Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 2 Mục Lục . Chơng I. Tính toán phụ tải v cân bằng công suất 4 I.1.Chọn máy phát điện. 4 I.2.Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. .4 I.3.Cân bằng công suất ton nh máy .8 I.4.Các nhận xét. 9 Chơng II. Nêu các phơng án v chọn MBA. 10 II.1.Nêu các phơng án 10 II.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án .13 II.3.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp. .18 Chơng III.So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u .20 III.1.Chọn sơ bộ các khí cụ điện. III.2.Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát 28 III.3.So sánh kinh tế-kỹ thuật chọn phơng án tối u. .31 Chơng IV.Tính toán dòng ngắn mạch 37 IV.1.Chọn dạng v điểm ngắn mạch. .37 IV.2.Xác định dòng điện ngắn mạch v xung lợng nhiệt 38 Chơng V.Chọn khí cụ điện v dây dẫn. 48 V.1.Chọn máy cắt điện. .48 V.2.Chọn dao cách ly .49 V.3.Chọn thanh dẫn thanh góp .49 V.4.Chọn kháng điện v cáp cho phụ tải địa phơng. 53 V.5.Chọn máy biến áp đo lờng v máy biến dòng .57 Chơng VI.Sơ đồ tự dùng v chọn thiết bị tự dùng 61 VI.1.Sơ đồ nối điện tự dùng .61 VI.2.Chọn máy biến áp tự dùng 61 VI.3.Chọn khí cụ điện tự dùng 62 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 3 Lời nói đầu. * * * Đất nớc ta đang bớc vo thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngnh 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 v phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nh máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế v sau khi học xong chơng trình của ngnh phát dẫn điện em đợc nh trờng v bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nh máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi tổ l 60 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10 kV v phát vo hệ thống 110 kV. Sau thời gian lm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt l sự giúp đỡ v hớng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn hữu Khái đến nay em đã hon thnh 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 đợc sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo v các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngy cng hon thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng ton thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thnh nhất! Sinh viên: Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 4 Chơng I. Tính toán phụ tải v cân bằng công suất Tại mổi thời điểm điện năng do nh 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 l rất quan trọng đối với việc thiết kế v vận hnh. Dựa vo 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) v phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với nhau v giữa các nh máy điện với nhau. I.1. Chọn máy phát điện. Theo yêu cầu thiết kế nh máy có tổng công suất 3ì60 MW = 180 MW. D D o o đ đ ã ã b b i i ế ế t t s s ố ố l l ợ ợ n n g g v v c c ô ô n n g g s s u u ấ ấ t t c c ủ ủ a a t t ừ ừ n n g g t t ổ ổ m m á á y y t t a a c c h h ỉ ỉ c c ầ ầ n n c c h h ú ú ý ý m m ộ ộ t t s s ố ố đ đ i i ể ể m m s s a a u u : : + + C C h h ọ ọ n n đ đ i i ệ ệ n n á á p p đ đ ị ị n n h h m m ứ ứ c c c c ủ ủ a a m m á á y y p p h h á á t t l l ớ ớ n n t t h h ì ì d d ò ò n n g g đ đ i i ệ ệ n n đ đ ị ị n n h h m m ứ ứ c c , , d d ò ò n n g g n n g g ắ ắ n n m m ạ ạ c c h h ở ở c c á á c c c c ấ ấ p p đ đ i i ệ ệ n n á á p p s s ẽ ẽ n n h h ỏ ỏ v v d d o o đ đ ó ó y y ê ê u u c c ầ ầ u u v v ớ ớ i i c c á á c c l l o o ạ ạ i i k k h h í í c c ụ ụ đ đ i i ệ ệ n n s s ẽ ẽ g g i i ả ả m m t t h h ấ ấ p p . . + + Đ Đ ể ể t t h h u u ậ ậ n n t t i i ệ ệ n n c c h h o o v v i i ệ ệ c c x x â â y y d d ự ự n n g g c c ũ ũ n n g g n n h h v v ậ ậ n n h h n n h h n n ê ê n n c c h h ọ ọ n n c c á á c c m m á á y y p p h h á á t t đ đ i i ệ ệ n n c c ù ù n n g g l l o o ạ ạ i i . . T T ừ ừ đ đ ó ó t t a a t t r r a a t t r r o o n n g g s s ổ ổ t t a a y y đ đ ợ ợ c c l l o o ạ ạ i i m m á á y y p p h h á á t t s s a a u u : : Chọn 3 máy phát điện kiểu TB-60-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Đ Đ i i ệ ệ n n k k h h á á n n g g t t ơ ơ n n g g đ đ ố ố i i Ký hiệu S MVA P MW cos U KV I KA X X d d X X d d X X d d TB- 60-2 75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,22 1,691 I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. Để đảm bảo vận hnh an ton , tại mỗi thời điểm điện năng do các nh máy phát điện phát ra phải hon ton 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 ny tức l tìm đợc đồ thị phụ tải l điều rất quan trọng đối với việc thiết kế v vận hnh. Nhờ vo công cụ l đồ thị phụ tải m ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế v kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoi ra dựa vo đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp v phân bố tối u công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nh máy v phân bố công suất giữa các nh máy điện với nhau. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nh máy v đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max v 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 nhờ công thức sau : 5 TB t t Cos P S = với : 100 P%.p P max t = . Trong đó: S(t) l công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA). cos TB l hệ số công suất trung bình của từng phụ tải. P%:Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại. P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW. I.2.1. Đồ thị phụ tải ton nh máy. Nh máy gồm 3 tổ máy có: P Gđm = 60 MW, cos đm = 0,8 do đó .MVA75 8,0 60 cos P S dm Gdm dm == = Tổng công suất đặt của ton nh máy l: P NMđm = 3ìP Gđm = 3 ì 60 = 180 MW S NMđm = 225 MW. Từ đồ thị phụ tải nh máy v công thức: TB t t Cos P = S với : 100 P%.p P max t = . Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nh máy theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-2 v đồ thị phụ tải nh máy hình 1-1. Bảng 1-2 T(giờ) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 P% 70 90 80 100 70 P NM (t) MVA 126 162 144 180 126 S NM (t) MVA 157,5 202,5 180 225 157,5 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Hình 1-1:Đồ thị phụ tải ton nh máy. I.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng ton nh máy: Tự dùng max của ton nh máy bằng 6% công suất định mức của nh máy với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau: 6 ). S )t(S 6,04,0(S)t(S dm maxtdtd ì+= Với S tdmax = .S NM = 7,12 85,0 180 . 100 6 = MW Trong đó : S td (t): Phụ tải tự dùng nh máy tại thời điểm t. S đm : Công suất định mức của nh máy MVA. S(t): Phụ tải tổn tại thời điểm t theo bảng 1-2. Từ đồ thị phụ tải nh máy (phần 1) v công thức trên ta có phụ tải tự dùng nh máy theo thời gian nh bảng 1-3 v đồ thị phụ tải hình 1-2. Bảng 1-3 T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 S(t) MVA 157,5 202,5 180 225 157,5 S td (t) MVA 10,41 11,94 11,18 12,7 10,41 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng ton nh máy. I.2.3. Phụ tải địa phơng: Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho P max = 45 MW, cos = 0,85 với công thức sau: ( ) 7 () TB dp dp Cos tP tS = với: () . 100 %. maxdpdp dp PP t = P Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 v đồ thị phụ tải hình 1-3. Bảng 1-4 T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 P đp % 60 100 90 80 60 P đp (t)MW 27 45 40,5 36 27 S đp (t)MVA 31,76 52,94 47,6 42,35 31,76 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 8 Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng. I.3. Cân bằng công suất ton nh máy v xác định công suất phát vo hệ thống . Phơng trình cân bằng công suất ton nh máy: S NM (t) = S td (t) + S đp (t) +S T (t) +S HT (t). (ở đây S T (t) = 0) Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp. S HT (t) = S NM (t) - [S td (t) + S đp (t)]. Từ đó ta lập đợc kết quả tính toán phụ tải v cân bằng công suất ton nh máy nh bảng 1-6 v đồ thị phụ tải hình 1-5. Bảng 1-6 MVA t(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 S NM (t) MVA 157,5 202,5 180 225 157,5 S dp (t) MVA 31,76 52,94 47,6 42,35 31,76 S td (t) MVA 10,41 11,94 11,18 12,7 10,41 S HT (t) MVA 115,33 137,62 121,22 169,95 115,33 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 9 Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống. I.4. Các nhận xét. I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp. Công suất thừa của nh máy luôn lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi thời điểm, ta có thể cho một tổ máy luôn vạn hnh với công suất định mức v phát công suất về hệ thống. Phụ tải ở cấp điện áp máy phát lớn hơn 30% công suất của một tổ máy nên phải sử dụng thanh góp điện áp máy phát. Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy phát phụ tải P max = 45 MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 60 MW v ton nh máy thiết kế. Phụ tải cấp điện áp trung không có. I.4.2. Dự trữ của hệ thống. Ta có dự trữ của hệ thống S = 105 MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thông cũng tơng đối lớn S HT = 1200 MVA. I.4.3. Điện áp. Nh máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp l: Cấp điện áp máy phát U đm = 10 KV. Cấp điện áp cao có U đm = 110 KV. Không có cấp điện áp trung. Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 10 Chơng II. Nêu các phơng án v chọn MBA. II.1. Nêu các phơng án. Chọn sơ đồ nối điện chính l một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nh máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế lớn lao m còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật . Cơ sở để để xác định các phơng án có thể l số lợng v công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới v phụ tải tơng ứng , trình tự xây dựng nh máy điện v lới điện . Khi xây dựng phơng án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tẵc chung sau : Nguyên tắc 1 Có hay không có thanh góp điện áp máy phát Nếu S uF max nhỏ v không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phơng thì không cần thanh góp điện áp máy phát . S uF max 30% S đm 1F Nguyên tắc 2 Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lợng máy phát nối vo 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 v tự dùng. Nguyên tắc 3 Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất v hệ số có lợi 0,5 thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu lm liên lạc giữa các cấp. Nguyên tắc 4 Sử dụng số lợng bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao v trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó [...]... chung hai máy phát với một máy biến áp vì Sbộ = 2.75 = 150 MVA > Sdp ht = 105 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 của phơng án 1 S 110k B B1 Sđ T TD T TD G1 G G3 S 110kv B1 B1 B B Sđ Phơng án II: TD 11 G TD T T G1 G2 G3 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II 12 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Phơng án III:... áp máy biến áp.(110 kV) Icb 2 l dòng bên phía hạ áp máy biến áp.(10,5 kV) Icb 3 l dòng của máy phát (10 kV) Icb 4 l dòng qua kháng (10 kV) II.3 Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát II.3.1 Thanh góp điện áp máy phát a Phơng án I: 28 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Sơ đồ thanh góp máy phát đợc chọn nh hình 3-3 sau: Hình 3-3: Sơ đồ thanh góp máy phát phơng án I b Phơng án II: Sơ đồ thanh góp máy. .. Hình 3-4: Sơ đồ thanh góp phát phơng án II II.3.2 Sơ đồ thanh góp điện áp cao áp 29 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Cả hai phơng án ta đều chọn một loại thanh góp l sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạc nh hình 3-5 sau: Hình 3-5: Sơ đồ thanh góp phía cao áp II.3.3 Chọn loại máy cắt ( chọn sơ bộ ) A/ Phơng án I : Phía điện áp cao Từ dòng điện cỡng bức ở phía cao áp Icb1max= 918,5 kA, ta chọn máy cắt loại... Hm chi phí tính toán của phơng án i , VNĐ Pi : Phí tổn vận hnh hng năm của phơng án i , VNĐ/năm Vi : Vốn đầu t của phơng án i , VNĐ Yi : Thiệt hại do mất điện gây ra của phơng án i VNĐ/năm ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm Đối với tính toán trong năng lợng lấy ađm = 0,15 31 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ ở đây các phơng án giống nhau về máy phát điện, máy cắt trên cực máy phát.Do đó vốn.. .Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Nguyên tắc 5 Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm bảo Sbộ Sdự phòng ht Theo nhiệm vụ thiết kế nh máy có 3 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy l 60 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở hai cấp điện áp sau: Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10 kV có: Sđp max = 52,94 MVA; Sđp min = 31,76 MVA Phụ tải cao áp ở cấp điện áp... = 1741,55 MWh Vậy tổng tổn thất điện năng hng năm của phơng án III l: A = AB1 +AB2 = 3391,48 + 1741,55 = 5133,028 MWh Bảng 2-6 Phơng án A,MWh Phơng án I Phơng án II 3678,959 5852,705 20 Phơng án III 5133,028 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Chơng III So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u Việc quyết định chọn một phơng án no cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế v kỹ thuật Về... chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phơng án phải chọn sơ bộ loại máy cắt Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cỡng bức cho từng cấp điện áp I./ Xác định dòng cỡng bức a Phơng án I: hình 3-1 Dòng cỡng bức phía cao áp: Mạch đờng dây về hệ thống 21 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Dòng lm việc cỡng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt Sc Hình 3-1: Sơ đồ nối điện phơng án I 110kv B1... mba cho từng phơng án Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trờng nơi lắp đặt nh máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng Phơng án I: Máy biến áp B1 v B2 : Máy biến áp liên lạc B1, B2 đợc chọn l máy biến áp điều áp dới tải với điều kiện: SđmB = 1/2 Sth Với: Sth l công suất còn lại đa lên hệ thống 13 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ S th = max... thất điện năng hng năm của phơng án II l: A = AB1 +AB2,B3 = 3391.48 + 2461.23 = 5852,705 MWh 2.3 Phơng án III : 19 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Máy biến áp B1 giống phơng án II Máy biến áp B2 công thức tính giống phơng án II : AB2 = (PO ì T + 365ì PN 2 Sdm 24 ì Si2 ì t i ) 1 Trong đó: Si của máy biến áp trong thời gian ti đợc lấy từ bảng 2-6 (cha lập với Si = 2Si phơng án II ) PO = 100 KW PN = 400 KW... dòng cỡng lớn nhất Icb= 4000A l kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm với điện áp 10 kv loại PbA-10-4000-12 có các thông số cho ở bảng 34 sau : Bảng3-4 Uđm(kv) Iđm(A) Iôdd(kA) Iônh(kA) Xđm() P(kw) 30 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ 10 4000 0.23 25.7 53 42 b Phơng án II: Chọn loại máy cắt Phía điện áp cao Từ dòng điện cỡng bức ở phía cao áp Icb1max= 892 kA, ta chọn máy cắt loại SF-6 của hãng Merlin . Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 2 Mục Lục . Chơng I. Tính toán phụ tải v cân bằng công suất 4. đối với việc thiết kế v vận hnh. Nhờ vo công cụ l đồ thị phụ tải m ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. lý ,