Thiết kế và tính chọn phương pháp tối ưu thiết kế nhà máy điện

163 366 0
Thiết kế và tính chọn phương pháp tối ưu thiết kế nhà máy điện

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có năng lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối,… Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác. Hiệu suất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung là còn thấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con người. Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện,... đến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên, với thế mạnh về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc. Với yêu cầu như vậy, Đồ án môn học Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A1. Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn GS.TS Lã Văn Út, PGS Nguyễn Hữu Khái cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này.

Page | 1 Đỗ Văn Quân LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có năng lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối,… Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác. Hiệu suất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung là còn thấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con người. Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện, đến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên, với thế mạnh về 1 Page | 2 Đỗ Văn Quân nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc. Với yêu cầu như vậy, Đồ án môn học Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A 1 . Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn GS.TS Lã Văn Út, PGS Nguyễn Hữu Khái cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này. 2 Page | 3 Đỗ Văn Quân CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ điện luôn luôn thay đổi theo thời gian. Do vậy người ta phải dùng các phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải từ đó lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện chính hợp lý đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Người thiết kế căn cứ vào đồ thị phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến hành lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý. 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Nhà máy điện gồm 4 máy phát, công suất mỗi máy là 50 MW, hệ số công suất cosφ= 0.8. Công suất biểu kiến định mức của mỗi máy là: S đmF = 5.62 8.0 50 cos == ϕ đmF P MVA. Chọn các máy phát điện tua-bin hơi cùng loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ lục II, trang 99, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”(Nguyễn 3 Page | 4 Đỗ Văn Quân Hữu Khái, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004). Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau. Bảng 1.1. Các tham số chính của máy phát điện Các thông số ở chế độ định mức Điện kháng tương đối n, v/ph S, MVA P, M W U, kV cos φ I đm , kA X d ” X d ’ X d TBФ-50- 3600 300 0 62.5 50 10.5 0.8 5.73 0.133 6 0.178 6 1.403 6 1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10.5 kV) Phụ tải cấp điện áp máy phát: P UFmax = 17.6 MW; cosφ= 0.8 → S UFmax = 22 8.0 6.17 cos max == ϕ UF P MVA. Áp dụng các công thức: max 100 )%( )( P tP tP = , MW ϕ cos )( )( tP tS = , MVA 4 Page | 5 Đỗ Văn Quân Trong đó: P max : công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA cosφ : hệ số công suất của phụ tải. Sẽ tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày. Bảng 1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Thời gian, (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 Công suất P, (%) 70 80 100 85 65 P, (MW) 12.32 14.08 17.6 14.96 11.44 S, (MVA) 15.4 17.6 22 18.7 14.3 Từ đó vẽ được biểu đồ phụ tải. Hình 1.1. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 5 Page | 6 Đỗ Văn Quân 1.2.2. Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) Phụ tải cấp điện áp trung: P UTmax = 85 MW, cosφ= 0.8 → S UTmax = 25.106 8.0 85 cos max == ϕ UT P MVA Tính toán tương tự như với cấp điện áp máy phát. Các số liệu tính toán được cho trong bảng sau. Bảng 1.3. Công suất phụ tải cấp điện áp trung Thời gian, (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 Công suất P, (%) 80 90 80 100 75 P, (MW) 68 76.5 68 85 63.75 S, (MVA) 85 95.625 85 106.25 79.6875 Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 6 Page | 7 Vn Quõn 1.2.3. Tớnh toỏn cụng sut phỏt ca nh mỏy in Nh mỏy gm 4 mỏy phỏt, mi mỏy cú cụng sut nh mc P Fm = 50 MW. Cụng sut t ca ton nh mỏy l: P NMmax = 4 ì 50= 200 MW. Cụng sut phỏt ca Nh mỏy in c tớnh theo cụng thc: max 100 % )( NMNM P P tP = , MW Cos tP tS NM NM )( )( = , MVA P NMmax = 200 MW;Cos = 0.8 ; S NMmax = 250 8.0 200 cos max == NM P MVA Từ bảng số liệu biến thiên phụ tải toàn nhà máy, áp dụng công thức trên tính cho từng khoảng thời gian ta có bảng biến thiên công suất phát của nhà máy. Bng 1.4. Cụng sut phỏt ca nh mỏy Thi gian, (h) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 Cụng sut P, (%) 70 85 95 100 75 P, (MW) 140 170 190 200 150 S, (MVA) 175 212.5 237.5 250 187.5 7 Page | 8 Vn Quõn Hỡnh 1.3. th ph ti ton nh mỏy 1.2.4. Tớnh toỏn cụng sut t dựng ca nh mỏy Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức của nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm đợc xác định theo công thức sau: S td (t) = ( ) . 0.4 0.6 NM NM NM S t S S ì + ì ữ Trong ú : - s phn trm lng in t dựng , =8% Cos td = 0.8. S td (t) : cụng sut t dựng ca nh mỏy ti thi im t, MVA. S NM (t) : cụng sut nh mỏy phỏt ra ti thi im t, MVA. 0.4 - lợng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát. 0.6 - lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát. 8 Page | 9 Vn Quõn Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức(1.4) ta có bảng biến thiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng. Bng 1.5. Cụng sut t dựng ca nh mỏy Thi gian, (h) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 Cụng sut S NM (t) , (%) 70 85 95 100 75 S NM (t) , (MVA) 175 212.5 237.5 250 187.5 S td (t) , (MVA) 16.4 18.2 19.4 20 17 Hỡnh 1.4. th ph ti t dựng ca nh mỏy 1.2.5. Cụng sut phỏt v h thng in. Công suất của nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t đợc tính theo công thức: S VHT (t) = S NM (t) [S td (t) + S UF (t) + S UT (t)] Trong ú: S VHT (t) Cụng sut nh mỏy phỏt v h thng ti thi im t, MVA 9 Page | 10 Đỗ Văn Quân Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy. Bảng 1.5. Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy Thời gian, (h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10- 12 12- 14 14-18 18-20 20-24 S NM (t), (MVA) 175 175 175 212.5 212.5 237.5 250 250 187.5 S UF (t), (MVA) 15.4 15.4 17.6 17.6 22 22 18.7 14.3 14.3 S UT (t), (MVA) 85 95.625 95.625 95.625 85 85 106.2 5 79.6875 79.6875 S td (t), (MVA) 16.4 16.4 16.4 18.2 18.2 19.4 20 20 17 S VHT (t), ( MVA ) 58. 2 47.575 45.375 81.07 5 87.3 111.1 105.0 5 136.012 5 76.5125 10 [...]... cho phng ỏn 1 1 Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai dây quấn S : HT - 22 - Vn Quõn Hỡnh 2.5 Cỏc mỏy bin ỏp cho phng ỏn 1 Đối với máy biến áp ghép bộ thì điều kiện chọn máy biến áp là: SBđm S Fđm = 62.5 MVA Page | 23 Tra phụ lục III.4, trang 154, sỏch Thit k nh mỏy in v trm bin ỏp (Nguyn Hu Khỏi, NXB Khoa hc v K thut, 2004), chọn hai máy biến áp B1, B2 có SBđm=80 MVA Các thông số của máy biến áp ợc... ph ti cp in ỏp trung v cụng sut phỏt v h thng ti thi im t Cụng sut mu ca mỏy bin ỏp t ngu l: Stt= .STNm= 0.5 ì 125= 62.5 MVA Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng I, tính theo từng khoảng thời gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất qua các phớa của các máy biến áp nh sau Bng 2.3 Bng phõn b cụng sut qua cỏc phớa ca mi mỏy bin ỏp t ngu trong ch lm vic bỡnh thng (phng ỏn 1) Thigian,... xỏc nh theo cụng thc: - 34 - Vn Quõn 1 2 ST(t) = [ SUT (t ) S B ] Page | 35 SC(t) = 1 SVHT (t ) 2 SH(t) = SCT(t) + SCC(t) Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng 1, tính theo từng khoảng thời gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất qua các phớa của các máy biến áp nh sau Bng 2.4 Bng phõn b cụng sut qua cỏc phớa ca mi mỏy bin ỏp t ngu trong ch lm vic bỡnh thng Thigian, 0-4 4-6 6-8... cỏc mỏy bin ỏp cho phng ỏn 1 Điện áp cuộn Tổn thất công suất, UN % dây, kV Cấp kW Po PN A C-T C-H T-H điện Sđm 115 - 10.5 70 110 80 Loại áp, AT MVA 220 125 230 121 11 75 C T H H kV - 310 - 290 145 145 2.2.1 Chn mỏy bin ỏp cho phng ỏn 2 - 24 - - 10.5 - Giá, 0.55 91 Io % 103 11 32 20 0.5 185 R C-T C-H T-H Vn Quõn HT Page | 25 Hỡnh 2.6 Cỏc mỏy bin ỏp cho phng ỏn 2 1 Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai... 2 Chọn máy biến áp liờn lc Chn 2 mỏy bin ỏp liờn lc l mỏy bin ỏp t ngu cú cỏc cp in ỏp 220/110/10 kV Stha = 3 ì 62.5 (14.3 + 3 ì 20 ) = 158.2 MVA 4 1 1 Sthua = ì158.2 = 158.2 MVA 2 2 ì 0.5 Chn 2 mỏy bin ỏp t ngu cú cụng sut STNm = 160 MVA Cỏc thụng s k thut chớnh ca mỏy bin ỏp t ngu c tng hp trong bng sau Bng 2.2 Cỏc thụng s c bn ca cỏc mỏy bin ỏp cho phng ỏn 2 - 25 - Vn Quõn Cấp Điện áp cuộn điện. .. mch trờn phõn on ca thanh gúp in t dựng c trớch u t u cc mỏy phỏt v trờn thanh gúp cp in ỏp mỏy phỏt - 17 - Vn Quõn u im ca phng ỏn ny l n gin trong vn hnh, đảm bảo cung cấp điện liờn tc cho các phụ tải ở các cấp điện áp, hai máy biến áp tự Page | 18 ngẫu có dung lợng nhỏ, s lng cỏc thit b in cao ỏp ớt nờn gim giỏ thnh u t Cụng sut ca cỏc b mỏy phỏt - mỏy bin ỏp hai cun dõy phớa in ỏp trung gn bng... III.4, trang 154, sỏch Thit k nh mỏy in v trm bin ỏp (Nguyn Hu Khỏi, NXB Khoa hc v K thut, 2004), chọn hai máy biến áp B1, B2 có SBđm=80 MVA Các thông số của máy biến áp ợc tổng hợp trong bảng 2.1 2 Chọn máy biến áp liờn lc Chn 2 mỏy bin ỏp liờn lc l mỏy bin ỏp t ngu cú cỏc cp in ỏp 220/110/10 kV iu kin chn mỏy bin ỏp mỏy bin ỏp t ngu STNm 1 Stha 2 Trong ú : : l h s cú li ca mỏy bin ỏp t ngu, = 0.5 . Người thiết kế căn cứ vào đồ thị phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến hành lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý. 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Nhà máy. từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối. điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện

Ngày đăng: 13/11/2014, 21:30

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan