Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.Chọn máy phát điện
2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
3.Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
CHƯƠNG 2: Tính toán chọn máy biến áp
1.Chọn MBA cho phương án I
2.Chọn MBA cho phương án II
CHƯƠNG 3: Tính toán kinh tế và xác định phương án tối ưu
1. Tính cho phương án I
2. Tính cho phương án II
CHƯƠNG 4:Tính toán ngắn mạch và chọn các thiết bị
1.Tính toán ngắn mạch
2.Chọn thiết bị phân phối
CHƯƠNG 5: Chọn khí cụ điện
1. Chọn thanh góp, thanh dẫn
2. Chọn máy cắt, dao cách ly
3. Chọn cáp và kháng điện cho mạch 10.5 KV
4. Chọn máy biến áp đo lường
5. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 1

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
lời mở đầu
Điện năng được sản xuất từ các nhà máy và được truyền tải đến các hộ tiêu dùng
nhờ các trạm biến áp. Nhà máy điện và các trạm biến áp là khâu không thể thiếu
trong hệ thống điện . Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở
nước ta hệ thống điện cũng phát triển với nhiều nhà máy và trạm biến áp với công
suất lớn. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng

nó trực tiếp biến đổi cơ năng thành điện năng.Ngoài điều chỉnh công suất của mình ,
máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong công việc đảm bảo chất điện năng.
Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngưng
hơi gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có công suất P = 100 MW, điện áp định mức 10,5kV.
Theo tài liệu tham khảo chọn máy phát điện có ký hiệu : TBΦ-100-2 (Sách thiết kế
mạng và hệ thống điện – Bộ môn Hệ Thống Điện) có các thông số sau:
Bảng 1.1
S
MVA
P
MW
U
kV
Cosϕ
I
kA
X"
D
X'
D
X
D
62,5 50 10,5 0,8 3,437 0,1336 0,1786 1,4036
II. TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Để chọn dung lượng và tính toán tổn thất trong máy biến áp cần thiết lập đồ thị phụ
tải ngày của nhà máy. Máy biến áp được chọn theo công suất biểu kiến , mặt khác hệ
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 3

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
số cosϕ các cấp khác nhau nên cân bằng công suất được tính theo công suất biểu kiến

t(h)
0 ÷7 7÷15 15÷21 21÷24
S% 80 90 100 75
S(MVA) 250 281,25 312,5 234,375
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 4

352,5
423
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
22 24
S
NM
(MVA)
t(
h)
399,5
475
450
425
400
375
350
325
300
470
329
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (10.5kV) :
Đồ thị phụ tải máy phát xác định như trên với :
P

Sinh Viên:Phạm văn Thảo 5

Biểu đồ công suất phát toàn nhà máy điện
Biểu đồ phụ tải điện áp máy phát
8.7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S
UF
(MVA)
t(h)
11.6
16
14
12
10
8
6
4
2
12.325
9.425
14.5
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24
S
nm(t)
MVA 250 281,25 312,5 234,375
S
tdt
MVA 22 23,5 25 21,25

110kV
+ S
uF
)
Trong đó S
ht
:Công suất phát về hệ thống
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 6

34.22
31.96
35.34
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S
TD
(MVA)
t(h
)
40
35
30
25
20
15
10
5
37.60
30.83
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
S

Nhận xét:
Theo kết quả tính toán được trong bảng (1-6) và qua các đồ thị phụ tải, ta nhận thấy:
- Chọn công suất mỗi tổ máy phát điện là hợp lý.
- Nhà máy có đủ công suất cung cấp cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
- Công suất phát về hệ thống nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (540 MVA), do
đó sự ảnh hưởng của nhà máy điện đối với hệ thống là không đáng kể.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 7

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Chương 2
Lựa chọn sơ đồ nói điện chính
chọn máy biến áp
III .CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán được ở phần trước, ta tiến
hành vạch một số phương án nối điện của nhà máy. Việc đưa ra các phương án nối
điện phải đảm bảo sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất đồng
thời thuận tiện cho công tác vận hành cũng như sửa chữa sau này có tính tới nhu cầu
phát triển trong tương lai.
Trước tiên ta có một số nhận xét sau dây:
- Nhà máy được thiết kế có hai cấp điện áp 10.5 kV, 110 kV và nối với hệ thống
ở cấp điện áp 220kV do đó để liên lạc giữa các cấp điện áp ta sử dụng máy biến áp ba
pha tự ngẫu có 3 cấp điện áp:10.5, 110 và 220kV.
Theo tính toán thì công suất phụ tải cấp điện áp máy phát
- S
uF
MAX= 9,195 MVA < 15% S
F

Nhận xét chung : Ta thấy hai phương án đều dễ vận hành và đảm bảo khi mùa khô
cho một tổ máy ngừng làm việc dễ dàng.
• Phương án một . phải dùng
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 2 Máy
- Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy
* Phương án hai phải dùng
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp cao : 1 Máy
- Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 1 Máy
- Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy
Chương:II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 1
1. Chọn máy biến áp AT
1
, AT
2
Chọn máy biến áp ba pha tự ngẫu theo điều kiện sau:
S
AT1
= S
AT2
= Sthừa*1/2α=1/2α*(ΣSđmF -Stdmax -SUFmin)
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 10

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
=1/2*0,5*(2*117,5-18,8- 8,7)=207,5 MVA
Chọn MBA (220kV) có các thông số như sau:ATДЦTH-250 -230 /121/11
Kiểm tra lại theo các điều kiện:Khi STmax mà sự cố 1 MBA
a. Sự cố 1 bộ MF-MBA bên trung
2*kqt*α*Sđm≥ STmax -(ΣSbộT -ST4)

250 230 121 11 145 520 11 32 20 0.5 250
2. Chọn máy biến áp T
3
,T
4
:
Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau:
S
ĐMT
= S
đmF
- S
TDmin
– 1/2S
Ufmin
nhưng trong sơ đồ trên phụ tải cấp điện áp máy
phát dự kiến sẽ đấu vào thanh góp điện áp máy phát nên trong công thức trên bỏ qua
thành phần S
Ufmin
S
ĐMT
= 117,5 –7,7075= 109,7925MVA ≅109,8MVA
Chọn MBA (110kV) có các thông số như sau: TДЦ-125 -121/10,5
Bảng 2.1
Loại
máy
S
ĐMT
MVA
U

= S
T4
= S
DMF
– S
TD
= 117,5 – 9,4 = 108,1 MVA
Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dưới tải đảm nhiệm.
b. Phân bố công suất trong máy biến áp AT1, AT2 :
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 11

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
S
AT1
= S
AT2
= 0,5*(S
HT
+ S
U110
– S
T3
– S
T4
) MVA
Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất như sau:
Bảng 2.2
2.Tính toán tổn thất trong MBA
Ta xác định theo công thức :


+ T= t
i
x365ngày.
+ S
đmT
là công suất định mức máy biến áp.

a. Tổn thất điện năng trong MBA ba pha 2 dây quấn T
3
và T
4
.
Với máy biến áp T
3
T
4
:
S
MAX
= S
ĐMF
– S
TD
= 117,5 - 9,4 = 108,1 MVA là công suất tải qua máy biến áp
bằng phẳng suốt cả năm tính cho T= 8760
= 3.671.758kWh
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 12

8760*
125

kVA
U
c
kV
U
h
kV
∆P
0
kW
∆P
N
kW
U
N%
I
o
%
Giá
40.10
6
T
TДЦ
125 242 10,5 135 380 11 0,5 181
2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP T
4
:
S
ĐMT4
= S

6
TДЦ
125 121 10,5 120 400 10,5 0,5 162
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 13

[ ]
titiSitPnttiSicPnc
Sdm
PoA
T
*Sih*Pnh****
*2
365
8760**2
2 2 2
2
1
∆+∆+∆+∆=∆
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
3. Chọn máy biến áp T
2
, T
3
:
Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau:
S
ĐMT2,T3
= (S
ĐMF
- S

N%
Giá
40.10
6
TДЦ
200 242 13,8 200 580 11 0,45 181
Kiểm tra khi :
a. Sự cố 1 bộ máy phát – máy biến áp bên trung:
2*K
q
*α*S
đm
≥ S
Tmax
- (ΣS
bộT
- S
T4
)
vì (ΣS
bộT
– S
T4
) = 0
nên 2*K
q
*α*S
đm
≥ S
Tmax

4
ưu tiên phát công suất bằng phẳng:
S
T1
= S
T4
= S
DMF
– S
TD
= 117,5 – 9,4 = 108,1 MVA
Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dưới tải đảm nhiệm.
b. Phân bố công suất trong máy biến áp T2,T3 :
S
AT2
= S
AT3
= 0,5x(S
HT
+ S
U110
– S
T1
– S
T4
) MVA
Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất như sau:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 14

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ

2
dmB
ii
No
S
tS
P
n
TPnA
Σ
∆+∆=∆
Trong đó:
+ ∆P
KT
là tổn thất không tải.
+ n là số MBA làm việc song song.
+ ∆P
N
là tổn thất ngắn mạch.
+ S
MAX
là công suất tải qua máy biến áp trong thời gian t
i
(Σt
i
= 24giờ)
+ T= t
i
x365ngày.
+ S

PA *******
*2
365
8760**2
2 2 2
2
032
∆+∆+∆+∆=∆
+
8760*
125
108,1
*3508760*135
2
2
1
+=∆
T
A
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
CHỌN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI, TÍNH TOÁN KINH TẾ,
XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
A. CHỌN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI
Ta sử dụng sơ đồ HTTC có thanh góp vòng cho cả hai phía cao và trung
Phương án I:
220kV 110kV
TGV
TGII
TGI
10,5kV

và I
cb
. Tình trạng làm việc bình
thường là tình trạng mà không có phần tử nào của khu vực đang xét bị cắt , I
bt
là dòng
lớn nhất trong tình trạng này.
Dòng làm việc bình thường dùng để chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện
kinh tế.
Tình trạng làm việc cưỡng bức là tình trạng làm việc nếu 1 phần tử của khu vực
xét bị cắt, dòng cưỡng bức cực đại thường để chọn khí cụ điện và đây dẫn theo điều
kiện phát nóng lâu dài.
a. Cấp 220kV
- Phía đường dây
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải của hệ thống được cung cấp bằng đường dây
kép dài 82 km.Vậy dòng bình thường và dòng cưỡng bức của đường dây là:
220.32
185.74
.3
2
1
max
==
U
S
I
HT
bt
= 0,244 kA
I

- Phía máy biến áp:
110.3
117,5
.3
==
U
S
I
dmF
bt
= 0,62kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 1,05*0,62 = 0,65 kA
c. Cấp 10,5kV:
- Phía máy phát:
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 18

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
5,10*3
117,5
=
bt
I
= 6,5 kA
I
cb
= 1,05* I

S
I
HT
bt
= 0,244 kA
I
cb
= 2x 0,13 = 0,488 kA
- Phía máy biến áp:
+ Máy biến áp 2 dây quấn:
220.3
117,5
.3
max
==
U
S
I
cc
bt
= 0,31 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 0,32 kA
+ Máy biến áp từ ngẫu:
220.3
35,03
.3

==
U
S
I
cc
bt
= 0,31 kA
I
cb
= 1,05* I
bt
= 0,32 kA
+ Máy biến áp từ ngẫu:
110.3
78,75
.3
max
==
U
S
I
cT
bt
= 0,413 kA
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 19

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
I
cb
= 1,4* I

bt
= 1,44*5,1 = 7,14 kA
3. Chọn máy cắt cho các mạch.
Máy cắt điện dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn
mạch. Chính vì vậy các máy cắt điện được chọn theo điều kiện sau:
+ Điện áp định mức:
U
ĐMMC
≥ U
lưới
+ Dòng điện định mức:
I
ĐMMC
≥ I
LVCB
Ngoài ra các máy cắt điện được chọn cần phải kiểm tra ổn định nhiệt và ổn định
động khi ngắn mạch.
+ Điều kiện kiểm tra ổn định động:
I
LĐĐ
≥ I
XK
+ Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt:
I
NH
. t
NH
≥ B
NH
Tuy nhiên đối với máy cắt điện nói chung thì khả năng ổn định nhiệt của chúng

C. TÍNH TOÁN KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Để tính toán chỉ tiêu kinh tế của một phương án cần tính vốn đầu tư ban đầu và
phí tổn vận hàng hàng năm do sửa chữa thay thế chỉ cần xét đến những phần tử thiết
bị khác nhau trong các phương án như máy biến áp, máy cắt điện ...Như vậy vốn đầu
tư các phương án chỉ tính đến tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và tiền xây lắp. Còn
đối với các thiết bị phân phối thì tiền chi phí thiết bị dựa vào số mạch của thiết bị
phân phối ứng với các cấp điện áp tương ứng và chủ yếu là do chủng loại máy cắt
quyết định → Vốn đầu tư của một phương án được tính theo biểu thức:
V = ∑K
B
.V
B
+ ∑V
TBPP
Trong đó:
- V
B
: Vốn đầu tư máy biến áp
- K
B
: Hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc
vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp.
- V
TBPP
: Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối và được tính như sau:
V
TBPP
= n
1
. V

- Phí tổn vận hành hàng năm: P = P
K
+ P
P
+ P
t
Trong đó: P
K
: tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn được xác
định như sau: P
K
=a.V
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 21

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
Với: V - Vốn đầu tư của một phương án
a - Số phần trăm định mức khấu hao
P
P
: Chi phí phục vụ thiết bị gồm sửa chữa thường xuyên và tiền lương công
nhân chi phí này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và nhỏ,do đó khi đánh giá hiệu quả kinh
tế của các phương án này có thể bỏ qua chi phí này.
P
t
: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện
P
t
= c. ∆A
Trong đó:C là giá thành 1 KWh điện năng
∆A: Tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị chủ yếu trong máy biến

3
. 40 . 10
3
VNĐ
- Mạch cấp 13,8 KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu
MΓΓ - 20 – 6000/3000
Mỗi mạch giá: 15 .10
3
. 40 . 10
3
VND
Vậy tổng vốn đầu tư để xây dựng thiết bị phân phối:
V
TBPP
= [(3 * 71,5 + 5 * 40 +5* 15)] *40*10
6
VND
V
TBPP
= 19.580 * 10
6
VND
Tổng vốn đầu tư của phương án I.
V = V
B
+ V
TBPP
= (46.144 + 19.580) . 10
6
V = 65.724 * 10

P = p
T
+ P
K
= (3 852,9 + 4763,7 ) * 10
6
= 8616,6 *10
6
VND/năm

II. Tính toán cho phương án II:
1. Tính vốn đầu tư của thiết bị V
a. Vốn đầu tư cho các máy biến áp
- Hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây: TДЦ - 200 - 242/13,8
Giá: 181 x 10
3
x 40 x 10
3
VND với K
B
= 1,4
- Một máy biến áp ba pha hai cuộn dây: TДЦ - 125 - 242/13,8
Giá: 181 x 10
3
x 40 x 10
3
VND với K
B
= 1,4
Vậy tổng số vốn đầu tư vào máy biến áp là:

TBPP
= 20.840 * 10
6
VND
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 23

(
)
TBPPTBBB
K
VaVa
Va
P ...
100
1
100
.
+==
Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ
2. Tính phí tổn vận hành hàng năm
- Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:
- Chọn a
B
= 8,1%; a
rB
= 6,4%
P
K
= (0,081 * 47208.10
6

VND

)
I
65724 8616,6
II 68048 10018
Nhận xét:
Để chọn được phương án hợp lý nhất trong những phương án trên cần phải so
sánh tổng hợp cả về mặt kinh tế và kỹ thuật giữa các phương án. Về mặt kinh tế từ
bảng tổng kết dễ dàng nhận thấy:
V
1
< V
2
và P
1
< P
2
Cho thấy sự ưu việt của phương án I truớc phương án II. Ngay cả về mặt kỹ thuật
cũng thây sự linh hoạt của phương án I trước phương án II, ngoài ra phương án I còn
dễ dàng trong vận hành
Phương án I là phương án tối ưu và ta chọn phương án này để tính toán ngắn
mạch và lựa chọn các khí cụ điện.
Sinh Viên:Phạm văn Thảo 24

( )
TBPPTBBBK
VaVa
Va
P ...