Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Mục Lục. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4 Nêu các phơng án và chọn MBA .10 Chơng III .20 So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u .20 I./ Xác định dòng cỡng bức 20 Chơng IV .35 Tính toán dòng ngắn mạch 35 Chơng V .46 Chọn khí cụ điện và dây dẫn 46 Sơ đồ tự dùng và chọn thiết bị tự dùng 58 2 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Lời nói đầu. * * * 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 nền kinh tế quốc dân. 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 mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chơng trình của ngành phát dẫn điện em đợc nhà trờng và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi tổ là 60 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10 kV và phát vào hệ thống 110 kV. Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn hữu Khái đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận đợc sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh viên: 3 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Chơng I. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tại mổi 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. Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 3ì60 MW = 180 MW. Do Do đã biết số l đã biết số 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 sẽ ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp. 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 phát vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại. Từ đó ta tra trong sổ tay đ điện cùng loại. Từ đó ta tra trong sổ tay đ ợc loại máy phát sau: ợc loại máy phát sau: Chọn 3 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 0,22 1,691 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 ở 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 công cụ là 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 4 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 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 nhờ công thức sau : 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 (MVA). cos TB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải. P%:Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại. P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW. I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Nhà máy gồm 3 tổ máy có: P Gđm = 60 MW, cos đm = 0,8 do đó .MVA75 8,0 60 cos P S dm Gdm dm == = Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 3ìP Gđm = 3 ì 60 = 180 MW S NMđm = 225 MW. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức: TB t t Cos P S = với : 100 P%.p P max t = . Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1. Bảng 1-2 T(giờ) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 P% 70 90 80 100 70 P NM (t) MVA 126 162 144 180 126 S NM (t) MVA 157,5 202,5 180 225 157,5 5 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 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 6% công suất định mức của nhà máy với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau: ). S )t(S 6,04,0(S)t(S dm maxtdtd ì+= Với S tdmax = .S NM = 7,12 85,0 180 . 100 6 = MW Trong đó : S td (t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t. S đm : Công suất định mức của nhà máy MVA. S(t): Phụ tải tổn tại thời điểm t theo bảng 1-2. Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-2. Bảng 1-3 T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 S(t) MVA 157,5 202,5 180 225 157,5 S td (t) MVA 10,41 11,94 11,18 12,7 10,41 6 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy. I.2.3. Phụ tải địa phơng: Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho P max = 45 MW, cos = 0,85 với công thức sau: ( ) ( ) TB dp dp Cos tP tS = với: ( ) . 100 %. maxdpdp dp PP tP = Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3. Bảng 1-4 T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 P đp % 60 100 90 80 60 P đp (t)MW 27 45 40,5 36 27 S đp (t)MVA 31,76 52,94 47,6 42,35 31,76 Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng. 7 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống . Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy: S NM (t) = S td (t) + S đp (t) +S T (t) +S HT (t). (ở đây S T (t) = 0) Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp. S HT (t) = S NM (t) - [S td (t) + S đp (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 hình 1-5. Bảng 1-6 MVA t(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24 S NM (t) MVA 157,5 202,5 180 225 157,5 S dp (t) MVA 31,76 52,94 47,6 42,35 31,76 S td (t) MVA 10,41 11,94 11,18 12,7 10,41 S HT (t) MVA 115,33 137,62 121,22 169,95 115,33 Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống. I.4. Các nhận xét. I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp. Công suất thừa của nhà máy luôn lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi thời điểm, ta có thể cho một tổ máy luôn vạn hành với công suất định mức và phát công suất về hệ thống. 8 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Phụ tải ở cấp điện áp máy phát lớn hơn 30% công suất của một tổ máy nên phải sử dụng thanh góp điện áp máy phát. Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy phát phụ tải P max = 45 MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 60 MW và toàn nhà máy thiết kế. Phụ tải cấp điện áp trung không có. I.4.2. Dự trữ của hệ thống. Ta có dự trữ của hệ thống S = 105 MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thông cũng tơng đối lớn S HT = 1200 MVA. I.4.3. Điện áp. Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là: Cấp điện áp máy phát U đm = 10 KV. Cấp điện áp cao có U đm = 110 KV. Không có cấp điện áp trung. 9 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. 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 những lợi ích kinh tế lớn lao 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 . Khi xây dựng phơng án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau : Nguyên tắc 1 Có hay không có thanh góp điện áp máy phát Nếu S uF max nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phơng thì không cần thanh góp điện áp máy phát . S uF max 30% S đm 1F Nguyên tắc 2 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. Nguyên tắc 3 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. Nguyên tắc 4 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 Nguyên tắc 5 10 G 1 G 2 G 3 TD B 1 B 3 T D TD T D S đp S c 110k Vv G 1 G 2 G 3 B 1 TD B 1 B 3 T D TD TD S đp S c 110kv B 3 G 1 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ. Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm bảo S bộ S dự phòng ht . Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 3 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở hai cấp điện áp sau: Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10 kV có: S đp max = 52,94 MVA; S đp min = 31,76 MVA Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 110 kV ( về hệ thống ) có: S 110 max = 169,95 MVA; S 110 min = 115,33 MVA Công suất dự phòng của hệ thống S dp = 105 MVA.Vậy ta không thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì S bộ = 2.75 = 150 MVA > S dp ht = 105 MVA Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau: Phơng án I: Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phơng án 1. Phơng án II: Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II. 11 [...]... làm phơng án thiết kế cho nhà máy 33 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ 34 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ 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 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...Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Phơng án III: Hình 2-3: Sơ đồ nối điện phơng án III Sc B1 B1 TD B3 G1 Sđp TD T D 110kv G1 TD G2 G3 II.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án II.1.1 Chọn công suất máy biến áp Máy biến áp 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... trữ của hệ thống điện đủ cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát II.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp II.2.1 Phơng án I: Tổn thất điện năng của 2 máy biến áp B1,B2 đợc tính theo công thức: A B1+ B2 = 2 ì (PO ì T + 365 ì PN 2 Sdm 24 ì Si2 ì t i ) 1 Trong đó: Si của máy biến áp trong thời gian ti đợc lấy từ bảng 2-4 PO = 100 KW PN = 400 KW Tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp của phơng... cho máy biến áp Đợc tính theo công thức: VB = KB1ìvB1 Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt Loại máy biến áp T 125/10.5 có giá là: vB= 3,05.109 VNĐ hệ số chuyên chở kB1=1.1 VB= 1,1 3,05.109 2 = 6,6.109 VNĐ Vốn đầu t máy cắt Vốn đầu t máy cắt đợc tính theo công thức sau: VTB=n1ìv1 Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt n1 là số lợng máy cắt Phía điện áp cao có 2 bộ máy cắt... II: Đối với máy biến áp bộ B1, tổn thất điện năng đợc tính theo công thức 2 S A = PO ì T + PN ì b ì T S dmB1 Trong đó: T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h Sb: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T Máy biến áp B1có các số liệu sau: + PO = 82 KW + PN = 390KW + Sb = 70,765MVA 17 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Từ các số liệu đó ta tính đợc tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp... II-Xác định dòng điện ngắn mạch và xung lợng nhiệt II-1 Sơ đồ thay thế Từ sơ đồ nối điện của nhà máy nhiệt điện trên ta có sơ đồ thay thế tính ngắn mạch nh sau: 35 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ XH 0.4167 Xd 0.4132 X B1 0.88 X B3 X B1 0.88 X X F 1.5561 G1 1.2 X F 1.5561 G2 2.31 X F 1.5561 G3 X B4 1.2 XK F 1.5561 G4 Hình 4-2: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch II-2 Xác định giá trị điện kháng Điện kháng của... Thiệt hại do mất điện gây ra của phơng án i VNĐ/năm 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 =... bên phía cao áp máy biến áp.(110 kV) Icb 2 là dòng bên phía hạ áp máy biến áp.(10,5 kV) Icb 3 là dòng của máy phát (10 kV) Icb 4 là dòng qua kháng (10 kV) II.3 Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát II.3.1 Thanh góp điện áp máy phát a Phơng án I: Sơ đồ thanh góp máy phát đợc chọn nh hình 3-3 sau: Hình 3-3: Sơ đồ thanh góp máy phát phơng án I b Phơng án II: Sơ đồ thanh góp máy phát đợc chọn... ( Chọn dây dẫn ACO 400 có xo 0,4 / km.) Điện kháng máy biến áp đối với máy biến áp bộ B1: X B1 = U n % S cb 10,5 1000 ì = ì = 1,3125`` 100 Sdm 100 80 đối với máy biến áp B2 : X B3 = U n % Scb 10,5 1000 ì = ì = 0,84 100 Sdm 100 125 Điện kháng của máy phát ' X F = X 'd ì S cb 1000 = 0,146 ì = 1,947 Sdm 75 Điện kháng của kháng điện 36 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ XK = X K % ì Scb X K % Scb 12 ì... công thức: VB = KB2ìvB2 Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt 32 Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ Loại máy biến áp T 125/10.5 có giá là: v B = 3,05.109 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1,1 Loại máy biến áp TP 80/10.5 có giá là: vB= 2,4.109 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1,1 VB= 1,1.(3,05.109 + 2,4 109 ) = 5,995.109 VNĐ Vốn đầu t máy cắt Phía điện áp cao có 2 bộ máy cắt loại FA-245-40 . điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi tổ là 60 MW cấp điện cho phụ tải địa. 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
