Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống.
Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện. Do đó
việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là
công việc hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã
được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với
nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW.
Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ môn
và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được bản đồ
án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án không tránh
khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và
các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn các thầy trong bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là
GS.TS Lã Văn Út đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này.
Hà nội, tháng 04 năm 2008
Sinh viên
Nguyễn Trọng Bao
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
2
Chương I:
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Dựa vào đồ thị phụ tải phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải
tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ
tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của
nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và chiếm khoảng 8% tổng điện

75
85
100
90
75
Nhà máy nhiệt điện có công suất 4 x 50 =200 MW, cos
ϕ
=0.8 như vậy ta có
công suất toàn phần của nhà máy là:
250
8.0
200
cos
P
S
nmfđm
nmđm
==
ϕ
=
MVA
Phụ tải của các cấp điện áp tính bằng đơn vị công suất:
ϕ
=
cos
P
S
trong đó
100
P%P

oại máy
S
(MVA)
P
(MW)
U
(KV)
I
(KA)
Cosϕ
X
d
''
X
d
'
X
d
TB-50-2
62.5
50
10.5
5.95
0.8
0.135
0.3
1.84
1.2.Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát:
Ta xây dựng đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát trong các thời điểm
khác nhau theo công thức:

75
P
UF
(t) (MW)
9.10
11.05
13.00
11.70
9.75
S
UF
(t) (MVA)
11.38
13.81
16.25
14.63
12.19
Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo
thời gian như hình sau.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
4
11.38
13.81
16.25
14.63
12.19
0
2
4

Thời gian
Công suất
0 - 6
6 - 10
10 – 14
14 - 18
18 - 24
P %
80
95
90
100
70
P
UT
(t) (MW)
72
85.5
81
90
63
S
UT
(t) (MVA)
90.00
106.88
101.25
112.50
78.75
Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo

; S
NM
(t) =
ϕCos
)t(P
NM
Trong đó: P
NM
(t) là công suất tác dụng của toàn nhà máy tại
thời điểm t.
P
NM
là tổng công suất tác dụng của toàn nhà máy, P
NM
= n x P
MP
n là số tổ máy phát điện trong nhà máy điện
P
MP
là công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát điện
S
NM
(t) là công suất biểu kiến của toàn nhà máy tại thời điểm t.
Cosϕ là hệ số công suất nhà máy.
Theo đề bài ta có : P
NM
= 4 x 50 MW = 200 MW , cosϕ = 0.8
Bảng biến thiên công suất phát của nhà máy theo thời gian như sau:
Thời gian
Công suất

Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
6
187.5
225
250
212.5
187.5
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
Snm(MVA)
1.5.Tính toán công suất tự dùng của nhà máy điện:
Tính gần đúng theo công thức.
S
TD
(t) = α . S
NM
. ( 0.4 + 0.6 x
NM
NM
S
)t(S
)
Trong đó: α : phần trăm điện tự dùng ( α = 8%)

20.0
18.8
17.0
Từ bảng ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất tự dùng của nhà máy theo thời
gian như hình sau.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
7
17
18.8
20
18.2
17
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
Std(MVA)
1.6.Tính toán công suất phát về hệ thống của nhà máy điện:
Công suất phát về hệ thống được tính theo công thức sau:
S
VHT
= S
NM
- (S
UF

0
225.0
0
187.5
0
S
UF
(t) (MVA)
11.38
13.81
13.81
16.25
16.25
14.63
12.19
12.19
S
UT
(t) (MVA)
90.00
106.8
8
106.8
8
101.2
5
101.2
5
112.5
0

0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Snm Suf Sut Std Sv ht
Hình 1-5
Nhận xét :
- Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy nhà máy luôn cung cấp đủ công suất cho
các phụ tải và phát công suất thừa lên lưới.
- S
dự phòng HT
= 14% x S
HT
= 14% x 2100 = 294 MVA
S
NM
= 250 MVA < 294 MVA
Công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ của hệ thống nên khi có
sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn định hệ thống.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
9
Chương II:
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN
Chọn sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế,

cao đều có trung tính nối đất trực tiếp.
- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì
phải đặt ít nhất hai máy biến áp.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
10
- Không nối song song máy biến áp hai quộn dây với máy biến áp ba
quộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có cùng tham số
phù hợp với điều kiện vân hành song song.
Sau khi đã chọn được một số phương án cần tiến hành phân tích sơ bộ về các
mặt kinh tế, kỹ thuật để loại trừ bớt một số các phương án bất hợp lý.
Dựa trên các thông số của các máy phát, số lượng máy phát công suất của
phụ tải các cấp điện áp, dự trữ công suất của hệ thống.
4 tổ máy phát công suất 250 MVA, phụ tải địa phương có công suất
16,25/11,38 MVA (S
max
/S
min
), nếu phụ tải địa phương lấy điện trên 2 máy phát thì
tỉ lệ điện được chích từ đầu cực máy phát là
max
dp
dmF
S
13
= =0,104=10,4%
2.S 2.62,5
<15% do
vậy có thể không cần thanh góp điện áp máy phát.
Ta nhận thấy phía cao và trung đều là lưới trung tính nối đất trực tiếp và hệ

Nhận xét: Trong phương án này ta nhận thấy có sự xuất hiện của 2 bộ bên
trung làm cho liên kết cao trung là tương đối yếu phương án này còn có ưu điểm là
sử dụng ít máy cắt cao áp khả dĩ có thể là phương án tối ưu. Trong tất cả các trường
hợp khi phụ tải cấp trung min thì dòng công suất đều không phải chuyền qua 2 lần
máy biến áp.
Phương án 3:
Sdp
St
HT
220 kV
110 kV
B1
B2
B3
B4
B5
B6
Nhận Xét: Trong phương án này thì ta nhận thấy dòng công suất chuyền qua
lại giữa phía cao trung là không tuy nhiên vẫn có dòng công suất phải chuyền qua 2
lần máy biến áp gây tổn hao nhưng bù lại công suất của máy biến áp liên lạc chỉ
cần chọn thấp đây là ưu điểm của sơ đồ này. Tóm lại: qua phân tích trên thì có thể
để lại các phương án 2 và 3 để so sánh các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
12
Chương III:
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
I, Chọn máy biến áp:
Ta tiến hành chọn máy biến áp với giả thiết là các máy biến áp đều được chế
tạo phù hợp với nhiệt độ môi trường nơi đặt máy như vậy tức là ta không phải tiến

S
=62.5 MVA
Như vậy:
125
5.0
5.62
SS
2đmB1đmB
===
MVA
Máy biến áp trong bộ máy phát máy biến áp được chọn:
5.62SSS
Fđđ4đmB3đmB
===
MVA
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
13
Từ kết quả tính toán trên ta chọn được các máy ATДЦTH-125 cho máy biến
áp liên lạc B1, B2 và máy biến áp TPДЦH-63 cho các máy biến áp B3, B4 trong bộ
máy phát máy biến áp, các loại máy trên có các thông số kỹ thuật:
Máy
biến áp
S
đm
ĐA quộn dây
tổn
thất
P
0

290
145
145
11
31
19
0.6
740
Máy
biến áp
S
đm
U
cao
U
ha
tổn thất
P
0
kW
tổn thất P
n,
kW
U
n
%
I
0
%
Giá

MVA
Các máy biến áp liên lạc cung cấp công suất cho phụ tải địa phương được
tính theo công thức:
S
đmb3
= S
đmb3
=
tt
S
1
α
Trong đó: S
tt
)S,S,Smax(
chnth
=
tại tất cả thời gian trong ngày.
-Trong chế độ dòng công suất chảy từ cao sang trung hạ hay ngược lại thì ta
có dòng công suất chảy trong các quận dây hạ, nối tiếp, chung.
2
th
2
thnt
)QQ()PP(S +++α=
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
14
2
h

c
2
cnt
QPS +α=
2
h
2
hh
QPS +=
2
ch
2
chch
)QQ()PP(S α++α+=
Trong tất cả các trường hợp dòng công suất chảy qua 1 máy biến áp liên lạc
được tổng hợp:
t(h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-18
18-20
20-24
S
h
-5.69
-6.91
-6.91

-7.06
-13.75
-6.88
-15.93
-9.23
s
ch
-12.31
-8.70
-13.17
-15.18
-21.88
-14.19
-22.02
-15.33
s
tt
12.31
8.70
13.17
15.18
21.88
14.19
22.02
15.33
Trong đó dấu dương thể hiện dòng công suất chảy vào máy biến áp, dấu âm
thể hiện dòng công suất chảy ra khỏi máy biến áp.
Như vậy trong mọi trường hợp công suất tính toán cực đại:
S
ttmax

0
%
Giá
6
10
đ
C
T
H
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
ATДTH
32
230
121
11
30
145
-
-
11
34
21
0.6
326
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp

10.5
66
245
10.5
0.6
364
TPДЦH
63
230
10.5
75
300
12
0.8
436
II, Kiểm tra quá tải của máy biến áp:
Phương án 2:
Coi sự cố nguy hiểm nhất là khi hỏng một máy biến áp trong núc phụ tải bên
trung cực đại, đối với máy biến áp trong bộ máy phát máy biến áp thì không cần
kiểm tra quá tải vì máy phát chỉ có thể vận hành quá 5%. Do đó chỉ cần kiểm tra
quá tải của máy biến áp liên lạc.
A, Khi hỏng một bộ bên trung:
110 kV
220 kV
HT
St
B1
B2
B3
B4

thiêu
S − =
MVA
S
thiếu
< dự trữ quay của hệ thống =294 MVA => thỏa mãn.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
16
B, Khi hỏng một tự ngẫu:
110 kV
220 kV
HT
St
B1
B2
B3
B4
Biểu thức kiểm tra:
2 1.4 0.5 125 2 51.55 190.6
sc
qt
đmTN bo
K S S

+ = ⋅ ⋅ + ⋅ =
>
max
UT
S

17
Phương án 3:
Sét sự cố trong các trường hợp:
A, Khi hỏng một bộ bên trung:
Sdp
St
HT
220 kV
110 kV
B1
B2
B3
B4
B5
B6
Biểu thức kiểm tra:
2 2 2 1.4 0.5 36 2 51.55 153.5
sc
qt
đmTN bo
K S S

+ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ =
>
max
UT
S
=112.5
Phân bố công suất trong máy biến áp tự ngẫu:
max

S
thiếu
< dự trữ quay của hệ thống =294 MVA => thỏa mãn.
B, Hỏng một bộ bên cao:
Dòng công suất chảy về hệ thống:
1 1
2 62.5 18.8 2 12.01 33.775
4 4
vht Fdm td cc
S S S S= − − = − − ⋅ =
MVA
Lượng công suất thiếu:
79.08 33.775 45.30
thiêu
S = − =
MVA
S
thiếu
< dự trữ quay của hệ thống = 294 MVA => thỏa mãn.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
18
C, Hỏng một tự ngẫu:
Sdp
St
HT
220 kV
110 kV
B2
B3

2. Khi công suất
min
T
S
:
Tính các dòng công suất:
min
3 78.75 3 51.55 - 75.9
CT UT bo
S S S= − = − ⋅ =
MVA
12.19
CH dp
S S= =
MVA
75.9 12.19 63.71
CC CT CH
S S S= − = − =
MVA
Dòng công suất chảy từ trung sang cao hạ.
12.19 0.5 63.71 44.04
nt CH CC
S S S

= + = + ⋅ =
MVA
Như vậy: Máy biến áp tự ngẫu chịu quá tải nặng nề nhất khi công suất phụ
tải bên trung là cực đại và công suất phát lên hệ thống đòi hỏi là cực đại (18-20h).
Do đó để máy biến áp chịu được quá tải thì phải nâng công suất máy biến áp đến:
5 6

0
%
Giá
6
10
đ
C
T
H
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
ATДTH
46
230
121
11
38
165
-
-
11
34
21
0.6
376
III, Tính toán tổn thất điện năng.

2
đmBA
i
2
i
Nkt
S
tS
PtPA
∑
∆+∆=∆
Trong đó S
i
là phụ tải qua máy biến áp trong khoảng thời gian t
i
tương ứng
với đồ thị phụ tải hình bậc thang.
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 3 pha.
Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu là:
H
2
đmBA
2
H.max
H0
2
đmBA
2
0.max
0n

2
3
n −−−
∆−∆+∆α−α
α
=∆
)PPP(
2
1
P
HT.NHC.NTC.N
2
3
0 −−−
∆+∆−∆α
α
=∆
)PP)12(P(
2
1
P
TC.N
2
HT.NHC.N
3
n −−−
∆α−∆−α+∆
α
=∆
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp

Trong đó:
)
PP
P(5.0P
2
HT.N
2
HC.N
TC.NCN
α
∆
−
α
∆
+∆=∆
−−
−−
)
PP
P(5.0P
2
HT.N
2
HC.N
TC.NCN
α
∆
+
α
∆

2
đmBA
2
iT
TN
2
đmBA
2
iC
CNkt
t)
S
S
P
S
S
P
S
S
P(tPA
Phương án 2:
110 kV
220 kV
HT
St
B1
B2
B3
B4
Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 quộn dây:

Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
21
)
PP
P(5.0P
2
HT.N
2
HC.N
TC.NCN
α
∆
−
α
∆
+∆=∆
−−
−−
=
)
5.0
145
5.0
145
290(
2
1
22
−+
= 145 kWh

P(5.0P
2
HT.N
2
HC.N
TC.NHN
α
∆
+
α
∆
+∆−=∆
−−
−−
=
)
5.0
145
5.0
145
290(
2
1
22
++−
= 435 kWh
∑
−−−
∆+∆+∆+∆=∆
i

2
đmBA
2
iH
HN
2
đmBA
2
iT
TN
2
đmBA
2
iC
CN
t)
S
S
P
S
S
P
S
S
P(876080
=1216474 kWh = 1216 MWh
Như vậy tổng tổn thất điện năng trong phương án 2 là:
6110)18391216(2A =+=∆
MWh
Phương án 3:

42.625 10 48.575 4 45.6 2
300.(
63
⋅ + ⋅ + ⋅
+
2 2
2
57.5 6 51.55 6
).365
63
⋅ + ⋅
+
= 2210267 kWh = 2210 MWh
2
3đmB
i
2
3i
3NB3ktB4B3B2B
S
tS
PtPAAA
∑
∆+∆=∆=∆=∆
=
+⋅876066
2 2 2
2
42.625 10 48.575 4 45.6 2
245.(

5.0
5.82
5.0
5.82
165(
2
1
22
−+
=
5.82
kWh
)
PP
P(5.0P
2
HT.N
2
HC.N
TC.NTN
α
∆
+
α
∆
−∆=∆
−−
−−
=
)

5.0
5.82
5.0
5.82
165(
2
1
22
++−
= 247.5 kWh
∑
−−−
∆+∆+∆+∆=∆
i
2
đmBA
2
iH
HN
2
đmBA
2
iT
TN
2
đmBA
2
iC
CNkt1B
t)

S
S
P
S
S
P
S
S
P(876038
=452610 kWh = 453 MWh
Như vậy tổng tổn thất điện năng trong phương án 3 là:
86332210183934532A =+⋅+⋅=∆
MWh
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
23
Chương IV:
TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT
VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Khi quyết định chọn một phương án nào cũng cần phải dựa trên cơ sở so
sánh về các mặt kinh tế kỹ thuật. Khi tính vốn đầu tư của một phương án dùng để
so sánh với các phương án khác một cách gần đúng có thể chỉ cần tính vốn đầu tư
cho máy biến áp và các thiết bị phân phối (bao gồm tiền mua, tiền vận chuyển, và
xây lắp). Đã biết vốn đầu tư cho máy cắt chiếm phần lớn vốn đầu tư cho thiết bị
phân phối, trong so sánh kinh tế chúng ta chỉ cần chọn sơ bộ máy cắt, và chỉ cần
chọn các máy cắt từ thanh cái trở xuống.
I, Chọn sơ bộ máy cắt:
Vì các lý do kinh tế nên thường chỉ chọn một lọai máy cắt cho tất cả các
mạch nối vào cùng một thanh cái. Nhìn chung trong trường hợp chọn sơ bộ máy
cắt để so sánh kinh tế thì chỉ cần chọn theo dòng điện cưỡng bức.

3.220 3.220
vht
S
= = =
kA
Dòng điện cưỡng bức chảy trong mạch máy biến áp tự ngẫu lớn nhất khi
hỏng một tự ngẫu trong khi công suất cung cấp về hệ thống là cực đại:
I
cbBATN
= I
cbVHT
= 0.302 kA
Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức trong các mạch phía 220 kV là
0.302kA.
Máy cắt được chọn là: 3AQ1-245 do simens chế tạo.
- Chọn máy cắt cho các đường dây nối vào thanh cái 110kV:
Dòng điện cưỡng bức chảy trong các đường dây kép khi đứt một mạch và
dòng điện cưỡng bức chảy trong các đường dây đơn trong núc phụ tải là cực đại là
nhỏ hơn dòng điện cương bức chảy trong máy biến áp trong bộ máy phát máy biến
áp khi máy phát làm việc quá tải:
I
cbbộ
34.0
1103
5.6205.1
1103
S05.1
maxF
=
⋅

- Chọn máy cắt phía 10.5 kV:
Dòng điện cưỡng bức chảy trong các thanh dẫn nối máy phát với máy biến
áp là dòng điện cưỡng bức lớn nhất:
I
cbtd
6.3
5.103
5.6205.1
5.103
S05.1
maxF
=
⋅
==
kA
Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức trong các mạch phía 10.5 kV là
3.6kA.
Máy cắt được chọn là:
220M −ΓΓ
do Liên Xô chế tạo.
Đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp
Thực hiện: Nguyễn Trọng Bao – Lớp HTĐ – K2 – Hải Dương
25
Phương án 3:
Sdp
St
HT
220 kV
110 kV
B1

kA
Dòng điện cưỡng bức chảy trong bộ máy phát máy biến áp phía 110 kV khi
máy phát làm việc quá tải:
I
cbbo
17.0
2203
5.6205.1
2203
S05.1
maxF
=
⋅
==
kA
Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức trong các mạch phía 220 kV là
0.302kA.
Máy cắt được chọn là: 3AQ1-245 do liên xô chế tạo.
- Chọn máy cắt cho các đường dây nối vào thanh cái 110kV:
Dòng điện cưỡng bức chảy trong các đường dây kép khi đứt một mạch và
dòng điện cưỡng bức chảy trong các đường dây đơn trong núc phụ tải là cực đại là
nhỏ hơn dòng điện cương bức chảy trong máy biến áp trong bộ máy phát máy biến
áp là:
I
cbbộ
34.0
1103
5.6205.1
1103
S05.1