Đồ án môn học: Nhà máy điện
LỜI NÓI ĐẦU
==========
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, điện năng đóng vai
trò đặc biệt quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân và đời sống nhân dân. Điện
năng được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân vì nó dễ sản
xuât, truyền tải và đặc biệt là điện năng rất dễ chuyển hóa thành các dạng năng
lượng khác.
Tuy nhiên cũng giống như các dạng năng lượng khác,điện năng là hữu hạn nên
vấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ thống truyền tải và cung cấp điện hợp lí và tố ưu:
Vận hành đơn giản, an toàn, thuận tiện cho bảo trì sửa chữa, vừa giảm đươc chi phí
đầu tư thi công, chi phí vận hành và tổn thất điện năng đồng thời đảm bảo được chất
lượng điện năng.
Vì vậy đồ án môn học “Phần điện trong nhà máy điện” là một bước thực dược
quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng
dụng thực tế. Đây cũng là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong
tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất.
Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của cô giáo Phùng Thị Thanh
Mai cùng với các bài giảng của cô trên lớp. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế
nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô
trong bộ môn góp ý để bản đồ án của được hoàn thiện hơn.
Tài liệu sử dụng: ‘’Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp’’
của PGS.TS Phạm Văn Hòa
Hà nội, tháng 12 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Danh Đức
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 1
ỏn mụn hc: Nh mỏy in
CHNG I
TNH TON PH TI V CN BNG CễNG SUT,
XUT CC PHNG N NI IN

TNM
(t) : Cụng sut phỏt ca ton nh mỏy ti thi im t.
- P% (t) : phn trm cụng sut phỏt ca ton nh mỏy ti thi im t.
- S
m
: tng cụng sut biu kin nh mc ca nh mỏy
- S
m
= n.S
mF
, õy : S
m
- cụng

sut nh mc ca 1 t MF; n- s t
mỏy
Vy: S
m
= 4.50 = 200 MVA
Tớnh toỏn theo cụng thc trờn ta c bng kt qu sau:
t(h) 0ữ4 4ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90
S
FNM
(t),MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225
Bng 1.2
th ph ti ton nh mỏy:
Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 2
ỏn mụn hc: Nh mỏy in


(t) : cụng sut t dựng ca nh mỏy ti thi im t, MVA.
- S
FNM
(t) : cụng sut nh mỏy phỏt ra ti thi im t, MVA.
0,4 : lợng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát.
0,6 :lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát.
Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức(1.2) ta có bảng biến
thiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng:
t(h) 0ữ4 4ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24
P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90
S
FNM
(t), MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225
S
TD
(t), MVA 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975
Bng 1.3
T ú ta cú th:
Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 3
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 1.3
1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV
P
max
= 100 MW, cosφ= 0,85 => S
UTmax
= 117,674 MW
Gồm 1 kép ×60 MW. 1 đơn × 40 MW
Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời
điểm trong bảng sau:

P(%) 90 90 80 70 90 100 90 90 80
P
UF
(t),MVA 14,4 14,4 12,8 11,2 14,4 16 14,4 14,4 12,8
S
UF
(t),MVA 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06
Bảng 1.5
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 5
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 1.5
1.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống
Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức
sau:
S
VHT
(t) = S
FNM
(t) - [S
UF
(t) + S
UT
(t) + S
UC
(t) + S
TD
(t) ]
Ngoài ra công suất tại thanh góp cao:
S
TGC

(t), MVA 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
TD
(t), MVA 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975
S
VHT
(t), MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
TGC
(t), MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
Bảng 1.7
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 7
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Ta có đồ thị:
Hình 1.7
NHẬN XÉT:
- Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng khá nhỏ (S
UFmax
=18,824 MVA,
S
UFmin
=15,06 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (S
UTmax
=117,674
MVA,S
UTmin
= 94,12 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công suất

12
14
18
20
22 2416
S
UF
(t)
S
TD
(t)
S
TGC
(t),S
VH
(t)
S
UT
(t)
S
FNM
(t)
250
S, MVA
t (giôø)
0
S
TGC
(t)
S

9,42
.100%
62,5
= 15,05% ≈15% S
Fđm
,
Vì vậy, không cần có thanh góp cấp điện áp máy phát (TG U
F
).
Cấp điện áp cao U
C
= 220 kV
Cấp điện áp trung U
T
= 110 kV
Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp
nối đất, hệ số có lợi:
220 110
0,5
220
C T
C
U U
U
α
−
−
= = =
.
Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.

Công suất của bộ 2 máy phát là : S
bộ
= 2.(62,5-5)= 115 MVA.
Như vậy về nguyên tắc có thể ghép chung bộ 2 máy phát với máy biến áp 2 cuộn
dây.
Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1.1. Phương án 1
Hình 2.1
Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp
điện cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với máy
biến áp tự ngẫu. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và
phát điện lên hệ thống, Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy, phụ tải địa
phương được trích từ đầu cực máy MF1, MF2.
Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành, ®¶m b¶o cung
cÊp ®iÖn liên tục cho c¸c phô t¶i ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p, hai m¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã
dung lîng nhá, số lượng các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư.
Công suất của các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung
gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp
của máy biến áp liên lạc rất nhỏ do đó giảm được tổn thất điện năng làm giảm
chi phí vận hành.
2.1.2. Phương án 2
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 10
HT
Ñ
220
kV
110
kV
S
UT

2.1.3. Phương án 3
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 11
HT
Ñ
220
kV
110
kV
SU
T
TN
1
TN
2
B
3
B
4
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Hình 2.3
Phương án này ghép bộ 2 máy phát với 1 máy biến áp 2 cuộn dây để cấp điện
cho phụ tải trung áp.

U
T
TN
1
TN
2
B3,
4
MF
1
MF
2
MF
3
MF
4
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Phân bố công suất cho các phía của MBA TN1 và TN2, Ta có công suất
cuộn cao, cuộn trung, cuộn hạ tại thời điểm t: S
CC
(t), S
CT
(t), S
CH
(t) theo
công thức sau:
 Phương án 1
[ ]
[ ]


= 2.S
đmF
-
4
2
.S
TD
= 2.62,5-
2
1
.20= 115 MVA
Bảng 2.2
Phương án 2
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 13
S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,67 105,88 105,88 94,12
S
bộF3,4
115 115 115 115 115 115 115 115 115
Máy TN1,2 S
CH
36,043 36,043 36,98 43,81 47,81 46,87 47,81 36,04 36,983
S
CT
-4,56 -4,56 -10,44 -4,56 -1,625 1,337 -4,56 -4,56 -10,44
S

StStS
CTCCCH
bôFVHTCC
bôFUTCT
S
bộF3
,S
bộF4
= S
đmF
-
4
1
.S
TD
= 62,5-
4
1
.20= 57,5 MVA
Bảng 2.3
2.2.2. Chọn máy biến áp cho phương án 1
1. Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn
§èi víi m¸y biÕn ¸p ghÐp bé th× ®iÒu kiÖn chän m¸y biÕn ¸p lµ:
S
B®m
≥ S
F®m
-
max
1

S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
bộF3,4
57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5 57,5
Máy
TN1,2
S
CH
36,043 36,043 36,983
43,811
5
47,81 46,868 47,81 36,042 36,983
S
CT
24,19 24,19 18,31 24,19 27,125 30,087 24,19 24,19 18,31
S
CC
11,853 11,853 18,6725 19,622 20,685 16,781 23,62 11,853 18,673
Đồ án môn học: Nhà máy điện
max
thua
S

MVA
§iÖn ¸p cuén
d©y, kV
Tæn thÊt c«ng suÊt,
kW
U
N
%
I
o
%
Gi¸,
10
3
R
C T H
P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110
Тдц
80 115 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55 75
220
ATдцтH
63 230 121 11 37 215 - - 11 35 22 0,5
108,
7

S
B®m
≥ S
F®m
-
max
1
TD
S
n
= 57,5.
Tra phụ lục Bảng 2.5 “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp”
(PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007), chän hai m¸y
biÕn ¸p B
1
, B
2
cã S
B®m
= 80 MVA với 2 cấp điện áp 110kV, 220kV. C¸c th«ng sè
cña m¸y biÕn ¸p đîc tæng hîp trong b¶ng 2.5.
2. Chọn máy biến áp liên lạc
Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp
220/110/10 kV, Loại điều chỉnh dưới tải.
Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu:
S
TNđm
≥
α
1

110 kV
S
UT
MF1 MF2
MF3
MF4
-80000/110
Тдц
Тдц
-100000
Тд
ц
-100000
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Các thông số kỹ thuật chính của các máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau
CÊp
®iÖn
¸p,
kV
Lo¹i
S
®m
MVA
§iÖn ¸p cuén d©y,
kV
Tæn thÊt c«ng suÊt, kW U
N
%
I
o

Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:
S
B3
= S
B4
=S
Fđm
-
1
.
4
td
S
= 62,5-
1
.20
4
= 57,5< S
Bđm
= 80 MVA.
a) Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công thức:
[ ]
[ ]







CH
(t): Công suất tải qua phía cao, trung, hạ của một
máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
S
UT
(t), S
VHT
(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và
công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: S
tt
= α,S
TNđm
= 0,5,63= 31,5 MVA,
Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch¬ng I, tÝnh theo tõng kho¶ng thêi
gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phÝa cña c¸c m¸y biÕn
¸p nh sau.
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 17
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Bảng 2.6
Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả
các máy biến áp đều hoạt động non tải.
Xét các trường hợp sự cố:
Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung
có phụ tải cực đại.
Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:
S
UTmax
=117,674 MVA,
maxUT

115 115 115 115 115 115 115 115 115
Máy
TN1,2
S
CH
36,043 36,043 36,983 43,812 47,81 46,868 47,81 36,043 36,983
S
CT
-4,56 -4,56 -10,44 -4,56 -1,625 1,337 -4,56 -4,56 -10,44
S
CC
40,603 40,603 47,423 48,373 49,435 45,531 52,37 40,603 47,423
HTÑ
220 kV 110 kV
S
U
T
дцт
H -63000
AT
дц
т
H -63000
Тдц -80000/110
MF1 MF2
MF3
MF4
Тдц -80000/110
Đồ án môn học: Nhà máy điện
Trong trường hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các

=−=−=
=−=−=
MVAtStStS
MVASStS
MVAStStS
CTCHCC
UT
UFđmFCH
boFUTCT
001,18087,30088,48)()()(
088,48]824,185,57.2[
2
1
].2[
2
1
)(
087,305,57674,117
2
1
)(
2
1
)(
max
3
 Công suất thiếu được tính theo biểu thức:
S
thiếu
=

qt
SC
α.S
TNđm
+ S
bôF3,F4
≥ S
UTmax
<=> 2.1,4.0,5.63 + 115 ≥ 117,674 ( thõa mãn).
- Phân bố công suất khi sự cố:
[ ]
[ ]





=−=−=
=−−=
=−=−=
MVAtStStS
MinSKSSSMintS
MVAStStS
CTCHCC
dmTN
SC
qt
F
TD
UT

Khi một trong các máy biến bộ hư hỏng thì các máy biến áp còn lại không bị
quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất phát về hệ
thống bị thiếu một lượng S
thiếu
= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự trữ quay
của hệ thống, Nếu 1 máy biến áp liên lạc bị sự cố thì máy còn lại bị quá tải với
hệ số quá tải K
qt
SC
= 1,4= K
qt
SC
cp
. Công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 20
HTÑ
220 kV 110 kV
S
UT
дцт
H -63000
A
T
дцт
H -63000
Тд
ц
-80000/110
MF1 MF2
MF3

1
.20
4
= 57,5< S
Bđm
= 80 MVA.
b. Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công thức:
[ ]
[ ]









+=
−=
−=
)()()(
)(
2
1
)(
)(
2
1


, S
CH
(t): Công suất tải qua phía cao, trung, hạ của một máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm t.
- S
UT
(t), S
VHT
(t) : Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và công suất
phát về hệ thống tại thời điểm t.
Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: S
tt
= α.S
TNđm
= 0,5.100= 50 MVA.
Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch¬ng I, tÝnh theo tõng kho¶ng thêi
gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phÝa cña c¸c m¸y biÕn
¸p nh sau:
S
VH
(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845
S
UT
(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75
117,67
4
105,88 105,88 94,12
S
bộ F3,4

maxUT
VHT
S= 91,062 MVA,
max
UF
UT
S
= 18,824 MVA
max
TD
UT
S
= 22,44 MVA
1. Hỏng máy biến áp hai dây quấn bên trung áp
Hình 2.8
Trong trường hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các
tổ máy còn lại được vận hành với công suất định mức.
- Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp là:
2.K
qt
SC
α.S
TNđm
≥ S
UTmax
<=>2.1,4.0,5.100 ≥ 117,674
<=> 140 > 117,674 (thõa mãn)



−=−=−=
=−=−=
===
MVAtStStS
MVASStS
MVAtStS
CTCHCC
UT
UFđmFCH
UTCT
749,10837,58088,48)()()(
088,48]824,185,57.2[
2
1
].2[
2
1
)(
837,58674,117.
2
1
)(.
2
1
)(
max
 Công suất thiếu được tính theo biểu thức:
S

Hình 2.9
- Điều kiện kiểm tra quá tải là:
2.K
qt
SC
α.S
TNđm
+ S
bôF4
≥ S
UTmax
<=> 2.1,4.0,5.100 + 57,5 ≥ 117,674
<=> 197,5 > 117,674 ( thõa mãn)
- Phân bố công suất khi sự cố:
Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 23
HTÑ
220 kV
110 kV
S
UT
MF1 MF2
MF3
MF4
-80000/110
Тдц-100000 Тдц-100000Тдц
-80000/220
Тдц
Đồ án môn học: Nhà máy điện
[ ] [ ]


<=> 1,4.60,174≥ 0,5.100 <=> 82,2436≥ 50 (thõa mãn).
 Công suất thiếu được tính theo công thức:
S
thiếu
=
)(
3
max
CCboB
UT
VHT
SSS +−
= 91,062- (57,5+36,002)= -2,44 (MVA)
Công suất dự trữ của hệ thống là 200MVA nên thõa mãn.
Kết luận:
Khi một máy biến áp bộ bên trung bị hư hỏng thì các máy biến áp còn lại
không bị quá tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất
phát về hệ thống bị thiếu một lượng S
thiếu
= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự
trữ quay của hệ thống. Nếu 1 máy biến áp liên lạc bị sự cố thì máy còn lại bị quá
tải với hệ số quá tải K
qt
SC
= 1,4= K
qt
SC
cp.
Công suất phát về hệ thống còn thừa một
lượng S

0
, ∆P
N
: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch máy biến áp, kW.
- t : Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm, h.
- S
Bđm
: Công suất định mức của máy biến áp, MVA.
- S
bộ
: Công suất tải của máy biến áp bộ, MVA.
Do máy biến áp B
3
và B
4
luôn làm việc bằng phẳng với công suất truyền tải
S
bộ
=57,5 MVA suốt cả năm với t = 8760 h nên:
∆A
bộ
= ∆A
B3
= ∆A
B4
= 70, 8760 + 310 .
2
2
80
5,57

i
.
-
C
N
P∆
,
H
N
P∆
,
H
N
P∆
: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ.
Các loại tổn thất này được tính theo các công thức sau :
C H T H
C C T C T
N N
N N N
2
T H C H
T C T CT
N N
N N N
2
C H T H
H C T
N N
N N

∆ = − ∆ = − =
 ÷
 ÷
α
 
 
Ta có:
2
Ci
S
.∆t
i
= 40,603
2
.4 + 40,603
2
. 4 + 47,423
2
. 2 + 48,372
2
. 2 + 49,435
2
. 4 +
45,531
2
. 2 + 52,37
2
.2 + 40,063
2
. 2+ 47,423

.∆t
i
= 36,043
2
. 4 + 36,043
2
. 4 + 36,938
2
. 2 + 43,812
2
.2 + 47,81
2
.4 + 46,868
2
.2
+ 47,81
2
. 2 + 36,983
2
.2= 40408 MWh.
( )
C 2 T 2 H 2
TN 0 N Ci i N Ti i N Hi i
2
dmB
365
A P .T P .S . t P .S . t P .S . t
S
∆ = ∆ + Σ∆ ∆ + Σ∆ ∆ + Σ∆ ∆
= 0,037.8760 +