a. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp :
+ Tổn thất điện năng trong 2 máy biến áp 2 dây cuốn B3 và B4 : Nh đã nói
ở phần trên, để vận hành đơn giản cho bộ máy phát điện - máy biến áp mang tải
bằng phẳng trong suốt năm:
S

áp (nhà chế tạo đã cho).
- Thay giá trị tính toán ta có :
A
B3
= A
B4
= 8760.[0,42 + 0,68
2
)
180
98,132
(
]= 6930,377 (MWh)
Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp B3 và B4 là :
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
16
đồ án tốt nghiệp
A = A
B3
+ A
B4
= 2.6930,377 = 13860,754 (MWh)
+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu tính theo công thức sau:
A
B1
= A
B2

= P
0







+











ti.
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P
2
mB

N
P
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung,
hạ của máy biến áp tự ngẫu.
-
H
i
T
i
C
i
S,S,S
công suất cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t đã tính đợc
ở phần phân bố công suất (MVA)
- t : là thời gian trong ngày tính theo giờ.

TC
N
P

= 624 kW = 0,624 (MW)

HC
N
P

=
HT
N
P

+=








+=





)MW(312,0
5,0
312,0
5,0
312,0
624,05,0
PP
P5,0P
222
CH
N
2
TH
N
CT

5,0
PP
P5,0P
222
TH
N
2
CH
N
CT
N
H
N
=






+=








++= 0,624-

A
B1
m
= A
B2
m
=
= 0,144.4320 +180.
.ti}.
300
S
936,0
300
S
.312,0
300
S
0
2
H
i
2
T
i
2
c
i






,312 {

=1779,914 (MWh).
b)Mùa khô: Có 185 ngày hay 185.24= 4440 h
Ta có bảng giá trị sau:
t(h)
0 ữ5 5 ữ8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
C
127,99 115,5 104,76 93,15 115,50 103,01 115,07 127,99
S
T
-54,74 -43,57 -32,39 -21,21 -43,57 -32,39 -43,57 -54,74
S
H
73,25 71,93 72,37 71,91 71,93 70,62 71,50 72,25
Theo công thức và bảng số liệu trên ta có :
A
B1
K
= A
B2
k

= 0,144.4440 +185.
.ti}.
300
S



+








+









,312 {

= 1107,757 (MWh).
- Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp của phơng án 1 là:
A
P1
=A
B1
m

I
cbmax
=
115.3
S
maxcb
(kA)
Trong ®ã: S
cbmax
=MAX{S
kÐp
,;S
®¬n
;1,05S
f®m
;S
bt
;S
scB3
;S
scB1
).
•S
kÐp
=
85,0
90
= 105,88 (MVA)
•S
®

230.3
S
maxcb
(kA)
Trong ®ã: S
cbmax
=MAX{S
kÐp
,

; S
bt
;S
scB3
;S
scB1
;S
ht
}
•S
ht
= 214,94 (MVA)
•S
kÐp
= 164,71 (MVA)
• S
bt
= 182,565(MVA)
Hoµng §øc Mü – HT§I – K42
19

đmF
là công suất định mức máy phát
- S
đmB
là công suất định mức của máy biến áp chọn.
Từ đó ta chọn đợc:
Máy biến áp B3:
Tham số
Mã hiệu
Sđm
MVA
Uc
kV
Uh
kV
Po
kW
Pn
kW
Un% Io%
T
180 121 11 420 680 10,6 0,5
Máy biến áp B4:
Tham số
Mã hiệu
Sđm
MVA
Uc
kV
Uh


= 0,5
- S
đmB
là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn:
S
đmB

5,0
134
S
dmF
=

S
đmB
268 (MVA)
Ta chọn đợc máy biến áp tự ngẫu ba pha có tham số ghi ở bảng sau :
Tham số Sđm
(MVA)
U (kV) Po
(Kw)
Pn (kW) Un%
I
O
%
Mã hiệu C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H
ATTH
300 230 121 11 144 624 - - 11 32 20 0,5
II. Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thờng :

21
đồ án tốt nghiệp
S
c(B1)
= S
c(B2)
=
2
1
(S
220
TG
-S
B4
)
- Phía điện áp trung 110kV : Công suất của cuộn dây điện áp trung đợc
phân bố theo biểu thức sau :
S
T(B1)
= S
T(B2)
=
2
SS
3B110

- Phía điện áp hạ của máy biến áp : Công suất đợc phân bố theo biểu thức
sau:
S
H(B1)

T
11,75 22,92 34,10 45,28 22,92 34,10 22,92 11,75
S
H
16,85 125,53 125,97 125,54 125,53 124,22 125,10 126,85
Mùa khô
S
C
61,50 49,01 38,27 26,66 49,01 36,52 48,58 61,50
S
T
11,75 22,92 34,10 45,28 22,92 34,10 22,92 11,75
S
H
73,25 71,93 72,37 71,91 71,93 70,62 71,50 72,25
III. Kiểm tra quá tải của các máy biến áp:
a) Các máy biến áp nối bộ B3 và B4 :
- Vì 2 máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn hoặc bằng 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 nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với 2 máy biến áp B3 và
B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.
b) Các máy biến áp liên lạc B1 và B2 :
Quá tải thờng xuyên : Công suất định mức của B1 và B2 đã đợc chọn lớn hơn
công suât thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải thờng xuyên
* Quá tải sự cố :
+ Giả thiết sự cố 1 máy biến áp bộ B3 ứng với thời điểm phụ tải điện áp trung
cực đại S
110max
= 223,53 (MVA) trong thời điểm 11h ữ 14h.
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42

1
F
=
= 125,535(MVA)
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu truyền về hệ thống là :
S
CB1(B2)
= S
HB1(B2)
- S
TB1(B2)
= 125,535-111,765 = 13,77 (MVA)
Cuộn cao , trung và hạ của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
-Lợng công suất thừa của nhà máy là:
S
thừa
=2S
CB1
+S
B4
-S
C
=2.13,77 + 132,98- 131,76= 28,76 (MVA)
- So với công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành
bình thờng vào mùa ma là 161,73(MVA) thì lợng công suất bị thiếu hụt là :
161,73 28,76 = 132,97 (MVA) < S
dtHT
(S
dtHT
= 200MVA)

S
T(B2)
= S
Tmax
- S
B3

= 223,53 132,98 = 90,55(MVA).
- Khi đó cuộn hạ của máy biến áp B2 sẽ tải một lợng công suất :
S
H(B2)
= 132,98- 14,88=118,1 (MVA)
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu B2 truyền về hệ thống
là :
S
c(B2)
= S
H(B2)
- S
T(B2)
= 118,1 90,55 = 27,55 (MVA)
Nh vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đều không bị quá tải.
-Lợng công suất thừa của nhà máy là:
S
thừa
=S
CB2
+S
B4
-S

đồ án tốt nghiệp
161,73- 28,77=132,96 (MVA) < S
dtHT
= 200 (MVA)
Hệ thống vẫn làm việc ổn định.
2.2b. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp :
+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây cuốn B3,B4:
Nh đã nói ở phần trên, để vận hành đơn giản cho bộ máy phát điện - máy biến áp
mang tải bằng phẳng :
S
B3
= S
B4
= 132,98 (MVA)
A =( P
0
+ P
n
.
2
mB
2
i
S
S

). 8760
Trong đó :
- S
đmB

= A
B2

= P
0
. T +

























S
S
.P
2
mB
H
i
H
N
2
mB
T
i
T
N
2
mB
C
i
C
N
.365
Trong đó :
- A : Tổn thất điện năng trong máy biến áp (kWh)
- Po : tổn thất không tải máy biến áp (kW)
Hoàng Đức Mỹ HTĐI K42
25