Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnnhiệm vụ thiết kếThiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 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:Pmax = 12 MW; cos = 0,87Gồm 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 kmBiến thiên phụ tải theo thời gian :Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24P(%) 70 80 100 70Tại 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 mm2.Điện tự dùng của nhà máy là 5%.2. Phụ tải điện áp trung 110 kV:Pmax = 180 MW; cos = 0,85Gồm 3 đờng dây képBiến thiên phụ tải theo thời gian :Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24P(%) 80 90 100 803. Phụ tải toàn nhà máy :Thời gian 0 - 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24P(%) 70 80 100 704. 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 Xđm = 2,5lời nói đầuNguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 1 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 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 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 viênNguyễn Tuấn HiệpCHƯƠNG ITíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suấtNguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 2 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 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 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 :Loạimáy phátThông số định mức Điện kháng tơng đốinv/phSMVAPMWUKVcos IKAXdXdXdTB-100-23000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,791.2 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(Pmax P (t) = maxP.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) :Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 3 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnUđm = 10 KV ; Pmax = 12 MW ; Cos = 0,87 Gồm : 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km ; - Ta có bảng phụ tải : t(h)công suất0 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 mm2.- Đồ thị phụ tải địa phơng : S (MVA) 13,79 11,03 9,66 9,66 t(h) 0 7 14 20 242. Phụ tải điện áp trung :Uđm = 110 KV ; Pmax = 180 MW ; Cos = 0,85 ; Gồm 3 đờng dây kép ; P (t) =maxP.100)t%(P ; S (t) = Cos)t(P .- Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t (h) công suất0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t)80 90 100 80 P (t) (MW)144 162 180 144Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 4 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 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 20 243. Phụ tải toàn nhà máy : PNMmax = Pđm = n.PđmF = 4.100 = 400 (MW) . SNMmax = Sđm = n.SđmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) . Cos = 0,85. P (t) =maxP.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 suất0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t)70 80 100 70 P (t) (MW)280 320 400 280 S (t) (MVA)329,41 376,47 470,6 329,41Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 5 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện- Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 t(h) 0 7 14 20 244. 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.maxNMNMS)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 : t (h)công suất0 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 19,29Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 6 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện- Đồ thị phụ tải tự dùng : S (MVA) 23,53 20,71 19,29 19,29 t(h) 0 7 14 20 245. 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 : SNM(t) = Sđf (t) + ST (t) + Std (t) + SHT (t) - Công suất phát vào hệ thống : SHT (t) = SNM (t) [Sđf (t) + ST (t) + Std (t)]- Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t (h)công suất0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24SNM(t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41Sđf (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66ST (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41Std (t) (MVA) 19,29 20,71 23,53 19,29SHT (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 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 7 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 221,52 190,59 211,76 169,41 169,41 154,14 131,05 131,05 23,53 19,29 20,71 19,29 13,79 9,66 11,03 9,66 t(h) 0 7 14 20 241.3 Nhận xét :- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : SNMđm = Sđm = n.SđmF = 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 hmin = 131,05 MVA từ : 0 h 7 h và 20 h-24 h- Phụ tải trung áp : + STmax = 211,76 MVA từ 14 h 20 h chiếm 44,99 % công suất nhà máy. + STmax = 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 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 8 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Với: S đmF = 117,65 MVA.- Ta có : dmFmaxdfSS = 65,11779,13 = 0,117. Công suất địa phơng cực đại (Sđfmax) chỉ bằng 11,7 % công suất định mức phát (SđmF).* 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.ch ơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy2.1 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 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 9 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điệnĐồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 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.- 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 :Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 10 -F3F1 F2 F4220 KVHTST110 KV [...]... nghiệp Thiết kế nhà máy điện AI = AB1 + AB2 + AB3 + AB4 =2 3677525 ,45 8 + 2 1805055,0 64 =10965161, 04 (KWh) II Phơng án II : a Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=111,77 (MVA) trong cả năm , do đó : Máy biến áp 4 bên trung áp : 111,77 2 AB4 = 8760. (100 + 40 0 ) = 3677525 ,45 8 (KWh) 125 2 Máy biến áp 3 bên cao : 111,77 2 AB3 = 8760.(115 +380 ) = 3668 849 ,185... 100 _ 40 0 _ 0,5 32 20 120 520 _ _ 0,5 - 14 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 2 Phân phối công suất : các máy biến áp và các cuộn dây : + Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm : 1 1 S BT = S đmF - S tdmax = 117,65 - 23,53 = 111,77 (MVA) 4 4 + Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu : - Công suất truyền qua cuộn cao : 1 S c(t) = S HT(t) 2 - Công. .. việc bình thờng : Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng * Khi sự cố : a Sự cố một bộ máy phát máy biến áp bên trung : ST = 211,76 HT 220 KV 54, 87 110 KV 54, 87 50 50 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ F1 F2 - 15 F3 F4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 1 04, 87 1 04, 87 111,77 - Bộ máy phát điện máy biến áp hai... (MVA) 4 4 + Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu : - Công suất truyền qua cuộn cao : 1 Sc ( t ) = [ SHT ( t ) SBC ] 2 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 18 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện - Công suất truyền qua cuộn trung: 1 S t ( t ) = [ ST ( t ) SBT ] 2 - Công suất truyền qua cuộn hạ : S h ( t ) = S t ( t ) + Sc ( t ) Bảng phân phối công suất : Thời gian Loại MBA Cấp điện áp (KV) 0-7 7 14 14- ... 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: ST HT 220 KV Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ F3 F1 F2 110 KV - 11 F4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế 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. .. 110,762.6 + 65,532 .4 = 16 242 1, 149 8 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 + 753855,0 644 = 1805055,0 64 (KWh) ATN = 365. 24. 120 + * Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là : Nguyễn... 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 biến áp tự ngẫu gồm hai phần: + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó + Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai... ngắn mạch N1 : Cấp điện áp 220 KV, các thiết bị nh : máy cắt ,dao cách ly ta nên chọn cùng một loại Vì vậy, ta chọn N1 là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 KV Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống Sơ đồ : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ E1 XE2 6 4 - 29 - E3 X7 E4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện EHT X1/ 0,125 X2/ 0,03 N1 X3/ 0, 046 X8/ 0,0 84 X5/ 0,082 X9/0,156... 13,79 = 1 04, 87( MVA ) 4 2 4 2 SđmTN - Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : SC = SH ST = 1 04, 87 50 = 54, 87(MVA ) - Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suất thiếu là : Sthiếu = SHT 2SC = 221,52 2. 54, 87 = 111,78( MVA ) Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn b Sự cố hỏng một máy biến áp... cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phơng án này để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u 2.2 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 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 . máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công. 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
