Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện

CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Với đề tài thiết kế phần điện nhà máy thuỷ điện công suất: 228 MW, trong
chương này ta phải thực hiện các vấn đề sau:
I./ CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
I./ CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1)Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm có 4 tổ máy phát công suất
mỗi máy là 57 MW. Với các số liệu ban đầu đã cho của mỗi tổ máy là:
P = 57 MW ; U
F
= 10,5 kV ; Cos φ = 0,82
Ta có thể dễ dàng tính toán được các thông số của máy phát như sau:
- Công suất biểu kiến: S =
)(5,69
82,0
57
MVA
Cos
P
==
ϕ
- Điện kháng ngắn mạch (tính đến thanh cái hệ thống nối với đường
dây)=0,56.
- Dòng điện định mức:
).(7,3
5,10.3

ϕ
ϕ
đm
đm
U
U
đm
đm
(kV)
(kV)
I
I
đm
đm
(kA)
(kA)
X’
X’
d
d
X
X
d
d
’’
’’
X
X
d
d

0,2
0,29
0,29
1,04
1,04
2) Tớnh toỏn ph ti v cõn bng cụng sut.
2.1) Tớnh toỏn ph ti cp in ỏp mỏy phỏt.(a phng )
Ph ti cp in ỏp mỏy phỏt: U
F
= 10kV P
maxã
= 9 MW v Cos=0,85
p dng cỏc cụng thc:
max
.
100
%
)( P
P
tP
=
;

Cos
tP
tS
)(
)(
=
Ta cú bng tng kt sau: Bng 2

=
;
ϕ
Cos
tP
tS
)(
)(
=

Bảng 1.3
TG(h)
Công suất
0-8 8-12 12-18 18-24
P(%) 65 80 100 70
P (MW) 65 80 100 70
S (MVA) 74,7 91,95 114,9 80,5
Hình 1.2: Đồ thị phụ tải cấp trung áp
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 3 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 4 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
2.3) Tính công suất phát và phụ tải của toàn Nhà Máy Điện
Theo số liệu ban đầu:
Nhà máy co 4 tổ máy,công suất mỗi tổ là 57 MW do đó công suất phát
của toàn nhà máy:

Công suất
0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24
P% 80 90 100 75
P(t) MW 182,4 205,2 228 171
S(t) MVA 222,4 250 278 208,5

Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 5 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
2.4) Tính công suất tự dùng của nhà máy.
Theo yêu cầu nhà máy thuỷ điện thiết kế điện tự dùng chiếm 1,6% công suất
định mức của nhà máy.(α = 1,6%).
Chúng ta có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm theo
công thức sau:









+=
NM
NM
S
tS

Hình 1.4: Đồ thị công suất tự dùng toàn nhà máy.
2.5) Tính công suất phát về hệ thống.(220 kV)
Công suất toàn nhà máy phát ra cung cấp cho các phụ tải còn thừa sẽ được
đưa lên hệ thống qua đường dây kép do tổn thất công suất ∆S trên nhà máy coi
là nhỏ (bỏ qua). Công thức tính công suất phát lên hệ thống được tính theo
công thức: S
HT
(t) = S
NM
(t) - {S
TD
(t) + S
UF
(t) + S
T
(t)}.
Dựa vào các bảng công suất các phụ tải đã tính ở các mục trên ta lập bảng
cân bằng công suất cho toàn nhà máy:
Bảng 1.6
t(h)
CS
0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12-18 18-20 20-24
S
TD
(t)
3,9 3,9 4,1 4,1 4,3 3,7 3,7
S
UF
(t)
6,35 10,6 10,6 10,6 9 6,35 6,35

(Stmax=114,9MVA; S
TMin
=74,7( MVA) có 2 lộ dây kép và2 lộ dây đơn
nghĩa là có cả phụ tải loại I, do đó việc đảm bảo cấp điện cho phụ tải này
là rất quang trọng.
-Dự trữ quay của hệ thống là:15%x3400(MVA) =510(MVA) lớn hơn công
suất lớn nhất mà nhà máy phát vào hệ thống là S
VHT
max
= 149,8(MVA) nên
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 8 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
nhà máy thiết kế là không ảnh hưởng nhiều trong việc ổn định cấp điện cho
phụ tải trong hệ thống. CHƯƠNG II
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐIỆN
Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu quan trọng. Các phương án
phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phương trình đồng thời
thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế.
Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp
chúng ta vạch ra các phương án nối điện có thể có của nhà máy điện.
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 9 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
Theo kết quả tính toán chương I ta có:

6,10
max
==
xS
S
Fdm
UF
.
Công suất dịa phương cực đại chỉ bằng 7,9% công suất định mức phát
(S
đmF
). Do đó trong sơ đồ nối điện không có thanh góp điện áp máy phát
3) Vì 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 một máy phát điện _ một máy biến
áp.
4) Do trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV được trực
tiếp nối đất và hệ số có lợi:
5,0
220
110220
=
−
=α
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 10 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
Nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.
5) Phụ tải trung áp: S
Tmax

F
2
F
1
220KV 110KV
Vht
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
Nhận xét
:
Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp và cần ít MBA nhưng dòng ngắn mạch phía 10 kV tương đối lớn và
phải chọn hai MBA tự ngẫu làm liên lạc có công suất lớn hơn phương án 1.
1.3) Phương án 3.

HT
F1
F2
F3
F4
B1
B2
B3
B4
S
UT
220 kV
110kV
Nhận xét:
Nguyễn Phương Thảo – 3201


HT
F1
F2
F3
F4
220 KV
110kV
B1
B2
B3
B4
B5
B6
Nhận xét: Phương án này sử dụng nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư lớn và
vận hành phức tạp tính kinh tế không đảm bảo.
Kết Luận:
Qua phân tích sơ bộ trên, ta quyết định để lại hai phương án 1 và 2 để so
sánh kinh tế và chọn ra phương án tối ưu.
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 13 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
II) CHỌN VÀ KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN MANG TẢI CỦA CÁC MBA.
1) Phương án 1
1.1) Chọn MBA 2 dây quấn (B3 & B4).
MBA 2 dây quấn được chọn theo điều kiện:

S
B3đm

B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220KV 110KV
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
+
S
thừa
:
Công suất thừa trên thanh góp máy phát và được xác
định:
S
thừa
= ∑S
đmF
- S
UFmin
- S

5,12575,62
5,0
11
max
==≥

thõamB
SS
α
Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến
áp ” ta có thể chọn được MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các thông
số kỹ thuật sau:
Bảng 2.1
1.3) Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
1.3.1) Xét phân bố công suất cho các MBA trong trường hợp làm việc bình
thường:
* MBA 2 dây quấn:
Với điều kiện vận hành bằng phẳng ta có:
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 15 -
Cấp
điện áp
(kV)
Loại S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây
(kV)
Tổn thất (kW) U
N

PT
=
.
2
1
{ S
UT
(t) - 2.S
bộ
}.
+Phía cao : S
PC
=
.
2
1
S
VHT
(t).
+Phía hạ : S
PH
= S
PT
+ S
PC
. (Vì công suất các phía như nhau)
Dựa vào kết quả công suất phụ tải phía trung và công suất phát về hệ thống
bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của 1 MBA liên lạc:
Bảng 2-2


S
PH
40,15 38,05 51,8 51,8 66,45 33,4 33,3
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
* Hỏng 1 MBA 2 dây quấn bên phía trung áp.
Ta đã có: S
Tmax
= 114,9 (MVA) ; S
UF
= 10,6 (MVA) ; S
VHT
= 149,8 (MVA).
+ Điều kiện đối với MBATN(MBA liên lạc) là:
2.K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S
Tmax
- S
bộ
còn lại
2x1,4x0,5x125 = 175(MVA) ≥ 114,9 – 65,9 = 49 (MVA).
⇒ Vậy điều kiện được thoả mãn
+ Phân bố công suất trong các MBA còn lại:
*MBA 2 dây quấn : S
bộ
còn lại

1
S
TDmax
)
=
2
1
(67+67– 10,6 – 2.
4
1
4,3) = 60,6(MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 60,6–24,5 = 36,1(MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường là:
S
thiếu
=S
VHT
– 2.S
PC
=114,9 – 2x36,1= 42,7 (MVA) < S
dt
= 200(MVA).
*Nhận xét:

.α.S
BTNđm
+ ΣS
bộ
≥ S
Tmax

+Với : S
1bộ
= S
Fđm
-
4
1
S
td
max
= 67-
4
1
.4,3 = 64,85 (MVA).
Kiểm tra: 1,4 x 0,5 x125 +2x64,85= 217,2 (MVA) ≥ 114,9 (MVA).
⇒ Điều kiện đặt ra được thoả mãn.
+ Phân bố công suất khi sự cố MBATN B1:
- Công truyền tải qua Phía trung MBATN B2 là:
S
PT
= (S
Tmax
– 2.S

S
Hạ
tải
= K
qt
sc
.α.S
BTNđm
= 1,4 x 0,5 x 125 =87,5 (MVA).
Vậy S
CH
= 87,5 (MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 87,5 – (-14,8) = 102,3 (MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường
là:
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 18 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
S
thiếu
=S
VHT

2.2)Chọn MBA tự ngẫu (MBA liên lạc B1 & B2).
+ Điều kiện chọn:
S
đmB1
= S
đmB2

/

α
2.
1
.S
thừa
Trong đó:
+ α: Hệ số có lợi (α =0,5).
+
S
thừa
:
Công suất thừa trên thanh góp máy phát và được xác định:
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 19 -
∼
∼
∼
B
3
B
2

UFmin:

Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát.
S
tdmax
:
Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp U
F
.
Vậy từ (*) ta suy ra:

S
thừa
=
3x 67– 10,6-
4
3
x 4,3 =187,2 (MVA).
Nên : S
đmB1
= S
đmB2
/ 187,2 (MVA).
Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến
áp ” ta có thể chọn được MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các thông
số kỹ thuật sau:
Bảng 2.3
2.3) Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
2.3.1) Xét phân bố công suất cho các MBA trong trường hợp làm việc bình
thường:

%
C T H P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110 Тдц 80 115 - 38,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55
220 AТдцтH 200 230 121 11 105 430 190 190 11 32 20 0,5
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
+Phía trung: S
PT
=
.
2
1
{ S
UT
(t) - S
bộ
}.
+Phía cao : S
PC
=
.
2
1
S
VHT

Qua bảng phân bố công suất ta thấy chế độ truyền tải của MBATN là từ hạ
lên cao và trung và lại có:
S
H
max
= 99,4(MVA) < α. S
đmB
= 0,5 x200 = 100(MVA).
Như vậy ở điều kiện vận hành bình thường MBA tự ngẫu không bị quả tải
2.3.2) Xét trong các trường hợp sự cố.
Để kiểm tra khả năng quá tải của các MBA ta phải xét trong trường hợp sự
cố nặng nề nhất đó là khi phụ tải phía trung cực đại (S
Tmax
=114,9MVA),
đồng thời:
*) Hỏng MBA 2 dây quấn bên phía trung áp.
Ta đã có: S
Tmax
= 114,9 (MVA) ; S
UF
= 10,6 (MVA) ; S
VHT
= 149,8 (MVA).
+ Điều kiện đối với MBATN(MBA liên lạc) là:
2.K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S

đmF2
+S
đmF3
- S
UF
– 3.
4
1
S
TDmax
)
=
2
1
(67+67+67– 10,6 – 3.
4
1
4,3) = 93,6(MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 93,6 –57,45 = 36,15(MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường là:
S
thiếu
=S

= S
Fđm
-
4
1
S
td
max
= 67-
4
1
.4,3 = 65,9 (MVA).
+ Kiểm tra:
1,4 x 0,5 x200 +65,9 = 205,9 (MVA) ≥ 100 (MVA).
Nguyễn Phương Thảo – 3201
- 22 -
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà
máy điện
⇒ Điều kiện đặt ra được thoả mãn.
+ Phân bố công suất khi sự cố MBATN B1:
- Công truyền tải qua phía trung MBATN B2 là:
S
PT
= (S
Tmax
– S
bộ
) = (114,9 – 65,9) = 49 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN B2 là:
S

qt
sc
.α.S
BTNđm
= 1,4 x 0,5 x 200=140 (MVA).
Vậy S
CH
= 140(MVA).
- Công suất qua Phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 140 – 49= 91 (MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường
là:
S
thiếu
=S
VHT
– S
PC
=114,9 - 91 = 23,9 (MVA).
*Nhận xét:
S
thiếu
= 23,9 (MVA) < S
dt

dmB
i
2
i
S
tS
∑
.
).
3.1.3) Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trong
một năm:
∆A
TN
= n.∆P
o
.T +
∑
.
n.S
365
2
dmB
{(∆P
N.C
.S
Ci
2
+ ∆P
N.T
.S

= 0,5.(∆P
N.C-T
+
2
H-N.C
P
α
∆
-
2
H-N.T
P
α
∆
)
∆P
N.T
= 0,5.(∆P
N.C-T
+
2
H-N.T
P
α
∆
-
2
H-N.C
P
α

S
bộ
=65,9 (MVA) trong cả năm, do đó:
∆A
B3
= ∆A
B4
= 8760.(70 + 310.
2
2
80
65,9
) = 2459808. (KWh).
Vậy:
∆A
2CD
=2x∆A
B3
=2x2459808= 4919616(KWh) ≈ 4919,616 (MWh).
* Máy biến áp tự ngẫu.
∆P
N.C
= 0,5.(∆P
N.C-T
+
2
H-N.C
P
α
∆

α
∆
) = 0,5.(290+
2
5,0
145
-
2
5,0
145
) = 145
(kW).
∆P
N.H
= 0,5.(
2
H-N.C
P
α
∆
+
2
H-N.T
P
α
∆
- ∆P
N.C-T
) = 0,5.(
2