Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện nhiệm vụ thiết kế Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 55 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV. 1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV: P max = 12 MW; cos = 0,87 Gồm 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 70 80 100 70 Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec, dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm 2 . Điện tự dùng của nhà máy là 5%. 2. Phụ tải điện áp trung 110 kV: P max = 180 MW; cos = 0,85 Gồm 3 đờng dây kép Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 80 90 100 80 3. Phụ tải toàn nhà máy : Thời gian 0 - 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 70 80 100 70 4. Hệ thống : Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 2000 MVA, dự trữ quay của hệ thống là 200 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 80 km. Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là X đm = 2,5 lời nói đầu Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 1 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao. Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trớc khi xâm nhập thực tế Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS TS Nguyễn Hữu Khái đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Nguyễn Tuấn Hiệp CHƯƠNG I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 2 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày. 1.1 Chọn máy phát điện : Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA X d X d X d TB-100-2 3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : % (t) = 100. P )t(P max P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. 1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) : U đm = 10 KV ; P max = 12 MW ; Cos = 0,87 Gồm : 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km ; - Ta có bảng phụ tải : t(h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 70 80 100 70 P (t) (MW) 8,4 9,6 12 8,4 S (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66 Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec .Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm 2 . - Đồ thị phụ tải địa phơng : S (MVA) 13,79 11,03 9,66 9,66 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 3 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện t(h) 0 7 14 20 24 2. Phụ tải điện áp trung : Uđm = 110 KV ; Pmax = 180 MW ; Cos = 0,85 ; Gồm 3 đờng dây kép ; P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . - Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 80 90 100 80 P (t) (MW) 144 162 180 144 S (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41 - Đồ thị phụ tải trung áp : S (MVA) 211,76 190,59 169,41 169,41 t(h) 0 7 14 20 24 3. Phụ tải toàn nhà máy : P NMmax = P đm = n.P đmF = 4.100 = 400 (MW) . S NMmax = S đm = n.S đmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) . Cos = 0,85. Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 4 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . - Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 70 80 100 70 P (t) (MW) 280 320 400 280 S (t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 t(h) 0 7 14 20 24 4. Công suất tự dùng : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = . S NMmax . ( 0,4 + 0,6. maxNM NM S )t(S ) ; - Trong đó : S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lợng điện tự dùng. S NMmax = 470,6 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 5 % ; - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 5 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện t (h) công suất 0 7 7 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) 329,41 376,47 470,6 329,41 S td (t) 19,29 20,71 23,53 19,29 - Đồ thị phụ tải tự dùng : S (MVA) 23,53 20,71 19,29 19,29 t(h) 0 7 14 20 24 5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : S NM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S HT (t) - Công suất phát vào hệ thống : S HT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41 S đf (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66 S T (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41 S td (t) (MVA) 19,29 20,71 23,53 19,29 S HT (t) (MVA) 131,05 154,14 221,52 131,05 Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 221,52 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 6 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện 190,59 211,76 169,41 169,41 154,14 131,05 131,05 23,53 19,29 20,71 19,29 13,79 9,66 11,03 9,66 t(h) 0 7 14 20 24 1.3 Nhận xét : - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : S NMđm = S đm = n.S đmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) - So với công suất hệ thống S HT = 2000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 23,53 % công suất của hệ thống. - Công suất phát vào hệ thống: max = 221,52 MVA từ :14 h - 20 h min = 131,05 MVA từ : 0 h 7 h và 20 h-24 h - Phụ tải trung áp : + S Tmax = 211,76 MVA từ 14 h 20 h chiếm 44,99 % công suất nhà máy. + S Tmax = 169,41 MVA từ 0 h 7 h và 20h 24h chiếm 35,99 % công suất nhà máy. - Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) - Phụ tải địa phơng có : S đfmax = 13,79 MVA Với: S đmF = 117,65 MVA. - Ta có : dmF maxdf S S = 65,117 79,13 = 0,117. Công suất địa phơng cực đại (S đfmax ) chỉ bằng 11,7 % công suất định mức phát (S đmF ). * Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có. Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 7 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện ch ơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy 2.1 Đề xuất phơng án : A. Sơ đồ nối điện chính : Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện : + Về kỹ thuật : - đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu. - Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị. + Về kinh tế : - Vốn đầu t ít . - Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa. - Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp). - Có khả năng phát triển về sau. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v - Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với công suất không quá 15 % công suất bộ. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 8 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Từ đó ta đề xuất các phơng án : B. Các ph ơng án : 1. Phơng án I : + Ưu điểm : Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo . + Nhợc điểm : Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua. 2. Phơng án II: Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 9 - F3F1 F2 F4 220 KV HT S T 110 KV F3 F1 HT F2 F4 220 KV 110 KV S T Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện + Ưu điểm : Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy. Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể. + Nhợc điểm : Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một. 3. Phơng án III: Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 10 - F1F4F3 HT F2 220 KV 110 KV S T
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện nhiệm vụ thiết kế Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 55 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV. 1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV: P max = 12 MW; cos = 0,87 Gồm 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 70 80 100 70 Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec, dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm 2 . Điện tự dùng của nhà máy là 5%. 2. Phụ tải điện áp trung 110 kV: P max = 180 MW; cos = 0,85 Gồm 3 đờng dây kép Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 80 90 100 80 3. Phụ tải toàn nhà máy : Thời gian 0 - 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 70 80 100 70 4. Hệ thống : Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 2000 MVA, dự trữ quay của hệ thống là 200 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 80 km. Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là X đm = 2,5 lời nói đầu Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 1 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao. Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trớc khi xâm nhập thực tế Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS TS Nguyễn Hữu Khái đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Nguyễn Tuấn Hiệp CHƯƠNG I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 2 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày. 1.1 Chọn máy phát điện : Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA X d X d X d TB-100-2 3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : % (t) = 100. P )t(P max P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. 1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) : U đm = 10 KV ; P max = 12 MW ; Cos = 0,87 Gồm : 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km ; - Ta có bảng phụ tải : t(h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 70 80 100 70 P (t) (MW) 8,4 9,6 12 8,4 S (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66 Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec .Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm 2 . - Đồ thị phụ tải địa phơng : S (MVA) 13,79 11,03 9,66 9,66 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 3 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện t(h) 0 7 14 20 24 2. Phụ tải điện áp trung : Uđm = 110 KV ; Pmax = 180 MW ; Cos = 0,85 ; Gồm 3 đờng dây kép ; P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . - Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 80 90 100 80 P (t) (MW) 144 162 180 144 S (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41 - Đồ thị phụ tải trung áp : S (MVA) 211,76 190,59 169,41 169,41 t(h) 0 7 14 20 24 3. Phụ tải toàn nhà máy : P NMmax = P đm = n.P đmF = 4.100 = 400 (MW) . S NMmax = S đm = n.S đmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) . Cos = 0,85. Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 4 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . - Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 70 80 100 70 P (t) (MW) 280 320 400 280 S (t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 t(h) 0 7 14 20 24 4. Công suất tự dùng : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = . S NMmax . ( 0,4 + 0,6. maxNM NM S )t(S ) ; - Trong đó : S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lợng điện tự dùng. S NMmax = 470,6 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 5 % ; - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 5 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện t (h) công suất 0 7 7 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) 329,41 376,47 470,6 329,41 S td (t) 19,29 20,71 23,53 19,29 - Đồ thị phụ tải tự dùng : S (MVA) 23,53 20,71 19,29 19,29 t(h) 0 7 14 20 24 5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : S NM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S HT (t) - Công suất phát vào hệ thống : S HT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41 S đf (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66 S T (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41 S td (t) (MVA) 19,29 20,71 23,53 19,29 S HT (t) (MVA) 131,05 154,14 221,52 131,05 Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 221,52 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 6 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện 190,59 211,76 169,41 169,41 154,14 131,05 131,05 23,53 19,29 20,71 19,29 13,79 9,66 11,03 9,66 t(h) 0 7 14 20 24 1.3 Nhận xét : - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : S NMđm = S đm = n.S đmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) - So với công suất hệ thống S HT = 2000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 23,53 % công suất của hệ thống. - Công suất phát vào hệ thống: max = 221,52 MVA từ :14 h - 20 h min = 131,05 MVA từ : 0 h 7 h và 20 h-24 h - Phụ tải trung áp : + S Tmax = 211,76 MVA từ 14 h 20 h chiếm 44,99 % công suất nhà máy. + S Tmax = 169,41 MVA từ 0 h 7 h và 20h 24h chiếm 35,99 % công suất nhà máy. - Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) - Phụ tải địa phơng có : S đfmax = 13,79 MVA Với: S đmF = 117,65 MVA. - Ta có : dmF maxdf S S = 65,117 79,13 = 0,117. Công suất địa phơng cực đại (S đfmax ) chỉ bằng 11,7 % công suất định mức phát (S đmF ). * Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có. Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 7 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện ch ơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy 2.1 Đề xuất phơng án : A. Sơ đồ nối điện chính : Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện : + Về kỹ thuật : - đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu. - Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị. + Về kinh tế : - Vốn đầu t ít . - Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa. - Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp). - Có khả năng phát triển về sau. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v - Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với công suất không quá 15 % công suất bộ. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 8 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Từ đó ta đề xuất các phơng án : B. Các ph ơng án : 1. Phơng án I : + Ưu điểm : Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo . + Nhợc điểm : Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua. 2. Phơng án II: Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 9 - F3F1 F2 F4 220 KV HT S T 110 KV F3 F1 HT F2 F4 220 KV 110 KV S T Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện + Ưu điểm : Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy. Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể. + Nhợc điểm : Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một. 3. Phơng án III: Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 10 - F1F4F3 HT F2 220 KV 110 KV S T [...]... 65,532 .4 = 16 242 1, 149 8 PNC = 0,5.(520 + 2 STi t i = (-27,07)2.7 + (- 16 ,47 )2.7 + (- 5,89)2.6 + (- 27,07)2 .4 = 10167,6128 S2 t i = 38 ,46 2.7 + 60,62.7 + 1 04, 872.6 + 38 ,46 2 .4 = 107963,709 Hi - Từ đó ta có : 365 (260.16 242 1, 149 8 + 260.10167,6128 + 780 250 2 107963,709) = 1051200 + 753 855, 0 644 = 1805 055, 0 64 (KWh) ATN = 365. 24. 120 + * Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là. .. 5 ,4 117,65 3.10,5 = 34, 93(KA) SdmF 117,65 = 2 ,55 = 16,5(KA) 3.U cb 3.10,5 - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk =1,91 IXKN3 = 2.K XK IN3 = 2 1,91. 34, 93 = 94, 35 (KA) * Điểm ngắn mạch N4 : Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế Do đó ta có : IN4 = IN3 + IN3 = 40 + 34, 93 = 74, 93 (KA) IN4()... 0,119 + 0, 24 X13/ 0, 155 N1 N1 X15/ 0,023 E1,2 ,4 X18/ 0,08 E4 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế - Ghép các nguồn E1,2 ,4 và E3 lại : X19 = (X15 + X18)// X 14 X19 = (X 15 + X 18 ).X 14 (0,023 + 0,08).0, 244 = = 0,072 X 15 + X 18 + X 14 0,023 + 0,08 + 0, 244 - Sơ đồ tối giản là : Chapter 3 EHT X19 / 0,072 X13 / 0, 155 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = X 13 S dmHT 2000 = 0, 155 = 3,1... các thông số trên của máy biến áp ta tính đợc tổn thất điện năng trong máy biến áp trong từng phơng án : I Phơng án I : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 18 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế a Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp 3 &4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó S B=111,77(MVA) trong cả năm , do đó : 111,77 2 AB= 8760.(100 + 40 0 ) = 3677525 ,45 8(KWh) 125 2 b Máy biến áp tự ngẫu :... IN4() = IN3() + IN3() = 41 ,55 + 16,5 = 58,05 (KA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN3 = 101,82 + 94, 35 = 196,17 (kA) bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phơng án I Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 31 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế Dòng điện Điểm NM I (KA) I (KA) Ixk(KA) 4, 63 11,09 40 34, 93 74, 93 4, 03 8,25 41 ,55 16,5 58,05 11,79 28,23 101,82 94, 35 196,17 N1 N2 N3 N3 N4 3.3 Phơng án II : -... KV N3 N2 110 KV N4 N3 Sơ đồ thay thế : F3 F1 F4 F2 EHT X1 N2 X2 N1 X3 X4 X5 N3 X6 X7 X8 N4 X11 N3 Nguyễn Tuấn E3 X Hiệp 9 H10A E1 X12 X10 HTĐ - 32 E2 E4 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế * Điểm ngắn mạch N1 : Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống EHT X1/ 0,125 X2/ 0,03 X3/ 0, 046 N1 X7/ 0,088 X8/ 0,0 84 X4 X5/ 0,082 X6 X 11/ 0,156 X - N1 làXđiểm ngắn X9/... tổng công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy phát điện Do đó vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy. .. 97,98(MVA) 4 4 - Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : SC = SH ST = 97,98 ( 11,78) = 109,76(MVA) Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 14 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế - Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suất thiếu là : Sthiếu = SHT SC = 221,52 109,76 = 111,76( MVA) - Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200MVA) nên máy biến... S BC ] 2 - Công suất truyền qua cuộn trung: 1 S t ( t ) = [ ST ( t ) SBT ] 2 - Công suất truyền qua cuộn hạ : SBC = S BT = S đmF - S h ( t ) = S t ( t ) + Sc ( t ) Bảng phân phối công suất : Loại MBA Thời gian Cấp điện áp (KV) 0-7 220 SC 110 10,5 Tự ngẫu Công suất (MVA) 14- 20 20- 24 9, 64 7 14 21,19 54, 87 9, 64 St 28,82 39 ,41 50 28,82 Sh 38 ,46 60,6 1 04, 87 38 ,46 3 Kiểm tra quá tải: * Khi làm việc bình... (Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm) - Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 MVA ,lợng công suất còn thiếu là : Sthiếu = SHT (SC + SB) = 221,52 ( -2,02 + 111,77) =111,77 (MVA) - Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn 2.2.3 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng : - Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy