Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÓ 4 TỔ MÁY VỚI TỔNG CÔNG SUẤT 400 MW (4x100 MW) Giáo viên hướng dẫn ĐÀO QUANG THẠCH.Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện được chia làm 6 chương: Chương I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chọn Máy Phát Điện. Chương II: Nêu các phương án và chọn MBA cho các phương án. Chương III: Tính toán chọn phương án tối ưu. Chương IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch. Chương V: Chọn khí cụ điện và dây dẫn. Chương VI: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng.
Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Nguyễn Trường Giang LỜI NÓI ĐẦU * * * Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. 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 mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện em được nhà trường và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 6 kV, phụ tải trung áp 110 kV và phát vào hệ thống qua đường dây 220 kV. Sau thời gian làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hư- ớng dẫn tận tình của thầy giáo TS Đào Quang Thạch đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh viên: Nguyễn Trường Giang eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 1 Chương I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1 Chọn máy phát điện Nhà máy nhiệt điện theo yêu cầu thiết kế có sông suất đặt là 400MW cung cấp điện cho phụ tải cấp trung áp 110kV với công suất cực đại là 180MW. Nhà máy nối với hệ thống bằng hai lộ đường dây 220kV. Ngoài ra nhà máy còn có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp máy phát với công suất cực đại là 12 MW. Nhà máy thiết kế bao gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 100MW. Ta chọn loại máy phát điện đồng bộ có các thông số sau: Loại máy S đm MVA P đm MW U đm kV I đm kA Cosφ X d ” X d ’ X d TBФ-100-2 125 100 10,5 6,475 0,8 0,183 0,263 1,79 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Điện năng là một dạng năng lượng không thể tích luỹ được (nói đúng hơn là chỉ có thể tích luỹ với một số lượng không đáng kể). Do đó để đảm bảo chất lượng điện năng cho các hộ tiêu thụ cũng như đảm bảo điều kiện cần cho chế độ xác lập tồn tại được thì tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy điện phát ra phải cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ luôn luôn biến đổi theo thời gian,do vậy việc lắm được quy luật biến đổi này có ý nghĩa rất quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống điện.Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý,đảm bảo các điều kiện kinh tế -kỹ thuật,nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Trong nhiệm vụ thiết kế, đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp đã được cho dưới dạng phần trăm công suất tác dụng cực đại P max và hệ số Cosφ nhờ đó ta tính được đồ thị phụ tải theo công suất biểu kiến như sau: S (t) = ( ) Cos P t với P (t) = ( ) 100 .% max PtP Trong đó : S (t) – Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA) Cosφ - Hệ số công suất trung bình của phụ tải. P (t) - Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t (MW) tính theo phụ tải tác dụng P%(t) của phụ tải cực đại P max . eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 2 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy Công suất phát của toàn nhà máy được cho trong nhiệm vụ thiết kế, ở đó công suất phát của toàn nhà máy tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P NM % = N M N M d m P 1 0 0 P Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến phát của nhà máy là: P NM = N M N M d m P % .P 1 0 0 S NM = NM P Cos φ Kết quả tính toán cho trong bảng 1.2 Bảng 1.2 T(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P NM % 80 80 90 85 100 100 85 85 P NM (MW) 320 320 360 340 400 400 340 340 S NM (MVA) 400 400 450 425 500 500 425 425 Dựa vào kết quả này ta vẽ được đồ thị phụ tải ngày của toàn nhà máy như hình 1.1 dưới đây. 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.1. Đồ thị phụ tải ngày của toàn nhà máy S NM (MVA) t(h) eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 3 1.2.2 Công suất tự dùng của nhà máy Nhà máy thiết kế có công suất tự dùng cực đại bằng 9% tổng công suất định mức. Đó là nguồn cung cấp khác nhau phụ vụ cho quá trình tự động hoá các tổ máy phát điện. Công suất tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần: một thành phần không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, chiếm khoảng 40%,thành phần thứ hai phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, chiếm khoảng 60%. Ta có thể tính công suất tự dùng tại các thời điểm khác nhau theo công thức: S tdt = S tdmax .(0,4 + 0,6. NMdm tNM S S )( ) Trong đó : S NMđm – Công suất đặt của nhà máy. S NM(t) - Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t. S tdt - Công suất tự dùng của nhà máy ứng với công suất phát S NM(t) S tdmax – Công suất tự dùng cực đại khi nhà máy phát 100% công suất đặt, do không biết hệ số Cosφ td nên có thể tính: S tdmax = α.S NMđm α = 6% Công suất đặt S tdmax = 0,09 .500 = 45 MVA Từ đó ta tính được biến thiên phụ tải công suất tự dùng trong ngày như bảng 1.3 dưới đây: Bảng 1.3 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 S NM 400 400 450 425 500 500 425 425 Std 26,4 26,4 28,2 27,3 30 30 27,3 27,3 Từ kết quả này ta vẽ được đồ thị phụ tải tự dùng của toàn nhà máy trong ngày như hình 1.2. eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 4 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.2. Đồ thị phụ tải tự dùng trong ngày 1.2.3 Công suất phụ tải điện áp trung 110kV Nhiệm vụ chính của nhà máy là cấp điện cho phụ tải trung áp với công suất cực đại là P Tmax = 180MW, Cosφ = 0,89. Biến thiên phụ tải trung áp hàng ngày của nhà máy theo nhiệm vụ thiết kế, ở đó ta có công suất phụ tải trung áp tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P T %(t) = T T m a x P ( t ) .1 0 0 P Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải trung áp tại thời điểm t là: S td (MVA) t(h) eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 5 P T (t) = T% Tmax P (t).P 100 Và S T (t) = T T P ( t) C o s φ Từ đó ta tính được biến thiên phụ tải trung áp trong ngày như bảng 1.4 dưới đây: Bảng 1.4 t(h) 0-6 6 8 8 12 12 14 14 18 18 20 20 22 22 24 Pt(%) 70 70 90 85 100 90 80 70 Pt(MW) 126 126 162 153 180 162 144 126 St(MVA ) 141.57 141.57 182.02 171.91 202.25 182.02 161.8 141.57 Bảng 1.4. Biến thiên công suất phụ tải trung áp trong ngày. Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị ngày của phụ tải trung áp như hình 1.3 : 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải ngày của phụ tải trung áp 110kV S t (MVA) t(h) eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 6 1.2.5 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Ngoài nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải trung áp 110kV và liên lạc với hệ thống,nhà máy còn có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát với công suất cực đại là là 16,8MW, Cosφ = 0,8. Biến thiên phụ tải cấp điện áp máy phát hàng ngày của nhà máy theo nhiệm vụ thiết kế, ở đó ta có công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tính theo phần trăm được cho bởi công thức; P mf %(t) = m f M a x P ( t ) .1 0 0 P Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t là : P mf (t) = mf% Max P (t).P 100 Và S mf (t) = m f P ( t) C o s φ Từ đó ta tính được biến thiên phụ tải cấp điện áp máy phát trong ngày như bảng 1.5 dưới đây. Bảng 1.5 t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P mf (%) 65 70 100 80 85 90 70 70 P mf (MW) 7,8 8,4 12 9,6 10,2 10,8 8,4 8,4 S mf (MVA ) 8,97 9,66 13,79 11,03 11,72 12,41 9,66 9,66 Bảng 1.5 Biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp máy phát của nhà máy. Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như hình1.4 eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.5 Công suất phát về hệ thống Nhà máy điện liên lạc với hệ thống nhằm mục đích vận hành hệ thống điện được kinh tế và hiệu quả,tăng cường dự trữ công suất trong hệ thống. Nhà máy điện liên lạc với hệ thống bằng hai lộ đường dây 220kV. Dựa vào công suất phát của nhà máy và yêu cầu của phụ tải tại các thời điểm khác nhau ta có thể xác định được công suất phát về hệ thống theo công thức sau : S VHT (t)= S NM (t) – [S T (t) + S mf (t) +S td (t)] Trong đó : S VHT (t) - Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t S NM (t) -Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t S T (t) - Phụ tải trung áp tại thời điểm t S mf (t) - Phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t S TD (t) - Phụ tải tự dùng tại thời điểm t Từ công thức trên ta tính được cống suất phát về hệ thống như bảng 1.6 dưới đây : S mf (MVA) t(h) eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 8 t(h) 0-6 6 8 8 12 12 14 14 18 18 20 20 22 22 24 S NM (MVA) 400 400 450 425 500 500 425 425 S td (MVA) 26,4 26,4 28,2 27,3 30 30 27,3 27,3 S t (MVA) 141,57 141,57 182,02 171,91 202,25 182,02 161,8 141,57 S umf (MVA) 8,97 9,66 13,79 11,03 11,72 12,41 9,66 9,66 S VHT (MVA) 223,06 222,37 225,98 214,76 256,03 275,56 226,25 246,47 Bảng 1.6 Biến thiên công suất phát về hệ thống. Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy như hình dưới đây. eBook for You Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Nguyễn Trường Giang 9 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S NM S NM (t) S VHT (t) S t (t) S td (t) S mf (t) eBook for You [...]... (kA) 220 0,7 24 3AQ1 245 4 40 100 110 0, 648 3AQ1 145 4 40 100 10,5 7,217 8BK41 12 12,5 80 225 220 0,7 24 3AQ1 245 4 40 100 110 0, 648 3AQ1 145 4 40 100 10,5 7,217 8BK41 17,5 12,5 80 225 I II eBook for You (kV) Nguyễn Trường Giang 27 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Để xác định được phương án thiết kế tối ưu, ta cần tiến hành so sánh hai phương án theo chỉ tiêu kinh tế: Phương án nào có... 125 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện StB2 ShB2 ∆A2i -46 ,71 -46 ,71 -26 ,49 -31, 54 -16,38 -26 ,49 -36,60 -46 ,71 64, 82 64, 47 86,50 75,83 111, 64 111,29 76,52 76,52 141 526 46 659 160535 61819 133565 1 349 71 63816 6 641 6 Ta được: ∆A2 = Σ∆A2i = 809,31 MWh Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là: ∆ATB2,3 = 2.( ∆A1 +∆A2) = 2.(1051,02 + 809,31) = 3720,66 MWh Như vậy tổn thất điện năng... thống điện chưa kể nhà máy thiết kế là SHT = 3750 MVA với dự trữ quay là 7% tương đương với công suất dự trữ là SdtHT = 7%.3750 = 262,5 MVA lớn hơn công suất của một tổ máy phát và nhỏ hơn công suất phát về hệ thống cực đại Như vậy có thể thấy nhà máy có vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho phụ tải trung áp và hệ thống Nguyễn Trường Giang 10 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện. .. cuộn dây B1 và B4 Để thuận tiện trong vận hành các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây F1-B1 và F4-B4 thường được cho vận hành với phụ tải bằng phẳng cả năm .Với công suất tải của mỗi máy là: SB1 = SB4 = SđmF - Stdmax 30 = 125 = 117,5 MVA 4 4 Nguyễn Trường Giang 15 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện - Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 Công suất qua cuộn dây điện áp cao được... cùng phương án II để so sánh tính toán nhằm xác định được phương án tối ưu ST ~ 220kV 110 kV B1 ~ F1 eBook for You II.2 Chọn máy biến áp: II.2.1 Phương án I B2 B3 B4 ~ ~ F2 ~ F3 F4 1) Chọn máy biến áp: a) Chọn máy biến áp bộ B1 và B4 Công suất máy biến áp bộ B1 và B4 được chọn theo điều kiện: SB1 = SB4 ≥ SđmF = 125 MVA Nguyễn Trường Giang 14 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Tra bảng... 54, 37 64, 49 SctB2=SctB3 12, 04 12, 04 32,26 27,21 42 ,37 32,26 22,15 12, 04 SchB2=SchB3 64, 82 64, 47 86,50 75,83 111, 64 111,29 76,52 76,52 3) Kiểm tra khả năng quá tải của các máy biến áp a) Các máy biến áp nối bộ B1 và B4 - Các máy biến áp nối bộ B1 và B4 được chọn với công suất bằng công suất của các máy phát điện Đồng thời luôn được vận hành với phụ tải bằng phẳng cả năm (trừ khi bị sự cố) với công suất. .. cấp điện thì phương án II còn có ưu điểm là vận hành bảo dưỡng các thiết bị dễ dàng hơn do chủng loại máy biến áp ít hơn, Phân bố công suất trong các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu phù hợp hơn so với phương án I do đó vận hành đơn giản hơn Kết luận: Như vậy ta chọn phương án II là phương án thiết kế Nguyễn Trường Giang 33 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Chương IV: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN... Khi đó phân bố công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu như sau : Phân bố công suất cuộn hạ : Nguyễn Trường Giang 16 eBook for You Bảng 2.1 Phân bố công suất các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện S td 4 - S u m f 2 = 125 - 3 0 11, 72 = 111, 64 MVA 2 4 Phân bố công suất phía trung : SCT = STmax / 2 = 202,25/2 = 101,13 MVA Phân bố công suất cuộn cao:... cấp điện áp máy phát được lấy rẽ nhánh ở đầu cực máy phát, không Nguyễn Trường Giang 11 eBook for You Chương II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện cần thanh góp điện áp máy phát Phụ tải trung áp 110kV lúc cực tiểu là STmin = 141 ,57MVA, lúc cực đại là STmax = 202,25MVA Do đó có thể ghép một hoặc hai bộ máy phát - máy biến áp bên trung áp Nhà máy. .. toán Nguồn cung cấp khi ngắn mạch tại N1 là tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống -Để chọn các khí cụ điện mạch 110kV ta lấy điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110kV là điểm ngắn mạch tính toán Nguồn cung cấp khi ngắn mạch tại N2 là tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Nguyễn Trường Giang 34 Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện -Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện: Điểm . ,kW U N % I 0 % ∆P 0 ∆P N U C U T U H C-T C-H T-H C-T C- H T-H 250 242 121 10,5 120 520 - - 11 32 20 0,5 Trường hợp này máy biến áp chỉ cho ∆P N C-T do đó ta có thể lấy: ∆P N C-H =∆P N C-T = 0,5∆P N.C-T = 0,5.520 =. máy biến áp loại ΑΤДЦТН - 250 có thông số sau: S đm MVA Điện áp danh định kV Tổn thất ,kW U N % I 0 % ∆P 0 ∆P N U C U T U H C-T C-H T-H C-T C-H T-H 250 242 121 10,5 120 520 - - 11 32 20 0,5 Trường. 0 S NM = NM P Cos φ Kết quả tính toán cho trong bảng 1.2 Bảng 1.2 T(h) 0-6 6-8 8-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 P NM % 80 80 90 85 100 100 85 85 P NM (MW) 320 320 360 340 400 400 340 340 S NM (MVA) 400 400 450 425 500 500 425 425 Dựa