Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-1-
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế, nhu cầu sử dụng
điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh
hoạt tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp
công nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy nhanh việc
xây dựng các nhà máy điện là rất cần thiết.
Thiết kế một nhà máy điện nói chung với hệ thống là một vấn đề rất quan
trọng, nó sẽ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì
chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính
ổn định của hệ thống và hạn chế số lượng máy phát dự trữ so với khi vận
hành độc lập.
Quá trình thiết kế không những củng cố lại những kiến thức đã được học
mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một
hệ thống điện nói chung cũng như một nhà máy nhiệt điện nói riêng.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Trương
Ngọc Minh đã trực tiếp hướng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong
bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế.
Hà Nội, Ngày tháng năm 2012
Sinh viên thực hiện
Phạm Thị Huệ
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-2-
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 7
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 7

II.2.2 Máy biến áp liên lạc 24
II.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp 25
II.3.1 Quá tải bình thường 25
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-3-
II.3.2 Quá tải sự cố 25
II.4 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 27
II.4.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây 27
II.4.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 28
II.4.3 Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp phương án 1 30
II.5 Xác định dòng cưỡng bức 30
II.5.1 Cấp điện áp 220kV 30
II.5.2 Cấp điện áp 110kV 31
II.5.3 Cấp điện áp 10,5kV 31
III. PHƯƠNG ÁN 2 32
III.1 Chọn máy biến áp 32
III.1.1 Máy biến áp tự ngẫu B1 & B2 32
III.1.2 Máy biến áp B3, B4 , B5 32
III.2 Phân bố công suất máy biến áp 33
III.2.1 Máy biến áp 2 cuộn dây 33
III.2.2 Máy biến áp liên lạc 33
III.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp 34
III.3.1 Quá tải bình thường 34
III.3.2 Quá tải sự cố 34
III.4 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 36
III.4.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây 36
III.4.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 37
III.4.3 Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp phương án 2 39
III.5 Xác định dòng cưỡng bức 39

IV.2 Phương án 2 69
IV.2.1 Chọn máy cắt điện 69
IV.2.2 Chọn sơ đồ nối điện chính 70
CHƯƠNG 4 SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
TỐI ƯU 71
I. TÍNH KINH TẾ CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN 71
I.1 Phương án 1 71
I.1.1 Tính vốn đầu tư 71
I.1.2 Tính phí tổn vận hành hàng năm 72
I.1.3 Chi phí tính toán 73
I.2 Phương án 2 74
I.2.1 Tính vốn đầu tư 74
I.2.2 Tính phí tổn vận hành hàng năm 75
I.2.3 Chi phí tính toán 75
II. SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 76
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-5-
CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY
QUA 77
I. CHỌN DAO CÁCH LY 77
II. CHỌN THANH DẪN CỨNG CHO MÁY PHÁT 78
II.1 Chọn tiết diện thanh dẫn cứng cho mạch máy phát 79
II.1.1 Kiểm tra ổn định nhiệt 80
II.1.2 Kiểm tra ổn định động 80
II.1.3 Xác định khoảng cách lớn nhất có thể giữa 2 miếng đệm 82
II.2 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 82
II.2.1 Điều kiện chọn sứ 82
II.2.2 Kiểm tra ổn định động 83
III. CHỌN THANH DẪN MỀM 84

II.1.2 Máy biến áp dự phòng bậc 1 111
II.1.3 Máy biến áp tự dùng bậc 2 111
II.2 Chọn máy cắt điện và aptomat cho mạch tự dùng 112
II.2.1 Chọn máy cắt điện cấp điện áp 10,5kV 112
II.2.2 Chọn máy cắt điện cấp điện áp 6,3kV 113
II.2.3 Chọn áptômát cấp điện áp 0,4kV 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO 115
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-7-
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG
SUẤT
Điện năng là dạng năng lượng không thể tích trữ với số lượng lớn, vì vậy
tính toán phụ tải và cân bằng công suất giữa hộ tiêu thụ và nhà máy phát điện
là công việc khởi đầu để thiết kế nhà máy điện.
Trong nhiệm vụ thiết kế, phụ tải hàng ngày của nhà máy gồm có: phụ tải
cấp điện áp máy phát (10kV), phụ tải trung áp (cấp 110kV) cho dưới dạng %
công suất tác dụng cực đại (P
max
) và hệ số công suất (cosϕ
tb
) của từng phụ tải
tương ứng. Dựa vào đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức
tổng quát:
(t)
(t)
tb
P
S
cos

Bảng 1.1. Thông số máy phát điện
Loại máy
phát
n
v/ph
S
đm
MVA
P
đm
MW
cosϕ
U
đm
kV
I
đm
kA
Điện kháng tương đối
định mức
X
d
’’
X
d
’
X
d
TBΦ-60-2
3000

Bảng 1.2. Biến thiên phụ tải địa phương trong ngày
t(h)
Công suất
0 - 8
8 - 12
12 - 20
20 - 24
P(%)
70
80
100
90
P
ĐP
(t), MW
7
8
10
9
S
ĐP
(t),MVA
8,14
9,30
11,63
10,47
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-9-
Ta có đồ thị phụ tải:

t(h)
Công suất
0 - 8
8 - 12
12 - 18
18 - 20
20 - 24
P(%)
80
90
100
95
80
P
TA
(t),MW
112
126
140
133
112
S
TA
(t),MVA
125,84
141,57
157,30
149,44
125,84
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện

ϕ
max
max
P 300
S 375 MVA
cos 0,8
Từ bảng biến thiên phụ tải toàn nhà máy ta tính được công suất phụ tải theo
thời gian trong ngày:
Bảng 1.4. Biến thiên phụ tải toàn nhà máy trong ngày
t(h)
Công suất
0 - 5
5 - 12
12 - 18
18 - 20
20 - 24
P(%)
80
85
90
100
75
P
NM
(t),MW
240
255
270
300
225

TD
)
Các số liệu ban đầu: α = 6,7%; cosϕ = 0,8.
Với nhà máy nhiệt điện, có thể xác định phụ tải tự dùng theo biểu thức gần
đúng sau:
=α +
NM
TD NM
NM
S (t)
S (t) * S * (0,4 0,6 * )
S
Trong đó:
 S
TD
(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t
 S
NM
: công suất đặt của toàn nhà máy
 S
NM
(t): công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-12-
Bảng 1.5. Biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy trong ngày
t(h)
Công suất
0 - 5
5 - 12

25
30
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
STD(MVA)
t(h)
II.5 Cân bằng công suất và công suất phát lên hệ thống (S
HT
)
Với giả thiết bỏ qua tổn thất công suất máy biến áp ta có, công suất nhà máy
phát lên hệ thống như sau:
S
HT
= S
NM
- (S
ĐP
+ S
TA
+ S
TD
)
Trong đó:
 S
HT
: công suất nhà máy phát lên hệ thống, (MVA)
 S
NM
: công suất phát của nhà máy, (MVA)
 S
ĐP

375
281,25
S
ĐP
(MVA)
8,14
8,14
9,30
11,63
11,63
10,47
S
TA
(MVA)
125,84
125,84
141,57
157,30
149,44
125,84
S
TD
(MVA)
22,11
22,86
22,86
23,62
25,13
21,36
S

TAmax
= 157,3MVA từ (12 – 18)h
S
TAmin
= 125,84MVA từ (0 – 8)h và (20 – 24)h
 Phát lên hệ thống (220kV):
S
HTmax
= 188,81MVA từ (18 – 20)h
S
HTmin
= 123,59MVA từ (20 – 24)h
Do:
= = <
max
§P
§M MF
S 11,63
.100% .100% 7,75% 15%
2.S 2.75
Nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. Vì vậy để cung cấp điện
cho phụ tải cấp điện áp máy phát, ta chỉ cần lấy ra từ đầu cực máy phát.
- Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy phụ tải trung áp chiếm phần lớn công
suất do nhà máy phát ra do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải
này là rất quan trọng.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-16-
- Với dự trữ quay là 300MVA lớn hơn công suất từ nhà máy phát lên hệ
thống (S

khác hệ số có lợi:
C T
C
U -U 220-110
α= = =0.5
U 220
nên ta dùng máy biến áp tự
ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để
truyền tải công suất lên hệ thống.
- Sử dụng số lượng bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây phía trung sao
cho tương ứng với công suất phụ tải tập trung cấp trung.
Do S
TAmax
/S
TAmin
= 157,3/125,84 mà S
đmF
= 75MVA, cho nên cần ghép từ
2 đến 3 bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.
- Ghép số bộ máy phát - máy biến áp ở bên cao cùng với công suất cấp từ
máy biến áp liên lạc tương ứng với công suất yêu cầu bên cao.
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-18-
I.1 Phương án 1
Hình 2.1 Sơ đồ nối điện Phương án 1
Nhận xét:
- Phương án 1 có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên
thanh góp 110kV.

S
S
S
S
TD
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-19-
Ưu điểm:
- Có một máy biến áp bộ bên cao áp, các máy biến áp 110kV có giá thành
thấp hơn giá máy biến áp 220kV.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm:
- Tổn thất công suất lớn khi S
TAmin
(do có một phần công suất
truyền từ phía cao sang qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu
gây tổn thất qua 2 lần máy biến áp).
- Phương án này sử dụng 3 chủng loại máy biến áp nên giá thành sẽ
cao hơn.
I.2 Phương án 2
Hình 2.2 Sơ đồ nối điện Phương án 2
TD
TD
TD
Đ
P
Đ
P
S

- Phụ tải địa phương được cung cấp điện từ phía hạ của máy biến áp liên
lạc.
Ưu điểm:
- Chỉ sử dụng 2 chủng loại máy biến áp thuận tiện trong vận hành bảo
dưỡng sửa chữa nên vốn đầu tư giảm.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm:
Khi phụ tải trung áp cực tiểu (S
TAmin
), nếu các bộ máy phát – máy biến áp hai
cuộn dây bên trung làm việc định mức, sẽ có một phần công suất từ bên
trung truyền sang qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu phát lên hệ thống
gây tổn thất qua 2 lần máy biến áp.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-21-
I.3 Phương án 3
Hình 2.3 Sơ đồ nối điện Phương án 3
Nhận xét:
- Ghép ba bộ máy phát điện - máy biến áp vào thanh góp phía cao còn phía
trung ghép 2 bộ , hai máy biến áp tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa
hai bên cao và trung còn cung cấp cho phụ tải địa phương.
- Phụ tải địa phương S
ĐP
được cung cấp điện từ hai máy biến áp tự ngẫu.
Ưu điểm:
- Nếu trào lưu công suất trao đổi giữa bên cao và bên trung thấp thì tổn thất
công suất sẽ thấp.
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải .
Nhược điểm:

Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-22-
Toàn bộ thiết bị phân phối phức tạp; có nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư sẽ
tăng lên.
I.4 Đánh giá sơ bộ các phương án
Qua phân tích sơ bộ 3 phương án nêu trên ta thấy phương án 1 và 2 có nhiều
ưu điểm hơn phương án 3 (do phương án 3 có vốn đầu tư cao, lại phức tạp và
khó khăn trong việc thiết kế và vận hành). Do đó ta loại bỏ phương án 3, giữ
lại hai phương án 1 và 2 để tiếp tục tính toán so sánh nhằm chọn ra phương
án tối ưu cho nhà máy thiết kế.
II. PHƯƠNG ÁN 1
II.1 Chọn máy biến áp
II.1.1
Máy biến áp tự ngẫu B1 & B2
Máy biến áp tự ngẫu B1 & B2 (máy biến áp liên lạc) được chọn theo điều
kiện sau:
≥ = =
α
dmTN Fdm
1 1
S S * 75 150
0,5
MVA
Trong đó:
α: Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5)
Tra bảng ta chọn máy biến áp tự ngẫu có kí hiệu và các thông số như sau:
Bảng 2.1. Thông số máy biến áp tự ngẫu B1 & B2 của phương án 1
Loại
MBA
S

11
32
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-23-
II.1.2
Máy biến áp B3
Máy biến áp B3 (phía 220kV) có công suất được chọn theo điều kiện sau:
S
B3đm
≥ S
Fđm
= 75MVA
Bảng 2.2. Thông số máy biến áp 2 cuộn dây B3 của phương án 1
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
C
kV
U
H
kV
U
N
%
I

S
đm
MVA
U
C
kV
U
H
kV
U
N
%
I
0
%
0
P∆
kW
N
P∆
kW
TДЦ
80
121
10,5
10,5
0,55
70
310
II.2 Phân bố công suất máy biến áp

1
[S
TA
(t) - S
B4
- S
B5
]
- Cuộn hạ: S
CH
= S
CC
+ S
CT
Dựa vào kết quả công suất phụ tải bên trung áp & công suất phát về hệ
thống ta có bảng phân bố công suất cho các máy biến áp như sau:
Bảng 2.4. Phân bố công suất các máy biến áp của phương án 1
t(h)
Công suất
0 - 5
5 - 8
8 - 12
12 - 18
18 - 20
20 - 24
S
TA
125,84
125,84
141,57

59,42
26,81
S
CT
(t)
-7,05
-7,05
0,81
8,68
4,74
-7,05
S
CH
(t)
29,91
38,91
38,33
46,16
64,16
19,75
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy điện
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Huệ Lớp: TC Deltipos
-25-
II.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp
II.3.1
Quá tải bình thường
a. Máy biến áp 2 cuộn dây:
S
B3
= S

máy biến áp tự ngẫu có bị quá tải hay không trong trường hợp nguy hiểm
nhất khi S
TAmax
= 157,30MVA.
a. Sự cố một bộ máy phát + máy biến áp 2 cuộn dây phía trung áp:
Giả thiết sự cố máy biến áp B5:
- Phân bố công suất cho máy biến áp tự ngẫu (B1 & B2):
 Công suất cuộn trung áp:
S
CTB1
= S
CTB2
=
TAmax B4
S - S 157,30 - 69,98
= = 43,66
2 2
MVA
 Công suất cuộn hạ:
S
CHB1
=S
CHB2
=S
đmF
TDmax
S
-
5
DP