Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án nhà máy điện
Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện Lời nói đầu Năng lợng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lợng mà con ngời có thể khai thác phổ biến hiện nay đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới. Đó là bởi vì để có năng lợng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lợng sơ cấp phải trải qua nhiều công đoạn nh khai thác, chế biến, vận chuyển và phân phối. Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật và các ràng buộc xã hội. Hiệu suất các công đoạn kể từ nguồn năng lợng sơ cấp đến năng lợng cuối nói chung là thấp. Vì vậy đề ra lựa chọn và thực hiện các phơng pháp biến đổi năng lợng từ nguồn năng lợng sơ cấp đến năng lợng cuối để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con ngời. Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng, 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 lợng sơ cấp nh: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng thành điện năng. Hiện nay ở nớc ta lợng điện năng đợc sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn nh thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu nh ở nớc 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 u 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 trớc khi thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu nh vậy, đồ án môn học đợc 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: 5 chơng. Các chơng 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 phơng án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phơng án tối u đến chọn khí cụ điện cho phơng án đợc lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A 0 . nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 1 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện 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 hớng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này. Sinh viên Nguyễn Văn Tờng nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 2 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện Chơng 1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Chất lợng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng 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 lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc 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 đợc các phơng 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 u 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. 1.1. Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 3 tổ máy công suất mỗi máy là 150 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại, điện áp định mức bằng 18 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 tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA X d X d X d TBB-165-2 3000 176,5 150 18 0,85 5,67 0,213 0,304 1,713 nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 3 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.2.1. Cấp điện áp máy phát Ta tính theo công thức P UF(t) = ( ) 100 t%P P UF max S UF(t) = ( ) cos tP UF 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 cos : Hệ số công suất phụ tải P max = 20 MW; cos = 0,84; U đm = 22 kV Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải nh sau: t(h) 0 ữ 6 6 ữ12 12ữ16 16 ữ 20 20 ữ 24 P% 80 90 100 90 80 P (MW) 16 18 20 18 16 S UF (MVA) 19,05 21,43 23,81 21,43 19,05 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S(MVA) 4 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện 1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) Phụ tải bên trung gồm 2 đờng dây kép và 1 đờng dây đơn P max = 150 MW, cos = 0,85 Công thức tính: P T (t) = ( ) 100 t%P .P Tmax S T (t) = ( ) cos tP T Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải t(h) 0 ữ 8 8 ữ 14 14ữ18 18 ữ 22 22 ữ 24 P% 80 90 100 90 80 P (MW) 120 135 150 135 120 S T (MVA) 141,18 158,8 176,47 158,8 141,18 Từ đó ta có đồ thị phụ tải bên trung: nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S(MVA) 5 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện 1.2.3. Cấp điện áp cao (220KV) Phụ tải bên cao gồm 1 đờng dây kép P max = 100 MW, cos = 0,85 Công thức tính: P C (t) = ( ) 100 t%P .P Tmax S C (t) = ( ) cos tP C Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải t(h) 0 ữ 6 6 ữ 24 P% 100 90 P (MW) 100 90 S T (MVA) 117,65 105,88 Từ đó ta có đồ thị phụ tải bên cao: 1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 4 máy phát có S đmF = 176,5MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là: S NM = 3 x 176,5 = 529,5 MVA S nm (t) = ( ) 100 t%P .S NM nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 25 50 75 100 125 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S(MVA) 6 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy. t(h) 0 ữ 8 8 ữ 12 12ữ18 18 ữ 24 P% 80 90 100 90 S NM (MVA) 423,6 476,55 529,5 476,55 1.2.5. Tự dùng của nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lợng điện tự dùng chiếm 6% 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 tS StS )( 6,04,0 100 % )( Trong đó: S td (t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t S NM : Công suất đặt của toàn nhà máy S NM (t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t : Phần trăm lợng điện tự dùng ( = 6 % ) Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: t(h) 0 ữ 8 8 ữ 12 12ữ18 18 ữ 24 P% 80 90 100 90 S td (MVA) 27,96 29,86 31,77 29,86 nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S(MVA) 7 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện 1.2.6. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. Toàn bộ công suất thừa của nhà máy đợc phát lên hệ thống qua đờng dây kép dài 100 km .Tổng công suất hệ thống S HT =2800 MVA. Dự trữ quay của hệ thống S dtHT = 250 MVA. Nh vậy phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: S NM (t) = S UF (t) + S T (t) + S C (t) + S VHT (t) + S td (t) Từ phơng trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: S VHT (t) = S NM (t) - S UF (t) - S T (t) - S C (t) - S td (t) Trong đó: S nm (t): Công suất nhà máy S UF (t): Công suất phụ tải máy phát S T (t) : Công suất phụ tải trung áp S td (t): Công suất tự dùng nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 8 S(MVA) Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy: t(h) 0ữ6 6ữ8 8ữ12 12 ữ14 14ữ 16 16ữ 18 18 ữ 20 20ữ 22 22ữ 24 S NM (t) 423,6 423,6 476,5 5 529,5 529,5 529,5 476,55 476,55 476,55 S UF (t) 19,05 21,43 21,43 23,81 23,81 21,43 21,43 19,05 19,05 S T (t) 141,1 8 141,1 8 158,8 158,8 176,47 176,47 158,8 158,8 141,18 S C (t) 117,65 105,8 8 105,8 8 105,88 105,88 105,88 105,88 105,88 105,88 S td (t) 27,96 27,96 29,86 31,77 31,77 31,77 29,86 29,86 29,86 S VHT (t ) 117,76 127,1 5 160,5 8 209,24 191,57 193,95 160,58 162,96 180,58 Đồ thị công suất phát về hệ thống nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S(MVA) 9 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện * Nhận xét chung : nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 10 t(h) S(MVA) S NM S VHT S T S C S td S Uf [...]... phơng án 2 và phơng án 3 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 đợc thiết kế nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 13 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện Chơng 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... phơng án 1 Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 29 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện HT ST N1 N2 B3 B2 B1 N3 N4 N3 F1 TD F2 F3 Lập sơ đồ thay thế EHT XHT N1 XD XC XH XC XB3 XH XT XF XF F1 XT F2 nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 XF F3 30 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện 3.2.2 Tính điện kháng các phần tử Điện kháng của hệ thống X HT = S cb 100 = = 0,04 S N 2500 - Điện kháng của... vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có 1.3 Chọn các phơng 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 phơng án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đợc tính... các nhận xét trên ta vạch ra 1 số phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Nó quyết định những đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế Cơ sở để vạch ra các phơng án là bảng phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung - Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền... Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: A = AB1 + AB2 = 2x16473,188.103 = 32946,376.103 KWh nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 24 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện Chơng 3 xác định dòng điện cỡng bức ,Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị của sơ đồ nối điện chính các phơng án A Xác định dòng điện cỡng bức 1 Xác định dòng điện cỡng bức phơng án 2 a) Cấp điện áp 220 KV - Mạch... bốn phơng án sau để lựa chọn: Phơng án 1: Phơng 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 máy biến áp tự ngẫu Phía 110KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp HT SC B1 F3 ST B3 B2 F1 F2 Phơng án 2: Phơng án này hai tổ máy đợc nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên lạc Còn phía 110KV đợc ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến... B2 B1 F2 F3 Phơng án 3: Phơng án này cả ba máy phát đợc nối cứng để cung cấp điện cho hai máy biến áp tự ngẫu Sơ dồ nh sau: nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 12 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện SC HT F1 ST F3 F2 Nhận xét: Phơng án 1 - Độ tin cậy cung cấp điện đợc đảm bảo - Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV đợc truyền trực tiếp lên hệ thống - Đầu t cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ... = 0,001 = 0 200 320 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = S 1 (U NC H + U NT H U NC T ) cb 200 S dmB = 1 ( 24 + 12 13) 100 = 0,036 200 125 3.2.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 31 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện a Tính dòng ngắn mạch tại N1 Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế, ta chọn kháng điện thanh góp sao cho: Sơ đồ thay thế: EHT XHT N1... 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 - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ với công suất nhỏ hơn 20% công suất bộ nên ta không phải dùng hệ thống thanh góp phát nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 11 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện - Không nối bộ hai máy phát với một máy. .. + 2,62 = 7,78 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = 2 kxk.IN1(0) = 2 1,8.9,08 = 23,11 KA b Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 ở cấp điện áp 110KV, tơng tự nh cấp điện áp 220KV nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống Sơ đồ thay thế nguyễn văn tờng - Lớp N1 - k41 35 Đồ áN MÔN HọC nhà máy điện EHT XHT XD N2 XC XC XH XB3 XH XF XF F1 XF F3 F2 Ta có sơ đồ thay thế rút gọn : EHT