nhà máy điện Lời nói đầu Lời nói đầu * ******* * Trong giai đoạn đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển của đất nớc .Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện , tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nớc. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong môn học Nhà máy điện và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Phạm Văn Hoà ,em đã hoàn thành nhiệm vụ thiét kế môn học nhà máy điện Em xin chân thành cám ơn sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong Bộ môn trong quà trình thiết kế môn học qua đó giúp cho em nhiều kinh nhiệm để chuẩn bị cho quá trình tốt nghiệp sắp tới Sinh viên thực hiện Nguyễn đức nam Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 2 nhà máy điện Chơng I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 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 thế việc tìm đợc 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 đợc phơng 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 u công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. I.1. Chọn máy phát điện Nhà máy thiết kế có tổng công suất 4ì60 MW = 240MW. Do đã biết số Do đã biết số l l ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp. sẽ giảm thấp. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đ phát điện cùng loại. Từ đó tra trong sổ tay đ ợc loại máy phát sau: ợc loại máy phát sau: + Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-60-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Ký hiệu S MVA P MW cos U KV I KA Điện kháng t Điện kháng t ơng đối ơng đối X X d d X X d d X X d d TB-60-2 75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,217 1,66 I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp Để đảm bảo vận hành an toàn , tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max và hệ số cos tb của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến theo công thức sau : Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 2 nhà máy điện TB t t Cos P S = với : 100 P%.p P max t = Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t cos TB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải P% : Phần trăm công suất cực đại. P max : Công suất của phụ tải cực đại I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 4 tổ máy có: P Fđm = 60 MW, cos đm = 0,8 do đó .75 8,0 60 cos MVA P S dm Fdm dm === Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 4ìP Fđm = 4 ì 60 = 240 MW S NMđm = 300 MW Phụ tải nhà máy và công thức: cos.100 ).%( )( Fdm tnm PtP tS = Ta đợc quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1 Bảng 1-2 Công suất 0-10 10-14 14-18 18-22 22-24 P%(t) 80 90 100 90 80 S TNM 240 270 300 270 240 STNM(MVA) 300 270 270 240 24- 0 Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 3 nhà máy điện 10 14 18 22 24 T(h) Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. I.2.2. 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 cos = 0,83 đợc xác định theo công thức sau: ) )( 6,04,0( cos.100 %. )( dm F tnmdmF td S tSP tS ì+ = Trong đó : S td (t) : Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t S Fđm : Công suất định mức của nhà máy MVA S NM (t) : Phụ tải tại thời điểm t theo bảng 1-2 Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-2 Bảng 1-3 Công suất 0-10 10-14 14-18 18-22 22-24 S TNM (MVA) 240 270 300 270 240 S TD (MVA) 20,35 21,74 23,13 21,74 20,35 STD(MVA) 23,13 21,74 21,74 20,35 20,35 10 14 18 22 24 T(h) Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy. Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 4 nhà máy điện I.2.3. Phụ tải điện áp địa phơng ( U ĐP =10.5 KV) Có P max = 10 MW, cos = 0,85 ( ) Cos PtP tS Max DP .100 ).%( = Ta có kết quả ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3 Bảng 1-4 CS 0-8 8-12 12-14 14-16 16-18 18-22 22-24 P% 80 70 80 90 100 90 80 S ĐP (MVA) 9,41 8,23 9,41 10,6 11,76 10,6 9,41 SDP(MVA) 11,76 10,6 10,6 9,41 9,41 9,41 8,23 8 12 14 16 18 22 24 T(h) Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng I.2.4. Phụ tải điện áp trung Cấp điện áp (110KV) có P max = 100 MW, cos = 0,88 ( ) Cos PtP tS Max UT .100 ).%( = Ta có kết quả ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải hình 1- 4 Bảng 1-5 Công suất 0-6 6-10 10-14 14-16 16-20 20-24 P%(t) 90 80 90 100 90 80 S TA (MVA) 102,27 90,91 102,27 113,64 102,27 90,91 STA(MVA) 113,64 102,27 102,27 102,27 90,91 90,91 Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 5 nhà máy điện 6 10 14 16 20 24 T(h) Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp trung I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy - công suất phát vào hệ thống Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy: S TNM (t) = S td (t) + S ĐP (t) +S TA (t) +S VHT (t) S VHT (t) = S TNM (t) - [S td (t) + S ĐP (t) +S TA (t) )] Từ đó ta lập đợc kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng 1-6 và đồ thị phụ tải tổng hợp hình 1-5 Bảng 1-6 CS 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S TNM (t) 240 240 240 270 270 300 300 270 270 240 S td (t) 20,35 20,35 20,35 21,74 21,74 23,13 23,13 21,74 21,74 20,35 S ĐP (t 9,41 9,41 8,23 8,23 9,41 10,6 11,76 10,6 10,6 9,41 S TA (t) 102,27 90,91 90,91 102,27 102,27 113,64 102,27 102,27 90,91 90,91 S VHT (t) 107,97 119,33 120,51 138,76 136,58 152,64 162,84 135,39 146,75 119,33 S(MVA) 300 270 270 240 240 162,84 152,64 146,75 138,76 120,51 136 135,39 119,33 119,33 107,2 113,64 102,27 102,27 102,27 90,91 90,91 STA Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 6 nhà máy điện 23,13 21,74 21,74 20,35 20,35 STD 11,76 9,41 10,6 10,6 9,41 9,41 SDP 8,23 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 T(h) Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống I.4. Nhận xét I.4.1. Dự trữ của hệ thống Ta có dự trữ quay của hệ thống S = 100 MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thống S HT = 3000 MVA I.4.2. Điện áp Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là: Cấp điện áp địa phơng có U đm = 10,5 KV Cấp điện áp trung có U đm = 110KV Phát công suất lên hệ thống ở cấp điện áp 220 KV Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 7 nhà máy điện Chơng II. Nêu các phơng án và chọn MBA II.1. Nêu các phơng án Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại lợi ích kinh tế lớn mà còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật Cơ sở để để xác định các phơng án có thể là số lợng và công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới và phụ tải tơng ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện và lới điện Chọn phơng án nối dây sơ bộ theo một số nguyên tẵc sau : +) Nếu S uF max (15ữ23)% S đmF thì không cần thanh góp điện áp máy phát +) Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lợng máy phát nối vào thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo phụ tải địa phơng và tự dùng +) Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi 0,5 thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp. +) Sử dụng số lợng bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó. Nếu cấp điện áp 110 kV thì điều kiện ghép bộ bên trung phải S T min S bộ trung S T min +) Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm bảo S bộ S dự phòng ht +) Nếu phụ tải U T quá nhỏ thì không nhất thiết dùng MBA 3 cuộn dây ,TN liên lạc mà chỉ coi đó là một trạm địa phơng đợc lấy điện từ thanh góp cao hoặc từ đầu cực máy phát Nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải Vì (15% - 23%)S dmF = (15% - 23%).75 = (11,25 17,25) Nên U dp Max = 11,76 >(11,25 17,25) Cần thanh góp phía hạ áp Dự trữ quay của hệ thống S DT = 100 MVA.Ta không thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì S bộ = 2.75 = 150 MVA > S dp ht = 100 MVA Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 8 nhà máy điện Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau: Phơng án I: S T max S VHT F1 F2 F3 F4 Hình 2-1: Sơ đồ nối điện phơng án 1 Phơng án II: F4 F3 F2 S VHT S T max F1 Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II II.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án II.1.1.Chọn công suất máy biến áp Máy biến áp (mba) 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 lợng , công suất định mức và hệ số biến áp . MBA đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất Nguyên tắc chung để chọn mba là trớc tiên chọn S đmB lớn hơn hoặc bằng công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thờng , sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của mba Xác định công Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 9 nhà máy điện suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống .Ta lần lợt chọn mba cho từng phơng án Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trờng nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng theo nhiệt độ . Phơng án I: Máy biến áp B 1 và B 2 (MBA bộ) Máy biến áp B 1 , B 2 đợc chọn là máy biến áp hai cuộn dây với điều kiện: S đmB S đmF - ( ) MVA n S Max td 21.69 4 13,23 75 == (n- số máy phát) Vậy ta có thể chọn các loại máy biến áp có các thông số nh bảng 2-1 sau: Bảng 2-1 MBA S đm MVA U Cđm (KV) U Hđm (KV) P O (KW) P N (KW) U N % I O % B I (T) 75 110 10,5 135 400 8.5 2.5 B 2 (T) 75 220 10,5 165 400 10.5 4 MBA 3 cuộn dây cấp điện áp 220/35/10,5 Kv )(1,6513,23. 4 2 23,875.2 2 1 2 1 1 1 max 1 DP max MVAS n n SSS n TD Min dmFThua = += += (n 1 - số máy phát nối vào thanhg góp máy phát) )(1,65 max MVASS ThuadmB = Chọn máy TTH có S = 75(MVA) Giá 70.10 3 .40.10 3 Đồng Bảng 2-2 S đm MVA U Cđm (KV) U Tđm (KV) U Hđm (KV) P O (KW) P N CH (KW) I O % U N % (CT) U N % (CH) U N % (TH) 75 230 115 15.75 210 450 4 11.5 21 8 Vơí MBA 3cuộn dây thì CH N H N T N C N PPPP === 2 1 Kiểm tra sự cố +) Hỏng bộ bên trung 2k sc qt . S dmLL S T Max 2.1,4.75 =210 113,64 +)MBALL- phân bố công suất == = == 76,1174,082,5656,57 21,6956,57 2 1 7582,5664,113. 2 1 2 1 max HCTCHCC H TD DPdmFCH dmll Max TCT SSSS S n s SSS SSS Công suất thiếu S Thiếu = (S VHT +S UC ) -(S bộ +S CC ) = 162,84-0,74-69,21 =95,28(MVA) S Thiếu S d ự trữ HT = 100 (MVA) Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐ I -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 10 [...]... và vốn đầu t cho thiết bị phân phối Và thực tế , vốn đầu t vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào giá tiền của máy cắt , vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phơng án phải chọn sơ bộ loại máy cắt Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cỡng bức cho từng cấp điện áp Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát Thanh góp điện áp máy phát Sơ đồ thanh góp máy phát đợc chọn... ngắn mạch là để chọn khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua của nhà máy theo điều kiện đảm bảo các yêu cầu về ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch (dòng tính toán ngắn mạch là dòng 3 pha) Để đơn giản tất cả các giá trị ta đều tính trong hệ đơn vị tơng đối Chọn các đại lợng cơ bản nh công suất cơ bản và điện áp cơ bản Chọn điện áp cơ bản (Ucb= Utb), công suất cơ bản chọn là Scb... xo 0,4 / km.) Điện kháng máy biến áp bộ Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 23 nhà máy điện X B1 = U n % S cb 10,5 1000 ì = ì = 1,4 100 S dm 100 75 Điện kháng của máy phát S 1000 X F = X d'' ì cb = 0,146 ì = 1,95 S dm 75 Điện kháng của kháng điện X K %.S cb X % I 12 ì 1000 X K = K cb = = = 2,77 100 I dmK 100 3.U I dmK 100 3.10.2,5 Điện kháng máy biến áp liên... định ở chơng II, kết hợp với các giá trị dòng ngắn mạch đã tính ở chơng IV ta chọn đợc máy cắt, ta nên chú ý một số điểm sau: - Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp - Trên các đờng dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ ở phía điện áp 110 KV trở lên nếu dùng máy cắt không khí thì dùng đồng loạt cho tất cả các mạch để tận dụng máy nén không khí Máy cắt đợc chọn... SVHTtmax là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép Máy biến áp bộ I cb = 1,05 Máy biến áp liên lạc: +)Bình thờng : S dmB 3 ì U cdm = 1,05 75 3 ì 220 = 0,2 KA S = 68,91 Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 14 nhà máy điện +)Hỏng máy biến áp : S = 1,4.75 = 105 +)Hỏng máy phát : S = 24,287 S dmB I cb = 105 = 3 ì U cdm = 0,275 KA 3 ì 220 Dòng cỡng bức phía hạ áp: Máy phát... Bách Khoa Hà Nội Trang 19 nhà máy điện ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm Đối với tính toán trong năng lợng lấy ađm = 0,15 ở đây các phơng án giống nhau về máy phát điện, máy cắt trên cực máy phát.Do đó vốn đầu t đợc tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và máy cắt + Vốn đầu t cho một phơng án là : Vi = VTi + VTBPPi Trong đó : Vốn đầu t cho máy biến áp VT = kT vT kT :... các máy phát và hệ thống : IN6 =IN3+ IN3 Từ đó ta có bảng kết quả sau: Bảng 4-8 Trị số dòng ngắn mạch: ixk= 2 kxk.IN = 2 1,8.45,98 = 117,05 (KA) Xung lợng dòng ngắn mạch: 2 2 B N = ( I CKi + I CKi +1 ).t i = 1036,8 ( KA 2 s) Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 32 nhà máy điện Chơng V Chọn khí cụ điện và dây dẫn I.1.-Chọn máy cắt điện Dựa vào cấp điện áp và dòng điện. .. bảng tổng kết trên ta có kết quả nh sau: VI > VII Chọn phơng án II PI > PII Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 21 nhà máy điện Sinh viên:Nguyễn Đức Nam Lớp: CĐ-HTĐI -Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trang 22 nhà máy điện Chơng IV Tính toán dòng ngắn mạch Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thờng xảy ra trong hệ thống điện Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn... ở phần tính toán dòng điện cỡng bức ta đã có dòng điện làm việc cỡng bức của mạch máy phát là: Icb = 5,77 KA Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là cp = 75oc, nhiệt độ môi trờng xung quanh là o= 35oc, nhiệt độ khi tính toán là 25 oc Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là: Khc = cp 0 ' cp 0 75 35 = 0.89 75 25 = Tiết diện của thanh dẫn cứng đợc chon theo dòng điện. .. phân bố công suất 1 Max 1 S CT = 2 S T S bo S dmll 2 162,27 69,21 = 11,93 75 s max 1 1 S CH = S dmF S DP TD S H 57,56 69,21 2 2 n S = S S S 57,56 11,93 = 45,63 CH CT H CC Công suất thiếu SThiếu = (SVHT + SUC) -(Sbộ+ SCC) = 162,27 -69,21 45,63 = 47,43(MVA) SThiếu Sdự trữ HT = 100 (MVA) Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp Phân bố công suất cho MBA +)Sơ đồ bộ (máy phát