Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội
MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng đặc biệt, có ý nghĩa quan trọng trong tất cả các
mặt kinh tế, chính trị, an ninh quốc phòng... của một Quốc gia. Nước ta đang trong
thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa vì vậy việc phát triển hệ thống điện là nhiệm
vụ được ưu tiên hàng đầu.
Hiện tại, ở nước ta Thủy Điện vẫn đang chiếm tỷ trọng khoảng 38% tổng công
suất đặt và Nhiệt điện là khoảng 56% (số liệu năm 2010). Nhưng trong tương lai,
do tiềm năng phát triển Thủy điện không còn, Nhiệt điện với những ưu điểm của
mình sẽ ngày càng được xây dựng nhiều hơn.
Dưới đây là đồ án tốt nghiệp bao gồm 2 phần :
- Phần đồ án“Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 500 MW” gồm 5
tổ máy công suất 100 MW.
- Phần chuyên đề “ Phân bố công suất tối ưu cho các tổ máy trong nhà máy điện
theo phương pháp quy hoạch động”
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là ThS Nguyễn
Hoàng Hiệp đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản thiết kế này. Em cũng xin cảm
ơn tới các thầy, cô, chuyên gia là tác giả của những tài liệu được tham khảo trong bản
thiết kề này. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh
khỏi những thiếu sót, em rất mong các thầy cô góp ý để bản thiết kế của em được
hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Duẩn
Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

v/ph

S
MVA

P
MW

U
kV

cos

3000

125

100

10,5

0,8

Điện kháng tương đối
I
kA
6,875 0,192 0,273

1,907


t(h)

0-8

8-12

12-15

15-20

20-24

P(%)

80

90

85

100

85

Pnm(t), MW

400

450


(MVA)
625
562,50

0

531,25

531,25

500

8

12

15

20

24

t (h)

Hình 1.1 : Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.2.2 PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY
Tự dùng cực đại của nhà máy là 6,2% công suất định mức của nhà máy với cos =
0,85
Do đặc điểm kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện, khi máy phát không hoạt động thì
vẫn phải sử dụng 40% công suất tự dùng để duy trì lò hơi.

500,00

562,50

531,25

625,00

531,25

Std(t), MVA

32,09

34,28

33,19

36,47

33,19

Công suất

Std

(MVA)

34,28



Hệ thống điện 2 – K53

5

t (h)


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bảng 1.4 : Biến thiên của phụ tải địa phương
Thời gian (h)

0-7

7-12

12-16

16-18

18-24

P (%)

65

70

13,37

7

12

15,28

16

18

24

t (h)

Hình 1.3 : Đồ thị phụ tải địa phương
1.2.4 PHỤ TẢI TRUNG ÁP
Uđm = 110kV, Pđm = 210 MW, cos = 0,89
Gồm :

3 đường dây kép x 40 MW và 3 đường dây đơn x 30 MW

Áp dụng công thức (1.1) và (1.2) suy ra :

Bảng 1.5 : Biến thiên của phụ tải trung áp
Thời gian (h)

0-8


200,56

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

6


Đồ án tốt nghiệp
S TA

Đại học Bách Khoa Hà Nội

(MVA)
235,96
200,56
176,97

200,56

165,17

0

8

12

16

P (%)

80

100

70

90

75

SCA(t), MVA

156,32

195,40

136,78

175,86

146,55

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

7


Vì các phụ tải có hệ số công suất không khác nhau nhiều, nên để thuận tiện tính
toán, một cách gần đúng ta cân bằng công suất theo công suất biểu kiến như sau
Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo công thức :
Snm(t) = Std(t) + Sđp(t) + STA(t) + SCA(t) + SVHT(t) + S(t)

(1.5)

(S(t) – tổn thất công suất trong các máy biến áp, khá nhỏ nên có thể bỏ qua )
Công suất phát vào hệ thống là :
SVHT(t) = Snm(t) – [Std(t) + Sđp(t) + STA(t) + SCA(t)]

(1.6)

Từ công thức (1.6) và kết quả đã tính toán được trong các bảng 1.2 1.3 1.4 1.5 và
1.6 ta lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và phụ tải về hệ thống như
sau :

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

8


Đồ án tốt nghiệp

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bảng 1.7 : Cân bằng công suất toàn nhà máy
t(h)


34,28

34,28

33,19

36,47

36,47

36,47

33,19

Sđp
MVA

12,42

13,37

13,37

13,37

16,24

16,24


195,87

154,28

161,43
144,48

122,20

157,61

135,67

82,17

0

7 8

11 12

15 16

18 20

24

Hình 1.6 : Biểu đồ công suất phát về hệ thống

Nguyễn Văn Duẩn

32,09

34,28

34,28

33,19

36,47

36,47

36,47

33,19

S 2 (t) = S 1 (t) + S đp (t)
MVA

44,51

45,46

47,65

47,65

49,43

52,71


625

625

531,25


Đồ án tốt nghiệp
S

Đại học Bách Khoa Hà Nội

(MVA)

625

500

Chú thích :

400

S 1 (t) = Std(t)
S 2 (t) = S1(t) + Sđp (t)
300

S 3(t) = S 2(t) + S TA (t)
S 4 (t) = S3(t) + S CA (t)


- Dự trữ quay của hệ thống là 350 MVA, bằng hơn 50% công suất đặt của nhà máy.

Nguyễn Văn Duẩn

Hệ thống điện 2 – K53

11


CHƯƠNG 2 : XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái nhìn tổng
quan về phần điện trong nhà máy. Sơ đồ lựa chọn phải thỏa mãn được các yêu cầu
cơ bản về kinh tế - kỹ thuật cũng như đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Trong sơ đồ ghép bộ thì công suất mỗi bộ máy phát – máy biến áp phải nhỏ hơn
công suất dự trữ quay (ở đây là 350MVA)
Phía cao áp 220kV và trung áp là 110kV nên đều có trung tính trực tiếp nối đất
vì vậy ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc.
Phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát) là 17 MW chỉ chiếm 8,5% công suất
mỗi bộ máy phát – máy biến áp (nếu dùng hai bộ để cấp cho phụ tải địa phương)
nên ta có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ mà không cần dùng đến thanh góp cấp điện áp
máy phát.
Do công suất phụ tải trung áp là từ 165,17 MVA đến 235,96 MVA nên ta chỉ nên
dùng từ một đến ba bộ máy phát – máy biến áp cho bên trung áp.
Từ các phân tích trên ta đưa ra một số phương án nối điện chính như sau :


2.1.1 PHƯƠNG ÁN 1
S CA

1/5 S td

B5

F4

1/5 S td

F5

Hình 2.1 Sơ đồ nối điện chính phương án 1
Phương án này ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa hai hệ thống
110kV và 220kV. Bên phía trung áp 110kV có hai bộ máy phát – máy biến áp hai
cuộn dây. Phụ tải địa phương được lấy ở phía hạ của máy biến áp tự ngẫu. Phụ tải
tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát.
ƯU ĐIỂM :
• Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ

tải các cấp điện áp
• Số lượng và chủng loại máy biến áp ít nên vốn đầu tư ít hơn, tổn thất điện
năng trong các máy biến áp cũng ít hơn, dễ vận hành và sửa chữa.
NHƯỢC ĐIỂM :
• Do phụ tải trung áp khi cực đại vẫn nhỏ hơn so với công suất hai bộ bên trung

áp nên gây tổn thất điện năng do công suất phát luôn phải truyền qua hai lần
biến áp.


2.1.2 PHƯƠNG ÁN 2
SC

1/5 S

AT 5

B7

B6

~

S đp
F3

td

1/5 S

~
F4

td

1/5 S

F5
td

Hình 2.2 : Sơ đồ nối điện chính phương án 2
Phương án này khác phương án 1 ở chỗ tất cả các máy phát đều được nối bộ
máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn. Các máy biến áp tự ngẫu dùng để liên

B2

1/5 Std

F1

1/5 Std

AT 3

F2

1/5 Std

AT 4

F3

B5

F4

Sđp

1/5 Std

1/5 Std

F5



~
1/5 Std

F1

~
1/5 Std

AT 2

~

Sđp
F2

F3

B3

~
1/5 Std

F4

~
1/5 Std

1/5 Std



1/5 Std

S TA

S CA

AT 2

F1

F2

Sđp

B4

B3

1/5 S td

1/5 Std

F3

1/5 S td

B5

F4

S TA
110 kV

220 kV
SC

SBC
B1

SBT

ST

AT 2

AT 3

B4

B5

SH

F1

1/5 S td

1/5 S td

F2


TДЦ – 125000/220

B4 ; B5

TДЦ – 125000/110

Sđm
(MVA)

ĐA cuộn dây
(kV)

Tổn thất (kW)

UN %

I0%

C

H

P0

PN

125

242

Do đó

Tra [1, trang 156, bảng phụ lục III.6] ta chọn được máy biến áp tự ngẫu AT 2 và
AT3 có thông số kỹ thuật sau :
Bảng 2.2 : Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu

Loại
MBA
ATДЦTH –
250000/220

Sđm

(MVA)
250

ĐA cuộn dây
(kV)
C

T

H

P0

242

121


11

32

20

2.2.2 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC MÁY BIẾN ÁP
Nguyên tắc :
- Cho các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây làm việc với phụ tải định mức.
- Phần công suất thừa, thiếu do máy biến áp tự ngẫu đảm nhận trên cơ sở đảm bảo
cân bằng công suất.
Ưu điểm :
- Vận hành dễ dàng.
- Không cần sử dụng các bộ điều áp dưới tải ở các máy biến áp hai cuộn dây.

Máy biến áp 2 dây quấn nối bộ B1 B4 và B5 :

0,5


Máy biến áp tự ngẫu AT2 và AT3 :
• Công suất truyền qua phía trung áp :

• Công suất truyền qua phía cao áp :

• Công suất truyền qua phía hạ áp :

Kết quả tính toán phân bố công suất truyền qua các phía của máy biến áp tự
ngẫu cho trong bảng sau :
Bảng 2.3 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi làm


81,78

127,01 107,88 109,79

82,26

-29,22

-29,22

-35,12

-35,12

-17,42

-17,42

-17,42

51,19

50,71

80,86

80,86

64,35

tải trong chế độ làm việc bình thường.
b. Kiểm tra chế độ làm việc sự cố
+ Sự cố 1 : Sự cố một máy biến áp hai dây quấn bên trung áp (B 4)
S

HT

CA

S TA
110 kV

220 kV
SC

SBC
B1

SBT

ST

AT 2

AT 3

B4

B5


F5


- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng sau :
Bảng 2.4 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự
cố hỏng một máy biến áp hai dây quấn phía trung áp
t(h)

0-7

7-8

8-11

11-12

12-15

15-16

16-18

18-20

20-24

ST
(MVA)


87,29

87,29

68,16

68,16

50,94

68,64

Sthieu
(MVA)

-2,92

-2,92

57,39

57,39

27,24

117,71 117,71 117,71

27,24



ST

AT 2

AT 3

B4

B5

SH

F1

1/5 S td

1/5 S td

F2

F3

1/5 S td

Sđp

1/5 S td

F4


15-16

16-18

18-20

20-24


ST
(MVA)

-58,45

-34,85

0,54

SH
(MVA)

105,29 104,34 104,34 104,34 101,47 101,47

98,60

102,43 102,43

SC
(MVA)

-34,85

27,24

- Từ 16-20h công suất truyền từ phía hạ áp sang phía cao áp và trung áp, cuộn hạ
chịu tải nặng nề nhất, nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
- Các khoảng thời gian còn lại trong ngày, công suất được truyền tải từ phía hạ áp
và trung áp lên phía cao áp, cuộn nối tiếp chịu tải nặng nề nhất, theo công thức
(2.4)
Snt max = SC max = 0,5.174,58 < STN đm = 0,5.250 nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá
tải trong chế độ sự cố này.
Vậy phương án nối điện chính này thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật.
2.2.4 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP
a. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây
Ta có công suất làm việc của máy biến áp hai cuộn dây luôn là S B = 117,71 MVA.
Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây là :
• Phía cao áp 220kV :

• Phía trung áp 110kV :

b. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu


Trong đó :
- SCi, STi, SHi là công suất phía cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong
khoảng thời gian ti
- PNC, PNT, PNH : tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ. Các loại tổn
thất này được tính theo công thức (2.15) sau :

Dựa vào số liệu trong Bảng 2.3 ta tính được kết quả sau :