Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Chơng 1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.1 .CHọN MáY PHáT ĐIệN Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy , mỗi tổ máy có công suất 60MW ,căn cứ vào nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải địa phơng đồng thời để thuân tiện cho vận hành và sửa chữa .Chọn máy phát điện đồng bộ Turbin hơi TB - 60-2 có các thông số kỹ thuật sau : Bảng 1-1 Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tính toán n(v/ph) S (MVA) P (MW) U (kV) cos I (kA) X d X d X d TB 60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,69 1.2 TíNH TOáN PHụ TảI Và CÂN BằNG CÔNG SUấT Công suất phụ tải đợc tính vào từng khoảng thời gian cụ thể tơng ứng với từng cấp điện áp Công suất đợc tính theo biểu thức sau max )%.()( PtPtP = (1.1) cos )( )( tP tS = (1.2) Trong đó )(tP - công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t [MW] )(tS - công suất toàn phần của phụ tải tại thời điểm t [MVA] )%(tP - phần trăm công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t [%] 1.Tính toán phụ tải điện áp máy phát Phụ tải cấp điện áp máy phát P max = 12MW , cos =0,85 gồm 4 đờng dây kép ( 3MW ì 2km) áp dụng công thức (1.1) , (1.2) Công suất trong khoảng thời gian 80 ữ MWPtPtP 8,712%.65)%.()( max === ( ) MVA tP tS 176,9 85,0 8,7 cos )( === Tính toán tơng tự kết quả ghi trong bảng sau Trang 1 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Bảng 1-2 CS t (h) 0 ữ 8 8 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P uF % 65 90 100 70 P uF (MW) 7,80 10,80 12,00 8,40 S uF (MVA) 9,176 12,706 14,118 9,882 Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau 2.Tính toán phụ tải điện áp trung 110kV Thông số phụ tải cấp điện áp trung P max = 140MW , cos =0,86 gồm 2 đờng dây kép áp dụng công thức (1.1) , (1.2) Công suất trong khoảng thời gian 70 ữ MWPtPtP 98140%.70)%.()( max === MVA tP tS 95,113 86,0 98 cos )( )( === Tính toán tơng tự kết quả ghi trong bảng sau Bảng 1-3 CS t (h) 0 ữ 7 7 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P T % 70 90 100 80 P T (MW) 98 126 140 112 S ptT (MVA) 113,95 146,51 162,79 130,23 9 15 14 13 12 11 10 24 20 16 12 84 0 S uF (MVA) t(h) 9,176 12,706 14,118 9,882 Trang 2 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau 3.Tính công suất phát của nhà máy Thông sô công suất của nhà máy P max = 4X75 = 300MW , cos =0,8 áp dụng công thức (1.1) , (1.2) Công suất phát của nhà máy trong khoảng thời gian 70 ữ MWPtPtP 210300%.70)%.()( max === MVA tP tS 5,262 8,0 210 cos )( )( === Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại kết quả ghi trong bảng sau Bảng 1-4 CS t (h) 0 ữ 7 7 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P NM % 70 80 100 70 P NM (MW) 210 240 300 210 S NM (MVA) 262,5 300 375 262,5 Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau t(h) S ptT ( MVA ) 7 0 4 8 12 16 20 24 120 130 140 150 160 170 110 113,95 146,51 162,79 130,23 Trang 3 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện 4.Tính công suất tự dùng của nhà máy Công suất tự dùng của nhà máy đợc tính theo công thức sau max max ). )( .6,04,0.( NM NM NM TD S S tS S += Trong đó : - phần trăm lợng điện tự dùng của nhà máy ( = 8%) maxNM S - công suất phát lớn nhất của nhà máy ( max S = 375MVA) Công suất tự dùng của nhà máy trong khoảng thời gian 70 ữ ) )( .6,04,0.( maxNM NM TD S tS S += . maxNM S = 8%.(0,4+0,6.0,7).375 =24,6MVA Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại kết quả ghi trong bảng sau Bảng 1-5 CS t (h) 0 ữ 7 7 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 NM S (MVA) 262,5 300 375 262,5 S TD (MVA) 24,6 26,4 30,0 24,6 262,5 250 375 350 325 300 275 24 20 16 12 84 0 7 S NM (MVA) t (h) 300 375 262,5 Trang 4 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Căn cứ vào số liệu trên vẽ đợc đồ thị phụ tải sau 5.Công suất phát vào hệ thống Công suất phát vào hệ thống (HT) )( TTDuFNMHT SSSSS ++= Công suất phát vào hệ thống trong khoảng thời gian 70 ữ )( TTDUFNMHT SSSSS ++= = 262,5 (9,176 + 24,6 + 113,95) = 114,774MVA Tính toán tơng tự trong các khoảng thời gian còn lại ,kết quả ghi trong bảng sau Bảng 1-6 CS t(h) 0 ữ 7 7 ữ 8 8 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 HT S (MVA) 114,774 117,914 114,384 168,092 97,288 Bảng tổng kết thông số phụ tải CS t(h) 0 ữ 7 7 ữ 8 8 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 )(MVAS NM 262,5 300 300 375 262,5 )(MVAS uF 9,176 9,176 12,706 14,118 9,882 )(MVAS T 113,95 146,51 146,51 162,79 130,23 )(MVAS td 24,6 26,4 26,4 30,0 24,6 t(h) S TD (MVA) 7 0 4 8 12 16 20 24 24 26 28 30 20 22 24,6 26,4 30 24,6 Trang 5 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện )(MVAS HT 114,774 117,914 114,384 168,092 97,788 Nhận xét + Công suất nhà máy cung cấp cho phụ tải bên trung MVAS T 79,162 max = ; MVAS T 95,113 min = chiếm một tỉ lệ không lớn so với công suất phát của nhà máy do đo lợng công suất phát lên hệ thống là khá lớn MVAS HT 092,168 max = ; MVAS HT 788,97 min = lợng công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống chiếm một tỷ lệ lớn nhất là 10,5% do đó vai trò của nhà máy là khá quan trọng trong hệ thống trong mọi chế độ nhà máy luôn đảm bảo cung cấp đầy đủ công suất cho cấp điện áp này Chơng 2 Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy Trong quá trình chọn sơ bộ sơ đồ cần bảo đảm những nguyên tắc sau Khi 2 1 S uF > 15% S Fdm thì bắt buộcphải có thanh góp điện áp máy phát Khi liên kết hai hệ thống trung tính trực tiếp nối đất phải dùng máy biến áp tự ngẫu Công suất bộ máy phát điện máy biến áp không đợc lớn hơn công suất dự trữ quay của hệ thống Căn cứ vào các yêu cầu trên và thông số bài cho ta có thể tiến hành phân tích sơ bộ nh sau Thanh góp điện áp máy phát 2 1 .S UFmax = 2 1 .14,12=7,06VA 15%. S Fdm =15%.75=11,25MVA Từ kết quả trên nhận thấy không cần thanh góp điện máy phát Điện áp bên cao 220kV , trung110kV có trung tính trực tiếp nối đất do đó sẽ dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống (đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho bên trung và có lợi về tổn thất ) 2.1 - đề xuất phơng án chọn sơ bộ A. Phơng án 1 Trang 6 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Phơng án này dùng hai bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu ,hai bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây phía trung, một bộ máy phát điện máy biến áp phía cao ,phụ tải địa phơng lấy ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của máy phát Ưu điểm + Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng và sự cố + Công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu là không lớn do đó có lợi về tổn thất + Số lợng máy biến áp ít , sơ đồ vận hành đơn giản Nhợc điểm Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong việc lắp đặt và sửa chữa B. Phơng án 2 110kV 220kV F4 F1 F3 F2 B2 B3 B1 B4 B5 F5 TD+ĐP TD+ĐP TD TD TD HT Trang 7 td Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Phơng án này cũng dùng hai máy biến áp tự ngẫu để tải công suất và liên lạc giữa hai hệ thống 220 kV và 110 kV, phía trung áp có ba bộ máy phát điện máy biến áp ,phụ tải địa phơng lấy ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của máy phát Ưu điểm + Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng và sự cố . + Số lợng và chủng loại MBA ít + Sơ đồ đơn giản Nhợc điểm Tổng công suất phát của ba bộ MF-MBA luôn lớn hơn công suất phụ tải bên trung nên phần công suất còn thừa phải truyền qua hai lần biến áp không có lợi về tổn thất C. Phơng án 3 110kV220kV F4 F1 F3 F2 B2 B3 B1 B4 B2 B5 F5 TD+ĐP TD+ĐP TD TD TD HT HT TD TD TD F4 B4B3 B2 F2 F3 220kV 110kV F1 B1 TD B5 F5 TD ĐP Trang 8 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Trong phơng án ba dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống 220kV và 110kV, phía cao áp có hai bộ MF-MBA,phía trung áp có ba bộ MF-MBA, phụ tải địa phơng lấy phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, phụ tải tự dùng đợc lấy từ đầu cực của máy phát. Ưu điểm + Lợng công suất đợc cấp liên tục cho các phụ tải trong trờng hợp bình thờng và sự cố . + Công suất của máy biến tự ngẫu nhỏ (do chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai hệ thống ),dẫn đến giá thành giảm Nhợc điểm + Số lợng MBA nhiều + Sơ đồ phức tạp Nhận xét chung Cả ba phơng án đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Nhìn tổng quan có thể nhận thấy phơng án 3 là phức tạp hơn cả ( số lợng MBA nhiều , sơ đồ phức tạp ) đồng thời vốn đầu t lớn do đó sẽ loại phơng án này và tiến hành phân tích hai phơng án còn lại Phơng án 1 & 2 gần nh tơng đơng : sử dụng hai MBATN ,số lợng MBA nh nhau tuy nhiên đặc điểm khác nhau căn bản là số lợng bộ MF-MBA nối vào bên Trung , l- ợng công suất truyền tải qua MBA tự ngẫu Để tìm hiểu rõ hơn ta sẽ tiến hành phân tích cụ thể từng phơng án qua đó sẽ tìm đợc một phơng án tối u nhất 2.2 Phơng án 1 Trang 9 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện 2. Chọn máy biến áp a.Máy biến áp hai cuộn dây Công suất của máy biến áp hai cuộn dây nối theo sơ đồ bộ với máy phát đợc chọn theo công thức sau : MVASS Fdmdqdm 75 2 = Tra bảng 4 & 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp có các thông số kỹ thuật sau Bảng 2-1 Loại máy U c (kV) U h (kV) P 0 (kW) P n (kW) U n (%) I 0 (%) Số lợng Giá T80000/22 0 242 10,5 105 320 11 0,6 1 90R T80000/110 121 10,5 70 310 10,5 0,55 2 80R b. Máy biến áp tự ngẫu Công suất của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công thức sau FdmHdmTNdm SSS . 1 . 1 = Trong đó - hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ( = C TC U UU = 5,0 242 121242 = ) Fdm S - công suất định mức của máy phát ( Fdm S =75MVA) Suy ra : MVAS TNdm 15075. 5,0 1 = Tra bảng 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp tự ngẫu có các thông số kỹ thuật sau 110kV 220kV F4 F1 F3 F2 B2 B3 B1 B4 S HTmax =168,092MVA S HTmin = 97,788MVA S ptTmax =162,79MVA S ptTmin =113,95MVA B5 F5 TD+ĐP TD+ĐP TD TD TD HT Trang 10 [...]... qua cuộn hạ của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công S H = SC + ST thức Trong đó : S HT - công suất nhà máy cung cấp cho hệ thống S bC - công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên cao áp S bT - công suất của một bộ máy phát điện máy biến áp bên trung áp Trang 11 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Từ đó ta có bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu... Sau máy cắt nối giữa máy phát và máy biến áp tự ngẫu , nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát trừ máy phát F3 + Điểm N 5 - Đầu đờng dây cung cấp cho phụ tải tự dùng và địa phơng của nhà máy , nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ các máy phát 3.2 Tính toán ngắn mạch cho phơng án 1 Vị trí các điểm ngắn mạch của phơng án 1 Trang 28 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện HT 220kV 110kV... Trang 29 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện 100 = 0,0875 1600 Điện kháng của đờng dây kép nối với hệ thống vậy X HT = 1,4 S 1 X dd = x0 L cb 2 2 U cb1 Trong đó : xo -điện kháng đơn vị của đờng dây,đối với đờng dây trên không cấp điện áp 220kV co thể lấy x0 = 0,4 km L - chiều dài đờng kép nối với hệ thống dây (L=50km) 1 100 Vậy X dd = 0,4.50 = 0,019 2 230 2 Tính điện kháng của máy biến... 0,427;0,413;0,488} = 0,488kA Mạch hạ áp 10,5kV Dòng điện cỡng bức phía đầu cực máy phát điện ( khi công suất tự dùng lấy từ nguồn dự phòng) I cbMF = 1,05 SF 75 = 1,05 = 4,33kA 3.U dm 3.10,5 Mạng điện I cb (kA) 220kV 0,441 110kV 0,488 10kV 4,33 Trang 27 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Chơng 3 TíNH TOáN NGắN MạCH Ngắn mạch trong hệ thống điện là một loại sự cố nguy hiểm, gây ra nhiều hậu... đợc chọn theo công thức sau Trang 19 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện STNdm = Trong đó 1 1 S Hdm S Fdm - hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ( = U C U T 242 121 = = 0,5 ) UC 242 SFdm = 75MVA 1 75 = 150MVA 0,5 Suy ra : STNdm Tra bảng 6 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chọn đợc máy biến áp có các thông sô kỹ thuật sau Bảng 2-5 Loại máy C ATTH 160000/220/110 230 U (kV)... Máy biến áp hai cuộn dây Máy biến áp hai cuộn dây làm việc hiệu quả nhất với đồ thị phụ tải bằng phẳng Công suất lớn nhất truyền tải qua máy biến áp là SB2(MVA) 1 S B 2 dq = S F dm S TD max 5 1 = 75 30 = 69MVA 5 69 0 24 t(h) Máy biến áp tự ngẫu Công suất tải qua cuộn cao của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính theo công thức sau SC = S HT 2 Trang 20 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện. .. 20,5% 100 = = 0,128 100 S dm 100 160 Máy biến áp hai cuộn dây U % S 11% 100 X 2 qd (220) = N cb = = 0,138 100 S dm 100 80 XH = X 2 qd (110) = U N % S cb 10,5% 100 = = 0,131 100 S dm 100 80 Điện kháng của máy phát điện Trang 30 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện x MF = x d" S cb 100 = 0,146 = 0,195 S dm 75 Tính ngắn mạch tại điểm N1 Sơ đồ có tính chất đối xứng qua điểm ngắn.. .Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Bảng 2-2 U (kV) Loại máy Pn (kW) Pn (kW) Un (%) C ATTH 160000/220/110 T H T-H C-T C-H T-H C-T 121 11 - - 380 20 11 32 Giá 100 0,5 200R C-H 242 Io (%) 2.Kiểm tra quá tải của máy biến áp Trong thực tế phụ tải của máy biến áp luôn thay đổi và phần lớn thời gian làm việc với phụ tải nhỏ hơn định mức , khi đó hao mòn cách điện của máy biến áp... tơng đơng sơ đồ X5 F4,5 HT X X7 1 X1 HT N1 N1 F X6 X4 Trong đó F 1 F 2345 X6 = X2 + X7 = X 3 X 5 0,1615.0,163 = 0,036 + = 0,117 X3 + X5 0,1615 + 0,163 X 4 X 6 0,333.0,117 = = 0,0866 X 4 + X 6 0,333 + 0,117 Tính điện kháng tính toán S 1600 X tt ( HT ) = X 1 HT = 0,1065 = 1,704 S cb 100 X tt ( NM ) = X 7 S dm 375 = 0,0866 = 0,325 S cb 100 Trang 31 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Tra... X 15 0,481 + 0,1083 X H = 0,128 Trang 35 Đồ án tốt nghiềp : Thiết kế phần điện nhà máy điện Dùng phép biến đổi sao tam giác ta có sơ đồ tơng đơng sau X18 X17 HT N4 E X 17 = X H + X 13 + X 13 X H 0,128.0,154 = 0,128 + 0,154 + = 0,506 X 16 0,088 X 18 = X H + X 16 + X 16 X H 0,128.0,088 = 0,128 + 0,088 + = 0,289 X 13 0,154 Tính đổi sang các điện kháng tính toán S 1600 X tt ( HT ) = X 17 HT = 0,506