Đồ án môn học Thiết kế nhà máy nhiệt điện . ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 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 th ế việc xây dựng 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 t ổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. I.1.1. Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là 60MW. Chọn 4 máy phát điện kiểu TBΦ-60-2 ( Phụ lục II.1.Tr.100,104. [1] ) có các thông số như bảng 1-1: Bảng 1-1 K K Í Í H H I I Ệ Ệ U U S S đ đ m m M M V V A A P P đ đ m m M M W W c c o o s s ϕ ϕ đ đ m m U U đ đ m m k k V V I I đ đ m m k k A A Đ Đ i i ệ ệ n n k k h h á á n n g g t t ư ư ơ ơ n n g g đ đ ố ố i i X X d d ’ ’ ’ ’ X X d d ’ ’ X X d d T T B BΦ - - 6 6 0 0 - - 2 2 7 7 5 5 6 6 0 0 0 0 , , 8 8 0 0 1 1 0 0 , , 5 5 4 4 , , 1 1 2 2 5 5 0 0 , , 1 1 4 4 6 6 0 0 , , 2 2 2 2 1 1 , , 6 6 9 9 1 1 I.1.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dưới dạng bảng theo % công suất tác dụng và hệ số cosϕ, ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau: ϕ Cos P S t t = với : 100 %. max Pp P t = . Trong đó: S(t) _ Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA). Cosϕ _ Là hệ số công suất của phụ tải. I.1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Nhà máy gồm 4 tổ máy có công suất mỗi tổ: P đm = 60 MW, Cosϕ đm = 0,80 ⇒ .75 80,0 60 cos MVA P S dm dm dm === ϕ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2 Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 4×P đm = 4×60 = 240 MW ⇒ S NMđm = 300 MW. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức: t t t Cos P S ϕ = với : 100 %. max Pp P t = . Ta tính được đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian. Kết quả ghi trong bảng 1-1 và đồ thị phụ tải nhà máy ( Hình 1-2 ). Bảng 1-1 ( Phụ tải toàn nhà máy ). t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 P% 75 100 90 100 75 P NM (t) MW 180 240 216 240 180 S NM (t) MVA 225 300 270 300 225 Hình 1-2 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy I.1.4. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy: Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 8% công suất định mức của nhà máy với cosϕ = 0,85 được xác định theo công thức sau: ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ += ∑ ∑ Fdm NM td Fdm td S tS P tS )( .6,04,0. 100 % . cos )( α ϕ với ΣP Fđm = 240 (MW) ΣS Fđm = 300 (MVA) → ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += 300 )( .6,04,0. 80,0 240 . 100 8 )( tS tS NM td Trong đó Std(t) : Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t. 225 300 270 300 225 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 1012141618202224 S (MVA) t (h) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3 ∑S Fđm : Công suất đặt toàn nhà máy. S NM (t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t. Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng của nhà máy theo thời gian như bảng 1- 3 và đồ thị phụ tải hình 1- 4. Bảng 1-3 - Phụ tải tự dùng toàn nhà máy t(h) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) MVA 225 300 270 300 225 S td (t) MVA 20,40 24,00 22,56 24,00 20,40 Hình 1- 4 - Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy I.1.5. Phụ tải địa phương: Như nhiệm vụ thiết kế đã cho: P max = 12,6 MW, Cosϕ = 0,80, U = 10,5 kV gồm 2 kép + 4 đơn . Từ công thức sau: () () t dp dp Cos tP tS ϕ = với: () . 100 %. maxdpdp dp PP tP = Ta có kết quả cho ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải hình 1-6. Bảng 1 - 4 - Phụ tải địa phương t(h) 0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 24 Pđp% 60 90 85 100 65 P đp (t)MW 7,56 11,34 10,71 12,60 8,19 S đp (t)MVA 9,45 14,18 13,39 15,75 10,24 20.4 24 22.56 24 20.4 0 5 10 15 20 25 024681012141618202224 S (MVA) t (h) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4 140 146.25 162.5 130 113.5 0 50 100 150 200 0 2 4 6 8 1012141618202224 S (MVA) t (h) Hình 1- 6 - Đồ thị phụ tải địa phương I.1.6. Đồ thị phụ tải phía điện áp trung (110kV): Phụ tải điện áp cao P max = 140 MW, Cosϕ = 0,80 gồm 1 kép + 4 đơn . Công suất ở các thời điểm được xác định theo công thức sau: () ( ) t c c Cos tP tS ϕ = với: () . 100 %. maxcc c PP tP = Ta có kết quả ở bảng 1-7 và đồ thị phụ tải cho ở hình 1- 8. Bảng 1- 7 - Phụ tải phía điện áp trung (110kV) t(h) 0 - 4 4 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 24 P% 80 85 90 100 70 P T (t)MW 112 117 130 104 91 S T (t)MVA 140 146,25 162,5 130 113,75 Hình 1- 8 - Đồ thị phụ tải phía điện áp trung (110kV) 9.45 14.18 13.39 15.75 10.24 0 5 10 15 20 25 024681012141618202224 S (MVA) t (h) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 5 I.1.7. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống . Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: S NM (t) = S td (t) + S đp (t) +S T (t) +S HT (t). Ta bỏ qua tổn thất ΔS(t) trong máy biến áp. ⇒ S HT (t) = S NM (t) - [S td (t) + S đp (t) +S T (t) ]. Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-9 và đồ thị phụ tải hình 1-10. Bảng 1-9 - Cân bằng công suất toàn nhà máy 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) ( MVA) 225 225 225 300 300 270 300 300 300 225 225 Sdp(t) ( MVA) 9,45 9,45 14,18 14,18 13,39 13,39 15,75 15,75 10,24 10,24 10,24 Std(t) ( MVA) 20,40 20,40 20,40 24,00 24,00 22,56 24,00 24,00 24,00 20,40 20,40 S T (t) ( MVA) 140 146,25 146,25 146,25 162,5 162,5 130 130 113,75 113,75 113,75 S HT (t) ( MVA) 55,15 48,9 44,17 115,57 100,11 71,55 130,25 130,25 152,01 80,61 80,61 Hình 1- 10 - Cân bằng công suất toàn nhà máy 55.15 48.9 44.17 115.57 100.11 71.55 130.25 152.01 80.61 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 8 1012141618202224 S (MVA) t (h) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 6 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỔNG CỦA TOÀN NHÀ MÁY I.1.8. Dự trữ của hệ thống. Ta có dự trữ của hệ thống là 14%S HT = 14%*3600 = 504 MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thống S = 3600 MVA có thể coi là vô cùng lớn so với công suất của toàn nhà máy S NM = 300 MVA . I.1.9. Các cấp điện áp của các hộ tiêu thụ : Nhà máy thiết kế có 3 cấp điện áp là: Cấp điện áp máy phát có U đm = 10,5kV. Cấp điện áp trung áp có U đm = 110kV. Cấp điện áp cao ( phía Hệ thống ) có U đm = 220kV. S NM S T S HT S td S đp 55.15 48.9 44.17 115.57 100.11 71.55 130.25 152.01 80.61 225 270 300 300 225 9.45 14.18 13.39 15.75 10.24 20.4 24 22.56 24 20.4 140 146.25 162.5 130 113.75 0 50 100 150 200 250 300 024681012141618202224 S (MVA) t (h) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7 I.2. CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ nối điện chính. Vì khi chọn được sơ đồ nối điện chính hợp lý, không những đảm bảo về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấ p điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: 1. Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 10,5 kV có: S UFmax = 15,75 MVA S UFmin = 9,45 MVA 2. Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có: S Tmax = 162,5 MVA S Tmin = 113,75 MVA 3. Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có: S HTmax = 152,01 MVA S HTmin = 44,17 MVA . • Với nhà máy điện đang thiết kế có phụ tải địa phương (S UFmax = 21% S Fđm ) nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cung cấp ( Thanh góp điện áp máy phát được sử dụng nếu công suất phụ tải địa phương lớn nhất vượt quá ( 15 - 20 )% công suất định mức của một máy phát ). • Ta có công suất dự trữ quay của hệ thống 504 MVA lớn hơn công suất của bộ MFĐ-MBA nên ta dùng sơ đồ bộ MFĐ-MBA. • Số lượng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi có 1 máy phát điện ng ừng làm việc thì máy phát còn lại phải đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải địa phương và tự dùng của nhà máy • Vì trung tính của lưới điện 220KV và 110KV là lưới trung tính trực tiếp nối đất nên để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu có: α = 5,0 220 110220 = − . Máy Biến áp liên lạc chọn loại có điều áp dưới tải. • Phụ tải P Tmin = 113,5 MVA lớn hơn công suất 1bộ MFĐ- MBA, do vậy ta có thể gép 1 đến 2 bộ MFĐ- MBA để đơn giản hoá trong vận hành cũng như việc chọn máy biến áp ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8 * Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên không cần kiểm tra điều kiện về liên lạc công suất giữa bên trung và bên cao khi S Tmin • Trên cơ sở những nhận xét trên ta vạch các phương án nối dây của nhà máy như sau: 1. Phương án I: Nhận xét: Phương án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp, khi bố trí từng nguồn và tải cân xứng . Hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ, nhưng có nhược điểm là: khi phụ tải trung áp cực tiểu thì sẽ có 1 lượng công suất phải tải qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất ,tuy nhiên do máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên ta có thể bỏ qua nhược điểm này . 2. Phương án II: Cũng trên cơ sở phương án 1 nhưng khác là ta đưa 1 bộ MFĐ- MBA 2 dây quấn bên trung áp sang bên cao áp Sơ đồ phương án ∼ B 1 F 4 F 3 F 2 F 1 220 kV 110 kV HT B 2 B 3 B 4 ∼ ∼ ∼ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 9 Sơ đồ phương án 2: Nhận xét : Phương án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp . Nhưng so với phương án 1 thì có nhược điểm là: máy biến áp phía cao đắt tiền hơn, và phải sử dụng đến 3 loai máy biến áp, nhưng lại tránh được công suất tải qua 2 lần máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu. 3. Phương án III: Nối 3 máy trên thanh góp điện áp máy phát, chỉ cần nối 1 bộ MFĐ- MBA bên trung áp Nhận xét : ∼ B 2 F4 F1 F3 F 2 220 kV 110 kV HT B 3 B 1 B 4 ∼ ∼ ∼ 榶 * HT 220 kV 110 kV B 1 B 2 B 3 F1 F 2 F3 F4 ∼ ∼ ∼ ∼ [...]... và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG II CHỌN MÁY BIẾN ÁP TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG II.1 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 MBA trong nhà máy điện là loại, số lượng, công... ti 21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ΔP0 THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN : Tổn thất không tải .ΔPN-C, ΔPN-T, ΔPN-H : Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu Nhà SX chỉ cho ΔPNC-T ⇒ ΔPNT-H = ΔPNC-H = 0,5 ΔPNC-T = 0,5.290 = 145 kW Δ PNC -H Δ PNT -H ) α2 α2 + ΔPN-C = 0,5 (ΔPNC-T + = 0,5 (290 + + ΔPN-T = 0,5 (ΔPNC-T + = 0,5 (290 + +ΔPN-H = 0,5 ( = 0,5 ( Δ PNT - H Δ PNC - H ) α2 α2 145... tư cho thiết bị phân phối: Qua sơ đồ nối điện chính của 2 phương án ta thấy về cơ bản sơ đồ là giống nhau, chỉ khác nhau về số lượng máy cắt Do đó khi tính toán vốn đầu tư cho thiết bị phân phối ta chỉ tính đến giá thành của các mạch máy cắt điện ở các cấp điện áp 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN • Cấp điện áp 220KV gồm 5 mạch máy cắt FA24 5-4 0 có giá là 80 10 USD /1mạch 3 • Cấp điện áp... tư cho thiết bị phân phối: Qua sơ đồ nối điện chính của 2 phương án ta thấy về cơ bản sơ đồ là giống nhau, chỉ khác nhau về số lượng máy cắt Do đó khi tính toán vốn đầu 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN tư cho thiết bị phân phối ta chỉ tính đến giá thành của các mạch máy cắt điện ở các cấp điện áp • Cấp điện áp 220KV gồm 6 mạch máy cắt FA24 5-4 0 có giá là 80 10 USD /1mạch 3 • Cấp điện áp...ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phương án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp Có số lượng máy biến áp giảm so với các phương án trước Có nhược điểm là thiết bị phân phối điện áp máy phát phức tạp, có dòng cưỡng bức qua kháng lớn có thể không chọn được kháng Tóm lại: Qua những phân tích trên đây để lại phương án I và phương án II để tính toán, so sánh cụ thể... KWh _ Của phương án 1 Vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì phương án I tốt hơn phương án II Tuy nhiên để đánh giá chọn được phương án tối ưu ta phải tính toán kinh tế kĩ thuật thì mới chọn được phương án cụ thể 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG III SO SÁNH KINH TẾ, KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Việc quyết định chọn một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh... chọn được kháng điện cùng loại và đều đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật do vậy giữ cả hai phương án để so sánh kinh tế tìm ra phương án tối ưu III.2 SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của phần này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Về mặt... thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là: 22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ΔAΣ = ΔAB1+ΔAB2+ΔAB3+ΔAB4 = 2 1527,81.103 + 2.2568,19.103 ΔAΣ = 8192.103 KWh 2 Phương án II 1 Máy biến áp ghép bộ máy phát điện -máy biến áp hai cuộn dây: Kết quả như PAI ΔAB4= 2568,19.103 kWh ⇒ ΔAB1 = ΔP0 t + ΔPN ( Tương tự: ΔAB1 = [ 80 + 320.( Sb 2 ) t S dmB 69 2 3 ) ].8760 = 2786,12.10 kWh 80 2 Máy. .. liên lạc Icb = kqtsc αS dmB1 3U dm = 1,4 x 0,5 - Mạch máy phát như PA1: 160 = 6,16 KA 3.10,5 Icb = 4,335 KA - Mạch kháng điện phân đoạn a Sự cố máy phát F1 B1 SqB SqK 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC SquaB = THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1 1 1 1 (SđmF - Sđp - Std) = (75 - 15,75 - 24) = 26,63 MVA 2 4 2 4 SquaK = SquaB + 1 1 Sđp = 26,63 + 15,75 = 34,51 MVA 2 2 b Khi sự cố một máy biến áp liên lạc B2 B1 SquaB SqK ~ 1/4Std... vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn sơ bộ loại máy cắt Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cưỡng bức cho từng cấp điện áp III.1 XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC III.1.1 Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức phương án 1 220KV B1 B2 110KV B3 B4 ~ F3 ~ F4 ~ F1 ~ F2 - Cấp điện áp 220 KV 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phụ tải cực đại của . Đồ án môn học Thiết kế nhà máy nhiệt điện . ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT LỰA CHỌN SƠ ĐỒ. (h) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7 I.2. CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ nối điện