Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án về thiết kế nhà máy nhiệt điện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Đức Ngành: Hệ thống điện Lớp: Hệ Thống điện 1-K53 I. Tên đề tài Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 300 MW. II. Các số liệu cho trước 1. Nhà máy điện Gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 60 MW. Biến thiên phụ tải hàng ngày của nhà máy (tính theo phần trăm P max ) như sau: t (h) 0 - 8 8 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 P NM (%) 80 90 90 100 80 Công suất tự dùng cực đại bằng 7,1 % công suất định mức của nhà máy, cosφ TD = 0,85. 2. Phụ tải địa phương U đm = 10kV, P max = 9MW, cosφ = 0,88. Gồm: 2 đường cáp kép x 3,5MW x 2km, 1 đường cáp đơn x 2MW x 3km. Biến thiên phụ tải hàng ngày (tính theo phần trăm P max ) như sau: t (h) 0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 - 20 20 - 24 P đp (%) 75 80 90 100 80 Tại các trạm cuối phụ tải địa phương dùng cáp lõi đồng có S min = 50mm 2 và dùng máy cắt có dòng cắt định mức I đm = 20 kA, thời gian cắt ngắn mạch t c = 0,35s. 3. Phụ tải trung áp U đm = 110kV, P max = 90MW, cosφ = 0,87. Gồm: 3 đường dây kép x 30MW. Biến thiên phụ tải hàng ngày (tính theo phần trăm P max ) như sau: 1 t (h) 0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 24 P TA (%) 80 85 100 90 80 4. Phụ tải cao áp U đm = 220kV, P max = 100MW, cosφ = 0,88. Gồm: 1 đường dây kép x 50MW, 2 đường dây đơn x 25MW. Biến thiên phụ tải hàng ngày (tính theo phần trăm P max ) như sau: t (h) 0 - 6 6 - 8 8 – 12 12 - 20 20 - 24 P CA (%) 75 80 95 100 85 5. Hệ thống điện - U đm = 220kV. - Công suất tổng của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 3000MVA. Dự trữ quay của hệ thống là 240 MVA. - Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh cái hệ thống: X HT = 0,8. - Nhà máy thiết kế được nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 80km. III. Nhiệm vụ thực hiện 1. Chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất. 2. Xác định các phương án và chọn máy biến áp, tính tổn thất công suất, điện năng. 3. Tính toán ngắn mạch, lựa chọn các thiết bị điện chính của NM 4. Tính toán chọn phương án tối ưu. 5. Chọn sơ đồ nối dây và thiết bị tự dùng. Ngày 1tháng 02 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Trương Ngọc Minh 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nước ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lượng Việt nam đã có những bước tiến vượt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đường dây tải điện Bắc – Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nước ta đã từng bước được cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lượng cũng như chất lượng điện năng ngày càng được nâng cao. Do địa hình nước 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 như kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu tư 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 trước mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu tư 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 ưu 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 trước khi xâm nhập thực tế . Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn : TS.Trương Ngọc Minh đã hướng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Phạm Minh Đức 3 CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đường 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 nước. Số hộ dùng điện và lượng 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 người ta sử dụng các phương pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phương thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, người ta thường cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tương 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 thường vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có được độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thường khác nhau. Như 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 Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 5x60 MW =300 MW.Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau : +Chon điện áp định mức máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng điện ngắn mạch của các cấp điện áp nhỏ sẽ nhỏ do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp. 4 +Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các tổ máy phát điện cùng loại ,từ đó tra trong sổ tay được loại máy phát sau: Chọn máy phát điện TB -60-2 có các thông số như bảng sau:∅ Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MVA P MW U kV cos ϕ I kA X’’ d X’ d X d TBφ-60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : Ρ% (t) = max P(t) .100 P ⇒ P (t) = max P%(t) .P 100 ; S (t) = P(t) Cos ϕ . 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 ϕ : là hệ số công suất phụ tải. 1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy P nm max =∑P đm =n.P đmF =5.60 =300 MW S nm max =∑S đm =n.S đmF =5.75 =375 MW Cos φ = 0,8 P (t) = max P%(t) .P 100 ; S (t) = P(t) Cos ϕ . Ta có bảng tính toán công suất toàn nhà máy : t(h) Công Suất 0-8 8-14 14-18 18-20 20-24 P%(t) 80 90 90 100 80 P(t) 240 270 270 300 240 S(t) 300 337,5 337,5 375 300 Bảng 1.1 5 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : nm td nm max nmmax td P Cos φ α S (t) S (t)= × 0,4+0,6 100 S ÷ ÷ Trong đó : S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S nm max : công suất đặt của toàn nhà máy. S nm (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. α : số phần trăm lượng điện tự dùng. S nm max = 375 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : α = 7,1 % ; Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : t(h) công suât 0-8 8-14 14-18 18-20 20-24 S tnm 300 337,5 337,5 375 300 S td 22,052 23,555 23,555 25,059 22,052 Bảng 1.2 6 Ta có biểu đồ phụ tải tự dùng 1.2.3.Đồ thị phụ tải địa phương Ta có: P dp (t) = dpmax P%(t) .P 100 ; S dp (t) = dp P (t) Cos ϕ . Với P dpmax =9MW, cosφ =0,88 Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau: t(h) công suât 0-6 6-10 10-14 14-20 20-24 P% 75 80 90 100 80 P(t) 6,75 7,2 8,1 9 7,2 S(t) 7,67 8,18 9,2 10,23 8,18 Bảng 1.3 7 Ta có biểu đồ phụ tải địa phương 1.2.4.Đồ thị phụ tải cấp trung áp 110kV Uđm = 110 KV ; Pmax = 90 MW ; Cos ϕ = 0,87 ; P (t) = max P%(t) .P 100 ; S (t) = ϕ Cos )t(P . Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t(h) công suât 0--6 6--10 10--14 14--18 18--24 P% 80 85 100 90 80 P(t) 72 76,5 90 81 72 S(t) 82,76 87,93 103,45 93,1 82,76 Bảng 1.4 8 Ta có biểu đồ phụ tải trung áp 1.2.5.Đồ thị phụ tải cao áp 220kV Uđm = 220 KV ; Pmax = 100 MW ; Cos ϕ = 0,88 ; P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = ϕ Cos )t(P . Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải cao áp : t(h) công suât 0 - 6 6--8 8 – 12 12--20 20 - 24 P% 75 80 95 100 85 P(t) 75 80 95 100 85 S(t) 85,23 90,91 107,95 113,64 96,59 Bảng 1.5 9 Ta có biểu đồ phụ tải cao áp 1.2.6.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 : S NM (t) = S dp (t) + S UT (t)+S UC (t)+ S td (t) + S vht (t) Công suất phát vào hệ thống : S vht (t) = S NM (t) – [S dp (t) + S UT (t)+S UC (t)+ S td (t)] Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t(h) 0--6 6--8 8--10 10--12 12--14 14--18 18--20 20--24 S NM 300 300 337,5 337,5 337,5 337,5 375 300 S td 22,05 22,05 23,56 23,56 23,56 23,56 25,06 22,05 S dp 7,67 8,18 8,18 9,2 9,2 10,23 10,23 8,18 S UT 82,76 87,93 87,93 103,45 103,45 93,1 82,76 82,76 S UC 85,23 90,91 107,95 107,95 113,64 113,64 113,64 96,59 S vht 102,29 90,93 109,88 93,34 87,65 96,97 143,31 90,42 Bảng 1.6 10 . Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện. phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện. 19 2.2. Tính toán chọn máy biến áp 2.2.1. Phương án 1
