TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BM HTĐ – KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------oOo------------Họ và tên sinh viên
Lớp
Ngày nhận

: NGUYỄN TIẾN VŨ
: 10Đ3
: ……/…../200… Ngày hoàn thành: ……/…../200…

Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: NHIỆT ĐIỆN.
Công suất:
240 MW. Gồm có: 4 tổ máy x 60 MW.
Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau:
I. PHỤ TẢI Ở CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT:
- Công suất cực đại Pmax = 70 MW, hệ số công suất cos= 0,8.
- Đồ thị phụ tải hình:
hình 1
- Số liệu về đường dây:
4 đường dây kép x 15 MW dài 18 km.
2 đường dây đơn x 5 MW dài 10km.
II. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP TRUNG:
110 KV
- Công suất cực đại Pmax = 120 MW, hệ số công suất cos= 0,8.
- Đồ thị phụ tải hình:
hình 2
Số liệu về đường dây:
2 đường dây kép x 40
MW. 2 đường dây đơn x 20 MW.


MỤC LỤC


CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI
ĐIỆN................................................................................................3
1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN:.........................................................................................3
1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:..................................................................3
1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 kV):................................................................3
1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung (110 kV):.......................................................................4
1.2.3. Công suất tự dùng trong nhà máy:.........................................................................5
1.2.4. Công suất dự trữ quay của hệ thống nối với phía cao áp:......................................6
1.2.5. Bảng tổng hợp phân bố công suất trong toàn nhà máy:.........................................6
1.3. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN:.....................................................................8
1.3.1. Phương án I:..........................................................................................................9
1.3.2. Phương án II:.......................................................................................................10
1.3.3. Phương án III:......................................................................................................11
1.3.4. Phương án IV:......................................................................................................12
1.3.5. Nhận xét chung:..................................................................................................13

CHƯƠNG 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
TRONG MÁY BIẾN ÁP..........................................................….14
2.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP:.............................................................................................14
2.1.1. Chọn máy biến áp cho phương án I:....................................................................14
2.1.2. Chọn máy biến áp cho phương án 2:...................................................................16
2.2. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP:...............................................18
2.2.1. PHƯƠNG ÁN 1:.................................................................................................19
2.2.2. PHƯƠNG ÁN II:................................................................................................20
2.2.3. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN CHO PHƯƠNG ÁN I:...........................22
2.2.4. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN CHO PHƯƠNG ÁN II:.........................26

5.1.2. Kiểm tra dao cách ly:...........................................................................................86
5.2. KIỂM TRA KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN:..............................................................87
5.3. CHỌN THANH GÓP -THANH DẪN - SỨ - CÁP ĐIỆN LỰC:...............................87
5.3.1. Chọn các phần cho mạch phía cao áp 220KV:.....................................................87
5.3.2. Chọn các phần cho mạch phía trung áp 110KV:..................................................90
5.3.3. Chọn các phần cho mạch phía 10,5KV:...............................................................91
5.3.4. Thanh dẫn từ thanh góp cấp điện áp máy phát đến hạ áp máy biến áp:...............97
5.3.5. Chọn cáp cho phụ tải địa phương:.......................................................................99
5.4. CHỌN SỨ:............................................................................................................... 101
5.4.1. Chọn sứ đỡ cho các thanh dẫn cứng:.................................................................101
5.4.2. Chọn sứ xuyên tường:.......................................................................................103
5.5. CHỌN KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY:...................................................................103
5.5.1. Bảng phân bố lại công suất qua kháng điện lúc bình thường và sự cố...............104
5.5.2. Kiểm tra kháng điện đã chọn:............................................................................105
5.5.3. Kiểm tra điều kiện tạo điện áp dư trên thanh góp khi ngắn mạch sau máy
cắt đường dây:.............................................................................................................106
5.5.4. Kiểm tra ổn định động:......................................................................................106
5.5.5. Kiểm tra ổn định nhiệt:......................................................................................107
5.5.6. Kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 kv:..............107
5.5.7. Chọn máy cắt sau kháng điện đường dây:.........................................................108
5.6. CHỌN CUỘN DẬP HỒ QUANG:..........................................................................109
5.6.1. Điều kiện chọn:.................................................................................................109
5.6.2. Chọn cuộn dập hồ quang cho mạng cấp điện áp máy phát 10,5 kV:..................109


5.7. CHỌN MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP:..........................................110
5.7.1. Chọn máy biến dòng điện :................................................................................110
5.7.2. Chọn máy biến điện áp BU:...............................................................................111

CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN. 115

1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN:
Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: NHIỆT ĐIỆN
NGƯNG HƠI, Công suất: 240 MW, gồm có: 4 tổ máy 60 MW. Việc chọn số lượng và
công suất máy phát điện cần chú ý các điểm sau đây:
- Máy phát có công suất càng lớn thì vốn đầu tư càng lớn, tiêu hao nhiên liệu để
sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hàng năm càng nhỏ. Nhưng về
mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không hơn dự trữ quay
về của hệ thống
- Để thuận tiện trong việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn máy
phát cùng loại.
- Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng định mức và dòng ngắn
mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn.
Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta cần thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng
hơi nên chọn máy phát là kiểu tua bin hơi.
Với công suất của mỗi tổ máy đã có nên ta chọn chỉ việc chọn máy phát có công
suất tương ứng và chọn máy phát có công suất cùng loại.
Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 kV vì cấp điện áp này thông dụng.
TLTK [1]“Phụ lục II.trang 99, ta chọn được máy phát điện theo bảng 1.1.
Bảng 1.1
Thông số định mức
Điện Kháng tương đối
Loại MF
N
Sđm
Pđm
Uđm
Iđm
cos
X"d
X' d

SUF(t) là công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t.
P% là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian.
PUFmax, cosUF là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy
phát.
Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với (H:1.1), ta có bảng phân bố công suất phụ tải
cấp điện áp máy phát như bảng 1.2:
Bảng 1.2
t (h)
0÷4
4÷8
8÷16 16÷18 18÷24
P%
70
80
100
80
70
SUF (t), MVA 61,25
70
87,5
70
61,25
1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung (110 kV):
Công suất cực đại PUTmax= 120 MW
Hệ số cosUT = 0,8
Đồ thị phụ tải hình H:1.2:


Công suất phụ tải cấp điện áp trung được tính theo công thức sau:
P

1.2.3. Công suất tự dùng trong nhà máy:
Phụ tải tự dùng của nhà máy được xác định theo công thức sau:
(1.4)
�
S (t) �
Std (t)  .SNM . �
0, 4  0,6. F �
SNM �
�
Trong đó:
Std(t) là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.
 là hệ số tự dùng cho nhà máy,  = 5%
SF(t) là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t.
SNM là công suất đặt toàn nhà máy, SNM = 300 MVA
Vì nhà máy phát luôn hết công suất nên công suất phát của nhà tại mọi thời điểm t
là:
SF (t) = SNM = 300 MVA
Áp dụng công thức (1.4) ta có công suất tự dùng của nhà máy tại mọi thời điểm t
đều cực đại:
300 �
�
Std (t)  Std max  5%.300. �
0, 4  0,6.
� 15(MVA)
300 �
�
1.2.4. Công suất dự trữ quay của hệ thống nối với phía cao áp:
Công suất dự trữ quay của hệ thống được xác định theo công thức sau:
SdtHT  SdtHT  SdtNM
�

0÷4
4÷8
8÷16
16÷18
18÷20
20÷24
SUF(t)
60
70
90
90
100
100
SUT(t)
105
120
120
150
150
120
Std (t)
15
15
15
15
15
15
S∑(t)
180
205

liên tục cho các phụ tải, phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp


điện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện, ... Sơ
đồ nối điện giữa các cấp điện áp phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thỏa mãn điều kiện
khi ngừng một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ
cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung.
- Công suất bộ máy phát máy - biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ
thống
1200
 178,82(MVA)
- SdtHT  8%.1000  7%
0,85
Chỉ nối bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ
tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này; có như vậy mới tránh được trường hợp
lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyển qua
hai lần biến áp làm tăng tổn thất và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây. Đối với
máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này.
- Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẽ nhánh từ bộ máy phát máy
biến áp nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vược quá 15% của bộ.
- Máy biến áp ba cuộn dây chỉ sử dụng khi công suất truyền tải qua cuộn dây này
không nhỏ hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây kia. Đây không phải là điều qui
định mà chỉ là điều cần chú ý khi ứng dụng máy biến áp ba cuộn dây. Như ta đã biết,
tỷ số công suất các cuộn dây của máy biến áp này là 100/100/100; 100/66,7/66,7 hay
100/100/66,7, nghĩa là cuộn dây có công suất thấp nhất cũng bằng 66,7% công suất
định mức. Do đó nếu công suất truyền tải qua một cuộn dây nào đó quá nhỏ sẽ không
tận dụng được khả năng tải của nó.
- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc hay
tải điện giữa các cấp điện áp.

- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống.
Nếu hỏng một máy thì các tổ máy khác vẫn làm việc song song.
- Số lượng máy biến áp ít nên giá thành không cao, đơn giản trong việc lắp đặt,
mặt bằng lắp đặt ngoài trời nhỏ.
1.3.1.3. Nhược điểm:
- Vì nhiều tổ máy được nối vào thanh góp nên phải bố trí mạch vòng do đó hệ
thống thanh góp cấp điện áp máy phát rất phức tạp.
- Thanh góp cấp điện áp máy phát nối vòng nên tính toán Bảo Vệ RơLe phức tạp.
1.3.2. Phương án II:
1.3.2.1. Mô tả phương án:
- Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát.
- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa
nhà máy với hệ thống.


- Một bộ máy phát F4 - máy biến áp hai cuộn dây B3 nối và thanh góp cấp điện áp
trung.

H: 1.6
1.3.2.2. Ưu điểm:
- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống.
- Máy biến áp nối vào thanh góp cấp điện áp trung nên giá thành máy biến áp và
các thiết bị ít tốn kém hơn so với bên cao áp.
- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh góp
đơn giản.
1.3.2.3. Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến vốn đầu tư tăng, mặt bằng phân bố thiết bị
ngoài trời lớn.
1.3.3. Phương án III:
1.3.3.1. Mô tả phương án:

đơn giản.
1.3.4.3. Nhược điểm:
- Vì bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối ở phía cao nên tốn kém vì phải
dùng thiết bị có cách điện cao.
- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt bằng phân phối thiết bị ngoài trời lớn.
1.3.5. Nhận xét chung:
Qua phân tích ưu, nhược điểm của từng phương án, ta nhận thấy phương án I đảm
bảo về mặt kỹ thuật nhất và có nhiều ưu điểm hơn nên ta chọn phương án I để tính
toán cho các phần tiếp theo


CHƯƠNG 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
TRONG MÁY BIẾN ÁP
1.4. CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
Máy biến áp là một thiết bị chính trong nhà máy điện, vốn đầu tư của nó chiếm
một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của nhà máy. Vì vậy việc chọn số
lượng và công suất định mức của chúng là rất quan trọng. Công suất của máy biến áp
được chọn phải bảo đảm đủ cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải không những trong
điều kiện làm việc bình thường mà ngay cả lúc sự cố. Chế độ định mức của máy biến
áp phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường nhưng do đặt hàng theo điều kiện khí hậu tại nơi
lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ.
1.4.1. Chọn máy biến áp cho phương án I:


1.4.1.1. Chọn máy biến áp liên lạc B1, B2:
1.4.1.1.1. Chọn công suất máy biến áp liên lạc B1, B2:
Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu, công suất được chọn theo điều
kiện tải hết công suất thừa từ thanh góp cấp điện áp máy phát:
1
(2.1)

 0,5
UC
220
Như vậy, công suất của máy biến áp lên lạc B1 và B2 là


1 223,75
 223,75 (MVA)
SdmB1 = SdmB2 � .
2 0,5
TLTK “[1]’’ phụ lục III.6 trang 155 ta có thông số máy biến áp B 1 và B2 như bảng
2.1.
Bảng 2.1
Loại
MBA

Sđm
MVA

ATДЦTH

250

Điện áp cuộn
dây, kV
C
T
H
230 121


Nghĩa là:
K scqt .K cl .SdmB1 ��
�
SUT max   SUC max  SdtHT  �
�

(2.2)

Vì: SUCmax - SdtHT = 0 – 178,82 = - 178,82< 0 nên ta cho (S UCmax - SdtHT ) = 0. Do
đó điều kiện (2.2) trở thành:
(2.3)
K scqt .K cl .SdmB1 �SUT max
sc
Vế trái: K qt .K cl .SdmB1 = 1,2.0,5.250 = 150(MVA)

Vế phải: SUTmax = 150(MVA)
Vậy (2.3) đã thỏa mãn.
Kết luận: Các máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường
và sự cố.


1.4.2. Chọn máy biến áp cho phương án 2:

1.4.2.1. Chọn máy biến áp nối bộ B3:
1.4.2.1.1. Chọn công suất máy biến áp B3:
Máy biến áp B3 là loại máy biến áp ba pha hai cuộn dây nên điều kiện chọn là
SđmB3 ≥SđmF4 = 75 MVA
TLTK “[1]’’, phụ lục III.4 trang 150 ta có thông số máy biến áp B3 bảng 2.2.
Bảng 2.2
Điện áp cuộn dây, kV Tổn thất, kW

1.4.2.2. Chọn máy biến áp B1, B2:
1.4.2.2.1. Chọn công suất máy biến áp B1, B2:
Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu, công suất được chọn theo điều
kiện tải hết công suất thừa từ thanh góp cấp điện áp máy phát:
1
(2.4)
SHdmB1  SHdmB2  Smau  K cl .SB1 � .SH max  
2
Trong đó:
3
3
3
SH max  �SdmFi  �StdFimax  SUFmin  3.75  .15  61, 25  152,5(MVA)
4
1
1
3

Với:

� SdmFi là tổng công suất định mức của máy phát F1, F2, F3
1

3

� StdFimax là công suất tự dùng lớn nhất của máy phát F1, F2, F3
1

SUFmin là công suất cực tiểu của phụ tải cấp điện áp máy phát.
Kcl : Là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.


230 121

11

85

380

11

32

20

0,5

1.4.2.2.2. Kiểm tra máy biến áp:
a. Kiểm tra quá tải bình thường:
Vì công suất định mức của máy biến áp B 1, B2 được chọn lớn hơn công suất
tính toán nên không cần kiểm tra quá tải bình thường.
b. Kiểm tra quá tải sự cố:
(1). Khi sự cố máy biến áp B3:


Khi sự cố máy biến áp B 3 thì hai máy biến áp liên lạc B 1, B2 còn lại với khả
năng quá tải sự cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải cấp điện áp trung, cao
lúc cực đại. Nghĩa là:
2.K scqt .K cl .SdmB1 �SUT max   SUC max  SdtHT 




UC max

dtHT

�



boF4  B3

1
. 15 = 71,25(MVA)
4
Tương tự trên, điều kiện (2.7) trở thành:
K scqt .K cl .SdmB1 �SUT max  SboF4B3
Với SboF4-B3 = SdmF4 - StdF4 max = 75 -

(2.8)

sc
Vế trái: K qt .K cl .SdmB1 = 1,2.0,5.160 = 96(MVA)

Vế phải: SUT max  SboF4B3 = 150 – 71,25 = 78,75(MVA)
Vậy (2.8) đã thỏa mãn.
1.5. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP:
Tổn thất điện năng trong máy biến áp gốm 2 phần:
- Tổn thất không tải không phụ thuộc vào đồ thị phụ tải.
- Tổn thất tải phụ thuộc vào đồ thị phụ tải.

�
� NC i
�
� NT i
�
� NH i �
n � �SđmB1 �
S
S
�
� đmB1 �
� đmB1 �
�
�
Trong đó:
n là số máy biến áp làm việc song song


SCi, STi, SHi là công suất qua cuộn cao, cuộn trung, cuộn hạ áp của n máy biến áp
biến áp tự ngẫu.
PNC, PNT, PNH là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu.
Po là tổn thất không tải của máy biến áp.
�
�
P
P
PNC  0,5. �
PNC T  NC2 H  NT2 H �
K cl

260 �
PNC  0,5 �
520 

 260  KW 
2
2 �
�
�
0,5
0,5




�
�
�
260
260 �
PNT  0,5 �
520 

 260(KW)
2
2 �
�
�
0,5
0,5

SHi (t)  �SdmFi  �StdFi max  SUF (t)  4.75  15  SUF (t)  285  SUF (t)
SCi (t)  SHi (t)  STi (t)
Bảng 2.4
t (h)

0÷4

4÷8

8÷16

16÷18

18÷20

20÷24

SUF(t)
SH (t)
ST (t)
SC (t)

61,25
223,75
120
103,75

70
215
150


�S

2
Ti

.t i  1202.8  1502.12  1352.4
= 458100 (MVA 2 .h)

�S

2
Hi

.t i  223,75 2.10  215 2.6  197,52.8

=1090040,625 (MVA 2 .h)
Tổn thất điện năng của máy biến áp B1, B2 trong một ngày:
1
ΔAng = 2.120.24+
.(260. 149615,625 + 260. 458100 + 780. 1090040,625)
2.2502
= 13825,902(kWh)
Tổn thất điện năng của máy biến áp B1, B2 trong một năm:
ΔAB1,B2 = ΔAng .365 = 13825,902. 365 = 5046454,23 (kWh)
=5046,454 (MWh)
Tổn thất điện năng hàng năm:
ΔA = ΔAB1,B2 =5046,454 (MWh)
1.5.2. PHƯƠNG ÁN II:
1.5.2.1. Tổn thất điện năng qua máy biến áp B3:

2
2
�
�STi �
�SHi �
1 � �SCi �
(2.12)
A B1,B2  n.Po .t  �
.

P
.t

.

P
.t

.

P
.t
�� � NC i ��S � NT i ��S � NH i �
n � �SđmB1 �
�
đmB1
đmB1
�
�
�

�P
�
P
PNH  0,5. � NC2 H  NT2H  PNC T �
K cl
� K cl
�

(2.13)

Chỉ có PNC-T = 380 kW, do đó có thể xem:
1
1
PNC-H = PNT-H = .PNC-T = .380 =190 (kW)
2
2

190
190 
 190 (kW)
PNC 0,5. 380 

2
(0,5)
(0,5) 2 


190
190 
 190 (kW)


Vậy:

mọi thời điểm trong ngày nên công suất qua các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu:
STi (t)  SUT (t )  SB3  SUT (t)  (SdmF4  StdF4max )  SUT (t)  71, 25
3
3
3
SHi (t)  �SdmFi  �StdFi max  SUF (t)  3.75  .15  SUF (t)  213,75  SUF (t)
4
1
1
SCi (t)  SHi (t)  STi (t)

Bảng 2.5
t (h)
SUF(t)
SUT(t)
SH (t)
ST (t)
SC (t)

0÷4
61,25
120
152,5
48,75
103,75

4÷8

152,5
48,75
103,75


 149615,625(MVA 2 .h)

�S

2
Ti

 48,752 .8  78,752.12  63,752.4
 109687,5(MVA 2 .h)

�S

2
Hi

.t  152,52.10  143,752.6  126, 252.8

 484059,375(MVA 2 .h)
Tổn thất điện năng của máy biến áp B1, B2 trong một ngày:
1
ΔAng=2.85.24+
.(190.149615,625 +190.109687,5 +570. 484059,375 )
2.1602
= 10431,2 (kWh)
Tổn thất điện năng của máy biến áp B1, B2 trong một năm: