Đại học bách khoa hà nội 1 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Phần điện nhà máy điện Đại học bách khoa hà nội 2 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN ...............................3
CHƯƠNG I:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT LỰA TRỌN
PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY .............................................................................3
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP ............................... 12
CHƯƠNG III:TÍNH NGẮN MẠCH......................................................... 28

trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc biết được
quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với người
thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp
lý đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu
công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện ,
từ đó người vận hành sẽ chọn được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập
được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho ta lập được đồ thị phụ tải ở các
cấp điện áp.
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi cho sẵn gồm 4 tổ
máy công suất mỗi tổ máy là 50MW.cung cấp cho phụ tải địa phương, phụ tải
trung áp,còn thửa phát lên cao áp
Ta tra bảng chọn máy phátTB-50-2các thông số như sau:

Bảng 1_1:
loại thông số định mức Điện kháng tương đối
N v/phút S(MVA) P(MW) U(KV) Cos I
KA
Xd" Xd' Xd TB

3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84

II. TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1. PHỤ TẢI ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT (PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG)
ĐIện áp địa phương U
đP
=10 (KV)
Công suất tác dụng lớn nhất P

82,0
dPtdPt
dPt
P
Cos
P
S 

(MVA)

Đại học bách khoa hà nội 4 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
86,0
TtTt
Tt
P
Cos
P
S 

Trong đó: P
đPt
, S
đPt
là công suất tác dụng biểu kiến tại thời điểm t, căn cứ vào
cách tính ta có:
Bảng 1_2_1:
Giờ
0  5 5  8 8  11 11  14 14  17 17  20 2022 22 24
P
đP

=100 (kV)
Công suất tác dụng phía trung lớn nhất: P
Tmax
=110(MW)
Cos = 0,86
Bao gồm 1 lộ đường dây kép 75 (MW)
Đề án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % , tính toán về dạng có tên như sau:
Và : (MVA)

Trong đó : P
Tt
; S
Tt
là công suất tác dụng , công suất biểu kiến tại thời điểm t căn
cứ vào cách tính ta tính được

110
100
%
100
%
100%
max
max

MVA
89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải sau:

3. PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY

)(200.
100
%
.
100
%
100.% MW
P

Công suất nhà máy định mức P
nmđm
=200 (MVA)
Căn cứ vào cách tính toán ta có bảng sau: Bảng 1_2_3
Giờ
0  5 5  8 8  11 11  14 14  17 17  20 2022 2224
P
nm
% 80 90 80 90 100 100 90 80
P
nmt
(MW) 160 180 160 180 200 200 180 160
S
nmt
(MVA
)
192,8 216,9 192,8 216,9 241 241 216,9 192,8
Đại học bách khoa hà nội 6 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Từ bảng công suất ta có đồ thị phụ tải như sau:
tdt
: là công suất biểu kiến dùng toàn nhà máy tại thời điểm t
: là số phần trăm lượng điện tự dùng so với công suất định mức
toàn nhà máy  =8%
Dựa vào công thức trên và bảng 1_2_3 ta có:

Bảng 1_2_4
Giờ
0  5 5  8 8 11 11 14 14 17 17 20 2022 2224
S
nmt
(MVA
)
192,8 216,87 192,8 216,87 216,87 241 216,87 192,8
S
tdt
(MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải dùng toàn nhà máy như sau:
0  5 5  8 8  11 11 14 14 17 17 20 20 22 2224
S
nmt
(MVA
)
192,77 216,87 192,77 216,87 216,87 241 216,87 192,77
S
đPt
(MVA) 21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95
S
Tt
(MVA) 89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53
S
tđt
(MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96
S
HT
(MVA) 64,33 76,66 53,72 61,68 63,87 76,25 66,07 64,33

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải nhà máy phát lên hệ thống như
sau:

%12,35100.
5,62
95,21


nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp
điện cho phụ tải địa phương trên thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một
máy phát điện, số tổ máy nối trên một máy phát đảm bảo sao cho khi một máy
phát lớn nhất ngừng làm việc thì các máy khác còn lại phải cung cấp đủ điện
cho phụ tải cực đại của địa phương và tự dùng giữa các thanh góp phân đoạn
máy phát điện phải có kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch
S
đm
max
+ S
tđ
max
=21,95+19,28=41,23(MVA)
S
Fđm
= 62,5 vậy ta ghép được lớn hơn hoặc bằng hai máy phát lên thanh
góp điện áp máy phát
Nhà máy có trung tính lưới phát áp 220 kV, trung áp 110 kV là trung tính nối
đất trực tiếp nên ta phải dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc phụ tải trung áp có
đặc điểm
43,1
53,89
91,127
min
max

 PHƯƠNG ÁN I:

 Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp
 Có bốn mạch nối vào thanh góp trung áp
 Hai máy phát góp trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát
máy biến áp, hai dây quấn đặt bên trung
 Bố trí nguồn phụ tải cân xứng
 Khi phụ tải trung áp cực tiểu S
T
min
=89,53(MVA) < 2.S
Fđm

=125(MVA) nên công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này
hợp lý đối với máy biến áp tự ngẫu

 PHƯƠNG ÁN III

Nhận xét:
 Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp
 Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp
 Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ
máy phát máy biến áp đặt bên trung
 Phương án đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu
lớn vì phải tải công suất của ba máy phát

 Có hai mạch nối vào thanh góp trung áp
 Phương án này cũng đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp giảm đi, chỉ còn hai máy biến áp bên cao áp 220
kV và số công suất rất lớn, rất cồng kềnh
 Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều
so với phương án trên vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le
phức tạp .
 Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn và có thể không
chọn được kháng điện phân đoạn.
KẾT LUÂN:
Trong hai phương án 1 và 2 cơ bản tương đương nhau về kỹ thuật nhưng
phương án hai kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết kế, vận hành không thuận tiện
bằng phương án một. Ta quyết định loại phương án hai và giữ phương án một để
thiết kế chi tiết tiếp.

Đại học bách khoa hà nội 12 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về
kỹ thuật dẫn đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi
hơn phương án 3. Do vậy ta quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3
để tính toán tiếp .
Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp.

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. PHƯƠNG ÁN I
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP
a. Chọn máy biến áp_B3_B4:
B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều
kiện
S


rúp
TPDU 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,2

Kiểm tra quá tải.
Máy biến áp troang sơ đồ nối bộ không cần kiểm tra quá tải vì khi hỏng
máy phát hay máy biến áp của thì cả bộ đều phải ghỉ. Do vậy máy biến áp không
bị quá tải
b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1_B2:
 Chọn công suất định mức:
Khi bình thường máy biến áp phải được hết công suất thừa lớn nhất từ
thanh góp điện áp máy phát. chọn B
1
- B
2
cùng loại theo điều kiện sau:
)
2
([
2
1
max
min
2
1
21
td
dm
i
FdmdmBdmB

N
%

loại

S
đm

(MVA)
C T H P P C-T C-H T-H
I
0
%

giá
10
3

rúp
AT 100 230 121 11 65 260 11 31 19 0,5

 Kiểm tra sự cố:

Đại học bách khoa hà nội 13 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Sự cố nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại
S
Tmax
=127,91 (MVA) lúc 17
h
- 20

T
max

Điều kiện:
K
C
qTảI
.. ( S
B1đm
+ S
B2đm
) + S
bộT
 S
max

2
2[
2
1
21
MVAS
S
SSS
dp
td
FdmHBHB

phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(115,35
2
68,5791,127
2
ˆ
max
21
MVA
SS
SS
TobT
TBTB






50
)(

tTB
SS (MVA)
Vậy máy biến áp không bị quá tải.
Công suất thiếu nhỏ hơn công suất dự phòng.
Kết luận: máy biến áp chọn đạt yêu cầu:
Trường hợp 2: Khi sự cốmột máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 hoặc B2, giả
sử B1 sự cố, khi đó máy biến áp B3,B4 còn lại và B2 kể cả khả năng quá tải
phải đảm bảo S
T
max

Điều kiện:
1,4.0,5.100+ 2.57,68 = 185,36 > 127,91 (MVA)
(Điều kiện thoả mãn)
Phân bố công suất khi sự cố như sau:

SSSK 
)(8,9756,17
4
28,19
.25,62.2
4
.2.2
)(2
MVAS
S
SS
dp
td
FdmHB

)(70100.5,0.4,1 MVAS
qt

)(45,5755,1270
)(2
max
)(2)(2
MVASSS
TBHBCB


Đại học bách khoa hà nội 15 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thường là:
S
thiếu

) để vận hành đơn giản
ta cho máy phát mang công suất bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc, khi
đó công suất qua máy biến áp là:
S
B3
= S
B4
= S
bộ T
= 57,68 (MVA)
Đối với máy biến áp tự ngấu B1, B2 tính phân bố công suất cho từng phía
cao_trung_hạ:
Phía trung của một tự ngẫu sẽ mang tải:
)SS(
2
1
S
2
1
béTt
T
TN



Phía cao của tự ngẫu sẽ mang tải:
2
FHT
C
TN

S
H
TN

(MVA) 19,25 31,815 20,345 30,57 31,815 50,675 32,915 19,25

Dấu trừ trong bảng trên có nghĩa là trong khoảng thời gian đó công suất
được truyền từ thanh góp 110 kV sang thanh góp 220kV qua máy biến áp liên
lạc

2. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

a. máy biến áp nối bộ B3, B4
B3, B4 được tính tổn thất điện năng theo công thức sau:

Đại học bách khoa hà nội 16 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
)()(
1
..
2
0
kWhT
S
P
n
TPnA
N


Bdm

A
bộ
= 4631750 (kWh)

b. máy biến áp tự ngẫu liên lạc
Tổn thất điện năng theo công thức sau:
i
Bdm
HN
HN
Bdm
iT
NT
Bdm
iC
CNTN
t
S
S
P
S
S
P
S
S
P
n
TPnA 

])()()([

; P
N_H

 là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ( = 0,5)
P
N_C,T
= 290 (kW) ‘đã cho’
 
 
 
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HTNHCN
TCNHN
HCNHTN
TCNTN
HTNHCN
TCNCN
HCNHTNHCN
390
5,0
130130

______






























25,19
.(390)
100
915,12
.(130)
100
165,32
.(130[
2])
100
915,32
.(390)
100
12,0
.(130)
100
035,33
.(130[
3])
100
675,50
.(390)
100
55,12
.(130)
100
125,38
.(130[
3])
100

815,31
.(390)
100
33,38
.(130)
100
33,38
.(130[
5])
100
25,19
(390)
100
915,12
.(130)
100
165,32
.(130.{[3658760.65
222
222
222
222
222
222
222
222
kWhA
kWh
A
TN

A
1
= A
2TN
+ A
bộ
= 2046094+4631750=6677844 (kWh)

3. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Phụ tải điện áp máy phát

Đại học bách khoa hà nội 18 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét các trường hợp
sau:
Khi bình thường:

)(35,23
82,0
5,1.3
864,17
1
MVAS
SSS
quaK
pdtquaBquaK



Trong đó:
82,0cos
pdl
m
pdl
pdt
PP
S 


Khi sự cố máy biến áp B2, công suất qua máy biến áp B1 là:
)(3,235,62
4
28,19
82,0
2
3
.35,1.3
Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua kháng là:
)(3,1
35,10
5.23
3
max
KA
U
S
I
quaK
cbK

Từ đó ta chọn loại PbA-10-1500-10:

Đại học bách khoa hà nội 19 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Có I
dmK
= 1500 (A); X
K
% = 10%

4. TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC
a. Phía hạ áp 10kV:
 Dòng điện cưỡng bức của máy phát

 Dòng điện cưỡng bức mạch kháng phân đoạn là
I
Cb
= 1,3 (kA)
b. Phía trung 110 kV:
 Dòng điện cưỡng bức của thanh góp điện áp trung
Về phía phụ tải trung áp:
Căn cứ vào giả thiết ở phụ tải cấp điện áp trung ta có dòng điện lớn nhất
một đường dây kép:
)(438,0
3115
86,0
75
3
cos
.2 KA
U
P
II
btcb



 Về phía máy biến áp nội bộ:
)(344,0
3115
5,62
.05,1
3115
.05,1 kA

cb


 Kết luận: Dòng điện cưỡng bữc lớn nhất bên trung là:
)kA(438,0I
max
cb


 Phía cao 220kV
Dòng điện cưỡng bức 220kV
Về phía hệ thống:
)(192,0
3230
66,76
3
max
kA
U
S
I
HT
cb


Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu
Theo kết quả đã tính ở mục chọn máy biến áp tự ngẫu (I-1-b); mục phân
bố công suất ở bảng II-3 ta có:

Đại học bách khoa hà nội 20 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37

3230
max
max
kA
S
I
Cb


Kết luận: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là:
I
max
Cb
= 0,192 (kA)
II. PHƯƠNG ÁN III:
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
Chọn giống phương án một ta cũng chọn máy biến áp loại TPDU-
63/115/10,5

Bảng II_4:1
Điện áp cuộn dây (kA)
Loại

S
đm

(MVA)
C T H P
0
P

3([
2
1
2
1
21
max
min
3
1
21
MVASS
S
SSSSS
dmBdmB
td
dm
i
PdmthõadmBdmB






Từ đó ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 loại ATDUTH-1
Bảng II_5:
Điện áp cuộn
dây(kV)
Tổn thất

tương ứng với thời điểm này phụ tải các
cấp điện áp khác là
S
dm
= 17,56 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)
S
td
= 19,28(MVA) S
HT
= 176,25 (MVA)
 Trường hợp I:

Đại học bách khoa hà nội 21 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
Khi sự cố bộ máy phát, máy biến áp bên trung (sự cố b3)khi máy biến áp
B3 ngừng làm việc thì máy biến áp B1, B2 với khả năng quá tải phải đảm bảo
cho S
T
max

Điều kiện:
 
max
Tdm2Bdm1Bqt
S)SS.(α2B1BK2 
)(91,127448)160160.(5,04,12 MVA
Điều kiện thoả mãn:
Phân bố công suất khi sự cố như nhau:
 Phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:

S
SS
T
TBTB

 Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(485,13955,6344,77
)(2)(1
MVASS
CBCB


 Lượng công suất còn thiếu về cao áp so với lúc bình thường là:
)(801605,0
)(160
)(100
)(28,49485,13225,76
)(
)(
)(1
MVASSS
MVASS
MVASS
MVASSS
BdmHTB
BdmCB
dt
thiÕu
CBHT
thiÕu

Fdm)H(2B
S
4
S
3S3S 

)(48,15556,17
4
28,19
35,623 MVA
Khả năng tải
)(112160.5,04,14,1
2
MVASS
dmBqt



Vậy phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 chỉ tải được 112 (MVA)
 Phía trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(23,7068,5791,127
max
)(2
MVASSS
béTTTB


 Phía cao của máy biến áp tự ngẫu
)(77,4123,70112
)(2

= S
bộ
= 57,68 (MBA)
Đối với máy biến áp B1; B2 thính phân bố công suất cho từng phía cao, trung,
hạ
 Phía trung của một tự ngẫu sẽ mang tải:
)SS(
2
1
S
béT1T
C
TN


 Phía cao của một tự ngẫu sẽ mang tải :
2
S
S
HT
C
TN


 Cuộn hạ của một tự ngẫu mang tải:
T
TN
C
TN
H

4631750
2
0
3
kWh
A
AB
b




2. MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU LIÊN TỤC:
Tương tự phương án một tính tổn thất điện năng theo công thức

 t])
S
S
.(P)
S
S
.(P)
S
S
.(P[.365.
n
1
.TPnA
2
dm

)(190]
5,0
190190
380[5,0][
)(190
2
380
2
1
25
__
_
22
__
_
22
__
_
___
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HNTCNH

 5])
160
09,48
.(570)
160
925,15
.(190)
160
165,32
.(190{[365876085
222
TN
AĐại học bách khoa hà nội 25 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37
)(15052955}2])
160
09,48
.(570)
160
925,15
.(190)
160
165,32
.(190[
2])
160
775,61
.(570)

160
72,28
.(190)
160
69,30
.(190[
3])
160
185,49
.(570)
160
325,22
.(190)
160
86,26
.(190[
3])
160
655,60
.(570)
160
325,22
.(190)
160
33,38
.(190[
222
222
222
222

đơn  2MW  3km
Tương tự phương án một ta phân phối phụ tải như sau: