Đang tải... (xem toàn văn)
Bấm nhận dạng mó, rồi copy đoạn text bạn cần chuyển mó, rồi nhấn lại vào nhận dạng mó, rồChương I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. I.1.Chọn máy phát điện Nhà máy thiết kế có tổng công suất 5150 MW = 750 MW. Do đ• biết số lượng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay được loại máy phát sau: + Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-150-2 có các thông số như bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Ký hiệuS MVAP MWcos U KVI KAĐiện kháng tương đối Xd’’Xd’Xd TB-150-21751500,8610,54,1250,1460,2171,66 i chọn to Unicode
nhà máy điện Lời nói đầu Lời nói đầu * ******* * Trong giai đoạn đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển của đất nớc .Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện , tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nớc. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong môn học Nhà máy điện và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Phạm Văn Hoà ,em đã hoàn thành nhiệm vụ thiét kế môn học nhà máy điện Em xin chân thành cám ơn sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong Bộ môn trong quà trình thiết kế môn học qua đó giúp cho em nhiều kinh nhiệm để chuẩn bị cho quá trình tốt nghiệp sắp tới Sinh viên thực hiện NGUyễn THế VĩNH Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 2 nhà máy điện Chơng I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. I.1. Chọn máy phát điện Nhà máy thiết kế có tổng công suất 5ì150 MW = 750 MW. Do đã biết Do đã biết số l số l ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp. sẽ giảm thấp. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đ phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đ ợc loại máy phát sau: ợc loại máy phát sau: + Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-150-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Ký hiệu S MVA P MW cos U KV I KA Điện kháng t Điện kháng t ơng đối ơng đối X X d d X X d d X X d d TB-150- 2 175 150 0,86 10,5 4,125 0,146 0,217 1,66 I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp Để đảm bảo vận hành an toàn , 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. 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. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max và hệ số cos tb của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến theo công thức sau : Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 2 nhà máy điện TB t t Cos P S = với : 100 P%.p P max t = Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t cos TB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải P% : Phần trăm công suất cực đại. P max : Công suất của phụ tải cực đại I.2.1 Đồ thị phụ tải nhà máy . Từ P NMđm = 750 MW ; cos NM = 0,86 Theo công thức tổng quát (4) tính toán đợc kết quả nh bảng 1.1 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.1 B ảng 1.1 t(h) 0-10 10-14 14-18 18-22 22-24 P NM % 80 90 100 90 80 P NM (MW) 600 675 750 675 600 S NM (MVA) 698 785 872 785 698 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH t (h) 8 1 2 1 6 S 220 (M VA) 4 00 3 00 2 00 1 00 0 2 4 27 6,241 32 2,699 30 6,047 Trang 3 nhà máy điện Đồ thị phụ tải nhà máy (Hình 1.1 ) I.2.2 Đồ thị phụ tải địa phơng (22 kV) . Theo nhiệm vụ thiết kế : P 22m = 26 MW ; cos tb = 0,86 Tính toán tơng tự ta đợc kết quả nh bảng 1.2 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.2 Bảng1.2 t(h) 0-8 8-12 12-14 14-16 16-20 20-22 22-24 P 22 % 80 70 80 90 100 90 80 P 22 (MW) 20,8 18,2 20,8 23,4 26 23,4 20,8 S 22 (MVA) 23 21 23 27 30 27 23 đồ thị phụ tảI địa phơng hình 1.2 I.2.3 Đồ thị phụ tải trung áp (110 kV) . Nhiệm vụ thiết kế cho : P 110 m = 240 MW ; cos = 0,87 Ta tính đợc kết quả nh bảng 1.3 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.3 Bảng1.3 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH t (h) 8 1 2 1 6 S 220 (M VA) 4 00 3 00 2 00 1 00 0 2 4 27 6,241 32 2,699 30 6,047 Trang 4 nhà máy điện t (h) 0-6 6-10 10-14 14-16 16-20 20-24 P 110 % 90 90 80 90 100 90 80 P 110 (MW) 216 216 192 216 240 216 192 S 110 (MVA) 248 248 220 248 276 248 220 Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV ( Hình 1.3 ) I.2.4 Đồ thị phụ tải cao áp (220 kV) . Nhiệm vụ thiết kế cho : P 220 m = 300 MW ; cos =0.87 Ta tính đợc kết quả nh bảng 1.4 và đồ thị phụ tải cho trên hình 1.4 Bảng1.4 t (h) 0-8 8-12 12-16 16-24 P 220 % 90 90 100 90 80 P 220 (MW) 270 270 300 270 240 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH S 110 (M VA) 1 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 8 1 2 1 6 2 4 t(h) 12 2,5 17 5 14 0 12 2,5 Trang 5 nhà máy điện S 220 (MVA) 310 310 345 310 276 Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV ( Hình 1.4 ) IV. Đồ thị phụ tải tự dùng. Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện đợc tính theo công thức sau S td = .S NMdm ( 0,4 + 0,6 NMdm NM S S ) MVA Trong đó : = 6% là phần trăm lợng điện tự dùng của nhà máy mà nhiệm vụ thiết kế đã cho. S NM : là tổng công suất phát của nhà máy tại thời điểm theo bảng 1.1 Ta có S NMdm = 0,86 750 = 872 MVA Từ đó ta đợc bảng kết quả tính toán phụ tải tự dùng của nhà máy nh bảng 1.5 và đồ thị cho trên hình 1.5 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH S 110 (M VA) 1 80 1 60 1 40 1 20 1 00 0 8 1 2 1 6 2 4 t(h) 12 2,5 17 5 14 0 12 2,5 Trang 6 nhà máy điện Bảng 1.5 t (h) 0-10 10-14 14-18 18-22 22-24 S NM (MVA) 698 785 872 785 698 S td (MVA) 46 46 49 49 52 49 46 Đồ thị phụ tải tự dùng (Hình 1.5) V. Cân bằng công suất phát vào hệ thống (220 kV). Công thức cân bằng công suất toàn nhà máy. S NM = S 220 + S 110 + S 22 + S td + S VHT + S Với S là tổn thất công suất trong hệ thống tại thời điểm t. Sơ bộ bỏ qua thành phần này. Vậy công suất nhà máy phát vào hệ thống đợc tính theo công thức sau : S VHT = S NM - ( S 110 + S 22 + S td + S 220 ) Qua tính toán ta đợc kết quả nh bảng 1.6 và đồ thị cho trên hình 1.6 Bảng 1.6 t (h) 0-6 6-8 8- 10 10- 12 12- 14 14- 16 16- 18 18- 20 20- 22 22- 24 S NM (MVA) 698 698 698 785 785 872 872 785 785 698 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH t (h) 8 1 2 1 6 S 220 (M VA) 4 00 3 00 2 00 1 00 0 2 4 27 6,241 32 2,699 30 6,047 Trang 7 nhà máy điện S 220 (MVA) 310 310 345 345 310 310 276 276 276 276 S 110 (MVA) 248 220 220 248 248 276 248 248 220 220 S 22 (MVA) 23 23 21 21 23 27 30 30 27 23 S td (MVA) 46 46 46 49 49 52 52 49 49 46 S VHT (MVA) 71 99 66 122 155 207 266 182 213 133 Đồ thị phụ tải cung cấp cho hệ thống 220kV (Hình 1.5) Từ các kết quả tính toán với các phụ tải trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy nh hình 1.7 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH t (h) 8 1 2 1 6 S 220 (M VA) 4 00 3 00 2 00 1 00 0 2 4 27 6,241 32 2,699 30 6,047 t (h) S (MVA) 5 00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 8 1 2 1 6 2 4 47 0,588 58 8,235 52 9,412 6 00 27 6,241 32 2,699 30 6,047 12 2,5 17 5 14 0 41, 412 47, 058 44, 235 47 0,588 27 6,241 12 2,5 41, 412 30, 435 43, 478 39, 13 30, 435 S NM S HT S 110 S td S 22 Trang 8 nhà máy điện Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy (Hình 1.6) Nhận xét : Qua kết quả và đồ thị phụ tải ta thấy nhà máy luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phía tự dùng, địa phơng, trung áp và phát lên hệ thống một lợng công suất cực đại S 220 max = 276 MVA nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống là 250 MVA I.3 Đề xuất phơng án nối điện chính Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại lợi ích kinh tế lớn mà còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật Cơ sở để để xác định các phơng án có thể là số lợng và công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới và phụ tải tơng ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện và lới điện Chọn phơng án nối dây sơ bộ theo một số nguyên tẵc sau : +) Nếu S uF max (15ữ23)% S đmF thì không cần thanh góp điện áp máy phát +) Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lợng máy phát nối vào thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo phụ tải địa phơng và tự dùng +) Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi 0,5 thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp. +) Sử dụng số lợng bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó. Nếu cấp điện áp 110 kV thì điều kiện ghép bộ bên trung phải S T min S bộ trung S T min +) Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm bảo S bộ S dự phòng ht +) Nếu phụ tải U T quá nhỏ thì không nhất thiết dùng MBA 3 cuộn dây ,TN liên lạc mà chỉ coi đó là một trạm địa phơng đợc lấy điện từ thanh góp cao hoặc từ đầu cực máy phát Nhà máy có 5 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 150 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 9 nhà máy điện Vì (15% - 23%)S dmF = (15% - 23%).175 = (26,25 40,25) Nên U UF Max = 21.176 >(11,25 17,25) Cần thanh góp phía hạ áp Dự trữ quay của hệ thống S dp = 100 MVA.Ta không thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì S bộ = 2.75 = 150 MVA > S dp ht = 100 MVA Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau: Phơng án I: Hình 2-1: Sơ đồ nối điện phơng án 1 Phơng án II: Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH G 5 G 4 G 1 G 2 G 3 S 220max = 345 MVA S 220min = 276 MVA S 110max = 276 MVA S 110min = 220 MVA 10,5/22 kV Hình 2.1 T 5 T 4 T 1 T 2 T 3 G 5 G 1 G 2 G 3 G 4 10,5/22 kV S 220max = 345 MVA S 220min = 276 MVA S 110max = 276 MVA S 110min = 220 MVA T 5 T 2 T 1 T 3 T 4 Trang 10 [...]... đó tổn thất điện năng của T3, T4 cũng giống nh tổn thất của T3 đã tính ở phơng án I A T3 = A T4 = 3976 MWh 2 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T5 áp dụng công thức 24 A T5 = P0 T + PN S t i =1 2 i STdm i 3 65 Máy biến áp T5 kiểu TDU - 1 75/ 242 có P0 = 1 15 kW ; PN = 380 kW Do đó tổn thất điện năng của T5 cũng giống nh đã tính ở phơng án I A T5 = 3046 MWh 3 Tổn thất điện năng hàng năm của máy. .. 0,0 151 = 0,0371 X 2 = X 3 = X G4 + X T4 = 0,088 + 0, 155 5 = 0,24 35 X 4 = X 5 =X H1 + X G1 = 0,082 + 0, 155 5 = 0,23 75 X 6 = X T3 HT G3 = 0,084 + 0, 155 5 = 0,23 95 +X Dùng biến đổi song song ta đợc hình 3 - 4 X1 N1 X8 X7 X9 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH G4 ,5 Hình 4-4 G1,2 X6 G3 Trang 27 nhà máy điện Với X7 = X 2 ì X 3 0,24 35 = = 0,1217 X2 + X3 2 X C 0,046 = = 0,023 2 2 X ì X 5 0,23 75 X9 = 4 = = 0,1187 X4 + X5... sơ đồ thay thế hình 3 - 2 biến đổi nối tiếp ta có sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N3 hình 3 - 11 HT X1 XC X2 X6 X3 X4 G5 XC G4 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH X5 G1 Hình 4-11 G3 N 3 Trang 33 nhà máy điện Trong đó X1 = X HT + X d = 0,022 + 0,0 151 = 0,0371 X 2 = X 3 = X G4 + X T4 = 0,088 + 0, 155 5 = 0,24 35 X 4 =X H1 + X G1 = 0,082 + 0, 155 5 = 0,23 75 X 5 = X H = 0,082 X 6 = X T3 + X G3 = 0,084 + 0, 155 5 = 0,23 95. .. 2.4)]} = 1 05, 2 + 363,808 = 14 15, 008 MWh Từ các giá trị tổn thất điện năng trên ta có tổng tổn thất điện năng hàng năm của phơng án I là A T1 = 0,12.8760 + AI = 2.AT + AT + 2.AT = 2.14 15, 008 + 350 3,117 + 2. 350 3,161 = 13339, 455 MWh 1 3 4 Tính % tổn thất điện năng A % = A 100 A Với A là tổng điện năng qua các MBA cho phụ tải chính là lợng điện năng tiêu thụ ở cao áp và trung áp Ta có 24 A = 3 65. (SiT t... 60,6712.4)]} = 1 051 ,2 + 669,076 = 1720,276 MWh Tổng tổn thất điện năng hàng năm của phơng án II là AII = 2.AT 1 + 2.AT 3 + AT 5 = 2.1720,276 + 2. 350 3,117 + 350 3,16 = 13949,947 MWh ở phơng án I ta đã tính đợc : A = 29 652 13,28 MWh Vậy A% của phơng án II là A % = A II 13949,947 100 = 100 = 0,47% A 29 652 13,28 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 22 nhà máy điện Nh vậy tổn thất điện năng ở hai phơng án là tơng đơng... MWh 1 75 2 2 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T4, T5 áp dụng công thức 24 AT4 = P0.T + Pn S t i =1 2 i STdm i 3 65 Máy biến áp T4, T5 là MBA kiểu TDU-1 75/ 243 Có P0 = 1 15 kW ; Pn = 380 kW Do đó ta có AT4 = 0,1 15 8760 + 0,38 164,6 2.24 3 65 = 3046 MWh 1 75 2 3 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T1, T2 Để tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu ta coi MBA tự ngẫu nh máy biến áp... cong tính toán của máy phát điện tua bin hơi Ta có I0 = 0, 45 I =0,48 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống IHT(0) = 0, 45 IHT( ) = 0,48 SHT 6000 = 0, 45 = 6,7776 kA 3U tb 3 ì 230 SHT 6000 = 0,48 = 7,2294 kA 3U tb 3 ì 230 Điện kháng tính toán về phía nhà máy X ttNM = X11 S NMdm 5 ì 117,647 = 0, 055 6 = 0,327 Scb 100 Tra đờng cong tính toán ta đợc I0 = 3,1 Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 29 nhà máy điện I =... C ) = 3 65[ (122 ,5. 16 + 1 75. 4 + 140).0,8 + i =1 + (276,241.16 + 322,699.4 + 306,047.4).0,8] = 29 652 13,28 MWh Vậy A % = 13339, 455 100 = 0, 45% 29 652 13,28 Kết quả này phù hợp với thực tế II Phơng án II 1 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3, T4 áp dụng công thức 24 A = P0 T + PN S t i =1 2 i STdm i 3 65 Máy biến áp T3, T4 kiểu TDU - 1 75/ 124 có Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 21 nhà máy điện P0... = (11 + 20 32) = 0 ,5 N N N N 2 2 1 1 U H % = (U C - H + U T - H U CT %) = (32 + 20 11) = 20 ,5 N N N N 2 2 - Do đó điện kháng của MBA tự ngẫu Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 25 nhà máy điện U C % Scb 11 ,5 100 XC = N = = 0,046 100 STdm 100 250 U T % Scb 0 ,5 100 XT = N = = 0,002 = 0 100 STdm 100 250 U H % Scb 20 ,5 100 XH = N = = 0,082 100 STdm 100 250 - Điện kháng máy phát điện X G = X 'd' Scb... Chọn máy biến áp T5 Máy biến áp T5 đợc chọn theo công suất máy phát điện : STdm SGdm Với SGđm= 1 75 MVA Từ đó ta chọn loại TDU - 1 75/ 242 Thông số kỹ thuật nh bảng 3.2 3 Chọn máy biến áp liên lạc T1, T2 Máy biến áp T1, T2 đợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải Có công suất định mức đợc chọn theo công thức Sinh viên:NGUYễN THế VĩNH Trang 15 nhà máy điện ST1đm = ST2đm 1 1 SGđm = 1 75 = 350