THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Điện năng
được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu
phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế
– kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được học, em
đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần
điện của nhà máy nhiệt điện công suất 180 MW.
Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ môn và các
bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được bản đồ án này. Tuy nhiên,
do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót. Em
rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là GS Đào
Quang Thạch đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này.

Hà nội, tháng năm 2007
Sinh viên
Bùi Gia Quỳnh
BÙI GIA QUỲNH - 1 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................................1
MỤC LỤC....................................................................................................................................2
CHƯƠNG I..................................................................................................................................4
1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.................................................................................................4
2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ................................................4
2.1. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT 10KV..........................................................4
2.2. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP TRUNG 110KV................................................................5
2.3. CÔNG SUẤT PHÁT CỦA NHÀ MÁY ....................................................................6

4. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN.................................................................................................38
II. PHƯƠNG ÁN 2................................................................................................................39
1. XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH TÍNH TOÁN...........................................................39
2. XÁC ĐỊNH ĐIỆN KHÁNG CỦA CÁC PHẦN TỬ.......................................................39
3. XÁC ĐỊNH DÒNG NGẮN MẠCH.................................................................................40
3.1. Ngắn mạch tại N-1....................................................................................................40
3.2. Ngắn mạch tại N-2....................................................................................................42
3.3. Ngắn Mạch Tại N-3...................................................................................................44
3.4. Ngắn mạch tại N-3’...................................................................................................44
BÙI GIA QUỲNH - 2 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
3.5. Ngắn Mạch Tại N-4...................................................................................................47
4. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN.................................................................................................47
CHƯƠNG IV.............................................................................................................................48
I. PHƯƠNG ÁN 1.................................................................................................................49
1. TÍNH VỐN ĐẦU TƯ CỦA THIẾT BỊ ...........................................................................49
1.1. Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp...............................................................................49
1.2. Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối...........................................50
2. TÍNH PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM ..................................................................50
3. CHI PHÍ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN ..................................................................50
II. PHƯƠNG ÁN 2................................................................................................................50
1. TÍNH VỐN ĐẦU TƯ CỦA THIẾT BỊ ...........................................................................50
1.1. Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp...............................................................................51
1.2. Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối...........................................51
2. TÍNH PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM ..................................................................52
3. CHI PHÍ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN ..................................................................52
III. SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU..........................52
1. KẾT LUẬN VỀ TÍNH TOÁN KINH TẾ........................................................................52
2. SO SÁNH VỀ MẶT KỸ THUẬT....................................................................................52
3. KẾT LUẬN.......................................................................................................................53

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ thống
làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng. Công suất do nhà máy điện phát
ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải.Trong thực tế lượng điện năng luôn thay
đổi do vậy người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó
định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung
cấp ...
1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 180MW, gồm 3
máy phát điện 3 x 60MW,
cos
ϕ
=
0,80, U
đm
= 10,5kV. Chọn máy phát điện loại
TB
θ
− −60 2
có các thông số :
bảng 1.1
S
Fđm
MVA
P
Fđm
MW
cosϕ
đm
U

max
32
37,2093
cos 0,86
= = =
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
5 đường dây kép x 4 MW
5 đường dây đơn x 2,5 MW
Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong
ngày:
maxUFUF
maxUFUF
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
BÙI GIA QUỲNH - 4 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.2
Thời gian, h
Công suất
0_7 7_14 14_20 20_24
p, %
60 80 100 65
P
UF
, MW

maxUTUT
maxUTUT
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
BÙI GIA QUỲNH - 5 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.3
Thời gian, h
Công suất
0 - 8 8 - 14 14 - 18 18 - 24
p, %
60 100 80 70
P
UT
, MW
39 65 52 45.5
S
UT
, MVA
43.8202 73.0337 58.427 51.1236
Đồ thị phụ tải điện áp trung
Hình 1.2
2.3. CÔNG SUẤT PHÁT CỦA NHÀ MÁY
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 3 tổ máy phát nhiệt điện có :
P
F
= 60 MW, cosϕ = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :

Thời gian
0_10 10_16 16_20 20_24
p, %
85 100 90 80
P
NM
, MW
153 180 162 144
S
NM
, MVA
191.25 225 202.5 180
Đồ thị phát công suất của nhà máy:
Hình 1.3
2.4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng phát ra của nhà
máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:








+α=
NM
NM
NMTD
S

2.5. CÔNG SUẤT PHÁT VỀ HỆ THỐNG
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 46km.
Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức:
( )
VHT NM UF UT TD
S S t S S S( )= − + +
Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà máy
tại từng thời điểm trong ngày.
Kết quả tính ở trong bảng 1.6
bảng 1.6
BÙI GIA QUỲNH - 8 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
Thời
gian, h
0.-7 7.-8 8.-10 10.-14 14.-16 16.-18 18_20 20_24
S
NM
,
MVA
191.25 191.25 191.25 225 225 202.5 202.5 180
S
UF
,
MVA
22.3256 29.7674 29.7674 29.7674 37.2093 37.2093 37.2093 24.186
S
UT
,
MVA
43.8202 43.8202 73.0337 73.0337 58.427 58.427 51.1236 51.1236

100 77 68
147 7
=
,
. , %
,
công suất dự trữ quay của hệ thống và chiếm
114 7337
100 5 44
2110
=
,
. , %
công suất toàn hệ thống.
 Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai
Nhà máy có khả năng mở rộng trong tương lai và tăng lượng công suất phát về hệ thống
và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.
CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN
BÙI GIA QUỲNH - 10 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính toán
thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy
cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế.
I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau:
 Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của
nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực
máy phát.
 Do có cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110kV nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để

được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy
phát điện F1, F2.
Ưu điểm:
- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn
giá máy biến áp 220kV.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
1.2. Phương án 2
df
df
F
3
F
2
F
1
220 kV
110 kV
HT
 Nhận xét:
Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây
được nối lên thanh góp 110 kV.
Phụ tải địa phương U
F
được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy
phát điện F1, F2.
Ưu điểm:
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Vận hành đơn giản
Nhược điểm:
- Tổn thất công suất cao hơn so với phương án 1

max & khi S
UT
min.
BÙI GIA QUỲNH - 13 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
1.4. Phương án 4
df
F
3
F
2
F
1
220 kV
110 kV
HT
 Nhận xét
Nhà máy chỉ dùng 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện
cho phụ tải cấp điện áp máy phát.
Nhược điểm:
- Nếu xảy ra sự cố đối với máy biến áp liên lạc thì 1 bộ máy phát – máy biến áp bên
trung áp không thỏa mãn cung cấp điện cho phụ tải phía trung
 Kết luận
Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn
giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo 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 phương
án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu
cho nhà máy điện.
BÙI GIA QUỲNH - 14 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

75MVA
Do đó ta có thể chọn được MBA B3 có các thông số kĩ thuật:
bảng 2.1
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
C H
∆P
0
∆P
N
TДTH 80 115 10,5 82 390 10,5 0,6

 Chọn MBA tự ngẫu B1, B2
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:
B dm B dm Fdm
S S S
α
1 2
1
= ≥
Trong đó :
220 110
0,5
110
C T
C

∆P
0
∆P
N
C-
T
C-
H
T-
H
C-T
C-
H
T-
H
ATДЦTH 160 230 121 11 85 100 380 - 11 32 20 0,5
1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
i. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây,
ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng
phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

ii. Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau :
B C vht
S S
.
=
1
2

S
B.H
,
MVA
42.7455 39.0246 39.0247 55.2397 51.5187 40.7087 40.7087 36.4103
1.3. Kiểm Tra Quá Tải Các MBA
i. Máy biến áp nối bộ B3
BÙI GIA QUỲNH - 16 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
Vì máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện. Đồng
thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong
phần trước, nên đối với máy biến áp B3 ta không cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
+)Quá tải bình thường
Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất cuộn cao là lớn nhất và điều
kiện kiểm tra quá tải bình thường là:
B c bt TNdm
S k S
.
≤
Có : S
bcmax
= 57,3669
Hệ số quá tải bình thường:
bt TNdm
k S⇒ =
1,3.160=208MVA>57,3669
nên khi làm việc bình thường máy biến áp không bị quá tải
+)Quá tải sự cố
 Xét trường hợp sự cố máy biến áp nối bộ B3

≥ ⇒ ≥2
2

TNdm
S
73 0337
52 1669
2 1 4 0 5
⇒ ≥ =
,
,
. , . ,
< S
dmTN
= 160MVA
→ máy biến áp tự ngẫu thoả mãn điều kiện sự cố.
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu:
S
T
=
2
1
.S
Tmax
=
2
1
.73,0337 = 36,5169 (MVA)
BÙI GIA QUỲNH - 17 -

220 kV
110 kV
HT
df
df
10kV
B1
B2
B3
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

UT b
qt TNdm b UT TNdm
qt
S S
k S S S S
k
α
α
.max
.max
. .
.
−
+ ≥ ⇒ ≥

TNdm
S
73 0337 70 1233
4 1557

32,914 – 2,9104 = 30,0036 MVA
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 114,7337 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là
BÙI GIA QUỲNH - 18 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
S
thiếu
=
HT C
S S− =
114,7337 - 30,0036 = 84,7301 (MVA)
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (147,7 MVA) nên máy biến áp đã
chọn thoả mãn .
Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá
tải sự cố.
1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng
 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3
Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm
b
S =
70,1233MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây cuốn có hai cuộn dây
phân chia điện áp là:
T b
N
Bdm
S
A P P
S
.
. . .∆ ∆ ∆
 

3
3
70 1233
82 8760 390 8760
80
3343224
 
= +
 ÷
 
=
,
. . .
 Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:
2 2 2
0
2 2 2 2
365
365. . . . . . .
C T H
iC iT iH
N N N i
dmB Bdm Bdm Bdm
S S S
A P t P P P t
S S S S
 
∆ = ∆ + ∆ + ∆ + ∆
 ÷

P P
P kW
α α
∆ ∆
∆ ∆
∆
2 2
2 2
0 5
190 190
0 5 380 190
0 5 0 5
− −
−
 
= + −
 ÷
 
 
= + − =
 ÷
 
,
, .
, ,
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
BÙI GIA QUỲNH - 19 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
C H T H
C C T

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ
C H T H
C C T
N N
N N
C
N
P P
P P
P kW
α α
∆ ∆
∆ ∆
∆
2 2
2 2
0 5
190 190
0 5 380 570
0 5 0 5
− −
−
 
= − + +
 ÷
 
 
= − + =
 ÷
 

= 1302289 (KWh).
* Phương án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
∆A
I
= ∆A
B1
+ ∆A
B2
+ ∆A
B3
=2 .1302289 + 3343224 = 5947802 (KWh).
1.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch
(8)
B3
B2
B1
10kV
df
df
HT
110 kV
220 kV
F
1
F
2
F
3
(1)
(2)

cb BC
S S
2
= =
( ) max
57,3669MVA
cb BC
cb
C C
S S
I kA
U U
( ) max
( )
,
,
.
⇒ = = = =
2
2
57 3669
0 144
3 3 3 230
+Trong chế độ sự cố:
Khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
15,0018
0,0377( )

+ Đường dây kép:
cb
T
S
I kA
U
( )
dmdd
. ,
. . . ,
= = =
3
27
2 0 159
3 2 3 110 0 89
+ Đường dây đơn:
cb
T
S
I kA
U
( )
dmdd
,
. . ,
= = =
3
20
0 12
3 3 110 0 89

= − =
5
1
2
- 13,1516 MVA
+ Khi B3 sự cố :
T
S S
( )
max
= =
5
1
2
36,5169 MVA
+ Khi B2 sự cố :
( )
T Tb
S S S
( )
max
= − =
5
2,9104 MVA
Do đó
cb
T
S
I kA
U

. . , . ,
. ,
= = =
7
1
75
1 05 1 05 4 33
3 3 10 5
*)Đường dây tải:
+ Đường dây đơn:
cb
T
S
I kA
U
( )
max
,
,
. , . ,
= = =
8
2 5
0 16
3 3 10 5 0 86
+ Đường dây kép
cb
T
S
I kA

1
220 kV
110 kV
HT
2.1. Chọn máy biến áp
 Chọn MBA 2 cuộn dây B3
Máy biến áp hai dây quấn B3

được chọn theo điều kiện:

B dm Fdm
S S≥
3
Máy phát F3 có công suất phát định mức:
BÙI GIA QUỲNH - 22 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
F dm Fdm
S S= =
3
75 MVA
Do đó ta có thể chọn được MBA B3 có các thông số kĩ thuật:
bảng 3.1
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
C H
∆P

= ≥
1
α
.75 = 150MVA
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp 3 cuộn dây ba pha B1, B2:
bảng 2.2
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U
N
%
I
0
%
C T H
∆P
0
∆P
N
C-
T
C-
H
T-
H
C-T
C-

S S S
. . .
= +
BÙI GIA QUỲNH - 23 -
THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng:
bảng 3.3
Thời
gian,
h
0_7 7_8 8_10 10_14 14_16 16_18 18_20 20_24
S
B.C
,
MVA
20.8355 17.1146 2.5078 18.7228 22.3052 11.4952 15.1469 10.8486
S
B.T
,
MVA
21.9101 21.9101 36.5169 36.5169 29.2135 29.2135 25.5618 25.5618
S
B.H
,
MVA
42.7456 39.0247 39.0247 55.2397 51.5187 40.7087 40.7087 36.4104
2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA
i. Các máy biến áp nối bộ B3
Vì máy biến áp này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát
điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày

3
df
df
B3
B1
B2
10kV
Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

UT
qt TNdm UT TNdm
qt
S
k S S S
k
α
α
.max
.max
. .
.
≥ ⇒ ≥2
2

TNdm
S
73 0337
52 1669
2 1 4 0 5
⇒ ≥ =

S S S= − =
51,5187 – 36,5169 = 15,0018 MVA
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 114,7337 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là
S
thiếu
=
2
HT C
S S− =
114,7337 – 2.15,0018 = 84,7301 (MVA)
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (147,7 MVA) nên máy biến áp đã
chọn thoả mãn .
*)Xét trường hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.
BÙI GIA QUỲNH - 25 -