Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Mục Lục.
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất..................................................3
Nêu các phơng án và chọn MBA...............................................................9
So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u.................................15
Tính toán dòng ngắn mạch......................................................................26
Chọn khí cụ điện và dây dẫn....................................................................40
1
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Lời nói đầu.
Đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện
giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong
cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của
xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện
năng cho phụ tải.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chơng trình của ngành phát dẫn
điện em đợc nhà trờng và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngng hơi gồm 4 tổ
máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10,5KV và
phát vào hệ thống 220KV.
Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ tận tình
của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và h-
ớng dẫn tận tình của thầy giáo TS Trần Bách đến nay em đã hoàn thành bản đồ
án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không
tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận đợc sự góp ý bổ xung của các
thầy cô giáo và các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn
lời cảm ơn chân thành nhất!
Sinh Viên:
2

I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dới dạng bảng
theo % công suất tác dụng và hệ số cos. Từ đó ta tính đợc phụ tải ở các cấp
điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau:
TB
t
t
Cos
P
S

=
với :
100
%.
max
Pp
P
t
=
.
Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).
Cos
TB
là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải.
I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy gồm 4 tổ máy có: P
Gđm
= 100 MW, Cos
đm

S

=
với :
100
%.
max
Pp
P
t
=
.
Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong
bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1.
Bảng 1-2
T(giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
P%
90 100 100 100 90 90 90 80
P
NM
(t) MVA
360 400 400 400 360 360 360 320
S
NM
(t) MVA
423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5
Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
I.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy:
Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy
với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau:

376.5
423.5
5 13 22 24
500
400
300
200
100
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
: Hệ số % lợng điện tự dùng.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng
nhà máy theo thời gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-1.
Bảng 1-3
T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
S
NM
(t) MVA
423,5 470,4 470,4 470,4 425,5 423,5 423,5 376,5
S
td
(t) MVA
26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8
Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy.
I.2.3. Phụ tải địa phơng:
Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho P
max
= 38 MW, Cos = 0,85 với công thức
sau:
( )
( )

S
đp
(t)MVA
31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3
5
S
td
(t) MVA
T(h)
26.516.5
28.2
24.2
5 13 22 24
10
20
30
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.

Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng.
I.2.4. Đồ thị phụ tải điện áp cao (220kv).
Phụ tải điện áp cao P
max
= 220 MW, Cos = 0,87 với công thức sau:
( )
( )
TB
c
c
Cos
tP

đp
(t)MVA
44.7
40.2
31.3
40.2
35.8
31.3
0
10
20
30
40
50
5 14 17 20 22 24
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp cao.
I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công
suất phát vào hệ thống .
Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
S
NM
(t) = S
td
(t) + S
đp
(t) +S
c
(t) +S
HT

c
(t)
227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3
S
HT
(t)
138,1 153,5 153,5 153,5 129,2 124,7 129,2 118,1
7
T(h)
S
c
(t)
0
100
200
300
5 13 22 24
252.9
227.6
202.3
227.6
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống.
I.4. Các nhận xét.
I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp.
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy
phát phụ tải P
max
= 38MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 100 MW và
toàn nhà máy thiết kế.

124.7
118.1
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Chơng II.
Nêu các phơng án và chọn MBA.
II.1. Nêu các phơng án.
Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ
nối điện chính. Vì khi chọn đợc sơ đồ nối điện chính hợp lý, không những đảm
boả về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Phơng án I:
Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phơng án 1.
Phơng án II:
Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II.
9
G
1
G
2
G
3
G
4
B
1
TD
B
2
B
3
TD TD

1
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
II.2. Chọn máy biến áp cho các phơng án.
II.2.1. Chọn công suất máy biến áp.
Phơng án I:
Máy biến áp bộ.
Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S
đmB1
S
Gđm
= 117,6 MVA.
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở
bảng 2-1 sau:
Loại T125/10,5
Bảng 2-1
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P

SSSS
max
min
= 3ì11,7 - (35,8 +3/4.18,8) = 298,2 MVA.
S
đmB
= 298,2/2 =149,4 MVA.
Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPH 160/10,5 có các thông số nh
bảng 2-2 sau:
Bảng 2-2
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I

min,
2
1
2
1
43
=
=
MVA65,922,28
2
1
8,356,1172
2
1
=












ì
Chọn máy biến áp B
3

Đối với máy phát máy biến áp 2 cuộn dây G
1
- B
1
để thuận tiện cho
việc vận hành. cho tải với độ thị bằng phẳngtrong suốt quá trình làm việc cả
năm.
S
B1
= S
Gđm
S
td
= 117.6 0.06ì117.6 = 110.5 MVA
Phụ tải qua 2 máy biến áp B
2
, B
3
đợc tính nh sau :
- Phụ tải truyền lên cao :
S
C-B2,B3
=
2
1
ì( S
c
(t) S
B1
)

11
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
phụ tải qua 2 máy biến áp B
3
, B
4
:
+ Công suất tải lên cao :
S
C B3B4
=
2
1
ì(S
c
(t) S
B1
S
B2
)
Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở
bảng 2-5 sau:
bảng 2-5 :
MVA\ t(h)
0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24
S
B1
= S
B2
110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5

Bb
= 125MVA
S
đmB
: công suất định mức của máy biến áp liên lạc.
S
th
= 406.4 125 1.4ì160 = 57.4MVA .
Ta thấy S
th
= 57.4 < S
dt
=200MVA . Vậy máy biến áp chọn không bị quá tải
khi sự cố một máy biến áp liên lạc.
b. Phơng án II:
Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:
Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp B
3
là:
S
th
= S
TGC
2ìS
Bb
1.4ìS
đmB
=
= 406.4 2ì125 1.4ì100 = 16.4MVA .
Ta thấy S

ì+ì=
2
1
.
Trong đó:
T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h.
S
b
: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T.
Máy biến áp B
1
có các số liệu sau:
+ P
O
= 115 KW.
+ P
N
= 380KW.
+ S
b
= 110,5MVA.
Từ các số liệu đó ta tính đợc tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp
B
1
.
( )
( )
.71.36088760
125
5.110

S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-4.
P
O
= 140 KW.
P
N
= 525 KW.
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
2
,B
3
là:

( )
=






ì+ì+ì+ìì+ìì=
2105116.12765.14756.127
160
525.0
365876014.02

b
NOBB
ì








ì+ìì=
=
( )
( )
.42.7214)8760
125
5.110
38.08760115.0(2
2
2
2,1
MwhA
BB
=ìì+ìì=
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
3
,B
4
đợc tính theo công thức:

= 360 KW.
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
3
,B
4
là:

( )
=






ì+ì+ì+ìì+ìì=
27.49114.5767.9254.57
100
36.0
3658760094.02
2222
2
4,3 BB
A
=4517.1Mwh.
Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phơng án II là:
A

= A
B1,B2

'
KA
U
S
I
cdm
HT
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
Htmax
là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép, S
Htmax
=
153.5MVA .
Mạch phụ tải phía điện áp cao.
.664.0
2203
9.252
3
max
''
KA
U
S
I

B
3
TD TD
TD
S
đp
S
c
220kv
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Dòng điện cởng bức đợc xác định theo điều kiện làm việc cởng bức của
máy phát G
1
.
.324.0
2203
6.11705.1
3
05.1
1
'''
KA
U
S
I
cdm
dmG
cb
=
ì

ì
ì
=
Vậy dòng điện làm việc cởng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I
cb1
= 0.664 kA.

Dòng cởng bức ở cấp điện áp máy phát:
Mạch máy biến áp phía hạ áp.
.317.12
5.103
1604.1
3
2
KA
U
SK
I
hdm
dmBqtsc
cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy phát phía hạ áp.

3
1
2.28
4
3
7.446.1172
2
1
3
1
4
3
2
2
1
maxmaxmax
'
=ì+






ììì=
=ì+









ììì=
=ì+






ììì=
Dòng cởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
là:
16
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
.598.5
5.103
808.101
3
'
'
KA
U
S
I
hdm
cb

maxmin
MVASSSS
TDdFdmFth
=ìì=ì=

Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp .
K
qtsc
ìS
đmB
= 1.4ì160 =224 MVA .
Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải max là:
.35.1287.44
3
1
2.28
4
1
6.117224
3
1
4
1
maxmax
''
MVA
SSSSKS
dFTDdmFdmBqtsccb
=ì+ì+=
=ì+ì+ì=

hdm
cb
cb
=
ì
=
ì
=
Vậy dòng cởng bức qua kháng lớn nhất là: I
cb4
= 7.057 KA.
b. Phơng án II: hình 3-2.
17
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Hình 3-2: Sơ đồ nối điện phơng án II.
Dòng cỡng bức phía cao áp:
Mạch đờng dây về hệ thống.
Dòng làm việc cởng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt.
.403.0
2203
5.153
3
max
'
KA
U
S
I
cdm
HT

với: S
cmax
là công suất ở phụ tải cao, S
cmax
= 252.9 MVA.

Mạch máy biến áp B
1
,B
2
:
Dòng điện cởng bức đợc xác định theo điều kiện làm việc cởng bức của
máy phát G
1
,G
2
:
.324.0
2203
6.11705.1
3
05.1
1
'''
KA
U
S
I
cdm
dmG

ì
ì
=
ì
ì
=
18
G
2
G
3
G
4
B
1
TD
B
2
B
4
TD
TD
TD
S
đp
S
c
220kv
B
3

5.103
6.11705.1
3
05.1
3
KA
U
S
I
hdm
dmG
cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Dòng cởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
3
.
Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min.
+
Phụ tải max:
Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải max là:
MVA
SSSSS
dFTDdFdmGcb
75.517.44


ìì=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA
SSSSS
dFTDdFdmGcb
75.513.31
2
1
2.28
4
2
3.316.117
2
1
2
1
4
2
2
1
minmaxmin
'
=ì+





ì
=
Dòng cởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:
+
Khi phụ tải max:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
.4.1762.28
4
2
7.446.1172
4
2
maxmax
MVASSSS
TDdFdmFth
=ìì=ì=

+
Khi phụ tải min:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
19
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
.75.1822.28
4
2
3.316.1172
4
2
maxmin
MVASSSS

2
1
2.28
4
1
6.117140
2
1
4
1
minmax
''
MVA
SSSSKS
dFTDdmFdmBqtsccb
=ì+ì+=
=ì+ì+ì=
Dòng công suất cởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.
.848.2
5.103
8.51
3
''
''
KA
U
S
I
hdm
cb

a. Phơng án I:


Chọn loại máy cắt.
Phía điện áp cao.
Từ dòng điện cởng bức ở phía cao áp I
cb1max
= 664 kA, ta chọn máy cắt loại
SF-6 của hảng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2 sau:
Bảng3-2
U
đm
(kv) I
đm
(kA) U(f=50Hz) U
xk
(kv) I
cắtđm
(kA) I
ôđ
(kA)
245 3150 460 1050 40 102
20
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Phía điện áp thấp.
Từ các dòng cởng bức phía điện áp thấp I
cb2
=12.317kA, I
cb3
= 6.789kA, I

đm
(A)
X
đm
(

)

P(kw)
I
ôdd
(kA) I
ônh
(kA)
10 4000 0.23 25.7 53 42
b. Phơng án II:
Chọn loại máy cắt.
Phía điện áp cao.
Từ dòng điện cởng bức ở phía cao áp I
cb1max
= 664 kA, ta chọn máy cắt loại
SF-6 của hảng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2.
Phía điện áp thấp.
Từ các dòng cởng bức phía điện áp thấp I
cb2
=7.698kA, I
cb3
= 6.789kA, I
cb4
= 2.848kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại 8FG10-

III.2. Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát .
III.2.1. Thanh góp điện áp máy phát.
a. Ping án I:
21
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ NM§.
S¬ ®å thanh gãp m¸y ph¸t ®îc chän nh h×nh 3-3 sau:
H×nh 3-3: S¬ ®å thanh gãp m¸y ph¸t ph¬ng ¸n I .
b. Ping ¸n II:
S¬ ®å thanh gãp m¸y ph¸t ®îc chän nh h×nh 3-4 sau:
H×nh 3-4: S¬ ®å thanh gãp ph¸t ph¬ng ¸n II
22
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
III.2.2. Sơ đồ thanh góp điện áp cao áp.
Cả hai phơng án ta đều chọn một loại thanh góp là sơ đồ hai thanh góp có
máy cắt liên lạc nhw hình 3-5 sau:
Hình 3-5: Sơ đồ thanh góp phía cao áp.
III.3. So sánh kinh tế-kỹ thuật chọn phơng án tối u.
III.3.1. Vốn đầu t.
a. Ping án I:
Vốn đầu t máy biến áp .
Đợc tính theo công thức: V
B
= K
B1
ìv
B1
Trong đó: v
Bi
là tiền mua máy biến áp.
k

ì40ì10
3
=35832ì10
6
VNĐ
Vốn đầu t máy cắt.
Vốn đầu t máy cắt đợc tính theo công thức sau:
V
TB
=n
1
ìv
1
.
Trong đó: v
TB
là tiền mua máy cắt.
n
1
là số lợng máy cắt.
Phía điện áp cao có 4 bộ máy cắt loại FA-245-40 giá71ì10
3
ì40ì10
3
VNĐ
23
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
Phía hạ áp 5 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 15ì10
3
ì40ì10

B1
+ V
TB
= 35832ì10
6
+16040ì10
6
= 51872ì10
6
VNĐ.
Chi phí vận hành hàng năm.
Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị đợc tính theo công thức sau:
P
1
= P
V1
+ P

A1
.
Trong đó:
P
V1
= a
vh
ìV
1
= 0.15ì51872ì10
6
= 7780.8ì10

B2
ìv
B2
Trong đó: v
Bi
là tiền mua máy biến áp.
k
Bi
là hệ số chuyên chở lắp đặt.
Loại máy biến áp T 125/10.5 có giá là: v
B
= 162ì10
3
ì40ì10
3
VNĐ, hệ số
chuyên chở k
B1
=1.1.
Loại máy biến áp TP 100/10.5 có giá là: v
B
= 173ì10
3
ì40ì10
3
VNĐ, hệ số
chuyên chở k
B1
=1.4.
V

3
VNĐ
Phía hạ áp 4 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 15ì10
3
ì40ì10
3
VNĐ.
1 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá
21ì10
3
ì40ì10
3
VNĐ.
24
Đồ án môn học thiết kế NMĐ.
V
TB
= 5ì71ì10
3
ì40ì10
3
+4ì15ì10
3
ì40ì10
3
+
+1ì21ì10
3
ì40ì10
3

= a
vh
ìV
2
= 0.15ì51072ì10
6
= 7660.8ì10
6
VNĐ.
P

A1
= ìA = 0.07ì11.73152ì15ì10
3
= 12.32ì10
6
VNĐ.
Chi phí vận hành hàng năm là:
P
1
= P
V1
+ P

A1
= 7660.8ì10
6
+12.32ì10
6
= 7783.98ì10