Đồ án tốt nghiệp
Phần I : Thiết kế nhà máy nhiệt điện
Chơng I
Tính toán phụ tải ,cân bằng công suất
I. Chọn máy phát điện.
Theo yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có tổng công suất
400MW, gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 100MW. Từ đó ta chọn đợc
máy phát điện có các thông số đợc ghi trong bảng sau :
Bảng 1-1 :
Loại máy
phát
S
MVA
P
MW
U
KV
COS
dm

I
kA
X
d
X
d
X
d
Loại kích
thích
TB

P% là công suất tác dụng của phụ tải cho dới dạng %
cos là hệ số công suất của phụ tải.
S
u220
HT S
u110
S
uF
S
td
I.1. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất cấp điện áp máy phát:
-Theo nhiệm vụ thiết kế cho Pmax = 15MW và cos = 0,9.
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
2
1)-(1
cos100
%
)(
max

P
x
P
tS
=
2)-(1
100
%
)(
max

12
14
16
18
20
0 4 8 12 16 20 24
II.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất cấp điện áp trung 110kV :
-Theo nhiệm vụ thiết kế cho Pmax = 100 MW; P% (t) và cos = 0,8.
- áp dụng công thức (1-1)và (1-2) ta có kết quả tính toán ghi ở bảng:
t(h)
0- 4
4-8 8-16 16-20
20 -24
P%(t)
70 80 90 90 75
P
u110
(t) 70 80 90 90 75
S
u110
(t) 87,5 100 112,5 112,5 93,75
Dựa vào bảng tính toán ở trên ta vẽ đợc đồ thị :
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
3
Đồ án tốt nghiệp
93.75
112 .5
112 .5
100
87.5

84.71
74.12
79.41
50
60
70
80
90
100
0 4 8 12 16 20 24
II.4. Tính toán công suất phát toàn nhà máy:
P
max
=P
nm
=4.100=400W
cos =cos
đm
= 0,85
S
max
= P
max
/ Cos =400/0,85 =470 MVA
t(h)
0- 4
4-8 8-16 16-20
20 -24
P%(t)
70 75 95 85 80

SS
+=


Trong đó :
S
nmdm
=470 MVA;=5%
Dựa vào số liệu S
nm
(t)và công thc trên ta tính đợc bảng:
t(h)
0- 4
4-8 8-16 16-20
20 -24
S
nm
(t) 329,41 352,94 447,06 400 376,47
S
td
(t) 19,28 19,99 22,81 21,4 20,69
Đồ thị:
20.69
21.4
19.28
19.99
22.81
0
5
10

td
(t): Phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t
S
u110
(t): Phụ tải ở cấp điện áp trung 110 kV
S
u220
(t): Phụ tải ở cấp điện áp trung 220 kV
S
uF
(t): Phụ tải ở cấp điện áp máy phát
áp dụng công thức trên để tính toán ta có kết quả ghi ở bảng sau:
t 0-4 4-8 8-16 16-20 20-24
S
nm
329,41 352,94 447,06 400 376,47
S
uF
10 11,67 15 13,33 11,67
S
u110
87,5 100 112,5 112,5 93,75
S
u220
79,41 74,12 84,71 84,71 74,12
S
td
19,28 19,99 22,81 21,4 20,69
S
HT

td
=0,1.8000=800MVA.Do đó khi nhà máy bị sự cố thì hệ thống vẫn làm việc
ổn định và đảm bao cung cấp điện liên tục cho phụ tải điên áp trung
3)Từ đồ thị công suất phát toàn nhà máy ta có thể tính đợc lợng điện năng nhà
máy phát ra trong một năm nh sau:
A=365P
nmi
*t
i
=365(280.4+300.4+380.8+340.4+320.4).10
3
=2920000.10
3
KWh
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
8
Đồ án tốt nghiệp
Chơng 2:
các phơng án nối dây cho nhà máy điện:
1 )Đề SUấT PHƯƠNG áN
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong
thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích
kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật .
Cơ sở để để xác định các phơng án có thể là số lợng và công suất máy phát điện ,
công suất hệ thống điện , sơ đồ lới và phụ tải tơng ứng , trình tự xây dựng nhà
máy điện và lới điện
Khi xây dựng phơng án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tẵc chung sau :
Nguyên tắc 1
Có hay không có thanh góp điện áp máy phát
Nếu S

thanh góp điện áp máy phát.Phụ tải địa phơng và tự dùng lấy từ đầu cực máy
phát.
2-Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp,mặt khác
hệ số có lợi = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất
liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
3-Nhà máy gồm 4 tổ máy có công suất 4.100MW.
Với nhận xét trên ta có các phơng án nối đIện cho nhà máy nh sau:
1. Phơng án 1 :
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
10
F1
~
~
~
~
F2 F3
F4
TD+ĐP
TD+ĐP TD TD
B1
B2
B3
B4
220kV
110kV
Đồ án tốt nghiệp
Nhận xét:
- Phơng án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh
góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện -
máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công

~
~
~
F2
F3
F4
TD TD TD
TD
B1 B2
B3
B4
220kV 110kV
F1
~
~
~
~
F2
F3
F4
TD
TD
TD
B1 B2
B3
B4
220kV
110kV
HT
Đồ án tốt nghiệp

220kV 110kV
Đồ án tốt nghiệp

Nhận xét: Phơng án 4 khác so với các phơng án trên,lấy hạ áp maý biến áp tự
ngẫu cung cấp cho phụ tải địa phơng.
+ Ưu điểm:
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Vận hành đơn giản
+ Nhợc điểm:
-rất nhiều máy biến áp.
-chi phí lớn.
* Kết luận:
Qua 4 phơng án đã đợc đa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phơng án 1 và 2
đơn giản và kinh tế hơn so với phơng án 3,4. 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.
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
14
Đồ án tốt nghiệp
chơng iii:
TíNH TOáN CHọN MáY BIếN áP tính tổn thất công
suất và tổn thất điện năng các phơng án
A.PHƯƠNG áN I:
I : Chọn máy biến áp:
- Công suất của các máy biến áp đợc chọn phải đảm bảo cung cấp điện
trong tình trạng làm việc bình thờng tơng ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các
máy biến áp đều làm việc.
- Mặt khác khi có một máy biến áp bất kỳ nào phải nghỉ do sự cố hoặc do
sửa chữa thì các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo tải


H
S
Trong đó : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
15
Đồ án tốt nghiệp
=
220
110220
U
UU
c
Tc

=

= 0,5
S
H
:công suất đa vào phía hạ áp của MBA tự ngẫu
S
H
=S
fđm
S
uFmin
/2-S
tdmax
/4=117,5-10/2-22,81/4=106,8MVA

II. Kiểm tra quá tải của các máy biến áp :
+Quá tải thờng xuyên :
Các máy biến áp đã chọn có công suất định mức lớn hơn công suất cực đại nên
ta không phải kiểm tra quá tải bình thờng.
+Quá tải sự cố:
a.Sự cố B
3
(hoặc B
4
) .
Trờng hợp nguy hiểm nhất là khi S
ut
=

S
utmax
=112.5MVA

(8-20h).
Trong trờng hợp này để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung thì
cuộn dây điện áp trung của máy biến áp B1( B2 ) phải tải một lợng công suất là:
S
TB1(B2)
= [S
u110max
-(S
đmF
-S
tdmax
/4)]/2 =[112.5-(117,5-22,81/4)]/2=0.35 (MVA)

CB1(B2)
= S
HB1(B2)
- S
TB1(B2)
= 105.13-0.35=104.78 (MVA)
Lợng công suất phát về hệ thống là:
S
HT
=2.S
cB1(B2)
-S
u220
=2x104.78-84,71=128.85 MVA
So với công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành bình thờng thì
lợng công suất có thể bị thiếu hụt là :
S
th
=212.04-124.85=87.19 (MVA) nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống thiếu
nhiều.Vậy hệ thống vẫn làm việc ổn định.
b.Máy biến áp tự ngẫu B1 hoặc B2 bị sự cố :
Ta có S
u110max
/S
u110min
=112.5/87.5 nếu ta vẫn cho hai máy phát F3, F4 làm việc
với công suất định mức thì công suất truyền lên thanh góp trung áp qua các máy
biến áp B
3
,B

104.78
105.13
112.5
111,8
124.8
5
S
HT
Đồ án tốt nghiệp
truyền từ trung sang cao là lớn nhất.Vậy trờng hợp nặng nề nhất là khi S
u110min
(0-
4h).
Công suất truyền từ thanh góp trung áp sang phía cao áp của máy biến áp B
2
là.
S
TB2
= (S
B3
+ S
B4
) -S
u110min
= 223,6-87.5 =136.1 (MVA).
Khi đó nếu máy phát F2 phát công suất định mức thì cuộn hạ của máy biến
áp B2 sẽ tải một lợng công suất là:
S
H(B2)
= S

Lớn hơn công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành bình th-
ờng . Nh vậy máy biến áp đã chọn ở trên đạt yêu cầu.
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
18
111,8
TD
B4
110kV
F1
~
~
~
~
F2 F3
F4
TD+ĐP
B1
B2
B3
79,41
V
111,8
87.5
237,9
101.8
5
139,1
158.49
44
HT

1
(S
HT
+S
U220
)
- Phía điện áp trung 110kV : Công suất của cuộn dây điện áp trung đợc phân bố
theo biểu thức sau :
S
T(B1)
= S
T(B2)
=(S
U110
-S
B3
-S
B4
)/2=(S
U110
-223,6)/2
- Phía điện áp hạ của máy biến áp : Công suất đợc phân bố theo biểu thức sau:
S
H(B1)
= S
H(B2)
= S
C(B1)
- S
T(B1)

a. MBA hai dây quấn B3, B4:
Tổn thất điện năng trong máy biến áp bộ đợc tính theo công thức.
T.
S
S
.PT.PAA
2
dm
3B
n043








+==

Trong đó:
P
0
: tổn thất không tải, P
0
=100 MW
P
n
: tổn thất ngắn mạch, P
n























+








T
N
dmB
C
i
C
N

222
.365
Trong đó :
- A : Tổn thất điện năng trong máy biến áp (kWh)
- Po : tổn thất không tải máy biến áp (kW)
-
C
N
P
,
T
N
P
,
H
N
P
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung,
hạ của máy biến áp tự ngẫu.
-
H
i

= 250 (MVA)
)(260
5,0
260
5,0
260
5205,0




5,0
2222
MW
PP
PP
TH
N
CH
N
CT
N
C
N
=






T
N
=






+=






+=
)(780520-
5,0
260
5,0
260
5,0




-5,0
2222
MW

=
= 120.8760 +365.
.}.
200
780
200
.260
200
260. {
222
















+




+ A
B2

= 2.2067628,2=4135256,4(kWh)
-Tổn thất điện năng phơng án 1 tính theo phần trăm:
A
%=
100.
10.1518400
4,4135256
3
=0,27%
V, Tính dòng điện c ỡng bức.
1. Mạch 10 kV :
+ Tại cực máy phát điện :
I
lvcb
= 1,05 . I
đm
= 1,05 .2,76 = 2,9 (kA)
+Đờng dây kép phụ tảI địa phơng:
I
cbkép
=
U
S
kép
.3
=
86,0.5,10.3

cbmax
= 91,9(MVA)
I
cbmax
=
115.3
S
maxcb
= 0,6 (kA)
3. Mạch 220 kV :
I
cbmax
=
230.3
S
maxcb
(kA)
Trong đó: S
cbmax
=MAX{S
đơn
,

; S
bt
;S
scB1
;S
ht
}

Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
22
Đồ án tốt nghiệp
1) Chọn máy biến áp nối bộ B3, B4 :
- Công suất máy biến áp nối bộ 2 cuộn dây đợc lựa chọn theo điều kiện :
S
đmB
S
đmF

S
đmF
= 50 (MVA)
Trong đó : - S
đmF
là công suất định mức máy phát
- S
đmB
là công suất định mức của máy biến áp chọn.
Máy biến áp đã chọn có mã hiệu và tham số trong bảng sau:
Tham số
Mã hiệu
Sđm
MVA
Uc
kV
Uh
kV
Po
kW

đmB

6,98
5,0
4/82,250
4/

=

=

=

tdFdm
H
SS
S
S
đmB
98,6 (MVA)
Ta chọn đợc máy biến áp tự ngẫu ba pha có tham số ghi ở bảng sau :
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
23
Đồ án tốt nghiệp
Tham số
Sđm
(MVA)
U (kV) Po
(Kw)
Pn (kW) Un%

110kV
21,3
21,3
23,9
45,2
49,3
49,3
Đồ án tốt nghiệp
+ Cuộn trung áp của máy biến áp B1 (B2) phải truyền tải sang thanh góp 110kV.
S
TB1(B2)
=
2
)4/82,250(9,91
2
)4/_(
max

=

tdmdmFUT
SSS
= 21,3 (MVA)
+ Công suất cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu
S
H(B1)
= S
H(B2)
= S
đmF

S
HT
=2.S
c(B1)
=2.23,9=49,8(MVA
+So với công suất phát lên hệ thống vao thời điểm này khi vận hành bình thờng
thì công suất bị thiếu hụt:
S
th
=123,38-49,8=73,6(MVA) <S
dtrữ
Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
b) Giả thiết máy biến áp tự ngẫu B1 hoặc B2 bị sự cố :
Đỗ Văn Đức HTĐ3 K45
25