1 TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN NHI ỆM VỤ THI ẾT KẾ TỐT NGHIỆP H ọ t ên sinh viên : V ũ Minh Tuấn Lớp : Đ4-H1 :Chính quy Ngành: H ệ Thống Điện Cán b ộ h ư ớng dẫn : Ths. Ph ạm Thị Phương Thảo Đ Ề TÀI :THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Thi ết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mối tổ máy là 100MW. Nhà máy có nhi ệm vụ câp điện cho các phụ tải sau: 1. Ph ụ tải c ấp điện áp máy phát : P max = 10MW, cos φ= 0,85 Gồm 2 lộ kép x 3MW x 4Km và 2 lộ đơn x 2MW x4Km. Bi ến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộvới I c ắt =20KA và t c ắt =0,7s và cáp nhôm, v ỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm 2 . 2. Ph ụ tải cấp điện áp trung 110 kV: P max =140MW, cos φ=0,85. G ồm 1 l ộ kép x 100MW và 2 đơn x 40MW. Bi ến thiên phụ tải ghi trên bảng. 3. Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: P max =120MW , cos φ=0,83 G ồ m 1 l ộ kép x 60MW và 1 l ộ đơn x30MW . Bi ến thiên phụ t ải ghi trên bảng. 4. Nhà máy n ối với hệ thống 220 kV : b ằng đườ ng dây kép dài 100Km. Công su ất hệ th ống(không kể nhà máy đang thiết kế ): 4000 MVA.Công su ất dự phòng hệ thố ng: 200MVA. Đi ện kháng(công suất) ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống: X HT =0,9 5. Ph ụ tải t ự d ùng : α td = 6%, cosφ=0,83. 6. Bi ến thiên c ông su ất phát toàn của nhà máy cho trong b ảng 2 B ảng biến thi ên công suất theo th ời gian tính theo phần trăm Gi ờ 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P Uf% 90 80 70 90 100 90 90 P 110% 90 70 80 100 90 90 80 P 220% 80 90 80 100 90 90 80 P NM% 90 90 90 100 100 100 95 YÊU C ẦU: 1.Tính toán cân b ằng công suất,chọn phương án nối dây 2.Tính toán ch ọn máy biến áp 3.Tính toán kinh t ế - k ỹ thuật, chọn phương án t ối ưu 4.Tính toán ng ắn mạch 5.Ch ọn các khí cụ điện và dây dẫn 6.Tính toán t ự d ùng 7.B ản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy, Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của phương án, Sơ đ ồ nối điện toàn nhà máy, kể cả tự dùng, Sơ đồ thiết bị phân phối theo mặt bằng. PH ẦN CHUY ÊN ĐỀ : Thi ết kế trạm biến áp 3 L ỜI NÓI ĐẦU Năng lư ợng, theo cách nh ìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lư ợng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên khan hi ếm và tr ở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có năng lượng hữu ích dùng ở các h ộ ti êu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuy ển, phân phối,… Các công đoạn n ày đòi hỏi nhiề u chi phí v ề t ài chính, kỹ thuật cũng như các ràng bu ộc xã hội khác. Hiệu suất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung là còn th ấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi t ừ nguồn năng l ượng sơ cấp đế n năng lư ợng cuối c ùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là một nhu c ầu và cũng là nhiệm vụ của con người. Đi ện năng l à một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lư ợng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện, đ ến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy đi ện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đ ốt, thủy năng, năng l ượng Mặt trời,… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng đư ợc sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhi ệt điện không c òn 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 ch ất phủ phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhi ệt điện vẫn đang l à một n hu c ầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Vì v ậy, thiết kế phần điện nh à máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy đi ện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với m ỗi sinh viên ngành H ệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc. Sau hơn 4 năm h ọc tập tại trường đại học điện lực được các thầy cô giáo tạo điều kiện thu ận lợi,đặc biệt l à sự giúp đỡ nhiệt tình của Ths. Ph ạm Th ị Ph ương Thảo , đ ến nay bản đồ án môn tốt nghiệp “Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện” của em đã hoàn thành.Vì kinh nghiệm,năng lực cũng như kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi có nhiều thiếu sót .Em kính mong nhận được sự phê bình,đóng góp ý ki ến của các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện cũng như trong nhà trường để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành c ảm ơn ! 4 NH ẬN XÉT CỦA GIÁO VI ÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… .………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………………… …………………………… 5 NH ẬN XÉT CỦA HỘI ĐÔNG PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… .………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………………… …………………………… 6 C C H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G 1 1 T T Í Í N N H H T T O O Á Á N N C C Â Â N N B B Ă Ă N N G G C C Ô Ô N N G G S S U U Ấ Ấ T T , , C C H H Ọ Ọ N N P P H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G Á Á N N N N Ố Ố I I D D Â Â Y Y 1.1Ch ọn máy phát điệ n Theo nhi ệm vụ thiết kế nhà máy điệ n nhi ệt đi ện có tổng công suất đặt là 400 MW gồm có 4 máy phát đi ện kiểu tuabin hơi cung c ấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: ph ụ tải c ấp điện áp máy phát, ph ụ tải trung áp 110 kV v à nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV. Ta ch ọn máy phát đi ện có các thông số như b ảng sau: Lo ại máy phát S đm (MVA) P đm (MW) U đm (kV) N đm (v/ph) cosφ X d ” X d ’ TBφ - 100-2T 117,5 100 10,5 3000 0,85 0,1826 0,263 1.2.Tính toán cân b ằng công suất B ảng 1.2. Bảng biến thiên công suất t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P Uf% 90 80 70 90 100 90 90 P 110% 90 70 80 100 90 90 80 P 220% 80 90 80 100 90 90 80 P NM% 90 90 90 100 100 100 95 1.2.1. Đ ồ thị phụ tải của to àn nhà má Công su ất to àn nhà máy tại thời điểm t được tính theo công th ức sau: tnm NM% đmF S (t) P .n.S= Trong đó: P NM% : Ph ần trăm công suất toàn nhà máy tại thời điểm t S đmF : Công su ất biểu kiến định mức của một tổ máy phát n: s ố tổ máy phát của nhà máy Thay s ố vào tính toán ta có kết quả tr ong b ảng sau: t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S NM (MVA) 423 423 423 470 470 470 446,5 1.2.2 Đ ồ thị phụ tải tự dùng nhà máy 7 Công su ất tự d ùng của nhà máy gồm hai thành phần: th ứ nhất thành ph ần không phụ thu ộc vào công suất phát c ủa nhà máy chiếm khoảng 40%, và thành ph ần thứ hai phụ thuộc vào công su ất phát của nhà máy chiếm khoảng 60%. Ta có th ể tính công suất tự dùng theo công thức: đmF NM TD TD đmF n.P S (t) % S (t) . (0,4 0,6. ) (1.2) 100 cos n.S α = + ϕ Trong đó: S TD (t) : Công su ất phụ tải tự d ùng tại thời điểm t, (MVA) %α : Lư ợng điện phần trăm tự dùng n : S ố tổ máy P đmF : Công su ất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát, (MW) S đmF : Công su ất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát, (MVA) S NM (t) : Công su ất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA) Thay s ố vào tính toán ta có kết quả tính toán trong bảng sau: t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S TD (MVA) 27,2 27,2 27,2 28,9 28,9 28.9 28,1 1.2.3 Đ ồ thị phụ tải các cấp điện áp Công su ất phụ tải các cấp tại từng thời điểm đ ược xác định theo công thức sau: max ( ) %( ) (1.3) P S t P t Cos = ϕ Trong đó S(t)- công su ất phụ tải tại thời điểm t. P max - công su ất max của phụ tải. Cosϕ - h ệ số công suất . P%(t)- ph ần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t. a. Đ ồ thị phụ tải cấp đi ện áp máy phát Nhà máy có nhi ệm vụ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát với công suất cực đ ại là 10 (MW), cosφ = 0,85. Ta có công su ất biểu kiến của cấp điện áp máy phát tại thời điểm t là : Với t 1 = (0 – 6) h, ta có : S UF 1 (t ) = 90.10 100.0,85 = 10,59 (MVA) Tính toán tương t ự cho các khoảng thời gian c òn lại,ta có kết quả ghi trong bảng sau: 8 t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S UF (MVA) 10,59 9,41 8,24 10,59 11,76 10,59 10,59 b. Đ ồ thị p h ụ tải trung áp 110kV Công su ất cực đại của phụ tải phía 110kV l à P max = 140MW, cosφ=0,85. Ta c ó công su ất biểu kiến phía 110kV tại thời điểm t như sau : T ại th ời điểm 0-6 h : S UT = 90.140 100.0,85 = 148,24 (MVA) Tính toán tương t ự cho các khoảng thời gian c òn lại, ta có kết quả được ghi trong bảng sau : t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S UT (MVA) 148,24 115,29 131,76 164,71 148,24 148,24 131,76 c.Đ ồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV Công su ất cực đại của phụ tải cấp điện áp cao 220kV là P max = 120MW, cosφ=0,83. Ta có công su ất biểu kiến phía 110kV tại thời điểm t nh ư sau : T ại thời điểm 0 -6 h : S UC = 80.120 100.0,83 = 115,66 (MVA) Tính toán tương t ự cho các khoảng thời gian còn lại, ta có kết quả được ghi trong bảng sau : t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S UC (MVA) 115,66 130,12 115,66 144,58 130,12 130,12 115,66 1.2.4 Đ ồ th ị phụ tải công suất phát về hệ thống Nhà máy đi ện liên lạc với hệ thống bằng hai lộ đường dây 220kV.Dựa vào công suất phát c ủa nhà máy và yêu cầu của phụ tải tại các thời điểm khác nhau ta có thể xác đ ịnh được công su ất phát về hệ thống theo công t h ức sau : S VHT (t)= S NM (t) – [S UC (t) +S UT (t) + S UF (t) +S TD (t)] (1.4) Trong đó: S VHT (t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA) 9 S NM (t ) : Công su ất phát của nh à máy tại thời điểm t, (MVA) S C (t) : Ph ụ tải cao áp tại thời điểm t, (MVA) S T (t) : Ph ụ tải trung áp tại thời điểm t, (MVA) S UF (t) : Ph ụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t, (MVA) S TD (t) : Ph ụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA) V ới t 1 = (0 - 6) h ,ta có : S VHT = 423 – (115,66+148,24+10,59+27,2) = 121,31 (MVA) Tính toán tương t ự với các khoảng thời gian còn lại,ta có k ết quả trong bảng sau: t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S UC (MVA) 121,31 140,98 140,14 121,22 149,98 152,15 160,39 1.2.5 Đ ồ thị phụ tải tổng hợp T ổng hợp kết quả tính toán của các phần trên ta có bảng tính toán phụ tải tổng h ợp như sau: t(h) 0-6 6-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S TD (MVA) 27,2 27,2 27,2 28,9 28,9 28,9 18,2 S UF (MVA) 10,59 9,41 8,24 10,59 11,76 10,59 10,59 S UT (MVA) 148,24 115,29 131,76 164,71 148,24 148,24 131,76 S UC (MVA) 115,66 130,13 115,66 144,58 130,12 130,12 115,66 S VHT (MVA) 121,31 140,98 140,14 121,22 149,98 152,15 160,39 S NM (MVA) 423 423 423 470 470 470 446,5 10 400 300 200 0 STD 6 201714 24 22 t(h) 470 MVA 11 423 470 446,5 SUF SUT SUC SVHT Đ ồ thị phụ tải tổng hợp 1.3 Đ ề xuất các phương án nối điện Phương án n ối đi ện chính của nhà máy điện là một kh âu h ết sức quan trọng trong quá trình thi ết kế phần điện nh à máy điện . Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công su ất để đề xuất các phương án nối điện. Có một số nguyên tắc ( tham kh ảo từ sách hướng dẫn thi ết kế phần điện trong nhà máy đi ện,tr 16,17,18) ph ục vụ cho đề xuất các phương án nối điện c ủa nhà máy điện như sau: Nguyên t ắc 1: Khi ph ụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điệ n áp máy phát, mà chúng đư ợc cấp đi ện trực tiếp từ đầu cực máy phát , phía tr ên máy cắt của máy bi ến áp li ên lạc. Quy đ ịnh về mức nhỏ công su ất của địa phương là :cho phép r ẽ nhánh từ đầu cực máy phát một lư ợng công suất không quá 15% công suất định mứ c c ủa một tổ máy phát. Nguyên t ắc 2: . 1 TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN NHI ỆM VỤ THI ẾT KẾ TỐT NGHIỆP H ọ t ên sinh viên : V ũ Minh Tuấn Lớp : Đ4-H1 :Chính quy Ngành: H ệ Thống Điện Cán b ộ h ư ớng dẫn : Ths. Ph ạm Thị Phương