Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 1 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
PHẦN I
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN
CHƯƠNG I:
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT LỰA TRỌN
PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt là giữ vững tần số công nghệ 50HZ
điện năng do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng
tiêu thụ ( kể cả tổn thất). Như vậy điều kiện cân bằng công suất là rất quan
trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc biết
được
quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với người
thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp
lý đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suấ
t máy biến áp , phân bố tối ưu
công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện ,
từ đó người vận hành sẽ chọn được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập
được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho ta lập đượ
c đồ thị phụ tải ở các
cấp điện áp.
I.
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi cho sẵn gồm 4 tổ
máy công suất mỗi tổ máy là 50MW.cung cấp cho phụ tải địa phương, phụ tải
trung áp,còn thửa phát lên cao áp

max
⋅=⋅=⇒⋅=
dP
dp
dp
dp
dPm
dpt
dP
P
P
p
P
P
P
P

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 2 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
86,0
TtTt
Tt
P
Cos
P
S ==
ϕ

đP
% 100 90 90 100 90 80 80 100
P
đPt

(MW)
18 16,2 16,2 18 16,2 14,4 14,4 18
S
đP
(MVA
)
21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải ngày sau:

S(MVA)

21,95 21,95 21,95
19,76 19,76
17,56
0

2. PHỤ TẢI TRUNG ÁP:
Điện áp trung: U

T
Tt
T
Tt
T
P
P
P
P
P
P
P
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 3 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 4 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Bảng 1_2_2:

Giờ
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8
3. PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY

)(200.
100
%
.
100
%
100.% MW
P
P
P
P
P
P
P
nm
nmdm
nm
nmt
nmdm
nmt

÷
24
P
nm
% 80 90 80 90 100 100 90 80
P
nm
t
(MW) 160 180 160 180 200 200 180 160
S
nmt
(MVA
)
192,8 216,9 192,8 216,9 241 241 216,9 192,8 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 5 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Từ bảng công suất ta có đồ thị phụ tải như sau:
Trong đó: S
tdt
: là công suất biểu kiến dùng toàn nhà máy tại thời điểm t
α: là số phần trăm lượng điện tự dùng so với công suất định mức
toàn nhà máy α =8%
Dựa vào công thức trên và bảng 1_2_3 ta có:

Bảng 1_2_4
Giờ
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8
÷
11 11
÷
14 14
÷
17 17÷ 20 20÷22 22
÷
24
S
nmt
(MVA
)
192,8 216,87 192,8 216,87 216,87 241 216,87 192,8
S
tdt
(MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải dùng toàn nhà máy như sau:
+
+
−
=

Trong đó:
S
HT
: Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
S
nmt
: Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
S
Tt
: Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
S
tdt
: Công suất tự dùng tại thời điểm t.
Từ công thức trên ta có các giá trị sau.

Bảng 1_2_5:
T(h)
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8
÷
11 11
÷
14 14
÷
17 17÷ 20 20÷ 22 22
÷

Nhận xét: Nhà máy có 4 tổ máy với công suất mỗi tổ 60 MW bình thường
nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện áp, thừa mới phát lên hệ thống.
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 8 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Nhà máy cung cấp cho phụ tải trung áp là lớn nhất 53% (127,91/241) trong
tổng công suất với yêu cầu là phải cung cấp cho phụ tải trung áp liên tục vì S
T
max
lớn hơn dự trữ quay của hệ thống phụ tải địa phương cao nhất chiếm 9,1%
(21,95/241) gồm 3 đường dây kép và 6 dây đơn nên số mạch phân ra nhiều mức
độ quan trọng cao đối với 3 đường dây kép nên cũng phải cung cấp điện liên tục
.
Do phụ tải cao áp không có nên lượng công suất thừa được phát về hệ thống
bù cao nhất đạt 35,35 (76,66/216,87*100)
Lượng công suất này sẽ làm cho hệ thống tă
ng thêm dự trữ quay và phân bố
công suất tối ưu ,vận hành kinh tế hệ thống
III. LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

góp điện áp máy phát
Nhà máy có trung tính lưới phát áp 220 kV, trung áp 110 kV là trung tính nối
đất trực tiếp nên ta phải dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc phụ tải trung áp có
đặc điểm

43,1
53,89
91,127
min
max
==
T
T
S
S
nên ta ghép một đến hai bộ máy phát
điện, máy biến áp hai quộn dây bên trung áp
Công suất còn thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với cực tiểu là.

43,1
72,53
66,76
min
max
==
HT
HT
S
S
do vậy để cấp công suất lên hệ

=125(MVA) nên công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này
hợp lý đối với máy biến áp tự ngẫu ¾ PHƯƠNG ÁN II

 Có ba mạch nối vào thành góp cao áp
 Có ba mạch nối vào thành góp trung áp
 Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát
máy biến áp 2 dây quấn đặt bên trung áp, máy biến áp 2 dây quấn
đặt bên cao áp
 Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật
nhưng bộ máy phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp
220 kV đắt tiền hơn so với lối bên trung áp 110kV

Nhận xét:
 Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp
 Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp
 Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ
máy phát máy biến áp đặt bên trung
 Phương án đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu
lớn vì phải tải công suất của ba máy phát
 Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản hơn
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 12 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37

kV và số công suất rất lớn, rất cồng kềnh
 Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều
so với phương án trên vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le
phức tạp .
 Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn và có thể không
chọn được kháng điện phân đoạn.
KẾT LUÂN:
Trong hai phương án 1 và 2 cơ bản tương đương nhau về kỹ thuật nhưng
phương án hai kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết kế, vận hành không thuận tiện
bằng phương án một. Ta quyết định loại phương án hai và giữ phương án mộ
t để
thiết kế chi tiết tiếp.
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 13 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về
kỹ thuật dẫn đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi
hơn phương án 3. Do vậy ta quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3
để tính toán tiếp .
Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp.

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. PHƯƠNG ÁN I
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP
a. Chọn máy biến áp_B3_B4:
B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều

0
P
N

TPDU 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,2

Kiểm tra quá tải.
Máy biến áp troang sơ đồ nối bộ không cần kiểm tra quá tải vì khi hỏng
máy phát hay máy biến áp của thì cả bộ đều phải ghỉ. Do vậy máy biến áp không
bị quá tải
b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1_B2:
• Chọn công suất định mức:
Khi bình thường máy biến áp phải được hết công suất thừa lớn nhất từ
thanh góp điện áp máy phát. chọn B
1
- B
2
cùng loại theo điều kiện sau:
)
2
([
2
1
max
min
2
1
21
td
dm

S
đm

(MVA)
điện áp
cuộn dây
tổn thất
(kW)
U
N
%

I
0
%

giá
10
3

rúp
C T H P P C-T C-H T-H
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 14 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
AT 100 230 121 11 65 260 11 31 19 0,5

•

4
còn
lại, kể cả B
1
, B
2
với khả năng quá tải phải đảm bảo cho S
T
max

Điều kiện:
K
ΔC
qTảI
.α. ( S

Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(9,48]56,17
2
28,19
5,622[
2
1
]
2
2[
2
1
21
MVAS
S
SSS
dp
td
FdmHBHB
=−−⋅=−−⋅⋅==

phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(115,35
2
68,5791,127
2
ˆ
max
21
MVA

ˆ
MVAMVASSS
CBHTuethi
<
=
⋅
−
=
−=
′

)(100
)(
MVASS
BdmCB
=
<

)(50100.5,0.
)(
MVASSS
BdmtHB
=
=
=
<
α

50
)(


Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 mang tải như sau:
Khả năng phát Khả năng tải:

Vậy: Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 chỉ tải được 70(MVA)
max
22
.2.α.
TBéTdmBqtB
SSSK ≥+
)(8,9756,17
4
28,19
.25,62.2
4
.2.2
)(2
MVAS
S
SS
dp

B2(C
=76,25-57,45=18,8(MVA)
S
thiếu
< S
dt
= 100 (MVA) Điều kiện thoả mãn

Như vậy: Máy biến áp tự ngẫu chỉ bị quá tải phía hạ trong phạm vi cho
phép vì khả năng tải của nó là:
S
qt
= 1,4.2.S
Bdm
= 1,4.0,5.100 = 70 (MVA)
Về phía hạ, hai cấp còn lại cao và trung đều không quá tải

c.
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO MÁY BIẾN ÁP:

Đối với các bộ máy phát - máy biến áp ( F
3
-B
3
, F
4
-B
4
) để vận hành đơn giản
ta cho máy phát mang công suất bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc, khi

Phía hạ áp của một tự ngẫu mang tải:
T
TN
C
TN
H
TN
SSS +=
Từ các công thức trên ta dựa vào bảng 1_2_5 ta có bảng phân bố công suất sau:

Bảng II _ 3
T(giờ) 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24
S
b
ộ
T
(MVA) 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68
MBA
Tự
Ngẫu
S
TN
C
(MVA
) 32,165 38,33 26,86 30,69 31,935 38,125 33,035 32.165
S
T
TN

(MVA) -12,915 -6,515 -6,515 -0,12 -0,12 12,55 -0,12 -12,915


2
0
kWhT
S
P
n
TPnA
N
×Δ+Δ=Δ
∑
Bdm
bé
bé
S

Trong đó: n :là số máy biến áp hai cuộn dây, vận hành song song (n=2)
T: Thời gian vận hành trong năm (T=8760 giờ)
ΣS
bộ
: là công suất tải của máy biến áp nối bộ bên trung (MVA)
ΔP
0
; ΔP
N
: là tổn thất không tải, tổn thất ngắt mạch của máy biến
áp(kW)
S
Bđm
: là công suất định mức của máy biến áp (MVA)

S
P
S
S
P
S
S
P
n
TPnA ×Δ+Δ+Δ+Δ=Δ
∑
])()()([
1
.365
2
_
_
2
_
2
_0

Trong đó: n là số máy biến áp làm việc song song
ΔP
0
, ΔP
NC
, ΔP
NH
là tổn thất không tải, tổn thất ngắt mạch của cuộn cao,

kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HTNHCN
TCNHN
HCNHTN
TCNTN
HTNHCN
TCNCN
HCNHTNHCN
390
5,0
130130
2605,0
α
α
130
5,0
130130
2605,0
α
α
130
5,0
130130
2605,0

⎢
⎣
⎡
+
+−=Δ
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+=Δ
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−

100
035,33
.(130[
3])
100
675,50
.(390)
100
55,12
.(130)
100
125,38
.(130[
3])
100
815,31
.(390)
100
12,0
.(130)
100
975,69
.(
130[
3])
100
57,30
.(390)
100
12,0

.(130)
100
165,32
.(130.{[3658760.
65
222
222
222
222
222
222
222
222
kWhA
kWh
A
TN
TN
=Δ⇒
=×+
−
++
+×+
−
++
+×+++
+×+
−
++
+×+++


Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 19 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét các trường hợp
sau:

Khi bình thường:
Dòng qua kháng phân đoạn bằng không : I
btk
= 0 (A)
Khi sự cố máy phát một: (F1)
Công suất qua máy biến áp B1, B2 là:
)(864,17)
82,0
18

pdtquaBquaK
=+=
+
=

Trong đó:
82,0cos
pdl
m
pdl
pdt
PP
S ==
φ

Khi sự cố máy biến áp B2, công suất qua máy biến áp B1 là:
)(3,235,62
4
28,19
82,0
2
3
.35,1.3
100.5,0.4,1
4
4,1
max
11
MVAS
S

Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua kháng là:
)(3,1
35,10
5.23
3
max
KA
U
S
I
quaK
cbK
===

Từ đó ta chọn loại PbA-10-1500-10:
Có I
dmK
= 1500 (A); X
K
% = 10%

4.
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC
a.
Phía hạ áp 10kV:
 Dòng điện cưỡng bức của máy phát
)(608,3

 Dòng điện cưỡng bức mạch kháng phân đoạn là
I
Cb
= 1,3 (kA)
b. Phía trung 110 kV:

Dòng điện cưỡng bức của thanh góp điện áp trung
Về phía phụ tải trung áp:
Căn cứ vào giả thiết ở phụ tải cấp điện áp trung ta có dòng điện lớn nhất
một đường dây kép:
)(438,0
3115
86,0
75
3
cos
.2 KA
U
P
II
btcb
====
φ

 Về phía máy biến áp nội bộ:
)(344,0
3115
5,62
.05,1
3115

3115
115,35
3115
max
max
kA
S
I
cb
===⇒
 Kết luận: Dòng điện cưỡng bữc lớn nhất bên trung là: )kA(438,0I
max
cb
=
 Phía cao 220kV
Dòng điện cưỡng bức 220kV
Về phía hệ thống:
)(192,0
3230
66,76
3
max
kA
U
S
I
HT
cb
===
Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu

=)(144,0
3230
45,57
3230
max
max
kA
S
I
Cb
===⇒

Kết luận: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là:
I
max
Cb
= 0,192 (kA)
II. PHƯƠNG ÁN III:
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
Chọn giống phương án một ta cũng chọn máy biến áp loại TPDU-
63/115/10,5

Bảng II_4:1
Loại

S
đm

4
28,19
356,175,623[
5,0.2
1
]
4
3([
2
1
2
1
21
max
min
3
1
21
MVASS
S
SSSSS
dmBdmB
td
dm
i
PdmthõadmBdmB
=×−−×≥=
+−=≥=
∑
=

P
N-C
-
C - T C - H T -
H
ATDUTH 200 230 121 13,8 125 360 11 32 20 0,39 02

b. Kiểm tra sự cố:
Sự nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại
S
max
T
= 127,91(MVA) từ 17 - 20
h
tương ứng với thời điểm này phụ tải các
cấp điện áp khác là
S
dm
= 17,56 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)
S
td
= 19,28(MVA) S
HT
= 176,25 (MVA)
 Trường hợp I:
Khi sự cố bộ máy phát, máy biến áp bên trung (sự cố b3)khi máy biến áp
B3 ngừng làm việc thì máy biến áp B1, B2 với khả năng quá tải phải đảm bảo
cho S

21
MVA
S
S
SSS
dp
td
FdmHBHB
=−−×=
−−==

9 Phía trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(955,63
2
91,127
2
max
)(2)(1
MVA
S
SS
T
TBTB
====
9 Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(485,13955,6344,77
)(2)(1
MVASS
CBCB
=


Vậy máy biến áp không bị quá tải:
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 23 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37

Kết luận: Vậy máy biến áp chọn đạt yêu cầu

 Trường hợp II:
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 hoặc B2. Giả sử B1 sự cố
khi đó máy biến áp B3 còn lại và B2 kể cả khả năng quá tải phải đảm bảo
S
T
max

Điều kiện:
max
TbéTdm2B2qtB
SSSαK ≥+××
)(91,127)(68,16968,571605,04,1
M
VA
M
VA >
=
+
××
Điều kiện trên thoả mãn:

max
)(2
MVASSS
béTTTB
=−=−=

9 Phía cao của máy biến áp tự ngẫu
)(77,4123,70112
)(2
max
)(2)(2
MVASSS
TBHBCB
=
−
=
−
=
9 Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thường là
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 24 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37

)(100
)(48,3477,4125,76
)(2
MVASS
MVASSS

béT1T
C
TN
−=
9 Phía cao của một tự ngẫu sẽ mang tải :
2
S
S
HT
C
TN
=

9 Cuộn hạ của một tự ngẫu mang tải:
T
TN
C
TN
H
TN
SSS +=
Từ công thức trên và dựa vào bảng I_5 ta có bảng phân bố công suất sau:

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện Đại học bách khoa hà nội 25 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Bảng II_6
Giờ 0 - 5 5 - 8 8 - 11 11 - 14 14 - 17 17 - 20 20 - 22 22 - 24

Δ
=Δ2.
MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU LIÊN TỤC:
Tương tự phương án một tính tổn thất điện năng theo công thức
∑
×Δ+Δ+Δ×Δ×=Δ t])
S
S
.(P)
S
S
.(P)
S
S
.(P[.365.
n
1
.TPnA
2
dm
H_N
H_N
2
Bdm
iT
T_N
2

380
2
1
25
__
_
22
__
_
22
__
_
___
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HNTCNH
HNNH
HNCHNT
NTTN
HNCTNC
TNCNC
HNCHNTTNC

.(190)
160
165,32
.(190{[365876085
222
TN
A