Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhiệm Vụ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN.
Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55MW
Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát:
P
max
= 12 MW, cos

=0,86
Gồm 2 kép x 3 MW x 4 km và 4 đơn x 1,5 MW x 4 km. Biến thiên phụ tả
i ghi trong
bảng ( tính theo phần trăm P
max
). Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I
cat
=20
kA và t
cat

=0,7 sec và cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70mm
2
.
2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV:
P
max
= 120 MW cos

=0,84
Gồm 1 kép x 80 MW và 2 đơn x 40 MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng ( tính
theo phần trăm P
max
).
Nhánh nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV bằng hai lộ đường dây, chiều dài mỗi
lộ: 120 km. Công suất hệ thống ( Không kể nhà máy đang thiết kế): 4000 MVA.
Công suất dự phòng của hệ thống là: 110 MVA; Điện kháng ngắn mạch (tính tại thanh
góp phía hệ thống với đương dây): 0,8.
Tự dùng: α = 7%; cos

=0,82
Công suất toàn nhà máy: ghi trên bảng ( tính theo phần trăm công suất đặt)

Bảng biến thiên công suất.
Giờ 0 ÷ 6 6 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 22 22 ÷ 24
P
UF
(%) 80 90 80 90 100 70
P
UT
(%) 80 100 95 90 95 80

P
FNM
(%) 80 100 90 100 95 85




Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP
Thiết kế trạm biến áp 10/0,4kV. Công suất phụ tải là 240kVA. Trạm có 4 lộ ra, đặt
cách trạm biến áp trung gian là 4km. Công suất ngắn mạch tính đến trạm biến áp trung
gian là 364MVA.



Trưởng khoa Giáo viên hướng dẫn
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết
sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy
điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển

của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát
triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong
thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói
chung cũng như hệ thống điện nói riêng.
Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần
điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong bài
toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa ra
phương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án tối
ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp.
Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của
các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của cô Phùng thị
thanh mai, em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Song do thời gian và kiến
thức còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy kính mong nhận
được sự góp ý, chỉ bảocủa các thầy cô để em có được những kinh nghiệm chuẩn bị cho
công việc sau này.
Em xin chân thành cám ơn cô Phùng thị thanh mai cùng toàn thể các thầy cô giáo
trong bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn!



Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Sinh viên
Vũ Văn Công







Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3

Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
NHẬN XÉT
(của giảng viên hướng dẫn)


















Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3

NHẬN XÉT
(của giảng viên phản biện)



















Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp



GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3

MỤC LỤC


PHẦN I:THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC
PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 2
1.1. Chọn máy phát điện 2
1.2. Tính toán Công Suất 2
1.2.1. Công suất phát toàn nhà máy. 2
1.2.2. Công suất tự dùng 3
1.2.3. Công suất các cấp điện áp 3
1.2.4. Đồ thị cân bằng công suất phát về hệ thống 4
1.3. Chọn phương án nối dây 6
1.3.1. Cơ sở đề xuất các phương án sơ đồ nối dây 6
Phương Án 1: 7
Phương án 2: 8
Phương án 3: 9
Phương án 4: 10
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11
A. Phương án 1. 11
2.1.A. Phân bố công suất cho máy biến áp 11
2.1.1.A. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây 11
2.1.2.A. Máy biến áp liên lạc 11
Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuận dây, trong bộ MPĐ – MBA 2 cuận dây.
Phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhiệm và xác định như sau: 11
2.2.A. Chọn loại máy biến áp. 12
2.2.1.A. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây 12

2.2.2.A. MBA liên lạc. 13
2.2.3.A. Kiểm tra quá tải máy biến áp 13
2.3.A. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 15
2.3.1.A. Tính toán tổn thất điện năng MBA 2 dây quấn trong sơ đồ bộ 16
MPĐ- MBA hai cuộn dây 16
2.3.2.A. Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 16
B. Phương án 2 17
2.1.B. Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp 17
2.1.1.B. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây. 17
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
2.1.2.B. Máy biến áp liên lạc. 18
2.2.B. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp. 19
2.2.1.B. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây. 19
2.2.2.B. MBA liên lạc 19
2.2.3.B. Kiểm tra quá tải máy biến áp 20
2.3.B. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 22
2.3.1.B. Tính toán tổn thất điện năng MBA 2 dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA 2
cuộn dây 22
2.3.2.B. Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 22
Do MBA mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho toàn năm. Nên tổn thất điện
năng được xác định theo công thức sau: 23
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 23
3.1. Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 24
3.2. Tính toán kinh tế của các phương án 24
3.2.1. Phương án 1 24
3.2.2. Phương án 2 25

3.3. Lựa chọn phương án tối ưu 27
CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 27
4.1. Chọn điểm ngắn mạch 28
4.2. Tính điện kháng ngắn mạch 28
4.3. Lập sơ đồ thay thế và tính dòng ngắn mạch. 30
4.3.1. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1. 30
4.3.2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2. 32
4.3.3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N
3
33
4.3.4. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N
3
’ 35
4.3.5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N
4
35
CHƯƠNG V: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 37
5.1. Dòng điện làm việc bình thường, dòng điện làm việc cưỡng bức. 37
5.1.1. Cấp điện áp cao 220kV 37
5.1.2. Cấp điện áp trung 110 KV. 37
5.1.3. Phía điện áp 10,5 kV 37
5.2. Chọn máy cắt điện và dao cách ly 38
5.2.1. Chọn máy cắt điện 38
5.2.2. Chọn dao cách ly. 38
5.3. Chọn cáp và kháng điện đường dây. 39
5.3.1. Chọn cáp. 39
5.4. Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát điện. 43
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp



GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
5.4.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn 43
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt. 44
5.4.3. Kiểm tra điều kiện ổn định động 44
5.4.4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi có xét đến dao động riêng. 45
5.5. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng. 45
5.6. Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 46
5.6.1. Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 220kV 47
5.6.2. Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 110kV 49
5.7. Chọn máy biến áp đo lường 51
5.7.1. Chọn máy biến điện áp (BU) 51
5.7.2. Chọn máy biến dòng điện (BI) 53
5.8. Chọn chống sét van (CSV). 55
5.8.1. Chọn chống sét van cho thanh góp 56
5.8.2. Chọn chống sét van cho Máy biến áp 56
CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 58
6.1. Sơ Đồ Cung Cấp Điện Tự Dùng. 58
6.1.1. Chọn máy biến áp 59
6.1.2. Chọn máy cắt và khí cụ điện 60
PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 240 KVA – 10/0,4 64
CHƯƠNG I: CHỌN THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 65
1.1. Chọn máy biến áp 65
1.2. Chọn dây dẫn. 65
1.3. Chọn chống sét van. 65
1.4. Chọn dao cách ly 66
1.5. Chọn cầu chì tự rơi. 66
1.6. Chọn dây cáp tổng từ máy biến áp ra tủ hạ thế 66
1.7. Chọn áptômát. 67
1.7.1. Chọn áptômát tổng 67

1.7.2. Chọn áptômát nhánh 67
1.8. Chọn thanh cái hạ áp. 67
1.9. Chọn sứ đỡ thanh cái 68
1.10. Chọn máy biến dòng 68
1.11. Chọn các đồng hồ đo. 68
1.12. Chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến các dụng cụ đo 68
1.13. Chọn chống sét van cho phía hạ áp 0,4 kV 68
1.14. Chọn cáp đầu ra của các nhánh 69
1.15. Chọn tủ hạ thế. 69
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong
Lớp: Đ4-H3
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 71
2.1. Tính toán ngắn mạch phía cao áp 10 kV. 71
2.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV 72
CHƯƠNG III: KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ LỰA CHỌN 74
3.1. Kiểm tra dao cách ly 74
3.2. Kiểm tra cầu chì tự rơi 74
3.3. Kiểm tra áptômát tổng 74
3.4. Kiểm tra áptômát nhánh 74
3.5. Kiểm tra thanh cái hạ áp 74
3.6. Kiểm tra sứ đỡ thanh cái 75
3.7. Kiểm tra cáp đầu ra máy biến áp 76
3.8. Kiểm tra cáp đầu ra các nhánh 76
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM 77
4.1. Điện trở nối đất của thanh 77
4.2. Điện trở nối đất của cọc 77
4.3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 78







Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
DANH MỤC HÌNH VẼ
PHẦN I

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 5
Hinh1-2: Phương án nối điện 1 7
Hinh1-3: Phương án nối điện 2 8
Hinh1-4: Phương án nối điện 3 9
Hinh1-5: Phương án nối điện 4 10
Hình 3-1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 24
Hình 3-2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 26
Hình 4-1: Sơ đồ điểm ngắn mạch của phương án 2 28
Hình 4-2: Sơ đồ điểm ngắn mạch N1 31
Hình 4-3: Sơ đồ điểm ngắn mạch N2 32
Hình 4-4: Sơ đồ điểm ngắn mạch N3 34
Hình 4-5: Sơ đồ điểm ngắn mạch N3’ 35
Hình 5-1: Sơ đồ phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 41
Hình 5-2: thanh dẫn hình máng 44
Hình 5-3: Sơ đồ chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 45
Hình 5-4: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện 51

Hình 5-5: Chống sét van cho MBA TN 56
Hình 5-6: Chống sét van cho MBA 2 cuộn dây 57
Hình 6-1: Sơ đồ cung cấp điện tự dùng 59


PHẦN II
Hình 1-1: Sơ dồ nguyên lý trạm biến áp treo 70
Hình 2-1: Sơ đồ 1 sợi trạm biến áp treo 71
Hình 2-2: Sơ đồ điểm ngắn mạch N1 71
Hình 2-3: Sơ đồ điểm ngắn mạch N2, N3 72
Hình 3-1: Sứ đỡ thanh cái 75




Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3

DANH MỤC BẢNG
PHẦN I
Bảng 1-1: Thông số máy phát điện 2
Bảng 1-2: Công suất phát của toàn nhà máy tại từng thời điểm t 2
Bảng 1-3: Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t 3
Bảng 1-4: Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t 3
Bảng 1-5: Công suất phụ tải điện áp trung tại từng thời điểm t 4
Bảng 1-6: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp 4
Bảng 2-1: Bảng phân bố công suất các phía của máy biến áp liên lạc 12

Bảng 2-2: Thông số kỹ thuật của máy biến hai cuộn dây B1, B4 13
Bảng 2-3: thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu B2, B3 13
Bảng 2-4: Bảng phân bố công suất các phía của máy biến áp liên lạc 18
Bảng 2-5: Thông số kỹ thuật của máy biến áp B3, B4 19
Bảng 2-6: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu B1, B2 19
Bảng 3-1: Bảng tổng kết so sánh hai phương án 27
Bảng 3.1: Kết quả tính toán cho ngắn mạch 36
Bảng 5-1: Dòng điện làm việc cưỡng bức tại các cấp điện áp 37
Bảng 5-2: Bảng chọn máy cắt điện 38
Bảng 5-3: Bảng chọn dao cách ly 39
Bảng 5-4: Bảng thông số máy cắt MC1 43
Bảng 5-5: Thông số thanh dẫn cứng 44
Bảng 5-6: Thông số sứ OΦP-20-2000KB-Y3 46
Bảng 5-7: thông số thanh dẫn mềm cấp 220kV 47
Bảng 5-8: Dòng ngắn mạch N
1
tại các thời điểm, kA 48
Bảng 5-9: thông số thanh dẫn mềm cấp 110kV 49
Bảng 5-10: Dòng ngắn mạch N
2
tại các thời điểm, kA 50
Bảng 5-11: Các đồng hồ thứ cấp của BU cấp 10,5 kV 52
Bảng 5-12: Chọn BU cấp 10,5kV. 52
Bảng 5-13: Chọn BU cấp 110kV và 220kV 53
Bảng 5-14: Phụ tải thứ cấp của BI cấp 10,5kV 54
Bảng 5-15: Chọn BI cấp 110kV và 220kV 55
Bảng 6-1: Thông số kỹ thuật của MBA 6,3 KV 60
Bảng 6-2: thông số kỹ thuật của MBA 6,3 KV 60
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp



GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
Bảng 6-3: Thông số kỹ thuật của MBA 0,4 KV 60
Bảng 6-4: thông số kỹ thuật của máy cắt 61
Bảng 6-5: thông số kỹ thuật của MC cho tự dùng 6,3KV 62
Bảng 6-6: Thông số kỹ thuật của Áp tô mát cấp 0,4 KV 62
Bảng 6-7: Thông số kỹ thuật của áptômát 63


PHẦN II

Bảng 1-1: thông số kỹ thuật của MBA 65
Bảng 1-2: Thông số kỹ thuật của chống sét van 65
Bảng 1-3: Thông số kỹ thuật của dao cách ly 66
Bảng 1-4: Thông số kỹ thuật của cầu chì tự rơi 66
Bảng 1-6: Thông số kỹ thuật của áp tô mát tổng 67
Bảng 1-7: Thông số kỹ thuật của áp tô mát nhánh 67
Bảng 1-8: Thông số kỹ thuật của chông sét van phía hạ áp 69





Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai1 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3










PHẦN I
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY
ĐIỆN

Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai2 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI
DÂY
1.1. Chọn máy phát điện.
Theo yêu cầu thiết kế: Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy phát, công suất mỗi tổ
máy phát là 55 MW. [Tra bảng 1.1- Giáo trình thiết kế phần điện trong nhà máy điện
và trạm biến áp]. Ta chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi loại TBΦ-60-2T, có các
thông số như sau:
Bảng 1-1: Thông số máy phát điện.
Tốc độ(n)
(vòng/phút)

Công

suất
(S
đm
)
MVA
P
đm
(MW)
U
đm
(kV)
cosα
đm

I
đm
(kA)
x’’d
(Ω)

x’d
(Ω)

X2
(Ω)
3000 68,75 55 10,5 0,8 3,78 0,1316 0,202 0,166
1.2. Tính toán Công Suất.
1.2.1. Công suất phát toàn nhà máy.
Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác
dụng cực đại P

max
và hệ số công suất cos của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được đồ
thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến theo công thức
sau:

%( )
( ) .
os
NM dmF
dmF
P t
S t P
c

(1.1)
Trong đó:
+ P%(t): Phần trăm công suất toàn nhà máy tại thời điểm (t).
+ S
NM
(t): Công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t.
+ cos
dmF
: Hệ số công suất định mức của máy phát, cos
dmF
= 0,8.
+ P
dmF∑
: Tổng công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy, MW.
P
dmF∑

= 4.55 = 220 (MW).
Theo công thức (1.1), ta tính được công suất phát toàn nhà máy tại các thời điểm như
sau:
Bảng 1-2: Công suất phát của toàn nhà máy tại từng thời điểm t.
t (h) 0÷6 6÷12 12÷16 16÷18 18÷22 22÷24
P
FNM
(%) 80 100 90 100 95 85
S
NM
(MVA)

220 275 247,5 275 261,25 233,75

Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai3 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
1.2.2. Công suất tự dùng.
Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức sau:

. ( )
%
( ) . .(0,4 0,6. )
100 os .
dmF NM
TD
TD dmF
n P S t

S t
c n S


 
(1.2)
Trong đó:

+ S
td
(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, MVA.

+
%

: Lượng điện phần trăm tự dung, α=7%.
+ n: Số tổ máy, n=4.
+ P
đmF
: Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát.
+
( )
FNM
S t
: Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
Áp dụng công thức (1.2), ta tính được công suất phụ tải tự dùng tại các thời điểm như
sau:
Bảng 1-3: Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.
t (h) 0÷6 6÷12 12÷16 16÷18 18÷22 22÷24
S

NM
(MVA) 220 275 247,5 275 261,25 233,75
S
td
(t),MVA

16,526 18,78 17,653 18,78 18,22 17,1
1.2.3. Công suất các cấp điện áp.
Công suất phụ tải ở các cấp điện áp, được xác định theo công thức sau:
ax
( ) %( ). ,
os
m
P
S t P t
c


(1.3)
Trong đó:
+ S(t): Công suất phụ tải tại từng thời điểm, MVA.
+ P%(t): Phần trăm công suất phụ tải tại từng thời điểm t, %.
+ P
max
: Công suất tác dụng lớn nhất của phụ tải, MW.
+
os
c

: Hệ số công suất phụ tải.

a. cấp điện áp máy phát:
phụ tải cấp điện áp máy phát có:
U
đm
=10,5kV , P
max
= 12MW, cos = 0,86.
Theo (1.3) ta tính được công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại các thời điểm như
sau:
Bảng 1-4: Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t.
t (h) 0÷6 6÷12 12÷16 16÷18 18÷22 22÷24
P
UF
(%) 80 90 80 90 100 70
S
UF
(MVA)

11,16 12,55 11,16 12,55 13,95 9,76

Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai4 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
b. cấp điện áp trung 110 kV.
Phụ tải trung áp có:
U
đm
=110kV, P

max
= 120MW, cos = 0,84.
Theo (1.3) ta tính được công suất phụ tải cấp điện áp trung 110 KV tại các thời điểm
như sau:
Bảng 1-5: Công suất phụ tải điện áp trung tại từng thời điểm t.
t (h) 0÷6 6÷12 12÷16 16÷18 18÷22 22÷24
P
UT
(%) 80 100 95 90 95 80
S
UT
(MVA)

114,28 142,85 135,71 128,57 135,71 114,28
1.2.4. Đồ thị cân bằng công suất phát về hệ thống.
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm ( công suất phát bằng công suất
thu), không xét đến công suất tổn thất tron máy biến áp ta có:
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
FNM UF UT TD VHT
VHT FNM UF UT TD
S S t S t S t S t
S t S S t S t S t
   
    
(1.4)
Trong đó:
+ S
VHT
(t): Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA.

+ S
NM
(t): Công suất phát ra của toàn bộ nhà máy tại thời điểm t, MVA.
+ S
TD
(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA.
+ S
UF
(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t, MVA.
+ S
UT
(t): Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, MVA.
Theo (1.4) ta tính được công suất phát về hệ thống như sau:
Bảng 1-6: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp.
t (h) 0÷6 6÷12 12÷16 16÷18 18÷22 22÷24
S
FNM
(MVA) 220 275 247,5 275 261,25 233,75
S
TD
(MVA) 16,526 18,78 17,653 18,78 18,22 17,1
S
UF
(MVA) 11,16 12,55 11,16 12,55 13,95 9,76
S
UT
(MVA) 114,28 142,85 135,71 128,57 135,71 114,28
S
VHT
(MVA) 78,034 100,82 82,98 115,1 93,37 92,61

Nhận xét:
Qua bảng số liệu trên ta thấy: S
HVT
(t) > 0 trong mọi thời điểm. Do vậy nhà máy luôn
phát công suất thừa về hệ thống.
Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
như sau:


Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai5 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3

0 6 12 16 18 22 24
t(h)
50
100
150
200
250
S(MVA)
Svht
Sut
Std
Suf

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy.
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp



GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai6 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
Nhận xét:
- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
+ S
NMđm
= S
đm
=n.S
đmF
= 4.68,75=275 (MVA)
+ So với công suất đặt của hệ thống là: 4000 MVA chiếm 6,875 %.
+ Công suất dự phòng của hệ thống: S
dtHT
=110 (MVA)
- Công suất phát về hệ thống:
+ S
vht max
= 100,82 MVA từ : 6h- 12h
+ S
vht min
= 78,034 MVA từ : 0h - 6h
+ S
vht max
< S
dtHT
=110 (MVA)  nhà máy làm việc ổn định với hệ thống
- Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) có:

+ S
UF
max = 13,95 MVA từ 18h-22h
+ S
UF
min = 11,16 MVA từ 22h-24h
- Phụ tải trung áp có:
+ S
UTmax
= 142,85 MVA từ 6h- 12h
+ S
UTmin
= 114,28 MVA từ 0h-6h và 22h-24h.
 Nhà máy luôn phát công suất về hệ thống, cung cấp đủ cho phụ tải các cấp điện áp
1.3. Chọn phương án nối dây.
1.3.1. Cơ sở đề xuất các phương án sơ đồ nối dây.
- Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy phát –máy biến áp liên lạc, vậy mỗi tổ
máy sẽ lấy là:
18,78
.100 .100 13,66 15%
2. 2.68,75
Max
DP
dmF
S
S
  

Vậy không cần thanh góp điện áp máy phát, các MPĐ sẽ được nối bộ với MBA để đưa
lên cấp điện áp cao và trung. Phụ tải địa phương sẽ được trích ra từ đầu cực 2 MPĐ

nối với MBA liên lạc.
- Vì mạng điên phía cao 220kV và phía trung 110kV là lưới trung tính nối đất
- Hệ số có lợi:
0,5
C T
C
U U
U


 

Như vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc.
- Dựa vào bảng tổng hợp phụ tải các cấp thì ta có thể thấy rằng:
+
max
142,85( )
UT
S MVA


+
min
114,28( )
UT
S MVA


- Vì
2. 2.68,75 137,5( ) 110( )

dmF DP
S MVA S MVA
    . Nên không thể ghép 2 MPĐ với 1
MBA.
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai7 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
- Mà S
đmF
của 1 tổ máy là 68,75 (MVA) nên ta nên ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ-MBA để
cấp điện cho thanh góp 110(kV). Từ những nhận xét trên,ta có thể đưa ra các phương
án nối dây như sau:
Phương Án 1:
220 kV 110 kV
B2
TD+ÐP
B3
TD+ÐP
B1
TD
B4
TD
HT
SUC SUT
F1 F2 F3 F4

Hinh1-2: Phương án nối điện 1.
Nhận xét:

Phương án này có hai bộ máy phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây. Một bộ nối lên thanh
góp điện áp cấp 220 kV để cung cấp điện cho phụ tải 220 kV và phát công suất lên hệ
thống. Một bộ nối lên thanh góp điện áp cấp 110 kV để cung cấp điện cho phụ tải 110
kV. Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, truyền
tải công suất cho phía 110kV.
Đặc điểm:
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
+ Có một bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây bên cấp điện áp cao nên có vốn
đầu tư đắt hơn phương án 1.
+ Bố trí nguồn và tải cân đối. Công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên
tổn thất công suất nhỏ.
+ Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt.
+ Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải trong lúc bình thường và khi sự
cố
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai8 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
+ Khi sự cố bộ máy phát điện – máy biến áp bên trung thì công suất truyền tải qua máy
biến áp tự ngẫu lớn nên không có lợi về mặt tổn thất.
Phương án 2:
220 kV 110 kV
B1
TD+ÐP
B2
TD+ÐP
B4
TD
B3

TD
HT
SUC SUT
F1 F2 F3 F4

Hinh1-3: Phương án nối điện 2.
Nhận xét:
Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp
điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc
giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống và truyền tải công suất
thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.
Đặc điểm:
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
+ Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn
giá máy biến áp 220kV nên vốn đầu tư không lớn.
+
Tổng công suất phát của 2 bộ MPĐ – MBA luôn lớn hơn công suất phụ tải
bên trung nên phần công suất còn thừa phải hai lần truyền qua máy biến áp,
không có lợi về mặt tổn thất.

+ Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt.
+ Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải trong lúc bình thường và khi sự
cố.
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai9 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
Phương án 3:
220 kV 110 kV

B3
TD+ÐP
B4
TD+ÐP
B2
TD
B1
TD
HT
SUC SUT
F2 F3 F4F1

Hinh1-4: Phương án nối điện 3.
Nhận xét:
Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp
điện áp 220 kV để cung cấp điện cho phụ tải 220 kV và phát công suất lên hệ thống.
Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ phát công suất
lên hệ thống và cung cấp điện cho phía 110kV.
Đặc điểm:
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
+ Các MBA bố trí hết bên cấp điện áp cao nên vốn đầu tư lớn, giá thành lắp đặt cao.
+ Phân bố công suất giữa các cấp điện áp không đều.
+ Sơ đồ đơn giản.
+ Khi sự cố 1 MBA tự ngẫu, cuộn trung của MBA tự ngẫu sẽ quá tải, gây tổn thất lớn.







Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai10 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
Phương án 4:
220 kV 110 kV
B5 B6B2
TD
B1
TD
HT
SUC SUT
F2F1
B4
TD
F4
B3
TD
F3
10,5 kV

Hinh1-5: Phương án nối điện 4.
Nhận xét:
Phương án này có 4 bộ máy phát - máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp 220kV, hai
bộ nối với thanh góp 110kV. Hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa thanh góp U
C
và
thanh góp U
T

đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát U
F
.
Đặc điểm:
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
+ Số lượng máy biến áp nhiều nên vốn đầu tư lớn.
+ Sơ đồ phức tạp; vận hành kém linh hoạt, xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất
công suất lớn.
+ Lượng công suất truyền tải qua 2 lần MBA nên không có lợi về mặt tổn thất.
+ Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so
với công suất của nó.





Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai11 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
A. Phương án 1.
220 kV 110 kV
B2
TD+ÐP
B3
TD+ÐP
B1

TD
B4
TD
HT
SUC SUT
F1 F2 F3 F4

2.1.A. Phân bố công suất cho máy biến áp.
2.1.1.A. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây.
Các bộ MPĐ – MBA vận hành với tải bằng phẳng trong suốt 24h và được tính theo
công thức sau:
ax
1
.
m
bo dmF TD
S S S
n
  (2.1)
Trong đó:
+
dmF
S
: công suất một tổ máy phát,MVA.
+
ax
m
TD
S
: công suất tự dùng lớn nhất,MVA.

+ n: số tổ máy phát.
Theo công thức (2.1), ta tính được công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ là:
ax
1 1
. 68,75 .18,78 64,055( )
4 4
m
bo dmF TD
S S S MVA
    
2.1.2.A. Máy biến áp liên lạc.
Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuận dây, trong bộ MPĐ – MBA 2 cuận dây.
Phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhiệm và xác định như sau:
Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp


GVHD: ThS. Phùng Thị Thanh Mai12 SVTH: Vũ Văn Công
Lớp: Đ4-H3
1
.( ( ) )
2
1
.( ( ) )
2
( ) ( )
CT UT bo
CC VHT bo
CH CC CT
S S t S
S S t S

S S t S t

 



 


 



(2.2)
Trong đó:
+ S
UT
(t): công suất phía hạ của MBA tại thời điểm t.
+ S
CT
(t): công suất phía cuộn cao và cuộn trung của MBA tại thời điểm t.
+ S
CH
(t): công suất phía cuộn cao và cuộn hạ của MBA tại thời điểm t.
+ S
CC
(t): công suất phía cuộn cao của MBA tại thời điểm t.
Theo công thức (2.2) tính toán lần lượt cho các khoảng thời gian:
1 1
(0 6) .( (0 6) ) .(114,28 64,055) 25,112( )

2 2
1 1
(0 6) .( (0 6) ) .(78,034 64,055) 6,98( )
2 2
(0 6) (0 6) (0 6) 25,112 6,98 32,092( )
CT UT bo
CC VHT bo
CH CC CT
S S S MVA
S S S MVA
S S S MVA

      



      


       




Ta có bảng tổng kết sau:
Bảng 2-1: Bảng phân bố công suất các phía của máy biến áp liên lạc.
t(h) 0÷6 6÷12 12÷16 16÷18 18÷22 22÷24
S
UT
(MVA) 114,28 142,85 135,71 128,57 135,71 114,28

S
VHT
(MVA)

78,034 100,82 82,98 115,1 93,37 92,61
S
CT
(MVA) 25,112 39,4 35,83 32,26 35,83 25,112
S
CC
(MVA) 6,98 18,382 9,462 25,522 14,66 14,28
S
CH
(MVA) 32,092 57,782 45,292 57,782 50,49 39,392
2.2.A. Chọn loại máy biến áp.
2.2.1.A. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây.
- loại máy biến áp 2 cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải có công suất định mức
được xác định như sau:
68,75
dmB
S 
ax
1
.
4
m
dmB dmF TD dmF
S S S S
   (2.3)
Trong đó:

+ S
dmF
: công suất định mức của máy phát, (MVA).
+ S
dmB
: công suất định mức của máy biến áp, (MVA).
Theo công thức (2.3) ta có:
68,75
dmB
S  (MVA)
[Tra bảng 2.5- giáo trình thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp]