Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Phần I
Thiết kế phần đIện nhà máy đIện
CHƯƠNG I
Tính toán cân bằng công suất lựa chọn 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 suất 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 được đồ thị phụ tải ở các
cấp điện áp.Sau đó đề ra các phương án nối dây
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 thừa phát lên cao áp
Ta tra bảng chọn máy phátTB-50-2các thông số như sau:
Bảng 1_1:
loại thông số định mức Điện kháng tương đối
TB

N v/phút S(MVA) P(MW) U(KV) Cos I
KA

P
p
P
P
P
P

Đại học bách khoa hà nội 1 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
86,0
TtTt
Tt
P
Cos
P
S ==
ϕ
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Và :
82,0
dPtdPt
dPt
P
Cos
P
S
==
ϕ
(MVA)
Trong đó: P

T
=110 (kV)
Công suất tác dụng phía trung lớn nhất: P
Tmax
=110(MW)
Cosϕ = 0,86
Bao gồm 1 lộ đường dây kép 75 (MW)
1 lộ đường dây đơn 35(MVA)
Đề án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % , tính toán về dạng có tên như sau:

(MVA)
Đại học bách khoa hà nội 2 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
110
100
%
100
%
100%
max
max
⋅=⋅=⇒⋅=
T
T
T
Tt
T
Tt
T
P
P

%
.
100
%
100.% MW
P
P
P
P
P
P
P
nm
nmdm
nm
nmt
nmdm
nmt
nm
==⇒=
Và:
8,0
=⇒=
ϕ
ϕ
Cos
Cos
P
S
Tt

% 80 90 80 90 100 100 90 80
P
nmt
(MW) 160 180 160 180 200 200 180 160
S
nmt
(MVA
)
200 225 200 225 225 250 225 200

Đại học bách khoa hà nội 4 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Từ bảng công suất ta có đồ thị phụ tải như sau: 4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG TOÀN NHÀ MÁY:
Phụ tải tự dùng toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
)
250
6,04,0(
83,0
200
08,0)6,04,0(
cos
nmt
nmdm
nmt
td
nmdm

200
1200
200
225
250
225225
S(MVA)
T(h)
16,96
16,96
16,96
18,12
18,12 19,28
18,12
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
5.CÔNG SUẤT PHÁT LÊN HỆ THỐNG
Trong yêu cầu thiết kế không có phụ tải cao áp 220 kV nên công suất phát
lên hệ thống là lượng công suất thừa khi đã cung cấp đủ cho phụ tải
Ở đâylà phụ tải điện áp hạ, trung và tự dùng
Công suất phát lên hệ thống là S
HT)(
tdtTtdptnmtHT
SSSSS
++−=
Trong đó:
S

HT
(MVA) 71,56 84,79 60,95 69,81 72 85,25 74,2 71,56

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải nhà máy phát lên hệ thống như
sau:
`
Nhận xét: Nhà máy có 4 tổ máy với công suất mỗi tổ 50 MW bình thường
nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện áp, thừa mới phát lên hệ thống.
Đại học bách khoa hà nội 6 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
72
60,95
84,79
69,81
85,25
71,56
74,20
71,56
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Nhà máy cung cấp cho phụ tải trung áp là lớn nhất 51% (127,91/250) 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 8,8%
(21,95/250) 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 34% (85,25/250*100)
Lượng công suất này sẽ làm cho hệ thống tăng 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

kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch
Nhà máy có trung tính lưới phát áp 220 kV, trung áp 110 kV là trung tính nối
đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc .Phụ tải trung áp có
đặc điÓm

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.
4,1
72,53
25,85
min
max
==
HT
HT
S
S
do vậy để cấp công suất lên hệ thống ta
cần hai đến ba bé ,trong đó bao gồm cả hai bộ máy phát máy biến áp tự ngẫu

220 kV đắt tiền hơn so với lối bên trung áp 110kV
 Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận
tiện lắp ghép và vân hành
Đại học bách khoa hà nội 8 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 PHƯƠNG ÁN III
1

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 hai cuộn dây 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
Đại học bách khoa hà nội 9 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức tạp, thiết kế bảo
vệ Rơ le sẽ phức tạp hơn so với phương án trên
 Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu
còn lại với khả năng quá tải máy biến áp bộ vẫn có thể cấp cho
phụ tải phía trung vì công suất máy biến áp lớn
 Dòng điện cướng bức qua kháng lớn
 PHƯƠNG ÁN VI
Nhận xét:

B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều
kiện
S
B3đm
= S
B4đm
≥ S
Fđm
S
Fđm
=62,5(MVA) nên ta chọn máy biến áp loại TPDC-63/115/10,5. Tra
bảng thông số sau:
Bảng II_1
loại
S
đm
(MVA)
điện áp cuộn dây kV
U
N
% I
0
% số lượng
giá 10
3
rúp
C T H
∆P
0
∆P

+−≥=
∑
=
α
Từ đó ta chọn máy biến áp B
1
, B
2
loại ATDCTH -100
Bảng II_2
Đại học bách khoa hà nội 11 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
)(8,97)
2
28,19
56,17(5,62.2
5,0.2
1
21
MVASS
dmBdmB
=






+−≥=
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy

h
- 20
h
tương ứng với thời điểm này phụ tải các cấp điện áp
khác là:
S
đP
=17,56 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)
S
td
=19,28(MVA) S
HT
=85,25(MVA)
Trường hợp 1: khi sự cố một bộ máy phát _ máy biến áp bên trung (sự cố
B
3
, B
4
) giả sử hỏng B
3
. khi máy biến áp B
3
ngừng làm việc thì biến áp B
4
còn
lại, kể cả B
1
, B

m
td
FdmToB
=−=−=
•
Trong đó: S
Bé T
là công suất một máy biến áp bên trung tải
Phân bố công suất khi sự cố như sau:
Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
Đại học bách khoa hà nội 12 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
48,9(MVA)
48,9(MVA)
35,155(MVA)
13,875(MVA)
13,875(MVA)
57,68(MVA)
B4
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
)(9,48]56,17
2
28,19
5,622[
2
1
]
2
2[

•
phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(785,13115,359,48
)(2)(1)(2)(1
MVASSSS
TBHBCBCB
=−=−==
Công suất thiếu về hệ thồng so với lúc bình thường là:
t
)(100)(68,57785,13225,85
)(1
ˆ
MVAMVASSS
CBHTuethi
<=⋅−=−=
′
)(100
)(
MVASS
BdmCB
=<
)(50100.5,0.
)(
MVASSS
BdmtHB
===<
α
50
)(
=<

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
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)
PhÝa trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải sau:
S
B2(T)
= S
T
max
- 2.S
béT
= 127,91 - 2.57,68 =12,55 (MVA)
Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu B2 sẽ mang tải như sau:
Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thường là:
S
thiếu
= S
HT
- S
B2(C
=85,25-57,45=27,8(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

)SS(
2
1
S
2
1
béTt
T
TN
∑
−=
Phía cao của tự ngẫu sẽ mang tải:
2
FHT
C
TN
S
S
=
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

)(45,5755,1270
)(2
max
)(2)(2
MVASSS
TBHBCB
=−=−=
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
S
T
TN
(MVA) -12,915 -6,515 -6,515 -0,12 -0,12 12,55 -0,12 -12,915
S
H
TN
(MVA) 22,87 35,89 23,97 34,79 35,88 55,18 36,90 22,87
Dấu trừ trong bảng trên có nghĩa là trong khoảng thời gian đó công suất
được truyền từ thanh góp 110 kV sang thanh góp 220kV qua máy biến áp liên
lạc
2. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP
a. máy biến áp nối bộ B3, B4
B3, B4 được tính tổn thất điện năng theo công thức sau:
)()(
1

2
0
kWhT
S

1
8760.59.2
2
kWhA
×+=∆
bé
∆A
bé
= 4631750 (kWh)
b. máy biến áp tự ngẫu liên lạc
Tổn thất điện năng theo công thức sau:
i
Bdm
HN
HN
Bdm
iT
NT
Bdm
iC
CNTN
t
S
S
P
S
S
P
S
S

là công suÊt qua các cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp
Tính: ∆P
N_C
; ∆P
N_T
; ∆P
N_H

α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5)
∆P
N_C,T
= 290 (kW) đã cho
Đại học bách khoa hà nội 15 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
( )
( )
( )
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HTNHCN

22
____
___
22
____
___
22
____
___
______
=






+
+−=






+
+−=∆
=



+=∆
===∆=∆
Từ công thức trên ta tính cho một máy
)(6,1123756
)(6,1123756}2])
100
87,22
.(390)
100
915,12
.(130)
100
78,35
.(130[
2])
100
9,36
.(390)
100
12,0
.(130)
100
10,37
.(130[
3])
100
18,55
.(390)
100
55,12

.(130)
100
48,30
.(130[
3])
100
89,35
.(390)
100
33,38
.(130)
100
40,42
.(130[
5])
100
87,22
(390)
100
915,12
.(130)
100
78,35
.(130.{[3658760.65
222
222
222
222
222
222

2TN
= 2. ∆A
TN
= 2.112356,6 = 2247513 (kWh)
Tổn thất điện năng phương án một là:
∆A
1
= ∆A
2TN
+ ∆A
bé
= 2247513+4631750=6879263 (kWh)
3. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Phụ tải điện áp máy phát

Đại học bách khoa hà nội 16 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
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
)(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
S
SSS

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
35,10
5,62
.05,1
3
.05,1.05,1 kA
U
S
II
F
dm
pdmCb
====
 Dòng cưỡng bức mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu
)(849,3
3.5,10
100.4,1.5,0
3


====
φ
 Về phía máy biến áp nội bộ:
)(344,0
3115
5,62
.05,1
3115
.05,1 kA
S
I
Fdm
Cb
===
 Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu:
Theo kết quả tính toán ở mục máy biến áp tự ngẫu (chương II_I_2 ) và
phân bố công suất ở bảng II_3 ta có:
Khi bình thường: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 12,915MVA (trang13)
Khi sự cố 1: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 35,115MVA (trang11)
Khi sự cố 2: S
B2(T)
= 12,55MVA (trang12)

S
I
HT
cb
===
Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu
Theo kết quả đã tính ở mục chọn máy biến áp tự ngẫu (I-1-b); mục phân
bố công suất ở bảng II-3 ta có:
Khi bình thường:
( ) ( )
( )
MVASS
CBCB
63,42
max
2
max
1
==
(trang 13)
Khi sự cố 1 :
785,13
)(2)(1
==
TBTB
SS
(MVA) (trang11)
Khi sự cố 2 :
( )
( )


S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây (kA)
C T H ∆P
0
P
N
TPDC 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,1
2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU B1, B2:
a. 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 B1, B2 cùng theo điều kiện sau:
)(48,155]
4
28,19
356,175,623[
5,0.2
1
]
4
3([
2
1
2
1
21
max

Tổn thất
(kW)
U
N
%
I
%
Sè
Lượng
C T H
∆P
0
∆P
N-C-T
C - T C - H T - H
ATDCTH 160 230 121 11 85 380 11 32 20 0,39 02
b. Kiểm tra sự cố:
Sù 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)

2
1
]
4
.3.3[
2
1
21
MVA
S
S
SSS
dp
td
FdmHBHB
=−−×=
−−==
 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
====

α
α
Vậy máy biến áp không bị quá tải
Đại học bách khoa hà nội 20 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 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 MVAMVA
>=+××
Điều kiện trên thoả mãn:
Phân bố công suất khi sự cố như sau.
 Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu B2 mang tải như sau:
Khả năng phát
dm
td
Fdm)H(2B
S

)(2)(2
MVASSS
TBHBCB
=−=−=
 Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thường là
Đại học bách khoa hà nội 21 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
63,955
63,955
13,485
13,485
77,44
77,44
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện

)(100
)(48,4377,4125,85
)(2
MVASS
MVASSS
dt
ThiÕu
CBHT
ThiÕu
=<
=−=−=
⇒ Điều kiện thoả mãn
Như vậy: Máy biến áp không bị quá tải phía trung và phía hạ quá tải
trong phạm vi cho phép

TN
C
TN
H
TN
SSS
+=
Từ công thức trên và dựa vào bảng I_5 ta có bảng phân bố công suất sau:
Bảng II_6
Đại học bách khoa hà nội 22 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
57,68
70,23
41,47
112
f4
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Giê 0 - 5 5 - 8 8 - 11 11 - 14 14 - 17 17 - 20 20 - 22 22 - 24
S
TN
C
35,78 42,40 30,48 34,91 36 42,63 37,10 35,78
S
TN
T
15,925 22,325 22,325 28,72 28,72 35,115 28,72 15,925
S
TN
H

.(P[.365.
n
1
.TPnA
2
dm
H_N
H_N
2
Bdm
iT
T_N
2
Bdm
C
C_N0TN
Tính ∆P
NC
; ∆P
NT
; ∆P
NH

α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5 )
∆P
NCT
= 380 (đã cho trước)
căn cứ vào giá trị nay ta tính được các thành phần ∆P
NC
,∆P

___
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HNTCNH
HNNH
HNCHNT
NTTN
HNCTNC
TNCNC
HNCHNTTNC
=
+
+−×=
−
+−×=∆
=
−
+×=
−
+×=∆
=
−

160
71,51
.(570)
160
925,15
.(190)
160
78,35
.(190[
2])
160
82,65
.(570)
160
72,28
.(190)
160
10,37
.(190[
3])
160
75,77
.(570)
160
115,35
.(190)
160
63,42
.(190[
3])

160
73,64
.(570)
160
325,22
.(190)
160
40,42
.(190[
222
222
222
222
222
222
222
kWh
=×+++
+×+++
+×+++
+×+++
+×+++
+×+++
+×+++
)(1630031 kWhA
TN
=∆⇒
Vậy: Tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu B1; B2 là:
)(3260062163003122
2

2
1
)
3
4
(
(
2
1
max
2
kA
U
S
SS
I
td
PdmFdm
bTk
=
+
×+×
−
=
+−
×=
*Khi sự cố máy phát F1:
Công suất qua máy biến áp B1; B2 là:
MVAS
S




−−==
Công suất qua kháng phân đoạn là:
( )
MVASSS
BqBpdquaK
772,52
82,0
5,1.2
114,49
211
=+=+=
*Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B
2
:

Fdm
max
pd
1pddm1Bqk
S
4
S
SS.α.4,1S
−++=
MVAS
qk
64,615,62