Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Lời nói đầu
Nhu cầu về năng lợng nói chung, và nhu cầu về năng lợng điện nói riêng ngày càng
gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nớc trên thế giới. Việc sử dụng các nguồn
năng lợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lợng mới, trong đó có năng l-
ợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lợng mà còn là
một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từ thực tế và sau
khi học xong chơng trình của ngành hệ thống điện. Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy,
công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung
áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV.
Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy .
Em xin đợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện
- Khoa H thng điện - Trờng Đại học in lc , đã trang bị kiến thức cho em trong quá
trình học.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: Th.S Phạm Ngc Hựng.
Đã nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này.
Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong các Thầy, Cô giáo trong hội đồng chỉ dẫn và giúp đỡ.
Em xin trân trọng cảm ơn !
Sinh viên
Trnh Ngc NghaTrang 1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp

.
2. Phụ tải cấp điện áp trung110 KV : P
max
=160 MW ; cos

=0,84
Gồm 1 kép
ì
80MW và2 đơn
ì
50MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
3. Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: P
max
=100MW ; cos

=0,84
Gồm 1 kép
ì
100MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng:
4. Nhà máy nối với hệ thống 220KV bằng đờng dây kép dài 120 Km. Công suất hệ
thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống
200MVA; Công suất ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống S
N
=3000 MVA.
5. Tự dùng :

= 7%; cos

=0,82.
6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng:

1.2.5. Đồ thị phụ tải cấp 220kV
1.2.6. Công suất phát vào hệ thống
1-3. Chọn phơng án nối dây.
1.3.1. Phơng án I
1.3.2. Phơng án II
1.3.3. Phơng án III
Chơng 2. Tính toán chọn máy biến áp
A. Phơng án I
2-1.a. Chọn máy biến áp.
2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.a. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.a. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
*B. Phơng án II
2-1.b. Chọn máy biến áp.
2.1.1.b. Phân bố công suất cho các máy biến áp
2.1.2.b. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp
2-2.b. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
2-3.b. Tính toán dòng cỡng bức.
Chơng 3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u.
3-1. Chọn máy cắt cho các mạch.
3-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối.

Trang 3
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
3.2.1. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án I.
3.2.2. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án II.
3-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật.
3.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án I.

Chơng 7. Chọn sơ đồ và các thiết bị tự dùng.
7-1. Sơ đồ tự dùng.
7-2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng.
7.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng.
7.2.2. Chọn máy cắt điện cấp 6,3kV.

Trang 4
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
7.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptomat.
Phần ii. TNH TON N NH
Phần I
Phần điện trong nhà máy nhiệt
điện
Chơng I
Tính toán phụ tải - chọn sơ đồ nối dây
1.1. Chọn máy phát điện.
Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng. Ngoài ra với
khả năng điều chỉnh đợc công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng
trong việc đảm bảo chất lợng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu
của nhà máy nhiệt điện ngng hơi gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức :
P = 110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là: TB - 120 -2T
3

Các thông số kỹ của máy phát đợc cho trong bảng 1-1 sau:
Bảng 1- 1
S
(MVA)
P

tốt nghiệp
Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian.
Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rất
quan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn
đợc phơng án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lợng
của máy biến áp, phân bố đợc công suất tối u giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ
máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lợng và tính toán tổn thất trong máy
biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đợc chọn theo công
suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân
bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. Công
thức chung để tính toán thiết kế nh sau:
S =
max
.
.100
%
P
Cos
P

(1-1)
Trong đó:
S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp.
P
max
: Công suất tác dụng cực đại.
P
%
: Công suất tính theo

Cos = 0,85
=> S
NMmax
=

Cos
Pmax
=
85,0
440
=517,647 (MVA)
Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:
Bảng 1-2
Thời gian t(h)
0ữ5 5ữ14 14ữ22 22ữ24
S
TNM
%
90 80 100 90
S
TNM
(t)
(MVA)
465,882 414,118 517,647 465,882
Ta có đồ thị phụ tải sau:
S(MVA)
517,647

465,882 414,118 465,882
0 5 14 22 24 t(h)

% 90 80 90 100 90
S
T
(t)
(MVA)
160,714 142,857 160,714 178,571 160,714
Ta có đồ thị phụ tải sau:
S(MVA)

178,571
160,714 142,857 160,714 160,714
0 5 11 17 20 24 t(h)

Trang 8
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm bên trung áp
1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.
Với :U
UFđm
= 10,5 kV
P
max
= 20 (MW).
Cos = 0,83 .
=> S
max
UF
= 24,096 (MVA).

)(
NM
t
NM
TD
NM
S
S
Cos
p
+

(1-2)
Trong đó:
S
TD
(t)
: phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
P
NM

= 440 MW công suất tác dụng của nhà máy.
S
NM
(t)
: Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
S
NM
: Công suất đạt của toàn nhà máy. S
NM

0 5 14 22 24 t(h)
Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy

1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.
Với : P
Cmax
=100 MW.
Cos = 0,84.
=> S
Cmax
=
max
100
0,84
P
Cos

= =
119,047 (MVA).
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-6:
Bảng 1-6

Trang 10
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
Thời gian t(h)
0ữ8 8ữ11 11ữ22 22ữ24
S
C

S
TD
(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t.
S
T
(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
S
UF
(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.
S
C
(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t.
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1- 7:
Bảng 1-7 Trang 11
t(h)
0ữ 5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24
S
NM
(t) 465,882 414,118 414,118 414,118 517,647 517,647 517,647 465,882
S
TD
(t) 35,307 33,054 33,054 33,054 37,561 37,561 37,561 35,307
S
C
(t) 107,142 107,142 95,238 113,095 113,095 113,095 113,092 107,142
S
T

án nối dây nh sau:
- Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một l-
ợng điện:
2
max
UF
S
=
24,096
2
=12,048 (MVA)
Khi đó lợng điện cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm:
max
.100 24,096.100
9,309(%) 15(%)
2. 2.129,412
UF
dmF
S
S
= = <

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải cấp máy phát.
U
C
= 220kV; U
T
= 110kV
Trung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp. Mặt khác hệ số có lợi là:
=

- Công suất phát về hệ thống:
S
HTmax
= 182,184 (MVA)
S
HTmin
= 83,159MVA)
S
dt
= 200(MVA)
Do vậy có thể ghép từ 2 đến 3 bộ máy phát - máy biến áp kể cả máy biến áp tự
ngẫu và 2 cuộn dây bên cao áp.
Trên cơ sở phân tích trên, ta có thể đa ra 1 số phơng án nối dây nh sau:
1.3.1. Phơng án I: (Hình 2-1)

Trang 13
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
ở phơng pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung
áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp.
Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu.
S
C
S
T

Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phơng án I
* Ưu điểm: chỉ có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao
đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu t ít.

Hình 2-2. Sơ đồ nối điện của phơng án II.
* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tơng ứng
* Nhợc điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu t ban
đầu so với phơng án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn

Trang 15
F4
T4
H
T
~
~
~~
F3F2
220kV 110kV
AT2
AT3
F1
T
1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
1.3.3. Phơng án III: (Hình 2-3)
ở phơng án này ta dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha 2 cuộn dây để cung
cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV. Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bộ máy phát.
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV
và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạ
cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát và trích ra một phần cho dự phòng, tự dùng.
Hình 2-3. Sơ đồ nối điện của phơng án III.

F1
~
T
1
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
* Ưu điểm: Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận
hành. Do phụ tải địa phơng đợc trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảm bảo
cung cấp điện 1 cách liên tục.
* Nhợc điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía
cao phức tạp nên vốn đầu t cao.
* Nhận xét: Qua 3 phơng án đa ra ở trên ta thấy rằng phơng án 1 và 2 đơn
giản và kinh tế hơn so với phơng án 3. Tuy vậy nó vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật
cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.
Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán cho các phần sau.
Chơng II
Tính toán chọn máy biến áp.
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Tổng công suất các
máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện, chọn máy biến áp trong
nhà máy điện là chọn loại, số lợng, công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp đ-
ợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy ra sự cố
nặng nề nhất.
Các máy biến áp đã đợc hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới. Do vậy không
cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng.
A . Phơng án I.
S
C
max


~
T3
F4
T4
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
2.1.a. Chọn máy biến áp.
- Máy biến áp T
3
; T
4
đợc ghép bộ với máy phát điện F
3
; F
4
đợc chọn giống nhau.
Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn theo công suất định mức của máy phát
điện.
S
đmT
S
đmF
-
4
561,37
412,129
4
max
=

125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 650
- Với các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2:
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công suất định mức
của máy phát điện.
S
dmAT


1
(S
đmF
-
)
4
561,37
412,129(
5,0
1
)
4
max
=
TD
S
= 240,044(MVA)
S
dmAT
: Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn.
Hệ số có lợi là:
=

(kW)
I
0
%
U
N
%
Giá thành
(10
3
USD)
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H
250 242 121 10,5 120 520 0,5 11 32 20 1500
2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Máy phát điện ghép bộ F
3
, F
4
phát một phần cho tự dùng của khối, phần còn lại đ-
ợc đa thẳng lên thanh góp 110kV.
- Để thuận tiện cho quá trình vận hành và tính toán, ta luôn cho tổ máy F
3
, F
4

2
cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa phơng,
phần còn lại đẩy lên thành góp 110 kV hoặc 220kV. Với phân bố công suất nh trên, ta
tính luồng công suất chảy qua các cuộn dây 2 máy biến áp ngẫu:
Công suất truyền qua cuộn cao áp: S
2
)()(
)(
tStS
t
C
VHT
C
TN
+
=
Trong đó:
S
C
(t): Công suất phụ tải phía cao theo thời gian.
S
)(t
VHT
: Công suất phát về phía hệ thống theo thời gian.
S
)(t
C
TN
: Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự mẫu tại thời điểm t.
Công suất truyền qua phía trung áp:

T4
(t): Công suất máy biến áp T
3
; T
4
truyền lên mạng điện áp 110 kV tại
thời điểm t.
Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:
S
)(t
H
TN
= S
)(t
C
TN
+ S
)(t
T
TN
S
T
TN
(t): mang dấu dơng (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải
công suất về thanh góp trung áp và ngợc lại, mang dấu âm (-) các cuộn dây trung áp
mang tải công suất từ thanh góp trung áp về hệ thống.
Sau khi tính toán, thu đợc bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :
Ta thấy: S
max
C

S
C
=113,095 (MVA)
S
UF
= 24,096 (MVA)Trang 20
S = 178,571 (MVA)
H
T
AT1
F2
~ ~~~
F1
F3
220kV 110kV
AT2
T3
77,250
110,263
120,022
33,013
33,013
F4
T4
110,263
S = 113,095 (MVA)
77,250

Bộ

Với: 2. . K
C
qt
3
. S
dm
TN
= 2. 0,5. 1,4 . 250 = 350 (MVA)
S
max
T
- S
Bộ
= 178,571 - 120,022 = 58,549(MVA)
Ta thấy : 350(MVA) > 58,549 (MVA)

thoả mãn điều kiện kiểm tra.
- Để xác định lợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất
trên máy biến áp liên lạc :
S
CT
=
[ ]
2
1
2
1
max

CT
= 107,974 29,275 = 78,699 (MVA)
Ta nhận thấy rằng : S
CT
= 29,275 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
CH
= 107,974 (MVA) < S
tt
= 125 (MVA)
S
CC
= 78,699 (MVA) <
dm
TN
S
= 250 (MVA)
Vậy không có cấp nào của MBA tự ngẫu bị quá tải.

Trang 21
Trnh Ngc Ngha-5H2
Trờng ĐHL Đồ án
tốt nghiệp
- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thờng:
S
thiếu
= S
VHT

TN
cc
tt
SSSK .2
max



Trang 22
120,022
F4
max
178,571( )
T
S MVA
=
113,095 ( )
C
S MVA
=
164,324( )
VHT
S MVA
=
F2
H
T
~ ~~
~
F1

CT
=
max
T
S
- 2.S
Bộ
= 178,571- 2. 120,022 = - 61,453 (MVA)
S
CH
= S
đmF
- S
UF
-

max
4
1
td
S

= 129,412- 24,096-
4
1
. 37,561 = 95,926 (MVA)
S
CC
= S
CH

H
= S
H
.
H

2
cos1
= 95,926.
2
0,831
= 53,504(MVAR)
S
T
= 61,453(MVA)

P
T
= S
T
.cos
T

= 61,453.0,84 = 51,621(MW)
Q
T
= S
T
.
T

T
T
C
T
H
C
T
T
C
T
Q
U
U
Q
U
UU
P
U
U
P
U
UU


+

=
2 2
(0,5.51,621 0,5.79,186) (0,5.33,344 0,5.53.504) +
= 17,075(MVA)

thiếu
= S
VHT
+ S
C
- S
cc
= 164,324 +113,095 157,379 = 120,04 (MVA)

Trang 23
Trịnh Ngọc Nghĩa-Đ5H2
Trêng §HĐL §å ¸n
tèt nghiÖp
S
thiÕu
= 120,04 (MVA) < S
dù tr÷
= 200 (MVA), nªn khi bÞ sù cè 1 MBA tù ngÉu th×
hÖ thèng huy ®éng ®ñ lîng c«ng suÊt thiÕu hôt.
3) Sù cè 3: Trêng hîp nguy hiÓm nhÊt lµ khi háng MBA liªn l¹c t¹i thêi ®iÓm:
S
min
T
= 142,857( MVA)
Khi ®ã : S
VHT
= 93,159(MVA)
S
C
=95,238 (MVA)

Lúc này 2 bộ máy phát - máy biến áp T
3
; T
4
cung cấp cho phụ tải một lợng công
suất là: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)
Vậy lợng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là:
S
CT
= 240,044 - S
min
T
= 240,044 142,857 = 97,187 (MVA)
Máy phát điện đa công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố
một lợng công suất là:
S
CH
= S
đmF
-
4
1
S
max
TD
- S
UF
= 129,412 - 9,390 21,686 = 98,336(MVA)
Công suất truyền qua cuộn cao lên hệ thống là:
S

= 54,848(MVAR)
S
T
= 97,187 (MVA)

P
T
= S
T
.cos
T

= 97,187.0,84 = 81,637(MW)
Q
T
= S
T
.
T

2
cos1
= 97,187.
2
1 0,84
= 52,732(MVAR)
Công suất của cuộn dây nối tiếp:
S
nt
=

C
T
T
C
T
H
C
T
T
C
T
Q
U
U
Q
U
UU
P
U
U
P
U
UU


+

=
2 2
(0,5.91,637 0,5.81,619) (0,5.52,732 0,5.54,848) +