Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2
1.1.Chọn máy phát điện. 2
1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 2
1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy. 3
1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy. 3
1.2.3 Phụ tải ở các cấp điện áp. 4
1.2.4 Công suất phát về hệ thống 5
1.3 Đề xuất các phương án nối điện.
7
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP. 13
A. Phương án 1: 13
2.1a. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA. 13
2.2a. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 14
2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu. 19
B. Phương án 2. 20
2.1b. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA. 21
2.2b. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 21
2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong nhà máy. 25
2.3.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây. 25
2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu. 25
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27
3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối. 27
3.1.1. Phương án 1 28
3.1.2. Phương án 2 29
3.2.Tính toán kinh tế,kỹ thuật,chọn phương án tối ưu 30

5.6.1Chọn máy biện điện áp(BU). 67
5.6.2.Máy biến dòng điện. 69
5.7.Chọn chống sét van(CSV). 72
5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp. 72
5.7.2 Chọn chống sét van cho Máy biến áp. 73
CHƯƠNG 6:TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 75
6.1 Chọn sơ đồ nối điện tự dùng 75
6.2.Lựa chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng. 76
6.2.1Chọn các máy biến áp tự dùng 76
6.2.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. 76

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
PHẦN II:TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 79
CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT VỀ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 80
1.1.Chế độ nhiệt của máy biến áp. 80
1.2.Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong trạng thái xác lập khi
phụ tải khác định mức. 81
1.3.Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong quá trình
quá độ. 82
1.4.Chế độ nhiệt của máy biến áp khi đồ thị phụ tải hai bậc. 84
CHƯƠNG 2 : ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT MÁY BIẾN ÁP 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng


Bảng 5-10: Chọn lại thanh dẫn mềm 220kV 59
Bảng 5-11: Thông số chọn cho cáp kp 61
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
Bảng 5-12: Thông số chọn cho cáp đơn 62
Hình 5.3. Phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 63
Bảng 5-13: Bảng thông số máy cắt MC1. 66
Bảng 5-14: Thông số của BU cấp 110kV, 220kV 67
Bảng 5-15: Bảng phụ tải đồng hồ cho sơ đồ 68
Bảng 5-16:Thông số của BU cho cấp 10,5 kV 69
Bảng 5-17: Thông số BI cấp 110,220kV. 70
Bảng 5-18: Thông số BI cấp 10,5 kV. 71
Bảng 5-19: Phụ tải đồng hồ cho sơ đồ. 71
Bảng 6-1:Thông số kỹ thuật máy biến áp loại TMH4000 76
Bảng 6-2: Chọn máy biến áp ABB có các thông số sau: 76
Bảng 6-3:Thông số kỹ thuật máy cắt 8BM20 77
Bảng 6-4: Thông số kỹ thuật aptomat S415 78
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 6
Hình 1-2.Phương án nối điện phương án 1. 9
Hình 1-3.Phương án nối điện phương án 2. 10
Hình 1-4.Sơ đồ nối điện phương án 3. 11


Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 2 Lớp Đ4H3
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng trong thiết kế
đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta
tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ
tải các cấp điện áp hằng ngày vì hệ số công suất các cấp không giống nhau.
1.1.Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất
200 MW với 4 tổ máy, mỗi tổ 50MW, ta tra phụ lục 1 trang 113 sách “Thiết kế phần
điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS.Phạm Văn Hoà - ThS. Phạm Ngọc Hùng,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007[1]. Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do
CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 0-1.Chọn máy phát điện.

Loại máy phát

0,8
5,73
0,1336
0,1786
1,4036

1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
Đồ thị phụ tải là đường biểu diễn qui luật biến thiên của của công suất, dòng điện,
điện năng theo thời gian. Đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống
điện, khi biết đồ thị phụ tải toàn HTĐ có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà
máy điện trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu, chọn máy biến áp, tính
toán tổn thất điện năng do vậy công việc đầu tiên của thiết kế phần điện là tính toán
phụ tải và xây dựng đồ thị phụ tải.
Ta xây dựng được đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất
biểu kiến theo các công thức sau :
max
.
100
(%)
)( P
P
tP 
;

cos
)(
)(
tP
tS 


S

  

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.
Ta có kết quả:
Bảng 1-2 Bảng cân bằng công suất của nhà máy
giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
p, %
90
80
80
80
100
100
100
90
S
NM
,MVA
225




Trong đó:
S
TD
(t): công suất đặt của nhà máy.

α : Lượng điện phần trăm tự dùng nhà máy,
7%


.

n: Số tổ máy.
P
Fdm
và S
dmF
: Công suất tác dụng và công suất biểu khiến định mức của
1 tổ máy phát .

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 4 Lớp Đ4H3

cos
td

: Hệ số công suất phụ tải tự dùng,

10.390

1.2.3 Phụ tải ở các cấp điện áp.
a. Phụ tải cấp điện áp máy phát.
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
2 đường dây kép x 3 MW x 3 Km
2 đường dây đơn x 2 MW x 3 Km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có P
UFmax
=8MW, cosφ=0,86.
 
max
max
8
9,302
cos 0,86
UF
UF
P
S MVA

  

Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời
điểm trong ngày.
Ta có kết quả:
Bảng 1-4: Bảng cân bằng công suất cho cấp điện áp máy phát.
giờ

70
S = = =82,353
cosφ 0,85
MVA

Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm
trong ngày.
Ta có kết quả:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 5 Lớp Đ4H3
Bảng 1-5: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp trung.
Giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
UT
,MVA
74.118
65.882
65.882

Bảng 1-6: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp cao.
giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
UC
,MVA
60.674
60.674
53.933
64.045
64.045
64.045
64.045
60.674

1.2.4 Công suất phát về hệ thống
Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 80km.
Công suất phát về hệ thống
 
VHT NM TD UF UT UC
S S S S S S    

Ta có kết quả:

10.795
10.390
S
UF
,MVA
8.372
8.372
8.372
9.302
9.302
9.302
9.302
8.372
S
UT
,MVA
74.118
65.882
65.882
74.118
74.118
82.353
74.118
74.118
S
UC
,MVA
60.674
60.674
53.933

= 4.62,5=250 (MVA)
-So với công suất hệ thống S
HT
= 2500 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 10% công
suất của hệ thống.
-Công suất dự trữ của hệ thống:S
dtHT
= 100 (MVA)
- Công suất phát vào hệ thống:
S
vht max
= 91.740(MVA) từ :14h - 17h và 20h-22h
S
vht min
= 42.550(MVA) từ :11 h – 14h.
Ta thấy S
vht max
< S
dtHT
 nhà máy làm việc ổn định với hệ thống.
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240
50
100
150
200
250
t,h
S(t),MVA
225
200

sTD
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 7 Lớp Đ4H3
-Phụ tải trung áp :
+ S
UTmax
=82.353(MVA) từ 17h–20h chiếm 32,94% công suất nhà máy.
+ S
UTmin
= 65.882(MVA) từ5h-11h chiếm 26,35%công suất nhà máy.
-Phụ tải cao áp:
+Sucmax =64,045(MVA) từ 11h-22h chiếm 25,62%công suất nhà máy.
+Sucmin = 53,933(MVA) từ 8h-11h chiếm 21,57%công suất nhà máy.
Nhà máy được thiết kế cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung 110 kV và cấp lên
hệ thống 220 kV. (ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất).
Phụ tải địa phương có :
S
UFmax
= 9,302 (MVA) từ11h-22h
S
UFmin
= 8,372(MVA) từ 0h-11h và 22h-24h
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 1 số phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
1.3 Đề xuất các phương án nối điện.
Chọn phương án nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan
trọng trong thiết kế nhà máy điện.Các phương án nối điện phù hợp không chỉ đem lại
lợi ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các tiên chuẩn kĩ thuật.

hệ thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp.
Do S
UTmax
/S
UTmin
=82,353 / 65,882MVA và công suất phát của 1 tổ máy là S
Fđm

= 62,5 MVA, cho nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba
pha hai cuộn dây bên trung áp.
Nguyên tắc 4:
Vì
2. 2.62,5 125 100   
HT
dmF dp
SS
nên không thể ghép 2 máy phát chung một máy biến
áp được.

Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài
việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn và
linh hoạt trong quá trình vận hành sau này.
Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn,
liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố không bị
tách rời các phần có điện áp khác nhau .
Ngoài ra còn có 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ vừa phát công suất lên hệ
thống, vừa truyền tải công suất thừa hay thiếu cho phía 110kV.
Phụ tải địa phương U
F
được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với máy phát F2
và F3.
Ưu điểm:
-Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải lúc bình thường, sự cố.
-Bố trí nguồn và tải cân đối.
-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.
Nhược điểm:
Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 10 Lớp Đ4H3
b. Phương án 2
F2
F3
110 kV220 kV
HT
S
UT
B1 B2
B
3


Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 11 Lớp Đ4H3
c. Phương án 3
F2
F3
110 kV
220 kV
HT
S
UT
B1
B2
B
3

S
UC
S
dp
S
dp
F1

F4
F3
110 kV220 kV
HT
S
UT
B1
B4
B5
F2
B
3
B2
SUC
B6

Hình 1-5.Sơ đồ nối điện chính phương án 4.
Nhận xét
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV và dùng hai
máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp
điện áp máy phát.
Ưu điểm:
-Đảm bảo cung cấp điện liên tục
-Chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía cao sang trung và hạ nên giảm
được tổn thất trong máy biến tự ngẫu.
Nhược điểm:
-Sử dụng nhiều máy biến áp, nên giá thành cao và tổn thất cũng lớn.
-Vận hành phức tạp hơn các phương án khác.
Kết luận:
Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 là đơn

sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu,không xét tới tổn thất trong MBA.
2.1.1a. Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây.
Ta có công thức chọn MBA:
max
bo dmF td
1
62,5 10,795 59,801(MVA)
4
1
S S .S
n

Trong đó :
-
max
td
S
: công suất tự dùng lớn nhất.
- n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 4.
- S
dmF
: công suất của một tổ máy phát.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 14 Lớp Đ4H3
Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận.
2.1.2a. Máy biến áp liên lạc.
Giả thiết:-MBATN làm việc ở chế độ truyền tải điện áp từ hạ lên trung và cao.
-Không xét tới tổn thất trong MBA.
Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy biến






Ta phân bố công suấtBảng 2-1: Phân bố công suất cho các phụ tải ở các cấp.

giờ
0-5
5-8
8-11
11-14
14-17
17-20
20-22
22-24
S
CC
, MVA
36.160
27.980
27.980
23.397
47.992
43.875
47.992
36.160

Công suất định mức được tính:
1
S
F
dmB dmF TD dmF
S S S  

S
dmF
: công suất định mức máy phát.
S
dmB
: công suất định mức máy biến áp ta chọn.
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 15 Lớp Đ4H3
Ta đã có S
dmF
=62,5 MVA ta chọn MBA có thông số:

Bảng 2-2: Bảng thông số MBA 2 cuộn dây B1,B4 trong sơ đồ bộ TДЦ125
Mã Hiệu

S
đm
( MVA )
U
c

( kV )

0,8
109
TДЦ
(Bộ B4)
63
115
10,5
59
245
10,5
0,6
91
Đối với MBA loại này không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi 1 trong 2 phần tư MF
hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc , không thể xảy ra hiện tượng làm việc
trong chế độ sự cố. Cũng vì vậy vậy mà ta chỉ cần chọn máy cắt (MC) phía cao , phía
hạ chỉ cần dùng cao cách ly sửa chữa (CL) phụ cho sửa chữa.

2.2.2a. MBA liên lạc.
Như đã nhận xét ở chương I ta sẽ dùng máy biến áp tự ngẫu với hệ số độ lợi là ∝= 0,5
Ta có công suất chọn MBA tự ngẫu:
dmTN dmF
11
S .S .62,5 125(MVA)
0,5

  

Ta có thông số MBATN:
Bảng 2-3: Thông số máy biến áp tự ngẫu AtдцTH 125.


T-H
CT
C
H
T
H
ATдцTH

125
230
121
11
75
290
-
-
11
31
19
0,6
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 16 Lớp Đ4H3
và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều khiển kích thích (TĐK) của
MF.
- Đối với MBATN: Ta xt các trường hợp cố như sau:
TH1: Hỏng 1 bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại.
Trong khoảng thời gian 17h-20h ta có S
UT
=82,353 (MVA)

11
S .S .82,353 41,177(MVA)
22
1 1 1 1
S S .S .S 62,5 .9,302 .10,795 55,150 MVA
2 4 2 4
S S S 55,150 41,177 19,973(MVA)
  
      
    


MBA tự ngẫu truyền tải công suất từ cuộn hạ lên cuộn trung và cuộn cao, cuộn hạ
mang tải nặng nhất.
Ta có
max max
thua CH
S S 55,150(MVA)

Ta kiểm tra điều kiện quá tải:
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 17 Lớp Đ4H3
max sc
thua qt dmB
S k . .S
55,150 1,4.0,5.125 87,5(MVA)


  

max
qtsc dmB2(B3) boB4 UT
.k .S S S
0,5.1,4.125 59,801 147,301 82,353 (MVA)


   

Vậy thỏa mãn điều kiện quá tải.
Phân bố lại công suất:
4
ax a
max
UT
UTm UT
CH đmF UF TD
x
S S 82,353 59,801 22,552(MVA)
S S S .S
11
62,5 9,302 .10,795 50,499(
4
S 50,499 22,552 27,947 MVA
)
4
CT
CC CH C
boB
T
m

UTm
UC boB
HT
h
D
ie C
P
uC
SSS
MVA

Vậy hệ thống đã bù đủ công suất=>MBA đã chọn không bị quá tải khi mất B2.

TH3:Hỏng 1 máy biến áp liên lạc tại phụ tải trung cực tiểu
F3 F1 F2 F4
110 kV220 kV
HT
S
UT
B3 B1 B2
B4

S
UC

Ta kiểm tra điều kiện quá tải:
min
qtsc dmB2(B3) boB4 UT
.k .S S S
0,5.1,4.125 59,801 147,301 65,882(MVA)

SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 19 Lớp Đ4H3
max max
thua CH
51,632(SS )MVA

Ta kiểm tra lại điều kiện quá tải :
max sc
thua qt dmB
S k . .S
51,632 0,5.1,4.125 87,5(MVA)


  

Vậy thỏa mãn điều kiện.
Xác định công suất thiếu phát về hệ thống:
UT min
1
min
VHT
= 55,086 53,933 45,551 59
S=
,801 3,667
S
100( )
th
UT
UC boB
HT
D