Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Nhu cầu về năng lượng nói chung, và nhu cầu về năng lượng điện nói riêng ngày càng gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nước trên thế giới. Việc sử dụng các nguồn năng lượng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lượng mới, trong đó có năng lượng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lượng mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện. Em được giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV. Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy . Em xin được trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện - Khoa điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đã trang bị kiến thức cho em trong quá trinh học. Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà. Đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này. Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy, cô giáo trong hội đồng coi và chấm thi tốt nghiệp chỉ dẫn và giúp đỡ. Em xin trân trọng cảm ơn ! Sinh viên Trần Việt Hưng 1 Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp PHẦN I PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI 440MW. CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI - CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY. 1-1. Chọn máy phát điện. Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng. Ngoài ra với khả năng điều chỉnh được công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức P = 110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là: TB φ - 120 -2T 3 : với các thông số kỹ thuật nh bảng 1-1 sau: Bảng 1- 1 S (MVA) P (MW) n (V/p) U (kV) Coϕ I dmStato (A) I dmRoto (A) X d ’’ X d ' X d 129,412 110 3000 10,5 0,85 7760 1830 0,190 0,278 1,91 1-2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện). Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là vô cùng quan trọng. Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian. Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm được dạng đồ thị phụ tải là một điều rất quan trọng với người thiết kế và người vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn được phương án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lượng của máy biến áp, phân bố được công suất tối ưu giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lượng và tính toán tổn thất trong máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp được chọn theo công suất biểu kiến mặt khác hệ số Cosϕ của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. Công thức chung để tính toán thiết kế nh sau: S = max . .100 % P Cos P ϕ (1-1) 2 Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Trong đó: S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp. P max : Công suất tác dụng cực đại. P % : Công suất tính theo % của công suất cực đại. Cos ϕ : Hệ số công suất phụ tải. Sơ đồ chung của một nhà máy điện 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Phụ tải nhà máy theo thời gian được xác định theo công thức (1-1) với P max = 440 (MW). Cosϕ = 0,85 => S NMmax = ϕ Cos Pmax = 85,0 440 =517,647 (MVA) Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2: Bảng 1-2 Thời gian t(h) 0÷10 10÷12 12÷18 18÷24 S TNM % 80 90 100 90 S TNM (t) (MVA) 414,118 465,882 517,647 465,882 Ta có đồ thị phụ tải sau: 3 ~ 0 200 400 500 600 414,118 465,882 517,647 465,882 t(h) S TNM (MVA) 10 12 18 24 M¸y biÕn ¸p S UF S TD HT S C S T F Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 1.2.2 Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV. Đồ thị phụ tải trung áp 110kV cũng được xác định tương tự nh trên với P max = 160 (MW). Cosϕ = 0,86. => S max T = 86,0 160 max = ρ Cos P = 186,047 (MVA). Kết quả tính toán được ghi ở bảng 1-3. Bảng 1-3 Thời gian t(h) 0÷6 6÷10 10÷14 14÷16 16÷20 20÷24 S T % 90 80 90 100 90 80 S T (t) (MVA) 167,442 148,837 167,442 186,047 167,442 148,837 Ta có đồ thị phụ tải sau: 4 0 167,442 t(h) S T (MVA) 167,442 148,837 186,047 167,442 148,837 200 100 0 150 6 10 14 20 24 16 ~ 0 Phn I-Thit k phn in nh mỏy nhit in ỏn tt nghip Hỡnh 1-2: th ph ti ngy ờm trờn trung ỏp 1.2.3 th ph ti cp in ỏp mỏy phỏt. Vi :U m = 10,5 kV P max = 18 (MW). Cos = 0,83 . => S max UF = 21,687 (MVA). Kt qu tớnh toỏn c ghi bng 1-4: Bng 1-4 Thi gian t(h) 0ữ8 8ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ22 22ữ24 S UF % 80 70 80 90 100 90 80 S UF (t) (MVA) 17,349 15,181 17,349 19,518 21,687 19,518 17,349 Ta cú th ph ti sau: ` 1.2.4 th ph ti t dựng. 5 17,349 15,181 17,349 21,687 19,518 19,581 17,349 20 15 10 S UF (MVA) Hình 1-3: Đồ thị phụ tải ngày đêm cấp điện áp máy phát 8 12 14 16 18 22 24 0 t(h) Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Đồ thị phụ tải tự dùng được xác định theo công thức sau: S TD (t) = α . ).6,04,0( )( NM t NM TD NM S S Cos p + ϕ (1-2) Trong đó: S TD (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. P NM = 440 MW công suất tác dụng của nhà máy. S NM (t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. S NM : Công suất đạt của toàn nhà máy. S NM = 517,647MVA. α: Số phần trăm lượng điện tự dùng (α = 7%). TD Cos ϕ =0,82. Kết quả tÝnh toán được ghi ở bảng 1-5 : Bảng 1-5 Thời gian t(h) 0÷10 10÷12 12÷18 18÷24 S NM (t) (MVA) 414,118 465,882 517,647 465,882 S TD (t) (MVA) 33,054 35,307 37,561 35,307 Ta có đồ thị phụ tải nh sau: Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy 1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV. 6 0 35,307 F2 35,307 37,651 33,054 40 30 20 10 12 18 24 t(h) Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Với: P max =130 MW. Cosϕ = 0,86. => S Cmax = == 86,0 130 max ϕ Cos P 151,163 (MVA). Kết quả tính toán được ghi ở bảng 1-6: Bảng 1-6 Thời gian t(h) 0÷4 4÷12 12÷20 20÷22 22÷24 S C % 70 80 90 100 80 S C (t) (MVA) 105,814 120,930 136,047 151,163 120,930 Hình 1-5 Đồ thị phụ tải ngày đêm bên cao áp. 1.2.6. Công suất phát vào hệ thống. Công suất phát vào hệ thống được xác định theo công thức sau: S VHT (t) = S TNM (t) - [ S TD (t) + S T (t) + S UF (t) + S C (t)] Trong đó: S NM (t): Công suất của nhà máy tại thời điểm t S TD (t): Công suất tự dùng tại thời điểm t. S T (t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t. S UF (t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t. S C (t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t. Kết quả tính toán được ghi ở bảng 1- 7: Bảng 1-7 7 0 105,814 t(h) S C (MVA) 136,047 120,930 151,163 120,930 150 100 50 4 12 20 22 24 Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp t(h) 0÷ 4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 S NM (t) 414,118 414,118 414,118 414,118 465,882 517,647 517,647 517,647 465,882 465,882 465,882 S TD (t) 33,054 33,054 33,054 33,054 35,307 37,561 37,561 37,561 35,307 35,307 35,307 S C (t) 105,814 102,930 102,930 102,930 102,930 136,407 136,407 136,047 136,407 151,163 102,930 S T (t) 167,442 167,442 148,837 148,837 167,442 167,442 186,047 167,442 167,442 148,837 148,837 S UF (t) 17,349 17,349 17,349 15,181 15,181 17,349 19,518 21,687 19,518 19,518 17,349 S VHT (t) 90,459 75,343 93,948 96,116 127,022 159,248 138,474 154,910 107,568 111,057 143,459 Ta có đồ thị phụ tải nh sau: Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 100 150 200 250 300 350 400 450 500 50,403 17,349 48,235 50,488 15,181 17,349 17,349 19,518 19,5 18 21,687 54,910 57,079 59,248 54,825 52,656 358,314 320,170 379,173 362,737 358,399 318,002 338,860 414,118 S NM 465,882 465,882 S VHT S T S UF S TD 338,775 323,659 322,423 354,825 217,845 199,240 197,072 217,930 222,352 243,126 226,690 222,267 203,662 201,493 S C 50 S (MVA) 517,647 Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp 1.3. Chọn các phương pháp nối dây: Qua kết quả tính toán cân bằng công suất ta nhận thấy nhiệm vụ chính của nhà máy thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện qua lưới điện 220kV và cung cấp cho phụ tải cấp điện áp 110kV và 220 kV. Nh vậy ta có thể đưa ra một số nhận xét về xây dựng các phương án nối dây nh sau: - Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 đầu cực máy phát. Vậy mỗi tổ trích một lượng điện: 2 max UF S = 2 687,21 =10,844 (MVA) Khi đó lượng điện cấp cho phụ tải địa phương chiếm: 15(%) 8,379(%) 412,129.2 100.687,21 .2 100. max <== dmF UF S S Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải địa phương. U C = 220kV; U T = 110kV Trung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp. Mặt khác hệ số có lợi là α = 5,0 220 110220 = − = − C TC U UU Do vậy có thể dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc - Cấp điện áp 110KV có công suất :S Tmax = 186,047 (MVA) 9 Phần I-Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp S Tmin = 148,837(MVA) Mà: S dmF = 129,4(MVA).Vậy có thể ghép từ 1÷2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha hai cuộn dây lên thanh góp 110 kV. - Cấp điện áp 220kVcó: Phụ tải cao220kV: S Cmax =151,163 (MVA) S Cmin =105,814 (MVA) Công suất phát về hệ thống: S HTmax = 159,248 (MVA) S HTmin = 75,343MVA) S dt = 200(MVA) Do vậy có thể ghép từ 2 đến 3 bộ máy phát - máy biến áp kể cả máy biến áp tự ngẫu và 2 cuộn dây bên cao áp. Trên cơ sở phân tích trên, ta có thể đưa ra 1 số phương án nối dây nh sau: 1.3.1 Phương án I: (Hình 2-1) Ở phương pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp. Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu. S c S T 10 F4 AT1 H T ~ ~~~ F2 F1 F3 220kV 110kV AT2 T3 T4 [...]... 2.2.a Tớnh tn tht in nng trong mỏy bin ỏp - Tớnh tn tht in nng trong mỏy bin ỏp ba pha 2 cun dõy T 3 ; T4, vỡ mỏy bin ỏp vn hnh c lp nờn tn tht in nng trong mỏy bin ỏp 3 pha 2 cun dõy c xỏc nh nh sau: A = n P0.T + nPN ( Sb 2 ) T S dm Trong ú : n: s mỏy bin ỏp P0 : tn tht khụng ti ca mỏy bin ỏp PN : tn tht ngt mch ca mỏy bin ỏp Sb: Cụng sut ti qua mt mỏy bin ỏp T = 8760h s gi lm vic trong 1 nm ca mỏy bin... bin ỏp t ngu thỡ h thng huy ng lng cụng sut thiu ht Nh vy mỏy bin ỏp va chn l phự hp 2.2.b Tớnh toỏn tn tht in nng trong cỏc mỏy bin ỏp -Tn tht in nng trong mỏy bin ỏp T1: 2 Sb T = 0 + N S dmT 1 Trong ú : T- thi gian lm vic ca mỏy bin ỏp T= 8760 h Sb- ph ti ca mỏy bin ỏp trong thi gian T Mỏy bin ỏp T1 cú cỏc s liu sau: P0 =115 (kw) = 0, 115 (MW) PN =380 (kw) = 0,380 (MW) Sb = 120,022... Tớnh toỏn tn tht in nng trong mỏy bin ỏp t ngu AT 1; AT2 Cụng thc tớnh nh sau: C C S i A = n P0.T + n.365 S 1 dm 24 2 T S + i S dm 2 H S + i S dm 2 ti Trong ú: T= 8760(h) C T H S i , S i , S i Cụng sut chy qua cun cao, trung, h thi im t ó c tớnh phn phõn b cụng sut (MVA) P0: tn tht khụng ti mỏy bin ỏp C T H P N ; P N ; P N : tn tht ngn mch trong cun dõy cao, trung,... lờn phớa cao phc tp nờn vn u t cao CHNG II: TNH TON CHN MY BIN P Mỏy bin ỏp l mt thit b rt quan trng trong h thng in Tng cụng sut cỏc mỏy bin ỏp gp t 4-5 ln tng cụng sut cỏc mỏy phỏt in, chn mỏy bin ỏp trong nh mỏy in l chn loi, s lng, cụng sut nh mc v h s bin ỏp Mỏy bin ỏp c chn phi m bo hot ng an ton trong iu kin bỡnh thng v khi xy ra s c nng n nht Cỏc mỏy binHỏp ó c hiu chnh theo iu kin khớ hu nhit... thng cc i : S VHT = 159,248(MVA) Dũng lm vic bỡnh thng l: I = (1) bt max SVHT 2 3.U c = 159,248 2 3.220 = 0,209(kA) Dũng cng bc xy ra khi t mt mch trong b kộp ny 1 (1 I (cb) = 2 I bt) = 2.0, 209 = 0,418 (kA) Cun cao ỏp ca mỏy bin ỏp liờn lc S C : max -Trong iu kin vn hnh bỡnh thng: S CC = 147,648(MVA) -S c b mỏy phỏt - mỏy bin ỏp bờn trung: S b = 77,250 (MVA) CC -S c bin ỏp liờn lc: 24 F4 ~ ỏn tt... 129,412 - 9,390 = 120,022 (MVA) 4 TD + Phõn b cụng sut trong cỏc mỏy bin ỏp AT 1 v AT2 T mỏy phỏt in F1 ; F2 cung cp cho t dng riờng ca khi ph ti a phng, phn cũn li y lờn thnh gúp 110 kV hoc 220kV Vi phõn b cụng sut nh trờn, ta tớnh lung cụng sut chy qua cỏc cun dõy 2 mỏy bin ỏp ngu: C - Cụng sut truyn qua cun cao ỏp: S TN (t ) = SVHT (t ) + S C (t ) 2 Trong ú: SC(t): Cụng sut ph ti phớa cao theo thi gian... (MW) Sb = 120,022 (MVA) T cỏc s liu ú ta tớnh c tn tht in nng hng nm ca mỏy bin ỏp T 1: 2 120,022 T 1 = 0,115 + 0,38 .8760 = 4076,347( MWh) 125 -Tn tht in nng trong mỏy bin ỏp T4: T 4 Sb = 0 + N S dmT 4 2 T Trong ú: T = 8760 (h) Po = 100kW = 0,100 (MW) PN = 400kW = 0,400 (MW) Sb = 120,022 ( MVA) T s liu ta tớnh c tn tht in nng hng nm ca mỏy bin ỏp T4: 32 Phn I-Thit k phn in... 0,4 .8760 = 4106,471( MWh) 125 -Tn tht in nng ca mỏy bin ỏp AT2 v AT3: ( AT 2+ AT 3) = 2.[ P0 T + 365 S 2 dmTN 24 C T (PN S iC 2 +PN S iT 2 + PNH S iH 2 ).t i ] 1 Trong ú:Po = 120 (kW) C T PN ; PN ; PNH : Tn tht ngn mch trong cỏc cun dõy cao, trung, h : C H N T H N C PN T 520 = = = 260kW = 0,26( MW ) 2 2 P = P C PN = T P C H PN H 1 C (PN T + N ) = 0,26( MW ) 2 2 T PN = C P T H PN H 1... 111,347 (MVA) < Stt = 125 (MVA) Do vy khi lm vic bỡnh thng khụng cun dõy no ca MBA t ngu b quỏ ti 2.1.2a.Kim tra quỏ ti khi s c ca cỏc mỏy bin ỏp: 1) S c 1:Khi hng húc xy ra b mỏy phỏt - mỏy bin ỏp bờn trong (gi s T 4) max ti thi im : S T = 186,047 (MVA) Khi ú : SVHT =138,474 (MVA) SC =136,047 (MVA) SUF = 19,518 (MVA) S C = 136,047 (MVA) max S T = 186,047 (MVA) H T 220kV 110kV 77,250 120,022 77,250 16... bin ỏp t ngu b quỏ ti Sthiu = SVHT+SC-2.SC - Sbộ = 138,474 +136,047 -2 17,239 - 120,022 = 120,021 (MVA) Sthiu = 120,021 (MVA) < Sd tr = 200(MVA) (H thng huy ng lng cụng xut thiu ht ) 2)S c 2:Khi hng mt trong hai mỏy bin ỏp liờn lc (gi thit hng 2 )ti thi im : STmax =186,047(MVA) 30 ỏn tt nghip Phn I-Thit k phn in nh mỏy nhit in Khi ú: SVHT = 138,474(MVA) SC = 136,047(MVA) SUF =19,518(MVA) SVHT = 138,474 . Hưng 1 Phần I -Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp PHẦN I PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI 440MW. CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI - CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY. 1-1. Chọn máy phát điện. Trong. toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. Công thức chung để tính toán thiết kế nh sau: S = max . .100 % P Cos P ϕ (1-1) 2 Phần I -Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Đồ án. thống điện. Em được giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện