Lời nói đầu
Năng lợng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy
nhiên, nguồn năng lợng mà con ngời có thể khai thác phổ biến hiện nay
đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới.
Đó là bởi vì để có năng lợng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lợng sơ cấp
phải trải qua nhiều công đoạn nh khai thác, chế biến, vận chuyển và
phân phối. Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật
và các ràng buộc xã hội. Hiệu suất các công đoạn kể từ nguồn năng lợng
sơ cấp đến năng lợng cuối nói chung là thấp. Vì vậy đề ra lựa chọn và
thực hiện các phơng pháp biến đổi năng lợng từ nguồn năng lợng sơ cấp
đến năng lợng cuối để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất là một nhu cầu và
cũng là nhiệm vụ của con ngời.
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng, bao gồm
các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà
máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lợng sơ cấp nh: than, dầu, khí đốt,
thuỷ năng thành điện năng. Hiện nay ở n ớc ta lợng điện năng đợc sản
xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn
nh thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu nh ở nớc ta
thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là
một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay.
Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính
toán chế độ vận hành tối u của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà
còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên
ngành hệ thống điện trớc khi thâm nhập vào thực tế.
Với yêu cầu nh vậy, đồ án môn học đợc hoàn thành gồm bản
thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện
Bản thuyết minh gồm: 6 chơng.
Các chơng này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy
phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công
suất toàn nhà máy, đề xuất các phơng án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ
thuật, so sánh chọn phơng án tối u đến chọn khí cụ điện cho phơng án đ-

V.4.Chọn dây dẫn và thanh góp mềm....................................................50
V.5.Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện...............................54
V.6.Chọn cáp ,kháng ,máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng..............57
V.7.Chọn chống sét van.........................................................................62
Chơng VI:
Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị tự dùng .................................................64
VI.1.Chọn máy biến áp tự dùng..............................................................64
VI.2.Chọn khí cụ điện tự dùng................................................................67
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
2
Đồ án môn học nhà máy điện
Chơng I
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất-Chọn máy phát điện
I.1Chọn máy phát điện và cân bằng công suất
1.Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt
điện gồm 3 tổ máy 110MW.Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải địa
phơng cấp điện áp máy phát điện ,phụ tải trung áp 110kVvà phát về hệ
thống ở cấp điện áp 220kV.Do đã biết số lợng và công suất của từng tổ
máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau:
+Chọn điện áp định mức của máy phát điện lớn thì dòng điện định mức
,dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại
khí cụ điện sẽ giảm thấp
+Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy
phát điện cùng loại .Từ đó tra sổ tay đợc loại máy phát điện sau
Loại máy
phát
Thông số định mức Điện kháng tơng đối
n
v/ph

theo phần trăm công suất biểu kiến S
max
và hệ số cos
tb
của từng phụ tải
tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo công suất
biểu kiến nhờ các công thức sau:

max
0
0
t
S.
100
S
S
=
với
tb
max
max
cos
P
S

=
Trong đó :
S
t
:công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng MVA

Phụ tải cấp máy phát điện có U
đm
=10,5 kV P
UFmax
=10MW,cos
tb
=0,85
Để xác định đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát điện ta phải căn cứ vào
sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và dựa vào công thức:
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
NM
%
90 90 80 80 80 90
S
NM
(t) MVA 337,5 337,5 300 300 300 337,5
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
NM
%
100 100 100 100 90
S
NM
(t) MVA 375 375 375 375 337,5
4
0 2
4
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

S
UF
%
70 70 70 80 80 90
P
UF
(t)MW 7 7 7 8 8 9
S
UF
(t) MVA 8,235 8,235 8,235 9,412 9,412 10,588
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
UF
%
100 100 90 80 70
P
UF
(t)MW 10 10 9 8 7
S
UF
(t) MVA 11,765 11,765 10,588 9,412 8,235
Ta xây dựng đợc đồ thị công suất phát của toàn nhà máy
+Công suất phụ tải phía trung áp 110kV
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P
110max
=180MW và cos
tb
=0,88
S
110max

10
Đồ án môn học nhà máy điện
Ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải phía trung áp
+Công suất tự dùng của nhà máy
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức

)
S
)t(S
.6,04,0.(S.)t(S
NM
NM
NMtd
+=

Trong đó :
Hệ số tự dùng =6%
Sau khi tính toán ta lập đợc bảng
Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14
S
TD
(t) MVA 21,15 21,15 19,8 19,8 19,8 21,15
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
TD
(t) MVA 22,5 22,5 22,5 22,5 21,15
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
6
140 2 4 86 10 12 h2016 18 22 24
S,

VHT
(MVA) 124,024 164,933 128,783 127,606 127,606 142,126
Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
NM
(MVA) 375 375 375 375 337,5
S
UF
(MVA) 11,765 11,765 10,588 9,412 8,235
S
UT
(MVA) 163,636 163,636 204,545 204,545 184,091
S
TD
(MVA) 22,5 22,5 22,5 22,5 21,15
S
VHT
(MVA) 177,099 177,099 137,367 138,543 124,024
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
7
140 2
4
86 10 12
h
2016 18 22 24
S,
MVA

25
20

350
300
250
200
100
50
S
S
S
S
S
Đồ án môn học nhà máy điện
Chơng II
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
II.1Đề xuất các phơng án thiết kế nhà máy
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng
trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án phải đảm bảo độ tin
cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đợc tính khả thi và đem
lại hiệu quả kinh tế.
Khi xây dựng phơng án sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau:
+Có hay không có thanh góp điện áp máy phát điện nếu
S
UF
max
25%S
đmTM
thì không dùng thanh góp điện áp máy phát điện
+Nếu có thanh góp điện áp máy phát điện thì số lợng máy phát điện nối
vào thanh góp phải đảm bảo khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những
máy phát điện còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp

Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
9
Đồ án môn học nhà máy điện
S
min
= 8,235 (MVA)
+ Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110kV có:
S
Tmax
= 204,545 (MVA)
S
Tmin
= 143,182 (MVA)
+ Công suất phát vào hệ thống:
S
HTmax
= 177,099 (MVA)
S
HTmin
= 124,024(MVA)
Theo đề ra ta nhận thấy:
+ Dự trữ quay của hệ thống: S
DT
= 150 (MVA)
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát điện nhỏ nên nhà máy không sử dụng
thanh góp điện áp máy phát.
+ Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ
quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến
áp.
+ Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đợc trực

án 1.Số mạch nối vào thiết bị phân phối điện áp cao lớn hơn so với ph-
ơng án 1
Phơng án 3

Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
11
S
UF
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện
Sơ đồ này ta dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa điện áp cao và điện
áp trung,công suất có thể truyền từ cao sang trung và ngợc lại tuỳ thuộc
vào sự biến đổi công suất của lới,sự thay đổi công suất làm việc của nhà
máy ,thay đổi sơ đồ hệ thống điện và các nguyên nhân khác .Cuộn dây
hạ áp của máy biến áp tự ngẫu nối vào lới cấp điện áp máy phát điện
Nhợc điểm của phơng án này là máy biến áp nhiều cả về số lợng và
chủng loại và số lợng,tổn thất công suất trong các máy biến áp lớn,số
mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế
Tóm lại :qua những phân tích trên đây ta thấy phơng án 3 có vốn đầu t
lớn hơn cả. Phơng án 1 và phơng án 2 cần phân tích kĩ hơn mới có thể
đánhgiá đợc ,do đó ta để lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán và so
sánh cụ thể hơn về kinh tế và kĩ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ tối u cho nhà
máy
II.2.Chọn máy biến áp tăng áp
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện.Tổng công
suất của 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 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 nặng nề nhất Nguyên tắc chung để

(kV)
U
H
(kV)
P
0
(kW)
P
n
(kW)
Un%
I
0
%
Giá 10
3
(rup)
125 121 10,5 100 400 10.5 0.5 152
2. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo điều kiện:

Fdmdm2Bdm1B
S.
1
SS

=

ATTH có S
đm
= 250 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
U
C
U
T
U
H
P
0
P
N
(kW)
U
N
% I
0
% Giá
10
3
(rup)
(kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H C-T C-H T-H
230 121 13.8 120 520 11 32 20 0.5 256
3.Kiểm tra quá tải máy biến áp
Trờng hợp sợ cố nặng nề nhất khi phụ tải bên trung S
Tmax
+Hỏng B3
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
13

C«ng suÊt qua cuén h¹ biÕn ¸p tù ngÉu
UFmaxtdFdmCH
S.
2
1
S.
3
1
SS −−=
MVA206,112588,10.
2
1
5,22.
3
1
125S
CH
=−−=
C«ng suÊt qua phÝa cao biÕn ¸p tù ngÉu
MVA933,9273,102206,112SSS
PTBCHPCB
=−=−=
C«ng suÊt thiÕu vÒ hÖ thèng
MVA501,117933,9.2367,137S.2SS
PCBVHT
thiÕuVHT
=−=−=
S
thiÕu
<S

UFmaxtdFdmCH
SS.
3
1
SS =
MVA912,106588,105,22.
3
1
125S
CH
==
Công suất qua cuộn cao biến áp tự ngẫu:

MVA867,19045,87912,106SSS
PTBCHPCB
===
Công suất thiếu về hệ thống
MVA5,117867,19367,137SSS
PCBVHT
thiếuVHT
===
S
thiếu
<S
dtquay
=150MVAmáy biến áp chọn thoả mãn sự cố nặng nề nhất
4.Phân bố công suất cho các máy biến áp
+Máy biến áp 2 cuộn dây
Máy biến áp 2 cuộn dây để cho vận hành đơn giản ta cho máy mang
công suất bằng phẳng

S
T
(MVA) 33,296 12,841 12,841 12,841 12,841 23,068
S
H
(MVA) 95,308 95,308 77,233 76,644 76,644 94,131
t (h) 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
S
C
(MVA) 88,55 88,55 68,684 69,272 62,012
S
T
(MVA) 23,068 23,068 43,523 43,523 33,296
S
H
(MVA) 111,618 111,618 112,207 112,795 95,308
5.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây
T.)
S
S
.(PT.PA
2
Bdm
bộ
n0
+=
Trong đó:
P
0

iH
HN
2
dmB
2
iT
TN
2
dmB
2
iC
CN0
t).
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P(.365T.PA
)t.S.Pt.S.Pt.S.P.(
S
365
T.PA
i
24
1
2

Đồ án môn học nhà máy điện
S
Ci
, S
Ti
, S
Hi
: Công suất tải qua cấp cao, cấp trung, cấp hạ
của MBATN.
Tính P
N-C
, P
N-H
, P
N-T
:
P
NC
= 0,5.












HNT
TNC
PP
P
P
NH
= 0,5.









+




TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP
Theo thông số máy biến áp tự ngẫu ta có
kW520P

520
= 260 kW
P
NT
= 0,5








+
22
5,0
260
5,0
260
520
= 260 kW
P
NH
= 0,5







2
24
1
i
2
iH
=

Tính đợc tổn thất trong biến áp tự ngẫu B1 là
MWh257,2295A
)850,226277.78,0674,18740.26,0005,121747.26,0.(
250
365
8760.12,0A
2
=
+++=
Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là :
MWh648,8562134,3972257,2295.2AAAA
3211pa
=+=++=
6.Tính dòng điện cỡng bức
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
17
SUF
Icb1
Icb2
Icb7
Icb3
Icb6

1
SS
1PCB
1PTBUFmaxTDFdm1PCB
=−−−=
−−−=

kA219,0
220.3
583,83
U.3
S
I
C
cb
2cb
===

kA656,0
220.3
250
U.3
S
I
C
Bdm
3cb
===
CÊp 220kV I
cb


kA418,0
110.3.88,0
70
U.3.cos
P
U.3
S
I
T
maxkÐp
T
maxkÐp
6cb
==
ϕ
==
NguyÔn Hoµng Minh HT§3 – K45
18
Đồ án môn học nhà máy điện
Tính I
cb7
+Khi hỏng B3
kA537,0
110.3.2
545,204
U.3.2
S
I
T

Fdm
8cb
===
Dòng cỡng bức cực đại I
cb
dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều
kiện phát nóng lâu dài
Phơng án 2
Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45
19
S
UF
Đồ án môn học nhà máy điện
1.Chọn máy biến áp bộ trong sơ đồ máy phát điện máy biến áp 2 cuộn
dây
Điều kiện chọn :
MVA125SS
FdmBdm
=
Ta chọn đợc máy biến áp có S
Bđm
=125MVA thông số của máy biến áp
nh sau
S
đm
(MVA)
U
C
(kV)
U

5.0
220
110220
U
UU
C
TC
=

=

=
)MVA(250125.
5.0
1
S
1
SS
Fdmdm2Bdm1B
==

=
Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại
ATTH có S
đm
=250 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
U
C
U
T

=204,545MVA
C«ng suÊt cã thÓ qua phÝa trung cña c¶ 2 biÕn ¸p tù ngÉu lµ :
MVA350250.5,0.4,1.2S..k.2S
dm1BqtscPT
==α=
S
PT
>S
thiÕu
→phô t¶i bªn trung ¸p ®îc ®¶m b¶o
TÝnh c«ng suÊt thiÕu vÒ hÖ thèng
C«ng suÊt qua phÝa trung cña 1biÕn ¸p tù ngÉu lµ:
MVA273,102545,204.
2
1
S.
2
1
S
thiÕu
PTB
===
C«ng suÊt qua cuén h¹ biÕn ¸p tù ngÉu
UFmaxtdFdmCH
S.
2
1
S.
3
1

Công suất phía trung áp thiếu là:
MVA545,204SS
maxT
thiếu
==
Công suất qua cuộn hạ biến áp tự ngẫu là :

UFmaxtdFdmCH
SS.
3
1
SS =

MVA912,106588,105,22.
3
1
125S
CH
==
Công suất lấy từ phía cao biến áp tự ngẫu B1 truyền sang phía trung là :
MVA633,97912,106545,204SSS
CH
thiếu
PCB
===
Công suất qua cuộn chung biến áp tự ngẫu là :
MVA729,155912,106633,97.5,0SS.S
CHPCBch
=+=+=
Ta có

Công suất thiếu về hệ thống
MVA5,1175,117633,97367,137SSSS
bộ1PCBVHT
thiếuVHT
=+=+=
S
thiếu
<S
dtquay
=150MVAmáy biến áp chọn thoả mãn sự cố nặng nề nhất
4.Phân bố công suất cho các máy biến áp
+Máy biến áp 2 cuộn dây
Máy biến áp 2 cuộn dây để cho vận hành đơn giản ta cho máy mang
công suất bằng phẳng
MVA5,1175,7125SSS
maxTDFdmbộ
===
+Máy biến áp biến áp tự ngẫu B1,B2
Công suất phía cao của 1 máy biến áp tự ngẫu
)SS(
2
1
S
bộVHTPCB
=
Công suất phía trung của 1 máy biến áp tự ngẫu
UTPTB
S.
2
1

5.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp
a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây
T.)
S
S
.(PT.PA
2
Bdm
bộ
n0
+=
Trong đó:
P
0
, P
N
: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của
máy biến áp (cho trong số liệu củaMBA).
T : Thời gian vận hành của máy biến áp rtrong năm.
S
đmB
: Công suất định mức của máy biến áp.
S
bộ
:

Công suất bộ của máy biến áp.
MWh728,39488760.)
125
5,117

S
S
.P
S
S
.P(.365T.PA
)t.S.Pt.S.Pt.S.P.(
S
365
T.PA
i
24
1
2
iHHNi
24
1
2
iTTNi
24
1
2
iCCN
2
Bdm
0


+++=
Trong đó:

∆P
NH
= 780 kW
Ta tÝnh ®îc
h.MVA805,5628t.S
2
24
0
i
2
iC
=
∑
h.MVA144,173841t.S
2
24
0
i
2
iT
=
∑
h.MVA850,226277t.S
2
24
0
i
2
iH
=

cb7
I
cb3
Đồ án môn học nhà máy điện
Mạch 220kV
kA465,0
220.3
099,177
U.3
S
I
C
maxVHT
1cb
===
Khi hỏng máy biến áp B2
MVA633,97)588,105,7125(545,204SSS
CHPTB2cb
===

kA256,0
220.3
633,97
U.3
S
I
C
2cb
2cb
===

T
cb
4cb
====

kA239,0
110.3.88,0
40
U.3.cos
P
U.3
S
I
T
maxd
T
maxd
5cb
==

==

kA418,0
110.3.88,0
70
U.3.cos
P
U.3
S
I