Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 1 LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng không thể thiếu được của đời sống xã hội ngày nay , điện đến từng nhà, từng cơ quan, từng xí nghiệp, từ thành phố đến nông thôn, từ đồng bằng đến vùng sâu vùng xa. Có thể nói điện năng luôn sát cánh cùng với công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, bảo vệ tổ quốc. Gi ữ một vai trò quan trọng như vậy nên nghành điện cần phải được sự quan tâm ưu đãi, đầu tư của nhà nước : Đó là đầu tư về chất xám, đầu tư về tài chính đầu tư về nhân lực …v.v. Hiểu rõ thực trạng như vậy, chúng em những sinh viên nghành Hệ Thống Điện đã và đang tích luỹ những kiến thức cơ bản trong quá trình học t ập tại nhà trường, đấy chính là nền tảng là cơ sở để làm việc, công tác khi trở thành kĩ sư sau này. Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học. Với đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , bản đồ án của em đã được hoàn thành đúng thờ i hạn và khối lượng . Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học nhưng do nhiều điều kiện khác nhau mà bản đồ án của em chắc chắn còn gặp những sai sót. Nên em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được đầy đủ hơn. Em xin chân thành thầy giáo Lã V ăn Út, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án vừa qua. Sinh viên Nguyễn Trí Hiệu Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 2 PHẦN 1: THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI CÔNG SUẤT 400MW. Chương1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN –TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. Khi tính toán thiết kế nhà máy điện thì điều đầu tiên cần chú ý đó là sự cân bằng công suất giữa lượng điện năng phát ra với lượng điện năng tiêu thụ và lượng điện năng tổn thất . Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi . Vì vậy phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên sơ đồ phụ tải để từ đó lựa chọn phương thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lý để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật . 1.1. Chọn máy phát điện Máy phát điện là thiết bị quan trọng nhất của nhà máy điện. Khi lựa chọn máy phát điên cần chú các điểm sau : - Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điên năng và phí tổn vận hành hằng năm càng bé. - Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn các máy phát cùng loại. - Chọn điện áp định mức của máy phát thì dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch ở cấp này sẽ bé do đó dễ chọn được khí cụ điện hơn. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 400MW, gồm 4 tổ máy 100MW.Ta chọn các máy phát cùng loại : TBΦ-100-2. Các thông số kĩ thuật : Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 3 S dm (MVA) P (MW) N (v/p) U (KV) Cos ϕ I (KA) X d ” X d ’ X d 117,5 100 3000 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Nhà máy có 4 cấp phụ tải : Phụ tải phía hệ thống , phụ tải phía trung , phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng. Việc cân bằng công suất được thực hiện theo công suất biểu kiến . Công suất biểu kiến được tính từ công suất bởi các công thức : P(t) = 100 P%(t) .P max (1-1) S(t) = ϕ cos P(t) (1-2) Trong đó : − S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. − P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. − Cosϕ : Là hệ số công suất của phụ tải. 1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát Phụ tải cấp này có : P max = 24MW , cosϕ =0,85 Bao gồm các đường dây : 3kép x 4MW x 4km , 4đơn x 3MW x 3km , P% cho trong bảng Tính toán theo công thức (1-1) và (1-2) tacó: Thời gian từ 0-6(h) :P%=50% Theo công thức (1-1) : P(t) = max .P 100 P%(t) = 0,5 . 24 =12 (MW) Theo (1-2): Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 4 S(t) = 14,12 0,85 12 cos P(t) == ϕ Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng tổng kết: Thời gian 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 P UF % 50 80 100 85 70 P UF (MW) 12 19,2 24 20,4 16,8 S UF (MVA) 14,12 22,59 28,24 24 19,76 Đồ thị quan hệ: 1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110 KV Phụ tải phía trung có: P max = 250MW , cosϕ = 0,8 Phụ tải bao gồm các đường dây 2kép+ 3đơn , và P% cho trong bảng Tính theo (1-1) và (1-2) có bảng : Thời gian 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 P% 70 80 90 100 70 P T (MW) 175 200 225 250 175 S T (MVA) 218,75 250 281,25 312,5 218,75 t(h) 24 16 14 8 6 5 10 15 20 25 30 S UF (MVA) Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 5 Đồ thị quan hệ : 1.2.3. Tính toán công suất phát của nhà máy Nhà máy có P max =400 MW , cosϕ =0,85 Tính toán theo (1-1) , (1-2) có bảng: Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 70 85 100 90 80 P NM (MW) 280 340 400 360 320 S NM (MVA) 329,41 400 470,59 423,53 376,47 Đồ thị quan hệ: 8 14 12 20 24 t(h) 100 200 300 400 500 S NM (MVA) 300 250 200 150 100 50 4 10 14 18 24 t(h) S T (MVA) Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 6 1.2.4. Tính toán phụ tải tự dùng: Với nhà máy nhiệt điện thì điện năng tự dùng rất quan trong. Đó là điện năng dùng để chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt , bơm nước tuần hoàn …v.v. Điện năng tự dùng chiếm khoảng từ (5-8)% tổng điện năng phát ra của toàn nhà máy . Điện năng tự dùng được tính theo công thứ c : S td = α . S NM (0,4 + 0,6. NM NM S (t)S ) (MVA) (1-3) Trong đó: α : Là phần lượng điện năng sản xuất của nhà máy dùng cho tự dùng , yêu cầu thiết kế lấy α = 8%. S NM : Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy. S NM (t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t. S NM = NM maxNM cos P ϕ = 85,0 400 =470,59(MVA) Tính toán theo (1-3): Trong khoảng thời gian từ 0-8(h) S TD = 0,08. 470,59 (0,4 + 0,6. 59,470 41,329 ) = 30,87(MVA) Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng: Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 S TD (t) 30,87 34,26 37,65 35,39 33,13 Đồ thị quan hệ: Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 7 1.2.5. Tính toán phụ tải phát về hệ thống Nhà máy phải đảm cân bằng công suất nghĩa là: S HT = S NM (t) – S T (t) –S UF (t) –S TD (t) (1-3) Trong đó : S NM (t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điêm t. S HT (t) : Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. S T (t) : Là công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t. S TD (t) : Là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t Tính toán theo công thức (1-3) ta có bảng kết quả tính toán như sau: t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 S NM (t) 329,41 329,41 329,41 400 400 470,59 423,53 423,53 376,47 S T (t) 218,75 250 250 250 281,25 281,25 312,5 218,75 218,75 S UF (t) 14,12 14,12 22,59 22,59 28,24 28,24 24 19,76 19,76 S TD (t) 30,87 30,87 30,87 34,26 34,26 37,765 35,39 35,39 33,13 t(h) 24 20 14 12 8 31 33 35 37 S TD (MVA) Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 8 S HT (t) 65,67 34,42 25,95 93,15 56,25 123,45 51,64 149,63 104,83 Đồ thị quan hệ: • Biểu đồ công suất toàn nhà máy: 300 250 500 450 400 350 S (MVA) S UF + S TD + S T S NM 50 200 150 100 S UF + S TD S UF t(h) 24 20 18141210 8 6 4 20 40 60 80 100 120 140 160 S HT (MVA) Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 9 1.2.6. Nhận xét: - Nhà máy cung cấp đủ điện năng cho các loại phụ tải. - Phụ tải phía trung là lớn nhất và quan trong nên ưu tiên cung cấp đủ điên năng cho bên trung rồi mới đưa vào hệ thống. - Phụ tải địa phương lớn nhất P = 24 (MW) còn nhỏ hơn 30% công suất của một tổ máy là P = 30%.100 = 30 (MW) nên phụ tải địa phương có thể được cung cấp điệ n bằng cách lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát. - Hai cấp điện áp cao và trung đều là mạng trung tính trực tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc. [...]... 26 0 (46,58) 2 + 26 0 (16,76) 2 + 780 (63,34) 2 ] 2 [ 26 0 (28 ,13) 2 + 26 0 ( 32, 39) + 780 (60, 32) 2 ] 2 [ 26 0 (61,73) 2 + 26 0 (86,51) 2 + 780 (94, 12) 2 ] 4 [ 26 0 (25 , 82) 2 + 26 0 (47,89) 2 + 780 (73,71) 2 ] 2 [ 26 0 (74, 72) 2 + 26 0 (1,34) 2 + 780 (76,06) 2 ] 4 [ 26 0 ( 52, 42) + 26 0 (1,34) 2 + 780 (53,86) 2 ]) ΔA B2 = 1 320 097 (KWh) Vậy tổng tổn thất của phương án 2 là : ΔA 2 = 2. ( ΔA B2... 520 = 26 0 (KW) Công suất ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu : 1⎡ 26 0 − 26 0 ⎤ T C ΔPN = ΔPN = ⎢ 520 + = 26 0 (KW) 2 (0,5 )2 ⎥ ⎦ 26 0 + 26 0 ⎤ 1⎡ H = 780 (KW) ΔPN = ⎢ − 520 + 2 (0,5 )2 ⎥ ⎦ Vậy: ΔA B1 = 120 8760 + 365 ( 4.[ 26 0 ( 32, 80) 2 + 26 0 (1,14) 2 + 780 (33,98) 2 ] 2 250 2 [ 26 0 (17 ,21 ) 2 + 26 0 (16,76) 2 + 780 (33,97) 2 ] 2 [ 26 0 ( 12, 98) 2 + 26 0 (16,76) 2 + 780 (29 ,74) 2 ] 2. .. HTĐ - K41 12 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2. 3 Phương án 3 Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây Phía trung được cung cấp bởi 2 máy biến áp liên lạc * Sơ đ : HT 110KV 22 0KV B3 B2 B1 F1 F2 B4 F3 F4 Nhận xét: Ưu điểm : Sơ đồ nối dây đơn giản, ít chủng loại máy biến áp Nhược điểm : Có bốn... B2 B1 B1 B2 B2 : 1 (S Tmax − ∑ S BT ) 2 Dựa vào các số liệu ở bảng cân bằng công suất toàn nhà mấy ta tính được sự phân bố công suất cho các máy biến áp như sau : Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 23 Đồ án tốt nhgiệp t(h) SB3=SB4 SB1C=SB2C SB1T=SB2T SB1H=SB2H 0-4 108 ,24 32, 84 1,14 33,98 : 4-6 108 ,24 17 ,21 16,76 33,97 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 6-8 108 ,24 12, 98 16,76 29 ,74... ) = 2. ( 3503360 + 1 320 097) = 9646914 (KWh) 3.3.3 Tổng kết tính toán tổn thất điện năng Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 27 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phương án 1 ΔA1 = 168 924 85 (KWh) Phương án 2 ΔA2 = 9646914 (KWh) Như vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì phương án 2 tốt hơn phương án 1 Chương 4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH- CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN 4.1 Tính toán... 4 925 486 = 168 924 85 (KWh) 3.3 .2 Phương án 2 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 26 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN • Tổn thất điện năng của máy biến áp B3 , B4 ΔA B3 = ΔA B4 = ΔP0 T + = 100 8760 + 365 ΔPN S2 dmB3 ∑ S(t ) t i i 365 400 (108 ,24 ) 2 24 = 3503360 (KWh) 2 125 • Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu B1 , B2 : ΔAB1 = ΔAB2 Ta có : ΔPNC-H = ΔPNT-H... hơn 2 phương án 1 ,2 Khi một máy biến áp tự ngẫu sự cố thì máy còn lại làm việc nặng nề 2. 4 Phương án 4: Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu Phía trung được cung cấp bởi cuộn trung của máy biến áp liên lạc Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 13 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN * Sơ đ : HT 22 0KV 110KV B1 F1 B2 F3 F2 F4 Nhận xét :. . .Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Chương 2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết kế , nắm vững các số liệu ban đầu , dựa bảng cân bằng công suất và các nhận xét để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể Các phương án vạch ra... định mức của máy biến áp 3.1.1 Chọn máy biến áp cho phương án 1 HT 110KV 22 0KV B3 B2 B1 F1 F2 B4 F3 F4 • Chọn máy biến áp B1 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 17 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 100 = 117,65 (MVA) 0,85 Chọn máy biến áp loại : ТДЦ- 125 S dmB ≥ S dmF = Theo điều kiện : Có các thông số kĩ thuật: SdmB (MVA) 125 Điện áp (KV) UC UH 24 2 10,5 ΔPN (KW)... 110KV 22 0KV B3 B2 B1 F1 F2 B4 F3 F4 Nhận xét: Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41 11 Đồ án tốt nhgiệp Ưu điểm các : : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sơ đồ đơn giản , dòng ngắn mạch nhỏ hơn nên chọn được thiết bị dễ dàng Nhược điểm: Nhiều chủng loại máy biến áp nên vốn đầu tư tăng Số mạch nối bên cao nhiều gây tổn thất lớn 2. 2 Phương án 2 Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến . Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2 Đồ án tốt nhgiệp : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện :. 10- 12 12- 14 14-18 18 -20 20 -24 S NM (t) 329 ,41 329 ,41 329 ,41 400 400 470,59 423 ,53 423 ,53 376,47 S T (t) 21 8,75 25 0 25 0 25 0 28 1 ,25 28 1 ,25 3 12, 5 21 8,75 21 8,75 S UF (t)