mục lục
mục lục............................................................................................................1
Lời nói đầu.....................................................................................................3
Chơng i.............................................................................................................4
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.................................4
1.1 Chọn máy phát điện..........................................................................4
1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.........................................5
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy .............................................................................. 5
..................................................................................................................................... 6
1.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy ................................................................. 6
..................................................................................................................................... 7
1.2.3. Phụ tải địa ph ơng ............................................................................................... 7
.............................................................................................................................8
1.2.4. Phụ tải cấp 220kV ............................................................................................. 8
.............................................................................................................................9
1.2.5. Phát vào hệ thống ............................................................................................. 9
1.3. Các nhận xét......................................................................................10
chơng II..........................................................................................................10
Nêu các phơng án và chọn MBA......................................................11
2.1. Nêu các phơng án............................................................................11
2.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án.....................................13
2.2.1. Chọn công suất máy biến áp ............................................................................ 13
2.2.2. Phân bố phụ tải cho các máy biến áp .............................................................. 14
2.2.3. Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố ................................................................. 15
2.2.4. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ...................................................... 16
Chơng iii........................................................................................................18
So sánh kinh tế - kỹ thuật ................................................................18
chọn phơng án tối u..............................................................................18
3.1. Xác định dòng cỡng bức.............................................................18
3.2 Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát ........24
3.2.1. Thanh góp điện áp máy phát ........................................................................... 24

Lời nói đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu
sử dụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh
hoạt... tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp công
nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy nhanh việc xây dựng
các nhà máy điện là rất cần thiết.
Thiết kế một nhà máy điện nối chung với hệ thống là một vấn đề rất quan trọng, nó sẽ
nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì chúng hỗ trợ nhau khi sự
cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính ổn định của hệ thống và hạn chế số lợng
máy phát dự trữ so với khi vận hành độc lập.
Quá trình thiết kế môn học không những củng cố lại những kiến thức đã đ-
ợc học mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về
một hệ thống điện nói chung cũng nh một nhà máy nhiệt điện nói riêng.

Ngày 30 tháng 04 năm 2006
Sinh viên thực hiện
Chơng i
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tại mổi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng
tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ
tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là rất quan
trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của
các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với nhau và
giữa các nhà máy điện với nhau.
1.1 Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 3ì55 MW=165 MW.
Do đã
Do đã

Điện kháng t
Điện kháng t
ơng đối
ơng đối
X
X
d
d


X
X
d
d


X
X
d
d
TB-55-2
68,75 55 0,8 10,5 3,462 0,123 0,182 1,452
1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp
Để đảm bảo vận hành an toàn , tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy
phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu
thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.
Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất quan
trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà ta có
thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ

cos
TB
_ là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải.
P% _ Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm
công suất cực đại
P
max
: Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW.
1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy gồm 3 tổ máy có: P
Gđm
= 55 MW, cos
đm
= 0,8 do đó
.75,68
8,0
55
cos
MVA
P
S
dm
Gdm
dm
===

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P
NMđm
= 3ìP

(t) MVA 140.25 132 165 148.5
S
NM
(t) MVA
175.31 165 206.25 185.63
1.2.2. 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:
).
S
)t(S
6,04,0(S)t(S
dm
maxtdtd
ì+=
Với S
tdmax
= .S
NM
=
55,14
85,0
25,206
.
100
6
=
MW
Trong đó :
S


=
với:
( )
.
100
%.
maxdpdp
dp
PP
tP
=

Ta có kết quả cho ở bảng 1- 4.
Bảng 1-4
T(h) 0-8 8-12 12-20 20-24
P %
70 100 80 60
P
UF
(t) MW
21 30 24 18
S
UF
(t) MVA 23.60 33.71 26.97 20.22
1.2.4. Phô t¶i cÊp 220kV
Nh nhiÖm vô thiÕt kÕ ®· cho P
max
= 70 MW, cosϕ = 0,88 víi c«ng thøc sau:


S
UC
(t) MVA 55.68 63.64 79.55 63.64
1.2.5. Phát vào hệ thống
Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
S
NM
= S
TD
+ S
UF
+ S
UC
+ S
UT
+S
HT
(ở đây S
UT
= 0)
Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp.
S
HT
= S
NM
- [S
TD
+ S
UF
+ S

%15%52,24100*
75,68.2
71,33
100*
2
max
>==
dmF
UF
S
S
Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phơng trong các phơng án nối dây cần
phải xây dựng thanh góp điện áp máy phát.
- Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy phát
phụ tải P
max
= 33,71 MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 55 MW và toàn
nhà máy thiết kế.
- Phụ tải cấp điện áp trung không có.
- Ta có dự trữ của hệ thống S
DT
= 200 MVA, lớn hơn so với công suất một máy
phát. Công suất của hệ thống cũng tơng đối lớn S
HT
= 2500 MVA.
- Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là:
+ Cấp điện áp máy phát U
đm
= 10 kV.
+ Cấp điện áp cao có U

nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp.
* Nguyên tắc 4
Sử dụng số lợng bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và
trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó
* Nguyên tắc 5
Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm bảo
S
bộ
S
DT
.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 3 tổ máy , công suất định mức của mỗi tổ
máy là 55 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở hai cấp điện áp sau:
Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10 kV có:
S
UFmax
= 33,71 MVA; S
UFmin= 20,22 MVA
Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có:
S
UCmax
= 79,55 MVA; S
UCmin
= 55,68 MVA
Công suất dự phòng của hệ thống S
DT
= 200 MVA.Vậy ta không thể ghép

F
2
F
3
B
1
B
3
TD
TD TD
S
UF
S
c
220kV
B
2
2.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án
2.2.1. Chọn công suất 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 chủng loại, số lợng, công suất định mức và hệ
số biến áp. Máy biến áp đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện
bình thờng và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất
Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp trớc tiên chọn S
đmB
công suất cực
đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thờng, sau đó kiểm tra lại
điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp. Xác định công suất thiếu
về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Ta lần lợt chọn máy biến áp

Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPH - 100/11 có các thông số nh bảng sau:
Bảng 2-1
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I
O
%
100 230 11 94 360 12 0,7
Phơng án II:
Máy biến áp bộ B
1
Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S
đmB1

Đợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải có công suất định
mức đợc chọn theo công thức dới đây:
( )






==

TGF
max
TDminUFdmFth3B,2dmB
SSS
2
1
S
2
1
S
=
MVA79,5355,14
3
2
22,2075,68*2
2
1
=


(kW)

P
N
(kW)
U
N
% I
O
%
80 242 10,5 80 320 11 0,6
2.2.2. Phân bố phụ tải cho các máy biến áp
Phơng án I:
Công suất tải lên cao : S
C B1,B2
= 1/2 ì S
HT
Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở
bảng 2-4 sau:
Bảng 2-4
t(h) 0-6 6-8 8-12 12-18 18-20 20-24
S
C
(t)
82.79 72.92 54.85 85.18 81.34
88.09
S
B1
= S
B2

= 1/2ì( S
HT
- S
B1
)
Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính đợc phụ tải cho từng thời điểm đợc
ghi ở bảng sau:
Bảng 2-5
t(h)
0-6 6-8 8-12 12-18 18-20 20-24
S
B1
MVA
63.9 63.9 63.9 63.9 63.9 63.9
S
C
(t) MVA
82.79 72.92 54.85 85.18 81.34 88.09
S
C B2-B3
MVA
9.45 4.51 -4.53 10.64 8.72 12.10
Từ bảng kết quả bảng 2- 5 ta thấy.
S
H B2-B3max
= 12.1 MVA < 80 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
2.2.3. Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố
a. Phơng án I:
Sự cố 1 máy biến áp : Máy biến áp còn lại đợc phép quá tải 40% công suất

B1
1.4ìS
đmB2
= 88,09 - 80 - 1,4 ì 80 = - 103,91 MVA .
Ta thấy S
th
= - 103,91 MVA < S
DT
= 200 MVA . Vậy máy biến áp không bị
quá tải khi sự cố máy biến áp liên lạc.
+Sự cố máy biến áp B
1
:
S
th
= S
TGC
1,4.2.S
đm B2
= 88,09 - 1,4.2.80 = - 135,91 MVA.
Ta thấy S
th
= - 135,91 MVA < S
DT
= 200 MVA . Vậy máy biến áp không bị
quá tải khi sự cố máy biến áp B
1
.
+Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thống điện đủ cung
cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát.

36,0
.3658760.094,0.2
22
22
22
2
=

























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
= 80 kW.
+ P
N
= 320 kW.
+ S
b
= 63,9MVA.
Từ các số liệu đó ta tính đợc tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp B
1
.
( )
( )
MWhA
B
2489,2468760
80
9,63
32,0876008,0
2
2

của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-5.
P
O
= 80 KW.
P
N
= 320 KW.
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
2
,B
3
là:
MWh 1477,358
4*1,122*72,8
6*64,104*53,4
2*51,46*45,9
80
32,0
.3658760*08,0.2
22
22
22
2
32
=





= A
B1
+A
B2,B3
= 2849.246 + 1477,358 = 4326,604 MWh.
Bảng tổng kết tính tổn thất điện áp của các phơng án
Bảng 2-6
Phơng án
Phơng án I
Phơng án II

A,MWh
2643,029 4326,604
Chơng iii
So sánh kinh tế - kỹ thuật
chọn phơng án tối u
Việc quyết định chọn một phơng án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh
về mặt kinh tế và kỹ thuật. Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu t cho phơng
án, phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện. Nếu việc tính
toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các phơng án
theo phơng thức rút gọn, bỏ qua thành phần thiệt hại. Về mặt kĩ thuật dể đánh giá
một phơng án có thể dựa vào các điểm sau :
+ Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố;
+ Tính linh hoạt trong vận hành, mức độ tự động hoá;
+ Tính an toàn cho ngời và thiết bị.
Trong các phơng án tính toán kinh tế thờng dùng thì phơng pháp thời gian
thu hồi vốn đầu t chênh lệch so với phí tổn vân hành hàng năm đợc coi là phơng
pháp cơ bản để đánh giá về mặt kinh tế của phơng án. Vốn đầu t cho phơng án bao
gồm vốn đầu t cho máy biến áp và vốn đầu t cho thiết bị phân phối. Và thực tế,

= 88,09 MVA
Mạch máy biến áp liên lạc.
Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4ì100 = 140 MVA .
Dòng cỡng bức qua máy biến áp
.367,0
2203
140
3
4,1
''''
kA
U
S
I
cdm
dmB
cb
=
ì
=
ì
ì
=
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I

.696,3
5,103
75,6805,1
3
05,1
3
kA
U
S
I
hdm
dmF
cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát F
1
.
Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min.
+ Phụ tải max:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:
MVA
SSSSS
UFTDUFdmFcb
282,5871,33*





=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA
SSSSS
UFTDUFdmFcb
53,6022,20*
3
1
55,14*
3
2
22,2075,68*2
2
1
*
3
1
*
3
2
*2
2
1
minmaxmin

hdm
cb
cb
=
ì
=
ì
=
Dòng cỡng 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.
.99,15755,1471,3375,683
maxmax
MVASSSS
TDUFdmFth
=ì==

+
Khi phụ tải min:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
.48,17155,1422,2075,683
maxmin
MVASSSS
TDUFdmFth
=ì==

Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp .
K
qtsc

=ìì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.
.747,2
5,103
96,49
3
''
''
kA
U
S
I
hdm
cb
cb
=
ì
=
ì
=
Vậy dòng cỡng bức qua kháng lớn nhất là: I
cb4
= 3,328 KA.
3.1.2. Ph ơng án II
Dòng cỡng bức phía cao áp:
Mạch đờng dây về hệ thống.
Dòng làm việc cỡng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt.
kA
U
S

3
05,1
1
'''
kA
U
S
I
cdm
dmF
cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy biến áp liên lạc.
Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4ì 80 = 112 MVA .
Dòng cỡng bức qua máy biến áp
.294,0
2203
112
3

U
SK
I
hdm
dmBqtSC
cb
=
×
×
=
×
×
=
*M¹ch m¸y biÕn ¸p B
2
, B
3
phÝa h¹ ¸p :
.15,6
5,103
804,1
3
1
2
kA
U
SK
I
hdm
dmBqtSC

2
.
XÐt hai trêng hîp: phô t¶i max vµ phô t¶i min.
+
Phô t¶i max:
Dßng c«ng suÊt cìng bøc qua kh¸ng khi phô t¶i max lµ:
MVA
SSSSS
UFTDUFdmFcb
95,3171,33*
2
1
55,14*
3
1
71,3375,68
2
1
*
2
1
*
3
1
2
1
maxmaxmax
max
=+


2
1
*
3
1
2
1
minmaxmin
min
=+






−−=
=+






−−=
⇒ Dßng cìng bøc qua kh¸ng khi sù cè mét m¸y ph¸t F
2
lµ:
.758,1
5,103

=ì==

+
Khi phụ tải min:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
.43,11255,14*
3
1
22,2075,68*2*
3
1
maxmin
MVASSSS
TDUFdmFth
===

Khả năng tải của máy biến áp liên lạc khi sự cố một máy biến áp :
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4 ì 80 = 112 MVA .
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:
.955,6471,33*
2
1
55,14*
3
1
75,68112

''
MVA
SSSSKS
UFTDdmFdmBqtsccb
=++=
=++=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.
.572,3
5,103
955,64
3
''
''
KA
U
S
I
hdm
cb
cb
=
ì
=
ì
=
Vậy dòng cỡng bức qua kháng lớn nhất là: I
cb4
= 3,572 KA.
Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng tóm tắt kết quả dòng cỡng bức sau:
Bảng 3-1

3.2.1. Thanh gãp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t
a. Ph¬ng ¸n I
S¬ ®å thanh gãp m¸y ph¸t ®îc chän nh h×nh díi:
b. Ph¬ng ¸n II
S¬ ®å thanh gãp m¸y ph¸t ®îc chän nh h×nh díi:
3.2.2. 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 nh hình dới:
Hình 3-5: Sơ đồ thanh góp phía cao áp.
3.3 Chọn loại máy cắt (chọn sơ bộ)
3.3.1. Ph ơng án I
Phía điện áp cao.
Từ dòng điện cỡng bức ở phía cao áp I
cb1max
= 367 kA, ta chọn máy cắt loại SF-
6 của hãng 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 40 100
Phía điện áp thấp.

A-10-4000-12 có các thông số cho ở bảng 3-4 sau :