Đồ án môn học Nhà máy điện

Đồ án môn học 
Nhà máy điện 
LỜI NÓI ĐẦU 
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà 
máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm 
vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng ... thành điện năng. 
Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt 
điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn 
nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc 
củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với 
giai đoạn phát triển hiện nay. 
Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ 
vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá 
toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi 
thâm nhập vào thực tế. 
Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học được hoàn thành gồm bản thuyết minh 
này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. 
Bản thuyết minh gồm: 6 chương. 
Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy phát điện, 
tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề 
xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phương án 
tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 
bản vẽ A0. 
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn 
Hoà và các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để 
em có thể hoàn thành đồ án này. 
CHƯƠNG 1 
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 
Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất 
lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải 
hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện 
năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ 
thống điện là rất quan trọng. 
 Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay 
đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất 
quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa 
chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, 
nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép 
chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy 
phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với 
nhau. 
1.1CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. 
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 50 
MW. 
 Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát 
điện cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 kV: 
 Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: 
Bảng 1.1 
Loại máy phát 
Thông số định mức Điện kháng tương đối 
n 
v/ph 
S 
MVA
P 
MW 
U KV cosϕ I 
KA 
X”d X’d Xd 
TBΦ-60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,195 0,282 1,606
1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 
 1.2.1. Cấp điện áp máy phát 
Ta tính theo công thức 
 PUF(t) = 
( )
100
t%P PUF max SUF(t) = 
( )
ϕcos
tPUF 
Trong đó: 
 P(t) : công suất tác dụng của phụ tảI ở thời điểm t 
 Q(t): công suất phản kháng của phụ tải ở thời điểm t 
 cosϕ : Hệ số công suất phụ tải 
 Pmax = 10 MW ; cosϕ = 0,85 ; Uđm = 10,5 kV gồm 2 đường dây kép 3 
2MW33km và 4 đường dây đơn 3 1,5 MW33km. 
 Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau: 
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
P% 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80 
P (MW) 8 8 8 7 7 8 9 10 9 9 8 
SUF(MVA) 9,41 9,41 9,41 8,24 8,24 9,41 10,59 11,76 10,59 10,59 9,41 
Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 
1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) 
Phụ tải bên trung gồm 2 đường dây đơn 
Pmax = 110 MW, cosϕ = 0,87 
Công thức tính PT(t) = 
( )
100
t%P
.PTmax 
 ST(t) = 
( )
ϕcos
tPT 
Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải 
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 
P% 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 
P (MW) 99 99 88 88 99 99 110 99 99 88 88 
SUT(MVA) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 
Từ đó ta có đồ thị phụ tải bên trung: 
t(h)
0 
5 
10 
15 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 
9,41 
8,42 
11,76 
10,59
S(MVA)
 1.2.3. Cấp điện áp cao (220KV) 
Gồm 1 đường dây đơn Pmã = 60Mw ; Cosϕ =0,89 
Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải 
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 
P% 90 90 90 100 100 90 90 80 80 80 80 
P (MW) 54 54 54 60 60 54 54 48 48 48 48 
SUT(MVA) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 
t(h) 
S(MVA) 
0 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 
113,8 
101,2 
126,4
Sc(MVA) 
 0 8 12 16 24 t (h) 
 1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy 
Nhà máy gồm 5 máy phát có SđmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là: 
SNM = 5 x 75 = 375 MVA 
Snm(t) = 
( )
100
t%P
.SNM 
Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
P% 80 80 80 80 90 90 100 100 90 90 80 
P (MW) 240 240 240 240 270 270 300 300 270 270 240 
STNM(MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 
60,7 
67,4
60,7 
54
1.2.5. Tự dùng của nhà máy điện 
 Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định 
mức của toàn nhà máy. 
 Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: 
 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +=
NM
NM
NMtd S
tSStS )(6,04,0
100
%)( α 
 Trong đó: 
 Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t 
 SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy 
 SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t 
 α : Phần trăm lượng điện tự dùng (α = 8 % ) 
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: 
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
STNM(MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 
STD(MVA) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 
S(MVA) 
0 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h)
300 
337,5
375 
 1.2.6. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. 
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây 
kép dài 90 km .Tổng công suất hệ thống SHT =3500MVA. Dự trữ quay của hệ thống 
SdtHT = 160 MVA. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: 
 SNM(t) = SUF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) + Std(t) 
Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: 
SVHT(t) = SNM(t) - SUF(t) - ST(t) - SC(t) - Std(t) 
Trong đó: 
SNM(t): Công suất nhà máy 
SUF(t): Công suất phụ tải máy phát 
ST(t) : Công suất phụ tải trung áp 
SC(t) = 0 . 
Std(t): Công suất tự dùng 
Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy: 
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h)
26,4 
28,2 2530
 S(MVA) 
SNM(t) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 
SUF(t) 9.41 9.41 9.41 8,23 8,23 9.41 10,6 11,8 10,6 10,6 9.41 
ST(t) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 
Sc(t) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 
Std(t) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 
Sht(t) 89,7 89,7 102,3 96,8 119,9 125,4 147,3 165,4 131 143,5 109 
Đồ thị công suất phát về hệ thống 
t(h)
S(MVA) 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
89,7
102 
96,8
119,4 
125,4
147,3 
165,4 
Đồ thị phụ tải tổng hợp : 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 
+ Nhận xét chung: 
- phụ tảI bên trung áp cũng tương đối lớn nên có thể ghép 2 máy bên trung 
áp vào thanh góp 110KV 
- cấp điện áp cao (220 KV) và trung áp (110KV) có trung tính nối đất trực 
tiếp nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có loẹi hơn 
(vì khi nối ta sẽ giảm tổn thất và truyền tảI được công suất thừ từ bên 
trung sang bên cao) 
300 
375
337,5 
300 
54 
101,2 
113,8 
101,2 
30 
113,8 
11,8
8,23 
9,41 
28,2
26,4 
126,4 
113,8 
60,7
67,4 
67,4
337,5 
S MVA 
- khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà 
máy,phụ tải,nguồn nhiên liệu,giêng về phần điền nhà máy đều có thể phát 
triển thêm phụ tảI tại các cấp đặc biệt là phụ tảI đầu cực máy phát điện. 
- Nhà máy cung cấp cho hệ thống điện một lượng điện năng khá lớn(10,5%) 
nên vai trò của nhà máy trong hệ thống là rất quan trọng. 
1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY. 
 Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá 
trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 
cho phụ tải, 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 cho nhà máy. 
Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chương 1 ta có: 
+ Phụ tải địa phương: 
 SUFmax = 11,8(MVA) và SUFmin = 8,23 (MVA) 
 Ta có : 
max
uF
dmf
11.8 100 7,86
2 . S 2 . 75
S = × = % 
 Vì vậy ta không cần dùng thanh góp UF 
 + Phụ tải trung áp: 
 STmax = 126,4 (MVA) và STmin = 101,2 (MVA) 
 Vì vậy ta ghép 1 đến 2 bộ máy phát – MBA nếu thiếu lấy từ MBA tự ngẫu 
sang. 
+ Công suất phát vào hệ thống: 
 SHTmax = 165,4 (MVA) 
 SHTmin = 89,7 (MVA) 
 Từ các nhận xét trên ta vạch ra 1 số phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 
- Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn 
bé hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc loại tự ngẫu. 
- Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 KV vì phụ tải 
cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát. 
- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ 
như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. 
Như vậy ta có thể đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn: 
• Phương án 1: 
Phương án này phía 220KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp . Để làm 
nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu. Phía 
110KV ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp. 
B3 B4
F4F3F2F1F5
Phô t¶i 10kv.
HT 
B5 B1 B2
ST 
• Phương án 2: 
Phương án này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên 
lạc. Còn phía 110KV được ghép 3 bộ máy phát điện - máy biến áp. 
 HT
B1 B2 B4
ST
F1 F2 F4
B3 B5
F3 F5
Phô t¶i 10 kv 
• Phương án 3: 
Phương án này cả ba máy phát được nối cứng để cung cấp điện cho hai máy biến áp 
tự ngẫu. Sơ dồ như sau: 
B2
B3
F3F1F5F4
Phô t¶i 10kv.
F2
B1
HT ST
B4 B5
Nhận xét: 
Phương án 1 
- Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo. 
- Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV được 
truyền trực tiếp lên hệ thống 
- Đầu tư cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn. 
- Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy 
biến áp. 
- khi sự cố một MBA tự ngẫu thì vẫn đử công suất theo yêu cầu phụ tải trung 
áp. 
Phương án 2 
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo. 
- Giảm được chủng loại MBA ,vốn đầu tư do bộ cấp điện áp 110 kv rẻ tiền 
hơn 
rất nhiều so với bộ 220 kv. 
 - Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu phía trung áp nhỏ hơn công suất định mức 
của 3 bộ máy phát – máy biến áp , nên trong những giờ đó nếu hệ thống đòi hỏi 3 
bộ này phát công suất định mức thì công suất thừa truyền từ thanh góp 110 kv sang 
thanh góp 220 kv phải qua một lần biến áp nữa. 
Phương án 3 
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo 
- Do ở đây các máy fát có công suất bé, công suất bên trung lại khá lớn nên 
phải truyền công suất từ bên cao sang gây tổn thất công suất 2 lần ,nếu ta chọn 
phương án này sẽ gây tổn thất công suất hai lần. 
-Phương án này cũng có nhiều loại MBA, mặt khác có tới 2 MBA ở bên cao 
nên giá thành rất đắt không kinh tế. 
Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán 
tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối điện chính cho 
nhà máy điện được thiết kế. 
CHƯƠNG 2 
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 
- Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện . Tổng công 
suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện . Chọn máy 
biến áp trong nhà máy điện là chọn loại , số lượng , công suất định mức và hệ số 
biến áp. Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện 
bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất. 
-Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trước tiên chọn SđmB ≥ công suất 
cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường, sau đó kiểm tra lại 
điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp. Xác định công suất thiếu 
về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Ta lần lượt chọn máybiến áp 
cho từng phương án. Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện 
nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công 
suất định mức của chúng. 
A. PHƯƠNG ÁN 1: 
B3 B4
F4F3F2F1F5
Phô t¶i 10kv.
HT 
B5 B1 B2
ST 
 2.1.a. Chọn máy biến áp 
• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây 
SđmB3 = SđmB4 = SđmB5 ≥ SđmF = 75MVA 
Vậy ta chọn MBA B3 và B4 là loại TPDЦH -80, với các thông số cho ở bảng dưới 
đây: 
Sđm 
MVA 
UCđm 
kV 
UHđm 
kV 
ΔP0 
kW
ΔPN 
kW 
UN% 
80 115 10.5 70 310 10,5 
Bảng1 
Máy biến áp 220 kv B5 chọn loại TDЦ -80, với các thông số cho ở bảng 
dưới đây: 
Sđm 
MVA 
UCđm 
kV 
UHđm 
kV 
ΔP0 
kW 
ΔPN 
kW 
UN% 
80 230 10.5 80 320 11 
Bảng 2 
-Các máy biến áp hai dây quấn trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối 
ổn định và bằng phẳng. Do đó, ta không cần kiểm tra điều kiện sự cố. 
• Máy biến áp tự ngẫu 
Nhà máy có 2 cấp điện áp 110 kv và 220 kv nên khi dùng máy biến áp tự 
ngẫu thì hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là : 
 α = 
Cdm
TdmCdm
U
UU − =
220
110220 −
 = 0,5 
SđmB1 = Sđm2 ≥ dmFS×α
1 = 75
0.5
= 150 MVA. 
 Vậy ta chọn MBA loại ATDTH-160 MVA. 
 Thông số kỹ thuật loại máy biến áp này được ghi trong bảng sau: 
Sđm 
MVA 
Điện áp cuộn dây kV 
UN% 
ΔP0 
kW 
ΔPN% 
UC UT UH C-T C-H T-H C-T C-H T-H 
160 230 121 11 11 32 20 85 380 
Bảng 3 
 2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp 
+ Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các máy biến áp 2 dây quấn làm 
việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. Vì vậy công suất tải của các máy biến 
áp 2 dây quấn là : Sb = SđmB – Stdmax 
Trong đó Stdmax là công suất tự dùng cực đại của 1 tổ máy , tính bằng 1/5 
công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy: 
Stdmax = StdNM / 5 = 30 / 5 = 6 MVA. 
Vậy công suất làm việc của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là: 
 Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA. 
+ Khi phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ta chú ý qui 
ước: -Đối với cuộn hạ áp, chiều truyền công suất từ máy phát vào cuộn dây là 
chiều dương. 
 -Đối với phía trung và cao áp chiều dương là chiều truyền công suất từ 
máy biến áp đi ra. 
 Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ 
áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau: 
Phía ... 
cuộn,VA 
cosφ Số lượng Tổng công suất tiêu thụ, VA 
Pha A Pha B Pha C 
Công tơ tác dụng CA3Y 1,75 0,38 1 1,75 1,75 
Công tơ phản kháng CP3Y 1,75 0,38 1 1,75 1,75 
Oát mét Д772 10 1 1 10 10 
Oát mét phản kháng Д772/1 5 1 1 5 5 
Oát mét tự ghi Ч-377 10 0,8 1 10 10 
Ampe mét Э-762 3 1 3 3 3 3 
Tổng 21,5 23 21,5 
Bảng 5-10 
Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này: 
 Zdh = 22
2 5
23=
dm
phaB
I
S
 = 0,92 Ω 
 Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 
30m.Chọn dây đồng có tiét diện có tiết diện 2,5 mm2. Do ba pha cùng có máy biến 
dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m. Khi đó điện trở dây dẫn là : 
rdd = 5,2
0175,0.30000. =
F
ltt ρ = 210 mΩ = 0,21Ω 
 Điện trở tiếp xúc rtx = 0,1 Ω 
 Do đó : Z2 = Zđh + rdd + rtx = 0,92 + 0,21 + 0,1 = 1,23 Ω 
 Ta chọn biến dòng kiểu TЩЛ-10 do Liên Xô sản xuất(cũ), nối dây theo sơ 
đồ sao đủ , mỗi máy có các thông số như bảng sau: 
Uđm , kV Iscđm , kA ITc đm , A 
Cấp chính xác Z2đm , Ω 
10 12 5 0,5 1,2 
Bảng 5-11 
Máy biến dòng kiểu thanh dẫn không cần kiểm tra ổn định động vì lắp trên 
thanh dẫn cứng của máy phát điện , và cũng không cần kiểm tra ổn định nhiệt của 
máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A. 
Sơ đồ biến dòng với các cuộn dòng của dụng cụ đo như sau: 
W VAR
5.4. MẠCH PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG: 
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải địa phương gồm 2 hộ mỗi hộ được cung cấp từ 2 
đường dây kép với công suất 2MW và 2 hộ mỗi hộ được cung cấp từ 4 đường dây 
đơn với công suất 1,5 MW. Mỗi máy sẽ mang một nửa phụ tải địa phương và khi 
một trong 2 máy bị sự cố thì máy còn lại bằng khả năng quá tải phải cung cấp cho 
toàn bộ phụ tải địa phương. 
Sơ đồ cung cấp điện như sau: 
A A A W Wh VARh 
 B C A 
5.4.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương: 
Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 KV gồm: 
2 đường dây cáp kép P = 2 MW, cosϕ = 0,85. 
S = 
2
cos 0,85
P =ϕ = 2,353 MVA 
1,5MW 
∨
∧ 
∨
∧ 
 2MW 2MW 1,5MW 
F1
>> << 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
>> << 
∨
∧ 
∨
∧ 
>> << 
N5 
N6
N4 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
F2 
∨
4 đường dây cáp đơn P = 1,5 MW, cosϕ = 0,85 
S = 
1,5
cos 0,85
P =ϕ = 1,764 MVA 
Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt. 
 Scáp = 
kt
lvbt
J
I
Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường. 
- Các đường cáp đơn có S = 1,764 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: 
Ilvbt = 
1,764
3. 3.10,5dm
S
U
= = 0,097 KA= 97 A 
- Các đường cáp kép có S = 2,353 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: 
Ilvbt = 
2,353
3. 2 3.10,5dm
S
U
= = 0,064 kA = 64 A 
 Vậy dòng điện cưỡng bức: 
 Icb = 2.Ilvbt = 2.. 64 = 128 A 
Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại. 
 Tmax= 76,11
276,11659,10424,81241,9.365365.
.
max
24
0 xxxx
S
TS ii +++=
∑
= 7230 h 
Tra bảng 44 sách mạng lưới điện ta chọn cáp bọc giấy cách điện có lõi bằng 
nhôm có: 
Jkt = 1,2A/mm2 
a) Với cáp đơn: 
Tiết diện cáp đơn là: 
Scáp = 
97
1,2
 = 80,83 mm2 
Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa 
thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. 
S = 95 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 205 A 
* Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài: 
I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt 
Trong đó: 
K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. 
K1 = 
0cp
0cp '
θ−θ
θ−θ
θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép θcp = 600C 
θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp θ’cp = 25 0C 
θ0: nhiệt độ tínht toán tiêu chuẩn θ0 = 15 0C 
K1 = 
1560
2560
−
− = 0,88 
K2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1, với cáp 
kép K2 = 0,9. 
I’cp = 0,88.205 = 180,81 A > Ilvbt = 97A 
b) Với cáp kép: 
 Scáp = 
64
2
 = 32 mm2 
Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi nhôm cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa 
thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. 
S = 70 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 165 A 
* Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: 
 K2 : hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song, K2 = 0,9 
 I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt 
- Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức. 
Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện bằng giấy tẩm dầu điện áp 
không quá 10 kV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng không 
vợt quá 80% dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự cố cho phép quá tải 30% 
trong thời gian không vợt qúa 5 ngày đêm. 
Dòng điện làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt 1 sợi: 
 Icb = 2.Ilvbt = 2x64= 128 A 
Vậy ta có: 
I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3 . 0,88 . 0,9 . 165 = 169,88 A > Icb = 128 A 
Vậy điều kiện phát nóng khi sự cố thoả mãn. 
Kết luận: Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 
 5.4.2. Chọn kháng điện: 
Kháng điện đường dây được chọn theo các tiêu chuẩn sau: 
+ Điện áp : Uđmk ≥ 10,5 KV 
+ Dòng điện : Iđmk > Icbmax 
a. Xác định dòng điện cưỡng bức qua kháng: 
Dòng cưỡng bức qua kháng được xác định khi giả thiết sự cố một kháng 
điện. Khi đó 
Công suất qua kháng còn lại là: 
 Squa K= 2 . Sbt = Smax = 11,76 MVA 
Dòng cưỡng bức qua kháng: 
Icbkmax = 5,10.3
76,11
.3
max =
dm
uF
U
S
 = 0,646 KA 
Ta chọn kháng điện PbA-10- 750 có IđmK = 750A 
b. Xác định Xk% của kháng: 
Trong chương tính ngắn mạch ta tính được dòng ngắn mạch tại điểm N4: 
 IN4(0) = 52,041 KA. 
+ Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là: 
XHT = 041,52.5,10.3
100
 = 0,106 
+ Điện kháng của cáp 1 là: 
>
XHT XK XC1 
EHT N4 MC1 N5 MC2 
N6 
Xc1 = X0.l 2
tb
cb
U
S
 = 0,08.3. 25,10
100 = 0,218 
+ Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là: 
Inhc1 = 
1
11
t
C.S
Trong đó: 
S1: tiết diện cáp = 70mm2 
C1: hệ số cáp đồng C1 = 141 As1/2/s. 
t1: thời gian cắt của máy cắt 1 ta chọn t1 = 0,7 sec 
Dòng điện cắt của máy cắt hợp bộ Icđm = 21 KA 
Thời gian cắt của máy cắt 2 nhỏ hơn 1 cấp so với máy cắt 1 nên: 
tcắtMC2 = tcắtMC1 - Δt = 0,7 - 0,3 = 0,4 sec 
ị Inhc1 = 7,0
141.70
 = 11,796 KA 
 Inh c2 = 4,0
141.70.
2
2 =
t
CS
 = 15,61 KA 
Ta phải chọn được kháng có Xk% sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ 
hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn, đồng thời đảm bảo ổn định 
nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn. 
I”N5 Ê (Icđm1, Inhc1) và I”N6 Ê (Icđm2, Inhc2) 
Vậy ta chọn kháng có Xk% sao cho ngắn mạch tại N6 thì có dòng ngắn mạch 
I”N6 Ê 15,61 KA. 
+ Khi ngắn mạch tại N6 thì điện kháng tính đến điểm ngắn mạch là: 
XΣ = 61,15.5,10.3
100
6
" =
N
cb
I
I
 = 0,352 
Ta có XΣ = XHT - Xk 
ị Xk = XΣ - XHT = 0,352 - 0,106 = 0,246 
Vậy Xk% = Xk. 49,5
100.75,0.246,0100. =
cb
dmk
I
I
 = 3,36% 
Vậy ta chọn kháng đơn loại: PbA-10-750-4 có Xk% = 4% 
 c. Kiểm tra kháng vừa chọn. 
+ Điện kháng tương đối của điện kháng vừa chọn: 
XK = XK%. 75,0.5,10.3
100.
100
4=
dm
cb
I
I
 = 0,293 
+ Dòng ngắn mạch tách ra tại N5: 
I”N5 = 293,0106,0
49,5
+=+ KHT
cb
XX
I
 = 13,759 KA 
Ta thấy chọn kháng có XK%=4% không thoả mãn do vậy ta phải chọn có 
XK%=8% 
XK = XK%. 75,0.5,10.3
100.
100
8=
dm
cb
I
I
 = 0,586 
 Tính toán tương tự trên thì kháng thoả mãn điều kiện 
I”N5 Ê Icắtđm1 = 21 KA 
I”N5 =7,933 kA Ê Inhc1 = 11,796 KA 
+ Dòng ngắn mạch tại N6: 
I”N6 = 218,0586,0106,0
49,5
1 ++
=++ cKHT
cb
XXX
I
 = 6,033 KA 
Thoả mãn điều kiện: 
I”N6 < Icắtđm2 = 21 KA 
I”N6 Ê InhS2 = 15,61 KA 
 Kết luận: Vậy kháng điện được chọn là: PbA-10- 750 -8 có IđmK = 750A và 
Xk% = 8% 
 5.4.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương. 
Để kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương ta tính dòng ngắn mạch 
tại N5. 
XHT = 0,106 
XK = XK%.
75,0.5,10.3
100.
100
8=
dm
cb
I
I = 0,587 
+ Dòng ngắn mạch tại N5: 
I”N5 = 578,0106,0
49,5
+=+ KHT
cb
XX
I
 = 8,026 KA 
+ Dòng điện xung kích tại N5 là: 
IXK = 2 .1,8. 8,026 = 20,43 KA 
Loại máy cắt điện ít dầu ở các trạm địa phương theo đầu bài có thông số như 
sau: 
Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (A) Icđm (KA) Ilđđ (KA) 
BMΠ -10-1250-20 10 5600 20 64 
- Dòng điện : IđmMC ≥ Icb 
- Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 8,026 KA 
- Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 20,43 KA 
Kết luận: Vậy máy cắt chọn thoả mãn điều kiện. 
5.4.4. CHỌN CHỐNG SÉT VAN. 
1. Chọn chống sét van cho thanh góp. 
Trên các thanh góp 220 KV và 110KV đặt các chống sét van với nhiệm vụ 
quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Các chống sét van 
này được chọn theo điện áp định mức của mạng. 
Trên thanh góp 110KV ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 
110KV, đặt trên cả 3 pha. 
2. Chọn chống sét van cho máy biến áp. 
a. Chống sét van cho máy tự ngẫu. 
Các máy biến áp tự ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao áp và trung áp nên 
sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngược lại. Vì vậy ở các đầu 
ra cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van. 
- Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220, 
có Uđm = 220KV, đặt cả 3 pha. 
- Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110, 
có Uđm = 110KV đặt trên cả 3 pha. 
b. Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây. 
Mặc dù trên thanh góp 220KV đã đặt các chống sét van nhưng đôi khi có những 
đường sét có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện. Điện áp 
dư còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện 
của cuộn dây, đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vì 
vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy 
nhiên, do điện cảm của cuộn dây máy biến áp, biện độ đờng sét khi tới điểm trung tính 
sẽ giảm một phần. Do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định 
mức giảm một cấp. 
Từ đây ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV. 
CHƯƠNG 6 
CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 
Để sản xuất điện năng, các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng cho các 
cơ cấu tự dùng đảm bảo hoạt động của máy phát điện nh: chuẩn bị nhiên liệu, vận 
chuyển nhiên liệu, bơm nớc tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu. 
Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng 
nhiên liệu, áp suất ban đầu, kiểu và công thức tuabin. Chiếm khoảng 5-8% tổng 
điện năng sản xuất. Tập hợp các máy công tác truyền động bằng động cơ điện, lưới 
điện, thiết bị phân phối, máy biến áp, giảm áp, nguồn năng lợng độc lập, hệ thống 
điều khiển, tín hiệu, thắp sáng tạo thành hệ thống điện tự dùng của nhà máy điện 
với yêu cầu cơ bản: độ tin cậy cao, phù hợp yêu cầu kinh tế. 
Các máy công tác và các động cơ điện tơng ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt 
điện nào (ngưng hơi hay trích hơi) có thể chia làm 2 phần không đều nhau. 
- Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của các lò và tuabin các tổ máy. 
- Những máy công tác phục vụ chung không có liên quan trực tiếp đến lò hơi 
và các tuabin, nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy. 
Đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng 2 cấp điện áp tự dùng 6KV và 0,4 KV 
nối theo sơ đồ biến áp nối tiếp, số phân đoạn cuộn hạ và phía trên máy cắt các bộ 
phận máy phát - máy biến áp tự ngẫu. 
6.1. CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG. 
F1 
B1 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
TD1 
6,3kV 
F2 
B2 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
TD2 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
 ∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
∨
∧ 
TD3 
∨
∧ 
∨
∧ 
TD4 
∨
∧ 
∨
∧ 
TD5 
F3 F4 F5 
B3 B4 B5 
∨
∧ 
∨
∧ 
DP1 
TD51 TD41TD31TD21 DP2
0,4kV 
TD11
∨ ∨ ∨ ∨ ∨
6.2. Chọn máy biến áp tự dùng 
6.2.1 Chọn máy biến áp cấp 1. 
Các máy biến áp cấp 1 có nhiệm vụ nhận điện từ thanh góp 10.5 KV cung cấp cho 
các phụ tải tự dùng cấp điện áp 6KV. Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 
0,4 KV. Từ đó công suất của chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại của 
các động cơ ở cấp điện áp 6KV và tổng công suất của các máy biến áp cấp 2 nối 
tiếp với nó. 
- Trong phạm vi thiết kế, nên ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp 
I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy. Stdmax = 25 MVA 
Năm máy công tác có công suất: SđmB ≥ 5
1 Stdmax = 5
1 .25 = 5 MVA 
Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như sau: 
Loại 
Sđm 
MVA 
Điện áp (KV) Tổn thất KW 
UN% I0% 
Cuộn cao Cuộn hạ ΔP0 ΔPN 
TM-6300 6.3 10.5 6,3 8.33 46.5 6.5 0,8 
Công suất của máy biến áp dự trữ cấp 1 được chọn phù hợp với chức năng 
của nó. Máy biến áp dự trữ cấp 1 không chỉ dùng thay thế máy biến áp công tác khi 
sửa chữa mà còn cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình hoạt động dừng 
lò.Ta chọn cùng loại như máy biến áp cấp I 
6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: 
 Các máy biến áp tự dùng cấp 2 dùng để cung cấp cho các phụ tải cấp điện 
áp 380/220V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên 
công suất máy biến áp thường được chọn là loại có công suất từ: 630 á 1.000 KVA. 
Loại lớn hơn thường không được chấp nhận vì giá thành lớn, dòng ngắn mạch phía 
thứ cấp lớn. Gỉa thiết các phụ tải này chiếm 10%. Công suất phụ tải cấp 1 . Khi đó 
ta chọn công suất mỗi máy là: 
 SđmB ≥ 10%. 25/5 = 500 KVA 
Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như bảng sau: 
Loại Sđm KVA
Điện áp (KV) Tổn thất (KW) 
UN % Io% Cuộn 
cao 
Cuộn 
hạ ΔPo 
ΔPN 
TMH-1000 1000 6 0,4 2,1 11,6 6,5 1,5 
 6.2.CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG. 
6.2.1. Chọn máy cắt 10 kV đầu nguồn: 
Dòng điện cưỡng bức qua máy cắt 10 kV là : 
Icb10 = 
5,10.35
25
.35
max =
Fdm
td
U
S =0,275 kA 
Dòng ngắn mạch qua máy cắt này chính là dòng ngắn mạch tại N4 đã tính ở 
chương 3 có trị số là : 
 IN4(0) = 52,041 kA IN4 xk = 140,57 kA 
Máy cắt chọn phải thoả mãn các điều kiện sau: 
-Điện áp định mức: UMC dm ≥10,5 kV 
- Dòng điện: IđmMC ≥ Icb= 0,275 kA 
 - Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 52,041 kA 
- Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 140,57 kA 
Dựa vào các điều kiện trên ta chọn loại máy cắt hợp bộ 3AF1 có các thông số 
như sau : 
Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (kA) Icđm (KA) ilđđ (KA) 
3AF1 12 2 63 160 
6.2.2. Chọn máy cắt 6 kV : 
Dòng cưỡng bức qua máy cắt tổng 6 kV là: 
 Icb 6 = 
3,6.35
25
3,6.35
max =tdS =0,458 kA 
Dòmg điện cắt định mức của máy cắt 6 kV được chọn theo dòng ngắn mạch tại 
thanh góp 6 kV của phụ tải địa phương(điểm N7). Khi đó ta coi nhà máy và hệ 
thống có công suất vô cùng lớn nên ta có sơ đồ thay thế ngắn mạch : 
Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là: 
 XΣ = 
041,52.3,6.3
100
4)0(
=
N
cb
I
I =0,176 
- Điện kháng máy biến áp tự dùng. 
XTD1 = 3,6
100.
100
5,6.
100
%
m
=
d
cbN
S
SU =1.031 
- Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7 
KA
XX
II
TD
cb
N 636,7)031,117,0.(3,6.3
100
1
''
7 =+=+= Σ 
- Dòng điện xung kích tại điểm N7: 
iXKN7 = 2 .kXK.I”N7 = 2 .1,8.7,636 = 19,438 kA 
Vậy ta chọn loại máy cắt điện hợp bộ có thông số như sau: 
Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (kA) Icđm (KA) ilđđ (KA) 
3AF 105-4 7,2 2 31,5 80 
- Dòng điện : IđmMC ≥ Icb 
- Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 7,636 KA 
- Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 19,438 KA 
Kết luận: Vậy máy cắt chọn thoả mãn điều kiện. 
Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho máy cắt vì có dòng định mức lớn hơn 
1000A. 
 X Σ XTD1
N7UHT
N4