Đồ án Đề Tài:Nhà máy điện và
Trạm BA
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
1
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng trong
nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá
trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất gần đúng
theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số
công suất các cấp không khác nhau nhiều.
1.1. Chọn máy biến áp
Nhà máy điện gồm 5 tổ máy phát, công suất mỗi máy 600MW ta s
ẽ
chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5KV.

UF t
P% t
PP
100
Pt
S
cos
=
=
ϕ

P
max
= 10MW
cosϕ = 0,85
Do đó ta có bảng biến thiên công suất phụ tải như sau: B1-2
t(h) 0 - 6 6 -12 12 - 18 18 - 20 20 - 24
P(%) 80 100 70 80 60
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
2
P
I
(MW) 8 9 7 8 6
S
UF
(MVA) 9,41 11,76 8,2 9,41 7,1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT

Pt
S
cos
=
=
ϕ

Bảng 1- 3

t(h) 0 - 8 8 -12 12 - 16 16 - 20 20 - 24
P(%) 60 70 100 80 60
S(MVA)
9,412
11,76
8,82
9,41
7,1
0 6 12 18 20 24 t(h)
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
3
P
I
(MW) 63 73,5 105 84 63
S
UT
(MV
A)
72,41 84,48 120,68 96,55 72,41


Bảng 1-3:
t(h) 0 - 8 8 -12 12 - 18 18 - 24
P(%) 70 100 80 60
()
(
)
Tmax
UC t
P% t
PP
100
=
72,41
06
S(MVA)
96,55
12 18
120,68
20 24
72,41
84,48
t(h)
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
4
P
i
(MW) 91 130 104 78
S
UT

()
(
)
NM
NM t
Pt
S
cos
=
ϕ
, MVA
Bảng biến thiên công suất phụ tải toàn nhà máy.
Bảng 1 - 4:

t(h) 0 - 7 7 -12 12 - 20 20 - 24
P(%) 80 90 100 80
0 18
105,81

8 12
120,93
S(MVA)

151,163
t(h)24
105,81
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
5
P

td
td NM
St
P
%
Pt 0,40,6
100 cos S
⎛⎞
α
=+
⎜⎟
ϕ
⎝⎠

Trong đó:
+
α = 6% là phần trăm điên tự dùng của nhà máy.
+ 0,4 là % công suất tự dùng không phụ thuộc vào phụ tải của nhà máy.
348,83
07
279
12
313,95
S(MVA)
20 24
300
t(h)
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
6

20,33
07
16,744
12
18,83
S(MVA)
20 24
16,744
t(h)
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
7
Công suất hệ thống:
S
HT
(t) = S
NM
(t) - S
UF
(t) - S
UC
(t) - S
TD
(t), từ đó ta có bảng tính phụ tải và
cân bằng công suất toàn nhà máy.
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
8
Bảng 1.6:


0 6 8 12 16 18 20 24 t(h)
75,564
107,196
47,688
78,26
102,19
77,876
116,1
S(MVA)
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
9Công suất phía cao áp được xác định từng khoảng thời gian như sau:
S
CΣ
(t) = S
UC
(t) + S
HT


S
CΣ

S
max

(MVA)
20,93 11,765 120,68 151,163 110,695 348,8 231,625
S
min
(MVA) 16,74 7,1 72,41 105,81 47,688 279,94 157,187

Đồ thị phụ tải tổng hợp: Biểu đồ của các loại công suất trên cùng một
trục thời gian, giá trị của từng loại công suất riêng biệt và được vẽ chồng lên
nhau khoảng cách giữa 2 đồ thị của 2 công suất kề nhau là giá trị của loại
công suất tương ứng. Giá trị thực của từng loại công suất được ghi cụ thể phía
trên đường đồ thị
ở từng khoảng thời gian. Đồ thị tránh sự chồng chéo nhau
giữa các loại công suất.
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
10
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
11
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY - CHỌN MÁY BIẾN ÁP

1. XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN.

Nên có thể ghép nhiều bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 220kV.
- Công suất phụ tải trung áp 110kV:
S
UTmax
= 120,69 MVA
S
UTmin
= 72,41MVA
Nên có thể ghép 2 bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 110kV vì
phụ tatỉ cực tiểu này lớn hơn công suất định mức của một máy phát hoặc cũng
có thể lấy từ bên thanh góp 220kV qua máy biến áp liên lạc.
- Cấp điệ áp cao áp (220kV) và trung áp (110kV) là lưới trung tính trực
tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có
lợi hơn.
- Công suất phát lên của hệ thống.
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
12
S
HTmax
= 110,695 MVA
S
HTmin
= 57,999 MVA
Trong khi đó công suất dự trữ quay của hệ thống là:
S
dt
= 7% x 4000 = 280 MVA.
Do đó những biến động về công suất của NM cũng đều không ảnh
hưởng tới công suất của hệ thống.

F
3
B
3
∼
F
4
B
4

∼
F
1
∼
F
2
B
1
B
2
∼
F
5
B
5
220kV


) cung cấp công suất trực tiếp cho phụ tải cao áp.
Làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dòng 2 bộ máy phát
điện và máy biến áp tự ngẫu (F
1
- B
1
) và (F
2
- B
2
) hai bộ này làm nhiệm vụ cc
cho phụ tải cao áp, vừa liên lạc cung cấp công suất cho thanh góp 110kV.
- Phía thanh góp 110kV của ghép trực tiếp 1 bộ máy phát điện - máy
biến áp (F
5
- B
5
) cung cấp cho phụ tải trung áp.
- Phụ tải địa phương được trích ra từ đầu cực 2 máy phát F
1
và F
2
nối
với cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
.
Với phương án này vào giờ cao điểm (S
UTđm

-B
2
phát
công suất trực tiếp lên thanh góp cao áp và truyền tải sang thanh góp 11-kV
nên tổn thất trong các máy biến áp B
1
, B
2
, B
3
, B
4
tương đối thấp.
Sơ đồ đảm bảo tính cung cấp điện. Tuy nhiên do có 2 bộ máy phát điện
và máy biến áp nối với thanh góp 220kV nên vốn đầu tư cho thiết bị tương
đối lớn, đắt tiền. Để khắc phục điều này ta xét phương án 2.

* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
14
• Phương án 2:
a. Sơ đồ nối dây.

∼
F
3
B
3
∼
F

HT

S
UF
S
UF

b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu giảm vốn đầu tư về thiết bị ở phương án này ta
ghép các bộ F
3
- B
3
, F
4
- B
4
và F
5
- B
5
nối trực tiếp với thanh góp 110kV.
- Phía thanh góp 220kV, ta ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp tự
ngẫu (F
1
- B
1
) và (F
2
- B

nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
.
Phương án này có vốn đầu tư thiết bị thấp hơn nhiều so với phương án
1 vì không có bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn nối trực tiếp vốn thanh
góp cao áp. Tuy nhiên vào giờ thấp điểm thì bên thanh góp 110kV thừa một
lượng công suất rất lớn do 3 bộ F
3
- B
3
, F
4
- B
4
và F
5
- B
5
phát định mức.
Lượng công suất này phải truyền qua các biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
và B
2
để
phát lên thanh góp 220kV và về hệ thống. Do đó tổn thất công suất và tổn thất
điện năng tăng lên đáng kể. Vì vậy ta cần phải cân nhắc lựa chọn nguồn vốn
đầu tư và tổn thất xem vấn đề nào có lợi hơn.


231,625
MVA
157,184

120,69
MVA
72,41

HT

S
UF

* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
16
b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu giảm bớt tổn thất công suất và điện năng của các
phương án 2, ở phương án này ngoài 2 bộ liên lạc (F
1
- B
1
) và (F
2
- B
2
) nối với
thanh góp 220kV và bộ F
3

có bộ F
3
- B
3
nối trực tiếp với thanh góp cao áp 220kV nên vốn đầu tư lại tăng
lên so với phương án 2. Do đó ta cũng cần phải cân nhắc lựa chọn giữa vốn
đầu tư và tổn thất xem vấn đề nào có lợi hơn.
• Phương án 4.
a. Sơ đồ nối dây.
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
17
∼
F
3
∼
F
4
∼
F
1
∼
F
2
B
1
B
2
∼
F

3
và F
4
sau đó nối bộ với các máy biến áp
tự ngẫu liên lạc ta được 2 bộ (F
1
+ F
2
) - B
1
và (F
3
+ F
4
) - B
2
. Hai bộ này làm
nhiệm vụ phát công suất cung cấp cho phụ tải cao áp và hệ thống đồng thời
truyền công suất sang thanh góp 110kV cung cấp cho phụ tải trung áp cùng
với bộ F
5
- B
3
nối trực tiếp vào thanh góp 110kV.
- Phụ tải địa phương được trích ra từ đầu cực 2 bộ máy phát (F = F
2
) và
(F
3
+ F

sau đây:
- Đối với phương án 1 thì vốn đầu tư quá lớn, sơ đồ thanh góp 220kV
sẽ phức tạp, đắt tiền.
- Đối với phương án 4 thì tuy sơ đồ đơn giả
n, ít máy biến áp nhưng
công suất của máy biến áp tự ngẫu 3 liên lạc quá lớn không thể chọn được
máy biến áp tự ngẫu 3 pha mà phải dùng máy biến áp tự ngẫu 1 pha nên giá
thành sẽ rất đắt.
Từ 2 lý do trên ta loại bỏ phương án 1 và 4 giữ lại phương án 2 va fpa 3
để tiếp tục tính toán. So sánh các chỉ tiêu kỹ, kỹ thuật và chọn lấy 1 phương
án tối ưu nhất để hoàn thành thiết kế. Và từ đây để
thuận tiện cho tên gọi
phương án ta đổi tên phương án 2 thành phương án 1 và đổi tên phương án 3
thành phương án 2 trong quá trình tính toán chọn phương án tối ưu.

II. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
A. ĐỐI VỚI PHƯƠNG ÁN 1.

* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
19

∼
F
3
B
3
∼
F
4


S
UF
S
UF A.1. Chọn máy biến áp.
* Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B
3
, B
4
, B
5
.
- Điều kiện chọn S
đm
≥ S
đmF
= 75MVA.
- Căn cứ điều kiện ta chọn các máy biến áp B
3
, B
4
, B
5
cùng 1 loại ТДЦ-80-
121/10,5 có các thông số kỹ thuật sau:
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
20
(kW) (kW)
80 121 10,5 100 400 10,5 0,5 7

* Máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
và B
2
.
- Điều kiện chọn S
đmB2
= S
đmB3
≥
1
0,5
S
đmF
α =
220 110
0,5
220
−
=

- Hệ số có lợi của MBA tự ngẫu.
Vậy S
đmB2
= S

A.2. Phân bố công suất tải cho các máy biến áp.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho bộ F
3
- B
3
, F
4
- B
4
và F
5
- B
5

vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm tức là các bộ này phát công
suất định mức suốt năm. Lượng công suất thừa từ thanh góp 110kV được
truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
và B
2
lên thanh góp 220kV.
Phân bố lượng công suất như sau:
+ Đối với máy biến áp 2 dây quấn B
3
, B
4
, B
5
:
S

2
Σ

Cuộn trung: S
TB1
(t) = S
TB2
(t) =
[]
UT B3 B4 B5
1
S(t)(S S S)
2
−++

Cuộn hạ: S
HB1
(t) = S
HB2
(t) = S
T
(t) + S
C
(t).
Ta có bảng phân bổ công suất trong các biến áp như sau:
Bảng A.2.a.

MBA
S
(MVA)

nhiệm vụ tải công suất từ các máy phát F
1
; F
2
ghép bộ với các máy biến áp
này từ cuộn hạ áp lên cao áp.

Ta có:
S
đmB1.B2
= 160MVA và S
ttB1.B2
= 80MVA.
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
22
Như vậy ở tất cả các thời điểm trong ngày thì:
S
Cmax
< S
đm
và S
Tmax
; S
Hmax
< S
tt
.
Tức là các máy biến áp tự ngẫu liênlạc B
1

UTmin
= 72,41MVA.
Như vậy trong cả 2 trường hợp S
UTmax
và S
UTmin
thì lượng công suất
phát lên thanh góp 110kV luôn thừa. Trong trường hợp hỏng một trong các bộ
B
3
, B
4
, B
5
công suất của 2 bộ còn lại là 70,8 x 2 = 141,6 MVA vẫn lớn hơn
phụ tải cực đại phía trung áp S
Tmax
= 120,69 MVA do đó không cần xét trong
trường hợp hỏng một bộ phía trung áp. Thực vậy, khi hỏng máy biến áp B
5
ta
có:
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
23

∼
F
3
B

MVA
72,41

HT

S
UF
S
UF

+ Lượng công suất phát lên thanh góp 110kV của 2 bộ còn lại là:
(2 x 75) -
20,93
2.
5
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
= 141,628 MVA.
Lượng công suất này không những cung cấp đủ cho phụ tải S
UTmax
mf
còn thừa 20,99 MVA để đưa lên thanh góp 220kV.
Lượng công suất thừa từ thanh góp 110kV phát lên qua cuộn cao của
mỗi máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
, B
2
là 20,99/2 = 10,495 MVA. Đồng thời
lúc này cuộn cao của các máy B

= 66,12 + 10,495 = 76,615 MVA.
* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chương V
Nguyễn Văn Phòng - Trường Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
24
Vậy cuộn cao áp của các máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
không bị quá
tải.

A.3.2. Đối với các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
, B
2
.
Theo bảng phân bố phụ tải thì các máy B
1
, B
2
chủ yếu làm nhiệm vụ
truyền tải công suất từ trung áp và hạ áp lên cao áp, vậy ta xét trường hợp
nặng nề nhất là khi phụ tải trung áp cực tiểu.
Giả sử hỏng máy B
1
trong thời điểm S
UTmin
các máy F
3
, F

5
B
5
220kV

110kV

231,625
MVA
157,184

120,69
MVA
72,41

HT

S
UF
S
UF

+ Lượng công suất thừa sẽ truyền tải qua cuộn trung của B
2
sang cuộn
cao lên thanh góp 220kV.
S
thừa
= ΣS
T