Chơng I:

Phần I
Thiết kế phần đIện nhà máy đIện

Tính toán cân bằng công suất lựa trọn phơng án nối
dây
Để đảm bảo chất lợng điện, đặc biệt là giữ vững tần số
công nghệ 50HZ điện năng do các nhà máy điện phát ra phải
hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ( kể cả tổn thất).
Nh vậy điều kiện cân bằng công suất là rất quan trọng, thực
tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc
biết đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải
rất quan trọng đối với ngời thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ
tải ta có thể lựa trọn phơng 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 u công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa
các tổ máy trong một nhà máy điện , từ đó ngời vận hành sẽ
chọn đợc phơng thức vận hành hợp lý, chủ động lập đợc kế
hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đà cho ta lập đợc 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 ngng hơi
cho sẵn gồm 4 tổ máy công suất mỗi tổ máy là 50MW.cung
cấp cho phụ tải địa phơng, phụ tải trung áp,còn thửa phát lên
cao áp
Ta tra bảng chọn máy phátTB-50-2các thông số nh sau:
Bảng 1_1:
loại

TB

II.

Điện kháng tơng
đối

thông số định mức

N
v/phút S(MVA) P(MW) U(KV) Cos IKA
Xd"
3000
62,5
50
10,5 0,8 5,73 0,135

Xd'
0,3

tính cân bằng công suất
1. phụ tảI đIện áp máy phát (phụ tảI địa phơng)
ĐIện áp địa phơng UđP=10 (KV)
Công suất tác dụng lớn nhất PđP max =18 (MW)
Hệ số Cos =0,82
Bao gồm 3 kép x 3MW và 6đơn x 2MW x 3 km
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

1


Đỗ Chiến Th¾ng

Xd
1,84


Đồ án đà cho đồ thị phụ tải dới dạng % tính toán về dạng có
tên sau.

Và :

(MVA)

Trong đó: PđPt , SđPt 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
PđP%
100
PđPt
18
(MW)
SđP(MV 21,9
A)
5

5

8
90
16,2

8
11
90
16,2

11
14
100
18

14
17
90
16,2

17
20
80
14,4

20
22
80
14,4

22

24
100
18

19,7
6

19,76

21,95

19,76

17,56

17,5
6

21,95

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải ngày sau:
S(MVA)
21,95

19,76

21,95
19,76
17,56


21,95

0
2. phụ tảI trung áp:
Điện áp trung: UT =100 (kV)
Công suất tác dụng phía trung lín nhÊt: PTmax =110(MW)
Cos = 0,86
Bao gåm 1 lé đờng dây kép 75 (MW)
Đề án đà cho đồ thị phụ tải dới dạng % , tính toán về dạng có
tên nh sau:
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

2

Đỗ Chiến Thắng


Và :

(MVA)

Trong đó : PTt ; STt là công suất tác dụng , công suất biểu kiến
tại thời điểm t căn cứ vào cách tính ta tính đợc

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

3


Đỗ Chiến Thắng


B¶ng 1_2_2:
Giê
PT%
PTt MW
STt
MVA

0 58
8
5
11
70
80
80
77
88
88
89,5 102, 102,3
3
33
3

11 
14
90
99
115,1

2

14 
17
90
99
115,1
2

17 
20
100
110
127,9
1

20 
22
22
24
90
70
99
77
115,1 89,53
2

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

3. phụ tảI toàn nhà máy


Và:
Trong đó: Pnmt; Snmt là công suất tác dụng, công suất biểu
kiến tại thời điểm t
Công suất nhà máy định mức Pnmđm =200 (MVA)
Căn cứ vào cách tính toán ta có bảng sau:
Bảng 1_2_3
Giờ
0 58
8
11  14  17  20 22
5
11
14
17
20
22
24
Pnm%
80
90
80
90
100
100
90
80
Pnmt(MW) 160
180
160

180
200
200
180 160
Snmt(MVA 192, 216,9 192,8 216,9 241
241
216, 192,
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

4

Đỗ Chiến Thắng


)

8

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

9

5

Đỗ Chiến Thắng

8



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

4. phụ tảI tự dùng toàn nhà máy:
Phụ tải tự dùng toàn nhà máy đợc xác định theo công thức
sau:
(MVA)
Trong đó: Stdt: là công suất biểu kiến dùng toàn nhà máy tại
thời điểm t
: là số phần trăm lợng điện tự dùng so với công suất
định mức toàn nhà máy =8%
Dựa vào công thức trên và bảng 1_2_3 ta cã:
B¶ng 1_2_4
Giê
0
5
Snmt(MVA 192,
)
8
Stdt(MVA 16,9
)
6

5  8 8 11

11
14
17 202 222
14
17

20
2
4
216,8 192,8 216,8 216,8 241 216,8 192,
7
7
7
7
8
18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,9
6

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải dùng toàn nhà máy
nh sau:

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

6

Đỗ Chiến Thắng


Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

7

Đỗ Chiến Thắng



5.công suất phát lên hệ thống
Trong yêu cầu thiết kế không có phụ tải cao áp 220 kV nên
công suất phát lên hệ thống là lợng công suất thừa khi đÃ
cung cấp đủ cho phụ tải
ở đây điện áp hạ, trung và tự dùng
Công suất phát lên hệ thống là SHT
Trong đó:
SHT: Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Snmt: Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
STt : Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
Stdt : Công suất tự dùng tại thời điểm t.
Từ công thức trên ta có các giá trị sau.
Bảng 1_2_5:
T(h)
05 58
Snmt(MVA
)
SđPt(MVA
)
STt(MVA)
Stđt(MVA
)
SHT(MVA)

192,
77
21,9
5
89,5

3
16,9
6
64,3
3

8
11
14
17
20 222
11
14
17
20
22
4
216,8 192,7 216,8 216,8 241 216,8 192,
7
7
7
7
7
77
19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,9
5
102,3 102,3 115,1 115,1 127,9 115,1 89,5
3
3
2

2
1
2
3
18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,9
6
76,66 53,72 61,68 63,87 76,25 66,07 64,3
3

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

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

8

Đỗ Chiến Thắng


Nhận xét: Nhà máy có 4 tổ máy với công suất mỗi tổ 60 MW
bình thờng nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện
áp, thừa mới phát lên hệ thống.
Nhà máy cung cấp cho phụ tải trung áp là lớn nhất 53%
(127,91/241) trong tổng công suất với yêu cầu là phải cung cấp
cho phụ tải trung áp liên tục vì S T max lớn hơn dự trữ quay của
hệ thống phụ tải địa phơng cao nhất chiếm 9,1% (21,95/241)
gồm 3 đờng dây kép và 6 dây đơn nên số mạch phân ra
nhiều mức độ quan trọng cao đối với 3 đờng dây kép nên
cũng phải cung cấp điện liên tục .

Do phụ tải cao áp không có nên lợng công suất thừa đợc phát
về hệ thống bù cao nhất đạt 35,35 (76,66/216,87*100)
Lợng công suất này sẽ làm cho hệ thống tăng thêm dự trữ
quay và phân bố công suất tối u ,vận hành kinh tế hệ thống
III. lựa chọn các phơng án nối dây
Nhà máy phải thiết kế có phụ tải địa phơng lớn nhất:
Sđm max = 21,95 (MVA) là lợng công suất lớn của
một tổ máy
SFđm=62,5 (MVA)
nên ta dùng thanh góp điện áp máy
phát để cấp điện cho phụ tải địa phơng 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 phơng và tự dùng giữa
các thanh góp phân đoạn máy phát điện phải có kháng điện
để hạn chế dòng ngắn mạch
Sđmmax + Stđmax=21,95+19,28=41,23(MVA)
SFđm = 62,5 vậy ta ghép đợc lớn hơn hoặc bằng hai máy
phát lên thanh góp điện áp máy phát
Nhà máy có trung tÝnh líi ph¸t ¸p 220 kV, trung ¸p 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
nên ta ghép một đến hai
bộ máy phát điện, máy biến áp hai quộn dây bên trung áp
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

9


Đỗ Chiến Thắng


Công suất còn thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với cực
tiểu là.
do vậy để cấp công suất lên
hệ thống ta cần hai đến ba bộ trong đó bao gồm cả hai bộ
máy phát máy biến áp tự ngẫu
Phụ tải địa phơng lấy bên cao qua một kháng điện trờng
dòng nối với hai thanh góp điện áp máy phát kiểu này rất thuận
lợi vì nếu hỏng một trong số máy phát ghép trên thanh góp
điện áp máy phát thì công suất từ hệ thống sẽ cấp cho phụ tải
địa phơng chỉ qua một lần máy biến áp tự ngẫu
1. chọn phơng án nối dây
Dựa vào nhận xét ở trên ta đa ra bốn phơng án nối dây
sau.
Phơng 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 STmin =89,53(MVA) <

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

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

10

Đỗ Chiến Thắng


Phơng án ii





Có ba mạch nối vào thành góp cao áp
Có ba mạch nối vào thành góp trung áp
Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát
Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp,
một bộ máy phát máy biến áp 2 dây quấn đặt bên
trung áp, máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp
Phơng án một và phơng án hai tơng đơng nhau
về kỹ thuật nhng bộ máy phát điện máy biến áp 2
dây quấn nối bên cao áp 220 kV đắt tiền hơn so
với lối bên trung áp 110kV
Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến
không thuận tiện lắp ghép và vân hành


Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

11

Đỗ Chiến Thắng


Phơng 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 đợc 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
Phơng án đảm bảo cung cấp điện
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

12

Đỗ Chiến Thắng


Số máy biến áp đơn giản nhng công suất máy biến
áp tự ngẫu lớn vì phải tải công suất của ba máy
phát

Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản
hơn
Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức
tạp, thiết kế bảo vệ Rơ le sẽ phức tạp hơn so với phơng án trên
Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến
áp tự ngẫu còn lại với khả năng quá tải máy biến áp
bộ vẫn có thể cấp cho phụ tải phía trung vì công
suất máy biến áp lớn
Dòng điện cớng bức qua kháng lớn
Phơng án vi

Nhận





xét:
Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp
Có hai mạch nối vào thanh góp trung áp
Phơng 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

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

13


Đỗ Chiến Thắng


Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp
hơn rất nhiều so với phơng án trên vì có nhiều
phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le phức tạp .
Dòng điện cỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn và có
thể không chọn đợc kháng điện phân đoạn.
Kết luân:
Trong hai phơng án 1 và 2 cơ bản tơng đơng nhau về kỹ
thuật nhng phơng án hai kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết
kế, vận hành không thuận tiện bằng phơng án một. Ta quyết
định loại phơng án hai và giữ phơng án một để thiết kế chi
tiết tiếp.
Trong hai phơng án 3 và 4 ta thấy rõ phơng 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 phơng án 3. Do vậy
ta quyết định loại phơng án 4 để lại phơng án 3 để tính
toán tiếp .
Nh vậy còn lại hai phơng án 1 và 3 đợc thiết kế và so sánh
tiếp.
Chơng ii

Tính toán chọn máy biến áp
I. Phơng 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 đợc chọn cùng
loại theo ®iỊu kiƯn

SB3®m = SB4®m ≥ SF®m
SF®m =62,5(MVA) nªn ta chän máy biến áp loại TPDU63/115/10,5. Tra bảng thông số sau:
Bảng II_1
loại
TPD
U

điện áp cuộn dây kV

Sđm
(MVA) C
63

121

T

H

P0

10,5 59

PN
245

UN%

I0% số lợng


10,5

0,6

giá
103
rúp

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:
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

14

Đỗ ChiÕn Th¾ng


Chọn công suất định mức:
Khi bình thờng máy biến áp phải đợc hết công suất thừa
lớn nhất từ thanh góp điện áp máy phát. chọn B 1 - B2 cùng loại
theo điều kiện sau:

(MVA)
Từ đó ta chọn máy biến áp B1, B2 loại TADUTH -100

Bảng II_2
loại
AT

tổn
điện áp
thất
UN%
cuộn dây
(kW)
Sđm
I0%
(MVA) C
T H P
P C-T C-H T-H
100 230 121 11 65 260 11 31 19 0,5

gi¸
103
róp

 KiĨm tra sù cè:
Sù cè nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại
STmax =127,91 (MVA) lóc 17h - 20h t¬ng øng víi thêi điểm
này phụ tải các cấp điện áp khác là:
SđP =17,56 (MVA)
Snm = 250 (MVA)
Std =19,28(MVA)
SHT =76,25 (MVA)
Trêng hỵp 1: khi sù cè mét bé m¸y ph¸t _ m¸y biÕn ¸p bên

trung (sự cố B3 , B4 ) giả sử hỏng B3. khi máy biến áp B3 ngừng
làm việc thì biến áp B4 còn lại, kể cả B1, B2 với khả năng quá tải
phải đảm bảo cho STmax

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

15

Đỗ Chiến Thắng


Điều kiện:

KCqTảI .. ( SB1đm+ SB2đm ) + SbộT SmaxT
1,4.0,5.(100+100)+57,68=197,68 (MVA) > 127,91(MVA)

tải

Trong đó: SBộ T là công suất một máy biến áp bên trung
Phân bố công suất khi sự cố nh sau:
Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải nh sau:

nh sau:

sau:

phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải

phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải nh

Công st thiÕu vỊ hƯ thång so víi lóc b×nh thêng là:

(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:
Trờng 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 STmax
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 nh sau:

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

16

Đỗ Chiến Thắng


Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 mang tải nh sau:
Khả năng phát
Khả năng tải:
Vậy: Phía hạ ¸p cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B2 chØ t¶i đợc
70(MVA)
Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang t¶i
sau:

SB2(T) = STmax - 2.SbéT = 127,91 - 2.57,68 =12,55 (MVA)
PhÝa cao ¸p cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B2 sẽ mang tải
nh sau:
Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thờng là:
Sthiếu = SHT - SB2(C =76,25-57,45=18,8(MVA)
Sthiếu < Sdt = 100 (MVA) Điều kiện thoả mÃn
Nh vậy: Máy biến áp tự ngẫu chỉ bị quá tải phía hạ trong
phạm vi cho phép vì khả năng tải cđa nã lµ:
Sqt = 1,4.2.SBdm = 1,4.0,5.100 = 70 (MVA)
VỊ phía hạ, hai cấp còn lại cao và trung đều không quá
tải
c. phân bố công suất cho máy biến áp:
Đối víi c¸c bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p ( F 3-B3, F4-B4 ) 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:
SB3 = SB4 = Sbộ T = 57,68 (MVA)
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

17

Đỗ Chiến Thắng


§èi víi m¸y biÕn ¸p tù ngÊu B1, B2 tÝnh phân bố công suất
cho từng phía cao_trung_hạ:
Phía trung của một tù ngÉu sÏ mang t¶i:
PhÝa cao cđa tù ngÉu sÏ mang tải:
Phía hạ áp của một tự ngẫu mang tải:

Từ các công thức trên ta dựa vào bảng 1_2_5 ta có bảng phân
bố công suất sau:
Bảng II _ 3

8 11 
T(giê) 
0  5 5  8 11
14
SbéT (MVA)  57,68 57,68 57,68 57,68
 STNC(MV 32,16
5 38,33 26,86 30,69
MB A)
A
T
Tù S TN
12,91
Ng (MVA)
5 -6,515 -6,515 -0,12
H
Éu S TN
31,81 20,34
(MVA) 19,25 5
5
30,57

14  17  20  22 
17
20
22
24

57,68 57,68 57,68 57,68
31,93 38,12 33,03 32.16
5
5
5
5
12,91
-0,12 12,55 -0,12
5
31,81 50,67 32,91
5
5
5
19,25

Dấu trừ trong bảng trên có nghĩa là trong khoảng thời
gian đó công suất đợc truyÒn tõ thanh gãp 110 kV sang thanh
gãp 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 đợc tính tổn thất điện năng theo công thức
sau:
Trong đó: n :là số máy biến áp hai cuộn dây, vận hành
song song (n=2)
T: Thời gian vận hành trong năm (T=8760 giờ)
Sbộ: là công suất tải của máy biến áp nối bộ bên
trung (MVA)
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37


18

Đỗ Chiến Thắng


P0 ; PN: là tổn thất không tải, tổn thất ngắt
mạch của máy biến áp(kW)
SBđm : là công suất định mức của máy biến áp
(MVA)
Theo công thức trên ta có:
Abộ = 4631750 (kWh)
b. máy biến áp tự ngẫu liên lạc
Tổn thất điện năng theo công thức sau:
Trong đó: n là số máy biến áp làm việc song song
DP0, DPNC, DPNH là tổn thất không tải, tổn thất ngắt mạch
của cuộn cao, trung, hạ áp của máy biến áp tự ngẫu
SiC; SiT; SiH là công suất qua các cuộn cao, trung, hạ của
máy biến áp
Tính: DPN_C; DPN_T; DPN_H
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ( = 0,5)
DPN_C,T = 290 (kW) đà cho

Từ công thức trên ta tính cho một máy
Vậy tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu B1,
B2 là:
A2TN = 2. ATN = 2.1023047 = 2046094 (kWh)
Tổn thất điện năng phơng án một là:
A1 = A2TN + Abộ = 2046094+4631750=6677844
(kWh)
3. chọn kháng đIện phân đoạn

Phụ tải điện áp máy phát
Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

19

Đỗ Chiến Thắng


Để xác định dòng cỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét
các trờng hợp sau:
Khi bình thờng:
Dòng qua kháng phân đoạn bằng không : Ibtk = 0 (A)
Khi sự cố máy phát một: (F1)
Công suất qua máy biến áp B1, B2 là:
Công suất qua kháng K là:

Trong đó:
là:

Khi sự cố máy biến áp B2, công suất qua máy biến áp B1

Đại học bách khoa hà nội
HTĐ_k37

20

Đỗ Chiến Thắng