ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
PHẦN 1 : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN
CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY.
1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.
Khi thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện thì vấn đề đầu tiên là lựa chọn
máy phát điện. Khi lựa chọn máy phát điện phù hợp sẽ thuận tiện cho việc xây
dựng cũng như vận hành về sau.
Ở đây nhà máy cần thiết kế là nhà máy NĐNH gồm 4 tổ máy có công
suất 4 x 100MW. Từ yêu cầu thiết kế ta chọn máy phát điện cùng loại và đều là
máy phát điện đồng bộ tuabin hơi kiểu TBΦ-100-2 có các thông số kỹ thuật
sau :
Loại máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tương đối
N
V/phút
S
MVA
P
MVV
U
KV
cosϕ
I
KA
X ⊃d X⋅d
Xd
TBΦ-100-2
3000 117,5 100 10,5 0,85 6,5 0,183 0,263 1,8
1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

)t(P
)t(S
(MVA)
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát.
P
max
= 14 MW; cosϕ = 0,80
Áp dụng công thức trên ta có bảng kết quả sau :
Khoảng thời
gian
Công
Suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
P% 70 85 80 85 85 100 90 70
P
UF
(t) MW 9,8 11,9 11,2 11,9 11,9 14 12,6 9,8
S
UF
MVA 12,25 14,87 14 14,87 14,87 17,5 15,75 12,25
Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát :
2. Phụ tải điện áp trung 110 KV.
P
max
= 130 MW; cosϕ = 0,85
Ta có bảng kết quả tính toán như sau :
Khoảng thời
gian
Công
suất

Ta có bảng tính toán như sau :
Khoảng thời
gian
Công
suất
0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24
P% 80 80 90 90 100 100 90 80
P
UC
(t) MW 104 104 117 117 130 130 117 104
S
UC
MVA 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35
Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao :
3
5 8 11 14 17 20 22 24
100
200
S
UT
t(h)
107,05
MVA
122,35
137,65
152,94
122,35
137,65
122,35
107,05

S
NM
(t) MVA 376 423 470 470 470 470 423 376
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :
5. Phụ tải tự dùng :
Công suất tự dùng của nhà máy được tính theo công thức :








+
ϕ
α
=
NM
NM
td
NM
td
S
)t(S
.6,04,0
cos
P
.
100

423
376
0
423
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Đồ thị công suất tự dùng được vẽ như sau :
6. Tính lượng công phát lên hệ thống :
Công suất phát về hệ thống được xác định theo công thức :
S
HT
(t) = S
NM
(t) – [S
td
(t) + S
T
(t) +S
UF
(t)+S
C
(t)]
Trong đó : - S
NM
(t): công suất nhà máy tại thời điểm t.
- S
td
(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
- S
T
(t) : công suất phụ tải trung tại thời điểm t.

S
UC
(MVA)
122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35
S
HT
(MVA)
104,3 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3
Biểu đồ công suất phát lên hệ thống :
5
5 8 11 14 17 20 22 24
30
S
TD
t(h)
MVA
30,05
34,15
0
32,09
32,09
30,05
5 8 11 14 17 20 22 24
100
S
TD
t(h)
MVA
104,3
0

S
C
(MVA) 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35
S
HT
(MVA) 104,3 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3
S
Σ
C
(MVA)
226,65 253,69 284,2 268,04 298,63 280,7 252,81 226,65
8. Biểu đồ cân bằng công suất toàn nhà máy :
6
5 8 11 14 17 20 22 24
S
TD
t(h)
MVA
0
450
400
350
300
250
200
150
100
50
30,05
S

342,24
307,84
271,7
324,31
376 376
423
423
470
S
HT
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỔNG HỢP TOÀN NHÀ MÁY Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP
1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Căn cứ vào kết quả tính toán cân bằng công suất ta rút ra một số nhận
xét sau trước khi đưa ra các phương án nối điện của nhà máy.
Nhiệm vụ chủ yếu của nhà máy điện là cung cấp điện cho phụ tải cấp
điện áp 110KV và cung cấp điện cho phụ tải cao áp 220KV còn lại phát về hệ
thống 220KV.
Công suất phụ tải địa phương nhỏ hơn so với công suất của tổ máy :
%89,14100x
5,117
5,17
100x
S
S
ñm
max
UF
==
Nên không cần thanh góp điện áp máy phát.

∼
F
4
B
4
220 KV
S
C
110 KV
∼
F
3
B
3
S
T
∼
F
1
B
1
S
TD
S
UF
∼
F
2
B
2

S
T
∼
F
2
B
2
S
TD
S
UF
∼
F
3
B
3
S
TD
∼
F
1
B
1
S
TD
∼
F
4
B
4

B
4
∼
F
3
B
5
S
TD
∼
F
4
B
6
S
TD
∼
F
1
B
1
S
TD
∼
F
2
B
2
S
TD

S
C
∼
F
3
B
3
S
T
∼
F
1
B
1
∼
F
2
B
2
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MVA(5,117SS
FñmñmB
3
=≥
Do đó ta chọn :
)MVA(5,117SSS
FñmñmBñmB
43
=≥=
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn máy biến áp B

Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
theo điều kiện :
FñmñmBñmB
Sx
1
SS
21
α
≥=
Trong đó :
- α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.
α =
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=
−
=
−
- S
Fđm
: công suất định mức của máy phát (MVA).
Do đó ta chọn :

N
% I
o
%
C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H
250 230 121 11 120 520 260 260 11 32 20 0,5
3. Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi sự cố.
Sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra vào thời gian phụ tải trung áp 110KV
cực đại tức là từ 11 ÷ 14h. Khi đó :
)MVA(94,152S
max
T
=
)MVA(04,268S
C
=
Σ
)MVA(87,14S
UF
=
+Trường hợp hỏng 1 bộ máy phát điện – Máy biến áp bên trung áp (giả
sử hỏng B
3
).
12
HT
S
C
S
Tmax

3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
- Bộ máy phát điện – Máy biến áp sẽ cung cấp cho phụ tải trung áp một
lượng là :
)MVA(96,108
4
15,34
5,117S
4
1
SS
maxTDFñmboä
=−=−=
- Công suất cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :
)MVA(99,21
2
96,10894,152
2
SS
S
boämaxT
CT
=
−
=
−
=
- Công suất cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :

C
– 2.S
CC
= 268,04 – 2.79,54 = 108,96 (MVA)
* Nhận xét :
Ta thấy : S
CH
= 101,53 (MVA) < S
tt
= α.S
đmTN
= 0,5.250 = 125 (MVA)
S
CT
= 21,99 (MVA) < (1 - α).S
đmTN
= 125 (MVA)
S
CC
= 79,54 (MVA) < S
đmTN
= 250 (MVA)
Như vậy không có cuộn nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
Công suất thiếu = 108,96 (MVA) < công suất dự trữ = 150 (MVA).
13
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
+ Trường hợp hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (giả sử hỏng B
1
).

4
S
S.2S
td
Fñmboä2
=






−=






−=
Lượng công suất thừa từ trung áp 110KV chuyển qua cuộn trung của
máy biến áp tự ngẫu B
2
sang cuộn cao lên thanh góp 220KV là :
S
CT
= S
2 bộ
– S
Tmin

B
1
∼
B
2
97,74 (MVA)
210,66
(MVA)
112,92
(MVA)
108,96
(MVA)
108,96
(MVA)
F
1
F
2
F
3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
- Công suất cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải :
S
CC
= S
CH
+ S
CT

bị quá tải.
Mặt khác: S
thiếu
= 15,99 (MVA) < S
dự trữ
= 150 (MVA)
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
- Trường hợp phụ tải trung áp cực đại tức là từ 11
h
00 đến 14
h
00
Khi đó :
)MVA(94,152S
max
T
=
.
S
UF
= 14,87 (MVA).
S
Σ
C
= 268,04 (MVA).
Cả hai bộ máy phát điện – máy biến áp B
3
và B
4
sẽ cung cấp cho phụ tải

= 217,93 (MVA)
Lượng công suất thừa từ trung áp 110KV chuyển qua cuộn trung của
máy biến áp tự ngẫu B
2
sang cuộn cao lên thanh góp 220KV là :
15
HT
∼
B
4
S
C
∼
B
3
S
T
∼
B
1
∼
B
2
94,09 (MVA)
159,08
(MVA)
64,99 (MVA)
108,96
(MVA)
108,96

- S
UF
= 117,5 -
4
15,34
- 14,78 = 94,09 (MVA)
• Công suất cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu B
2
sẽ mang tải :
S
CC
= S
CH
+ S
CT
= 94,09 + 64,99 = 159,08 (MVA)
• Công suất thiếu về thanh góp cao 220KV so với lúc bình thường :
S
thiếu
= S
Σ
C
– S
CC
= 268,04 – 159,08 = 108,96 (MVA)
Nhận xét :
S
CH
= 94,09 (MVA) < S
tt

4
15,34
5,117
4
S
SSS
maxTD
FñmBB
43
=−=−==
- Phân bố công suất trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu B
1
và
B
2
:
+ Công suất truyền qua cuộn cao áp của 1 máy biến áp tự ngẫu :
)t(S
2
1
)t(S)t(S
CBCBC
21
Σ−−
==
Trong đó :
S
Σ
C
(t) : công suất phát về thanh góp cao theo thời gian (MVA).

theo thời gian (MVA).
S
T
(t) : công suất của nhà máy phát cho phía trung áp theo thời
gian (MVA).
:)t(S);t(S
43
BB
công suất truyền qua máy biến áp B
3
và B
4
theo
thời gian (MVA).
+ Công suất truyền qua cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
theo thời gian (MVA).
S
H
(t) = S
C
(t) + S
T
(t)
Trong đó :
S
H
(t) : công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu B

−−
=
58,16 79,06 101,97 101,53 101,53 100,22 78,63 58,16
Dấu (-) chứng tỏ chiều công suất đi từ phía trung áp sang cao áp 220KV.
5. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
Với máy biến áp 3 pha 2 dây quấn B
3
và B
4
thì tổn thất điện năng được
tính theo công thức :
)KWh(8760.
S
S
.PP.8760A
2
ñm
2
B
No
∆+∆=∆
Trong đó :
∆P
o
: tổn thất không tải trong máy biến áp (KW).
∆P
N
: tổn thất công suất ngắn mạch (KW).
S
đm

2
ñmB
o
iii
S.PS.PS.P.t.
S
365
8760.PA
Trong đó :
∆P
o

: tổn thất không tải của máy biến áp tự ngẫu (KW).
iii
HTC
S;S;S
: công suất tải qua các cuộn cao, trung, hạ của máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm t
i
(MVA).
∆P
NC
; ∆P
NT
; ∆P
NH
: tổn thất công suất ngắn mạch trong các cuộn
cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu (KW).
Ta có :
)KW(260

−
α
∆
+∆=∆
−−
−
)KW(260
5,0
260260
520.5,0
PP
P.5,0P
2
2
HNC
2
HNT
TNCNT
=








−
+=






+
+−=






α
∆
+
α
∆
+∆−=∆
−−
−
)hMVA(19,4105502.32,1132.41,1263.35,143
31,1493.02,1343.1,1423.84,1265.32,113S.t
2222
222222
Ci
i
=+++
++++=
∑
18

74,177970.78008,52391.26019,410550.260
250
365
120.8760AA
2
BB
21
+++=∆=∆
)KWh(34,2564822AA
21
BB
=∆=∆
Tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án 1 là :
)KWh(44,1220650538,3538430.234,2564822.2
AAAAA
1321
BBBB
=+=
∆+∆+∆+∆=∆
6. Tính dòng cưỡng bức của các mạch
Các khí cụ điện và dây dẫn có 2 trạng thái làm việc bình thường và
cưỡng bức. Ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng bình thường I
bt
và
dòng cưỡng bức I
cb
.
Tình trạng làm việc bình thường là tình trạng mà không có phần tử nào
của khu vực xét bị cắt. Dòng điện làm việc bình thường I
bt

do đó
)KA(384,0
230.3
94,152
I
LVCB
==
- Mạch máy biến áp tự ngẫu : khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu thì máy
còn lại đưa vào hệ thống 1 lượng công suất là :
Như đã phân tích ở phần trước :
+ Khi bình thường
)MVA(31,149SS
21
BCBC
==
−−
+ Khi sự cố hỏng bộ máy phát điện - máy biến áp :
)MVA(54,79SS
21
BCBC
==
−−
+ Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (B
1
) :
)MVA(66,210SSS
CTCHBC
2
=+=
−

ñm
LVCB
==
ϕ
=
- Máy biến áp nối bộ :
)KA(62,0
115.3
5,117
.05,1
U.3
S
.05,1I
ñm
Fñm
LVCB
===
- Về phía trung áp máy biến áp tự ngẫu : theo kết quả phân bố công suất
ta có :
+ Khi bình thường :
)MVA(16,55SS
T2T1
BB
==
+ Khi sự cố hỏng bộ máy phát điện – máy biến áp :
20
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MVA(99,21SS
T2T1
BB

U.3
S
.05,1I
ñm
Fñm
LVCB
===
7. Bảng tổng kết dòng điện làm việc cưỡng bức ở các cấp điện áp :
Cấp điện áp (KV) I
LVCB
(KA)
220 0,529
110 0,62
10,5 6,784
B. PHƯƠNG ÁN 2
2.2. Chọn máy biến áp :
SƠ ĐỒ NỐI DÂY
21
HT
S
C
S
T
∼
B
2
∼
B
3
∼

1
S
≥ S
Fđm
= 117,5 (MVA)
ñmB
4
S
≥ S
Fđm
= 117,5 (MVA)
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn máy biến áp B
1
và B
4
là máy biến áp 3
pha 2 cuộn dây.
- Máy biến áp B
1
chọn loại : T Д Ц -125-242/10,5 có S
đm
= 125(MVA).
- Máy biến áp B
4
chọn loại : T Д Ц -125-121/10,5 có S
đm
= 125(MVA).
Bảng thông số máy biến áp :
Loại MBA
S

α
≥=
Fñm
ñmBñmB
S
SS
32
Trong đó :
- α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.
- S
Fđm
: công suất định mức của máy phát (MVA).
Do đó :
)MVA(235
5,0
5,117
SS
32
ñmBñmB
=≥=
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn B
2
và B
3
là máy biến áp 3 pha kiểu
ATДЦTH-250-230/121/11.
Các thông số của máy được cho ở bảng sau :
S
đm
(MVA)

a. Trường hợp 1 :
Hỏng 1 bộ máy phát biến áp B
4
như hình vẽ :
Trường hợp này sự cố nguy hiểm nhất xảy ra từ 11 ÷ 14
h
khi đó phụ tải
điện áp trung cực đại :
Ta có :
)MVA(94,152S
max
T
=
S
Σ
C
= 268,04 (MVA)
S
UF
= 14,87 (MVA)
Ta tính được các dòng công suất mà các cuộn cao, trung, hạ của máy
biến áp tự ngẫu tải được như sau :
- Công suất cuộn trung của một máy biến áp tự ngẫu:
(MVA) 76,47
2
152,94

2
S
S

(MVA)
25,06 (MVA)
76,47 (MVA)
76,47 (MVA)
F
1
F
2
F
3
F
4
ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn
)MVA(53,101
4
15,34
2
87,14
5,117
4
S
S
2
1
SS
td
UFFñmCH
=−−=
−−=
- Công suất còn thừa phát lên phía cao của 1 máy biến áp tự ngẫu :

S
CC
= 25,06 (MVA) < S
đm
= 250 (MVA)
Do đó không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.
Mặt khác công suất thiếu S
thiếu
= 108,96 (MVA) < S
dt
= 150 (MVA).
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
b. Trường hợp 2 :
Hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu (giả sử hỏng B
2
). Sơ đồ nối dây như hình vẽ :
Trường hợp nguy hiểm nhất là lúc phụ tải điện áp trung cực đại.
Khi đó :
)MVA(94,152S
max
T
=
24
HT
S
C
S
Tmax
∼
B

)MVA(87,14S
UF
=
- Công suất cuộn trung của B
3
phải mang tải :
)MVA(98,4396,10894,152SSS
4boä
max
TCT
=−=−=
- Công suất cuộn hạ của B
3
:
)MVA(09,94
4
15,34
87,145,117
4
S
SSS
td
UF
FñmCH
=−−=−−=
- Công suất cuộn cao của B
3
sẽ mang tải :
S
CC

đm
= 250 (MVA)
Do đó không có cuộn dây nào của B
3
bị quá tải.
Mặt khác công suất thiếu : S
thiếu
= 108,97 (MVA) < S
dt
= 150 (MVA).
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
4. Tính toán phân bố công suất trong máy biến áp.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các bộ máy phát điện – Máy
biến cứ 2 dây quấn B
1
và B
4
luôn vận hành định mức suốt năm.
)MVA(96,108
4
15,34
5,117
4
S
SSS
max
td
FñmBB
41
=−=−==