thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện

106 587 4
thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt 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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1. Chọn máy phát điện 4 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 5 CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1. Nêu các phương án 18 2.2. Chọn máy biến áp cho các phươn án 21 2.2.1. Phương án I 22 2.2.2. Phương án II 30 2.3. Xác định dòng điện cưỡng bức cho các phương án 37 2.3.1 Phương án I 38 2.3.2 Phương án II 39 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 3.1. Mục đích tính toán ngắn mạch 41 3.2. Xác định các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 41 3.3. Tính dòng điện ngắn mạch theo đường cong tính toán 42 3.3.1. Phương án I 42 3.3.2. Phương án II 51 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1. Phương pháp đánh giá hiệu quả các phương án 59 4.2. Chọn máy cắt cho các phương án 61 4.3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối 62 4.3.1. Phương án I 62 4.3.2. Phương án II 63 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 1 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện 4.4. Tính toán cho từng phương án 64 4.4.1. Phương án I 64 4.4.2. Phương án II 65 CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP 5.1. Chọn thanh dẫn nối từ máy phát đến máy biến áp 68 5.2. Chọn sứ đỡ thanh dẫn 71 5.3. Chọn dây dẫn và thanh góp mềm 73 5.4. Chọn máy cắt điện và dao cách ly 78 5.5. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 79 5.6. Chọn chống sét van 86 5.7. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương 88 CHƯƠNG 6 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 6.1. Chọn máy biến áp cấp một 99 6.2. Chọn máy biến áp cấp hai 100 6.3. Chọn máy cắt cho mạch tự dùng 100 6.4. Chọn dao cách ly cho mạch tự dùng 102 6.5. Chọn Áptomát cho cấp điện áp 0,4 kV 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 2 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện LỜI NÓI ĐẦU Điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, giáo dục và đời sống con người Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Tốc độ tăng trưởng của ngành điện trung bình hằng năm khoảng 15%. Trong những năm tới nước ta cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải. Thiết kế, xây dựng và vận hành một nhà máy nhiệt điện có hiệu quả kinh tế cao, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, ổn định hệ thống đòi hỏi có sự tính toán chính xác, kỹ lưỡng và chi tiết của các nhà chuyên môn. Trong đồ án này em được giao thiết kế phần điện của một nhà máy nhiệt điện có tổng công suất là 600 MW, bao gồm 4 tổ máy. Nhà máy cung cấp điện cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp 6 kV, phụ tải trung áp ở cấp 110 kV, phụ tải cao áp và liên lạc với hệ thống ở cấp 220 kV. Được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo hướng dẫn TS. Đào Quang Thạch, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế của mình. Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Đào Quang Thạch và các thầy cô trong khoa đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này. Tuy nhiên thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một mảng đề tài rộng, đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế, với thời gian hạn hẹp và vốn nghiệm thực tế còn ít nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Quy Nhơn, tháng 05 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Anh Lộc Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 3 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG 1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Tính toán các phụ tải và cân bằng công suất rất quan trọng. Nó là cơ sở để tính các dữ liệu cho cả quá trình tính toán của đồ án. Vì vậy ta cần phải tính toán và cân bằng công suất. Vì hệ số công suất của các phụ tải không khác nhau nhiều, để đơn giản tính toán, một cách gần đúng, ta tính theo công suất biểu kiến, xây dựng đồ thị phụ tải các cấp điện áp để xây dựng nên đồ thị phụ tải của toàn nhà máy. 1.1. Chọn máy phát điện Trong các nhà máy điện, thiết bị chính và quan trọng nhất là máy phát điện. Nó làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành điện năng, tạo thành các nguồn cung cấp cho hệ thống. Ngoài ra máy phát điện còn có khả năng điều chỉnh công suất của mình, giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng (điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống điện). Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có tổng công suất là: 600 MW, gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là: 150 MW Khi ta chọn máy phát điện ta cần lưu ý những điểm sau: Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại. Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn. Từ yêu cầu thiết kế và những đặc điểm cần lưu ý ở trên, tra bảng phụ lục trang 100, giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khái, ta chọn được máy phát có các thông số sau: Loại máy phát n v/ph S đm MVA P đm MW U đm kV cos dm ϕ I đm kA " d X TBB-165-2 300 0 176,5 150 18 0,85 5,67 0,213 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 4 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Đặc điểm cơ bản của điện năng là không tích trữ được vì thế việc đảm bảo sự cân bằng công suất phát ra và công suất tiêu thụ là một yêu cầu quan trọng khi thiết kế và vận hành nhà máy điện. Vì phụ tải điện thay đổi theo thời gian nên để giải quyết bài toán cân bằng công suất ta phải xác định sự biến thiên của phụ tải theo thời điểm tức là thiết lập đồ thị phụ tải của nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể thiết kế và vận hành tối ưu hệ thống, phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy trong nhà máy, chọn thiết bị có các thông số kỹ thuật phù hợp và kinh tế. Nhờ đó đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống và của nhà máy. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho biến thiên đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tương ứng. Ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phần công suất phát vào hệ thống còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Nhà máy cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp 6 kV, 110 kV, 220 kV và được nối chung với hệ thống điện ở cấp 220 kV. Đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp cho dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng cực đại P max và hệ số công suất Cos ϕ tb của từng phụ tải tương ứng . Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến : P(t) = ( ) p% t 100 × P max (1-1) S(t)= ( ) tb P t Cosϕ (1-2) Trong đó: - S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA. - P(t): Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải, MW. - P%(t): Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải được tính bằng phần trăm của P max . - P max : Công suất tác dụng của phụ tải cực đại, MW. - Cos tb ϕ : Hệ số công suất trung bình của phụ tải . Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 5 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện 1) Công suất phát của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế của nhà máy có tổng công suất là 600 MW, gồm 4 tổ máy phát điện kiểu TBB-165-2 có: P đmMF = 150 MW; cos ϕ = 0,85 S đmMF = 176,5 MVA; U đmMF = 18 kV Tổng công suất đặt toàn nhà máy P maxNM = P đmNM = 4×P đmMF = 4×150 = 600 MW S maxNM = S đmNM = 4×S đmMF = 4×176,5 = 706 MVA Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất của nhà máy biến thiên theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.1 Bảng 1.1: t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 85 100 80 95 85 P NM (t), MW 510 600 480 570 510 S NM (t), MVA 600 705,88 564,7 670,59 600 Đồ thị công suất phát của toàn nhà máy: Hình 1.1 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 6 Lớp: ĐKT-K.27 8 11 15 20 24 600 S NM (MVA) 705,88 564,7 670,59 600 t(h) 0 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện 2) Công suất tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế thì công suất tự dùng cực đại của nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy, với cos ϕ =0,85, tức là bằng hệ số công suất của nhà máy (cos dmF ϕ =0,85). Vì đề tài thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) cho nên 40% tự dùng của nhà máy là cố định còn 60% thay đổi theo phụ tải. Công suất tự dùng của nhà máy được xác định theo công thức: S TD (t) = % 100 α × S NM × (0,4+0,6 NM NM S (t) S × ) MVA (1-3) Trong đó: S TD (t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, tính bằng MVA α%: Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, đề tài thiết kế đã cho α% = 6% S NM (t): Công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t, tính bằng MVA S NM : Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA Từ các kết quả tính toán công suất phát của nhà máy (bảng 1.1) và công thức (1-3) ta tính được công suất tự dùng của nhà máy biến thiên theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.2. Bảng 1.2: t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 85 100 80 95 85 S NM (t), MVA 600 705,88 564,7 670,59 600 S TD (t), MVA 38,54 42,35 37,27 41,08 38,54 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 7 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Đồ thị công suất tự dùng của toàn nhà máy: Hình 1.2 3) Phụ tải địa phương Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải địa phương có các số liệu: U đm = 6 kV; P max = 18 MW; cos ϕ = 0,84 Gồm : 4 đường dây cáp kép × 3 MW × 2,5 km cung cấp cho phụ tải quan trọng 3 đường dây cáp đơn × 2 MW × 3 km cung cấp cho phụ tải không quan trọng Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tải địa phương theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.3 Bảng 1.3: t(h) 0 ÷ 7 7 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24 P% 60 85 80 100 70 P ĐP (t), MW 10,8 15,3 14,4 18 12,6 S ĐP (t), MVA 12,86 18,21 17,14 21,43 15 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 8 Lớp: ĐKT-K.27 S TD (MVA) 38,54 42,35 37,27 41,08 38,54 0 8 11 15 20 24 t(h) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Đồ thị phụ tải địa phương: Hình 1.3 4) Phụ tải trung áp Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải trung áp có các số liệu: U đm = 110 kV; P max = 170 MW; cos ϕ = 0,87 Gồm: 2 đường dây kép × 40 MW cung cấp cho phụ tải quan trọng 3 đường dây đơn × 30 MW cung cấp cho phụ tải không quan trọng Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tải trung áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.4 Bảng 1.4: t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 15 15 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 70 100 85 90 75 P T (t), MW 119 170 144,5 153 127,5 S T (t), MVA 136,78 195,4 166,09 175,86 146,55 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 9 Lớp: ĐKT-K.27 S ĐP (MW) 12,86 18,21 17,14 21,43 15 0 7 12 14 18 24 t(h) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Đồ thị phụ tải trung áp: Hình 1.4 5) Phụ tải cao áp Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải cao áp có các số liệu: U đm = 220 kV; P max = 250 MW; cos ϕ = 0,89 Gồm: 2 đường dây kép × 90 MW cung cấp cho phụ tải quan trọng 1 đường dây đơn × 70 MW cung cấp cho phụ tải không quan trọng Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tải cao áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.5 Bảng 1.5: t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 70 90 85 100 70 P C (t), MW 175 225 215,5 250 175 S C (t), MVA 196,63 252,81 238,76 280,9 196,63 Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 10 Lớp: ĐKT-K.27 S T (MVA) 136,78 195,4 166,09 175,86 146,55 0 8 12 15 20 24 t(h) [...]... ÷ 24 Bảng 1.7: Bảng biến thiên phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Lớp: ĐKT-K.27 STD(t)+SĐP(t)+ST(t)+SC(t) +SHT(t)=SNM(t) STD(t)+SĐP(t)+ST(t)+SC(t) STD(t)+SĐP(t)+ST(t) STD(t)+SĐP(t) STD(t) Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện t(h) Đồ án tốt nghiệp S(MVA) Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy: STD+SĐP+ST+SC+SHT=SNM STD+SĐP+ST+SC STD+SĐP+ST... của nhà máy phân phối không đều nhau trên 3 cấp điện áp và giá trị cực đại xuất hiện không đồng thời đối với các phụ tải Công suất của nhà máy phát về hệ thống: Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 17 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Công suất cực đại của nhà máy phát về hệ thống S HTmax = 215,19 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống S HTdt = 315 MVA Nên khi nhà. .. 16 11 12 14 15 18 t(h) Lớp: ĐKT-K.27 20 24 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Hình 1.7 7) Nhận xét chung Công suất dự trữ quay của hệ thống: SHTdt = 7 × 4500 = 315 MVA 100 Nhà máy điện đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp, ngoài ra nhà máy còn phát công suất vào hệ thống Phụ tải ở các cấp điện áp của nhà máy khi cực đại và cực tiểu: - Phụ tải địa phương: SĐPmax =... nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Vì công suất của máy phát lớn nên ta không chọn được máy biến áp tự ngẫu ba pha có công suất lớn hơn hay bằng 353 MVA với điện áp cuộn cao 220 kV, vì vậy ta chọn ba máy biến áp tự ngẫu một pha ghép thành ba pha Như vậy với phương án này ta chọn sáu máy biến áp tự ngẫu một pha Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà máy điện và... Nguyễn Anh Lộc 30 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện SđmMF: công suất định mức của máy phát Chọn máy biến áp liên lạc (máy biến áp tự ngẫu) AT 1, AT2, ta chọn theo điều kiện: SAT1 = SAT2 ≥ 1 SđmMF α Trong đó: SAT1, SAT2: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu SđmMF: công suất định mức của máy phát α : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu α= U C − U T 220 − 110 =... 280,9 670,59 15 ÷ 18 438,65 157,75 41,08 15 175,86 280,9 670,59 18 ÷ 20 399,91 203,28 38,54 15 146,55 196,63 600 20 ÷ 24 Bảng 1.6: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Đồ thị công suất phát vào hệ thống: SHT(MVA) 215,19 209,84 197,11 203,28 151,32 157,75 105,44 75,06 59,01 t(h) 0 7 8 1112 14 15 18 20 24 Hình... đại của toàn nhà máy n: số tổ máy phát trong nhà máy b) Công suất qua máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2: Phía cao: SCTN(t) = 1 [ SCΣ(t) – SbC] 2 Phía trung: Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 23 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện STTN(t) = 1 [ ST(t) – SbT] 2 Phía hạ: SHTN(t) = SCTN(t) + STTN(t) Từ những số liệu của bảng 1.6 trong chương I, ta tính được công suất qua các phía của. .. nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Đồ thị phụ tải cao áp: SC(MVA) 280,9 252,81 238,76 196,63 196,63 t(h) 0 8 14 11 Hình 1.5 20 24 6) Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần cung cấp cho phụ tải địa phương và tự dùng, một phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110 kV, một phần cung cấp cho phụ tải cao áp 220 kV, phần. .. kiến của nhà máy phát lên phụ tải trung áp, MVA SĐP(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát cho phụ tải địa phương, MVA STD(t): công suất biểu kiến của nhà máy cung cấp cho tự dùng, Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 11 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện MVA ∆SB(t): tổn thất công suất biểu kiến của máy biến áp, MVA Vì là tính toán sơ bộ, các MBA ngày nay được chế tạo có hiệu... CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1 Nêu các phương án Trong nhà máy điện và trạm biến áp các thiết bị được nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện Việc chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện cho các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho đảm bảo những yêu cầu sau: - Số lượng máy . trung bình của phụ tải . Sinh viên: Nguyễn Anh Lộc 5 Lớp: ĐKT-K.27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện 1) Công suất phát của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế của nhà máy có tổng. số và điện áp của hệ thống điện) . Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có tổng công suất là: 600 MW, gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là: 150 MW Khi ta chọn máy. lưỡng và chi tiết của các nhà chuyên môn. Trong đồ án này em được giao thiết kế phần điện của một nhà máy nhiệt điện có tổng công suất là 600 MW, bao gồm 4 tổ máy. Nhà máy cung cấp điện cho phụ

Ngày đăng: 02/07/2014, 16:30

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan