CHỌN máy PHÁT điện, TÍNH TOÁN PHÂN bố CÔNG SUẤT, VẠCH PHƯƠNG án nối điện

Ngày với tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bên cạnh ngành cơng nghiệp khác ngành cơng nghiệp lượng năm gần đạt thành tựu đáng kể, đáp ứng nhu cầu đất nước Cùng với phát triển hệ thống lượng quốc gia, nước ta nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Hiện kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân nâng cao, dẫn đến phụ tải điện ngày phát triển Do việc xây dựng thêm nhà máy điện điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu phụ tải Việc quan tâm định đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuật việc thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy điện mang lại lợi ích khơng nhỏ hệ thống kinh tế quốc danh Do việc tìm hiểu nắm vững cơng việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn kinh tế yêu cầu quan trọng người kỹ sư điện Nhiệm vụ đồ án thiết kế em thiết kế nhà máy điện kiểu Thuỷ điện Với kiến thức thu nhận qua năm học tập hướng dẫn tận tình thầy giáo phụ trách thầy khác khoa đến em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế Vì thời gian kiến thức có hạn, hẳn đồ án khơng tránh khỏi sai sót Kính mong thầy giáo góp ý, bảo để em nắm vững kiến thức trước trường Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn tất thầy cô giáo truyền thụ kiến thức cho em em có điều kiện hồn thành nhiệm vụ thiết kế Đà nẵng, ngày tháng Sinh viên năm CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT, VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN: Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện Nhà máy: THUỶ ĐIỆN, Cơng suất: 600MW, gồm có: tổ máy 150MW Việc chọn số lượng công suất máy phát cần ý điểm sau đây: Máy phát có cơng suất lớn vốn đầu tư lớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất đơn vị điện chi phí vận hành hàng năm nhỏ Nhưng mặt cung cấp điện địi hỏi công suất máy phát lớn không lớn dự trữ quay hệ thống Để thuận tiện việc xây dựng vận hành sau nên chọn máy phát loại Chọn điện áp định mức máy phát lớn dịng định mức dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ, dễ dàng chọn khí cụ điện Với cơng suất tổ máy có nên ta việc chọn máy phát có cơng suất tương ứng tổ là: 150MW Ta chọn cấp điện áp máy phát 15,75KV cấp điện áp thông dụng Tra sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn máy phát điện theo bảng 1.1 Bảng 1.1 Loại m BC-126 Như vậy, công suất đặt toàn nhà máy là: SNM = x 176.5= 706 MVA 1.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT: Để có sở thiết kế chi tiết cho chương tiếp theo.Trong phần tiến hành tính tốn phân bố cơng suất nhà máy điện, xây dựng đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy Định lượng công suất cần tải cho phụ tải cấp điện áp thời điểm đề xuất phương án nối dây hợp lý cho nhà máy Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải sau: 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát (15,75 KV): Công suất cực đại Pmax = 64MW Hệ số công suất cos = 0,8 Đồ thị phụ tải hình 1.1 P% 100 80 60 40 20 Hình 1.1 Cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát tính theo cơng thức sau: SUF (t) P% cosUF Trong đó: SUF(t) cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát PUFmax, coUF công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với hình 1.1, ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát bảng 1.2: Bảng 1.2 t(h) P% SUF(t) 1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung (110 KV): Công suất cực đại Pmax = 380 MW Hệ số công suất cos = 0,85 Đồ thị phụ tải hình 1.2 P% 100 80 Cơng suất phụ tải cấp điện áp trung tính theo cơng thức sau: SUT (t) P% cosUT Trong đó: SUT(t) công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian PUTmax, coUT công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp trung Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với hình 1.2, ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung bảng 1.3: Bảng 1.3 t(h) P% SUT(t) 1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao (220 KV): Công suất cực đại Pmax = 120 MW Hệ số công suất cos = 0,85 Đồ thị phụ tải hình 1.3 P% 100 80 60 40 20 Công suất phụ tải cấp điện áp cao tính theo cơng thức sau: SUC (t) P% cosUC Trong đó: SUC(t) cơng suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian PUTmax, coUT công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp cao Áp dụng cơng thức (1.3) kết hợp với hình 3, ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp cao bảng 1.4: Bảng 1.4 t(h) P% SUC(t) 1.2.4 Công suất tự dùng nhà máy: Phụ tải tự dùng nhà máy xác định theo cơng thức sau:    S  Trong đó: Std(t) công suất tự dùng nhà máy thời điểm t  hệ số tự dùng nhà máy, 2% SF(t) công suất phát nhà máy thời điểm t SNM công suất đặt nhà máy, SNM = 706 MVA Vì nhà máy phát ln phát hết cơng suất nên ta có: SF(t) = SNM = 706 (MVA) Như vậy: Std(t) = Stdmax = α.SNM = 0,02 x 706 = 14,12 (MVA) (1.4) 1.2.5 Cơng suất dự trữ tồn hệ thống: Cơng cuất dự trữ tồn hệ thống (kể nhà máy thiết kế) xác định theo công thức sau: SdtHT = Sdt%.SHT + SNM -Sptmax  Trong đó: Sptmax SUFmax SUT max SUCmax Stdmax 80 447141,1814,12 637,65(MVA)  SdtHT 5%*10.000 706- 637,65 568,64(MVA) 1.2.6 Bảng tổng hợp phân bố cơng suất tồn nhà máy: Qua tính tốn trên, ta lập bảng số liệu cân cơng suất tồn nhà máy theo thời gian ngày, bảng 1.6 Bảng 1.5 0 56 312,94 112,94 14,12 496 706 210 t(h) SUF(t) SUT(t) SUC(t) Std(t) Spt(t) SNM Sth(t) Trong đó, Sth(t) cơng suất thừa mà nhà máy phát hệ thống thời điểm t Sth (t) S NMS pt (t) Từ bảng 1.5, ta nhận thấy điều kiện làm việc bình thường nhà máy điện phát đủ công suất cho phủ tải cấp điện áp cịn thừa lượng cơng suất đưa lên hệ thống tất thời điểm ngày Do nhà máy có khả phát triển phụ tải cấp điện áp 1.2.7 Đồ thị phân bố cơng suất tồn nhà máy: Từ bảng 1.6 ta vẽ đồ thị phụ tải tổng toàn nhà máy theo cơng suất tồn phần hình H1: Trong đó: S td : Đường đặc tính cơng suất tự dùng SUF : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp máy phát SUT : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp trung SUC : Đường đặc tính công suất cấp điện áp cao ΣSpt : Đường đặc tính cơng suất tổng phụ tải SNM : Đường đặc tính cơng suất nhà máy S(MVA) 850 800 750 SNM 700 650 600 550 ` Spt 500 450 400 350 SUT 300 SUC 250 200 150 ` 100 SUF Std 50 1.3 VẠCH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY: Chọn sơ đồ nối điện nhà máy khâu quan trọng trình tính tốn thiết kế nhà máy điện Vì cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.6 nhận xét tổng quát, ta tiến hành vạch phương án nối dây Các phương án đưa phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ, phải khác cách ghép nối máy biến áp với cấp điện áp, số lượng dung lượng máy biến áp, số lượng máy phát điện… Sơ đồ nối điện cấp điện áp phải đảm bảo yêu cầu sau kỹ thuật sau: + Số máy phát điện, máy biến áp nối liên lạc phải thoả mãn điều kiện ngừng máy phát máy biến áp cố máy phát cịn lại đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát phụ tải cấp điện áp trung + Công suất máy phát - máy biến áp không lớn dự trữ quay hệ thống Dự trữ quay hệ thống SdtHT = 568,64 (MVA) > S = 176,5 (MVA) + Chỉ nối máy phát - máy biến áp hai cuộn dây vào góp điện áp mà phụ tải cực tiểu lớn cơng suất này; có tránh trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, không phát hết công suất công suất phải chuyển qua hai lần máy biến áp làm tăng tổn hao, gây lãng phí cơng suất máy phát + Nếu phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ lấy rẽ nhánh từ máy phát máy biến áp công suất lấy rẽ nhánh không vượt 15% Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với cơng suất tồn nhà máy: SUF% Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát bé 15 tổng cơng suất tồn nhà máy nên ta dùng sơ đồ nối + Không nên dùng máy biến áp ba cuộn dây hay máy biến áp tự ngẫu để liên lạc hay tải điện cấp điện áp + Máy biến áp tự ngẫu sử dụng hai phía điện áp cao trung áp có trung tính trực tiếp nối đất Từ yêu câu kỹ thuật trên, ta vạch số phương án nối điện cho nhà máy sau: U Kbt % = XK% Trong đó: cos = 0,85 sin = 0,527  0,  U btK % = 6% , 500 685 0,527 = 1,45% < 2% VậyUKbt % 1000A nên ta khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy biến điện áp (BU): Máy biến điện áp chọn theo điều kiện sau: Điện áp: UđmBU Umạng = 15,75 KV - Cơng suất định mức: S2đmBU S2 = Pdc2Qdc2 Cấp xác 0,5 Vị trí đặt nhà Để cung cấp tín hiệu cho dụng cụ đo lường kiểm tra cách điện cho thiết bị ta chọn BU loại pha trụ nối theo Yo/ Yo / Ta có phụ tải BU bảng 4.10: Bảng 4.10 Tên dụng cụ STT 01 02 03 04 05 06 07 08 Vôn kế Oát mét tác dụng Oát mét phản kháng Oát mét tác dụng tự ghi Oát mét phản kháng tự ghi Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Tần số kế Tổng công suất 53 Từ bảng 4.10, ta có: Tổng cơng suất phản kháng tác dụng : Qdc 14,6 (Var); Pdc 43(W) S2 = 43214,62 = 41,45 ( VA) cosdc = P = 41,45 = 0,96 S 43 Vậy, ta chọn máy biến điện áp (BU) có thơng số bảng 4.11: Bảng 4.11 Loại máy biến điện áp HTMN-18 Chọn dây dẫn nối từ BU đến dụng cụ đo: Dây dẫn phải thoả mãn điều kiện: Tổn thất điện áp dây dẫn: UUcp = 0,5% ( có dùng cơng tơ) - Đảm bảo độ bền cơ: Tiết diện nhỏ dây dẫn nhôm 2,5(mm ); dây đồng 1,5(mm ) 2 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F = 1,5 (mm ),cu 0,0175(Ω.mm /m) Giả sử chiều dài dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo l = 50 m Điện trở dây dẫn là: l rdd = s = 0,0175 50 ,5 = 0,58 () Vậy tổn thất điện áp dây dẫn là: U% = Vậy máy biến điện áp (BU) chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật 54 A A A W VAR W tự ghi VAR tự ghi Wh VARh Sơ đồ nối dụng cụ đo vào máy biến dòng máy biến điện áp (Cấp 15,75 KV): 55 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Trong nhà máy điện, việc sản xuất điện cung cấp cho hộ tiêu thụ thân nhà máy tiêu thụ lượng điện gọi điện tự dùng nhà máy điện Các máy công tác thiết bị phụ nhà máy thuỷ điện tiêu thụ lượng điện tự dùng chiếm khoảng 2% công suất nhà máy, gồm thành phần: Những máy công tác thiết bị phụ trợ đảm bảo khởi động làm việc dừng máy phát điện thiết bị hệ thống kích từ, hệ thống bơm dầu bơi trơn làm mát, hệ thống điều khiển cửa đập… Những máy công tác thiết bị khơng có quan hệ trực tiếp máy phát thuỷ điện cần thiết cho hoạt động toàn nhà máy như: Hệ thống chiếu sáng ,thông tin liên lạc, hệ thống bảo vệ rơle, nạp ắcquy… Vì cần thiết phải đảm bảo yêu cầu cung cấp điện tự dùng liên tục, đảm bảo tin cậy cho hoạt động toàn nhà máy 5.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG: Điện tự dùng phần quan trọng nhà máy điện trạm biến áp Các cố hệ thống điện nhà máy điện dẫn đến phá hoại làm việc bình thường phần tồn nhà máy, đơi cịn phát triển thành cố hệ thống điện Do vậy, sơ đồ nối điện tự dùng cần thực cho có độ tin cậy cao, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho cấu tự dùng quan trọng chế độ làm việc Mặt khác yêu cầu hệ thống tự dùng phải đơn giản, linh hoạt, giá thành hạ, chi phí vận hành thấp, dễ vận hành… Điện áp tự dùng sử dụng chủ yếu cấp KV 0,4KV Cấp KV cung cấp cho động công suất lớn 200 KW, cấp 0,4 KV để cung cấp cho động bé thắp sáng, tín hiệu Cấp KV khơng dùng giá thành động KV KV không chênh lệch nhiều phí tổn kim loại màu tổn thất mạng KV lớn nhiều so với cấp KV Hơn dùng cấp KV có ưu điểm là: Tăng cơng suất đơn vị động Tăng công suất máy biến áp nên chọn số lượng máy biến áp Điều khiển tự mở máy tốt Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ta phân đoạn góp tự dùng xây dựng góp tự dùng dự trữ cho cấp điện áp Máy biến áp tự dùng dự trữ nối vào máy biến áp liên lạc đoạn máy cắt máy biến áp để đảm bảo làm việc máy biến áp dự trữ sữa chữa phân đoạn thiết bị phân phối Đối với hệ thống điện tự dùng nhà máy điện thiết kế ta bố trí sơ đồ sau: Tại tổ máy phát điện bố trí máy biến áp tự dùng làm việc bậc I máy biến áp tự dùng làm việc bậc II Tồn hệ thống bố trí máy biến áp tự dùng dự trữ bậc I máy biến áp tự dùng dự trữ bậc II Các MBA tự dùng làm việc bậc I là: B5, B6, B7, B8 Một MBA tự dùng dự trữ bậc I là: B9 Có: UCđm= 15,75 KV 56 UHđm= 6,3 KV Các MBA tự dùng làm việc bậc II là: B10, B11, B12, B13 Một MBA tự dùng dự trữ bậc II là: B14 Có: UCđm= 6,3 KV UHđm= 0,4 KV 5.3 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG: 5.3.1.Chọn máy biến áp tự dùng bậc1: 5.3.1.1 Máy biến áp tự dùng làm việc bậc 1: Nhà máy có tổ máy phát tương ứng có máy biến áp tự dùng làm việc Máy biến áp tự dùng bậc biến đổi từ cấp điện áp máy phát xuống cấp điện áp KV, cung cấp điện chủ yếu cho động KV Công suất định mức máy biến áp tự dùng làm việc bậc xác định sau: SđmBlv1i ≥ StdFimax = α% SđmFi = 2% 176,5 = 3,53 MVA (6.1) Trong đó, B1i máy biến áp B5, B6, B7, B8 5.3.1.2 Máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 1: Do số lượng máy biến áp tự dùng làm việc nên ta cần đặt máy biến áp tự dùng dự trữ Máy biến áp tự dùng dự trữ có nhiệm vụ dự trữ cho máy biến áp tự dùng làm việc đảm bảo cấp điện tự dùng dừng khởi động cho tổ máy khác Để đảm bảo điều kiện này, công suất máy biến áp tự dùng dự trữ phải chọn lớn 1,5 lần công suất phụ tải cực đại tự dùng làm việc, đó: SđmBdt 2i ≥ 1,5 StdFimax = 1,5 3,53 = 5,295 MVA (6.2) Trong đó, B2i máy biến áp B9 Tra sách “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp” Trang 135 Tác giả Nguyễn Hữu Khái, ta chọn máy biến áp tự dùng bậc với thông số bảng 5.1: Bảng 5.1 Loại máy biến áp TM-4000/15,75 TM-6300/15,75 57 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí thiết bị tự dùng 58 5.3.2 Chọn máy biến áp tự dùng bậc2: 5.3.2.1 Máy biến áp tự dùng làm việc bậc 2: Máy biến áp tự dùng bậc biến đổi từ cấp điện áp KV xuống cấp điện áp 0,4 KV; có nhiệm vụ cung cấp điện cho động 0,4 KV thắp sáng, tín hiệu Đối với nhà máy nhiệt điện, công suất phụ tải tự dùng bậc chiếm khoảng 30% cơng suất tự dùng tồn nhà máy, nên cơng suất máy biến áp tự dùng bậc xác định sau: S đmBlv1 j ≥ 20%.StdFimax = 20%.3,53 = 0,706 MVA (6.3) Trong đó, B1j máy biến áp B10, B11, B12, B13 5.3.2.2 Máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 2: Tương tự bậc 1, công suất máy biến áp tự dùng dự trữ bậc xác định sau: SđmBdt j ≥ 1,5 S đmBlv1 j = 1,5 0,706 = 1,059 MVA (6.4) Trong đó, B2j máy biến áp B13 Tra sách “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp” Trang 135 Tác giả Nguyễn Hữu Khái , ta chọn máy biến áp tự dùng bậc với thông số bảng 6.2: Bảng 5.2 Loại máy biến áp TM-1000/6,3 TM-1600/6,3 5.4 KHẢ NĂNG TỰ MỞ MÁY CỦA CÁC ĐỘNG CƠ: 5.4.1.Điều kiện chung: Điều kiện để động tự mở máy tổng công suất động điện hệ thống tự dùng nhà máy bé tổng công suất động cho phép tự khởi động Tổng công suất động cho phép tự khởi động tính theo biểu thức sau: P   âm Trong đó: + Costb: Hệ số cơng suất trung bình động cơ, chọn Costb = 0,85 + Ud%: Điện áp tự dùng thời gian động tự mở máy, chọn Ud% = 65 + IKĐ: Trị số tương đối dòng điện mở máy tổng tất động cơ, chọn IKĐ = 4,8 + tb: Hiệu suất trung bình động cơ, chọntb = 0,9 + UN%: Điện áp ngắn mạch phần trăm máy biến áp tự dùng + SđmB: Công suất định mức máy biến áp nối vào góp + XK%: Điện kháng phần trăm kháng điện, XK% = 59 5.4.2 Đối với động góp 6,3kV: P  âm6,3kV Ptdmax6,3kV = CosF S tdmax = 0,85 14,12 = (MW) Ta thấy rằngPđm6,3Kv = 6,154 (MW) > Ptdmax6,3kV = (MW), nên tất động nối vào góp cấp điện áp 6,3KV đảm bảo điều kiện tự khởi động 5.4.3 Đối với động góp 0,4KV: P  âm0,4kV Ptdmax0,4kV = CosF 0,3 Ta thấy rằngPđm0,4Kv = 1,78 (MW) > Ptdmax0,4kV = 0,9 (MW) nên tất động nối vào góp cấp điện áp 0,4 KV đảm bảo điều kiện tự khởi động [1] PGS Nguùn Hỉỵu Khại,Thiãút kãú nh mạy âiãûn v trảm biãún ạp “pháưn, âiãûn” NXB Khoa Hc V K Thût Hi -Näü2004 [2] PGS Nguùn Hỉỵu Khại,Thiãút kãú nh mạy âiãûn v trảm biãún ạp “pháưn, âiãûn” NXB Khoa Hc V K Thût H -Näüi1999 [3] TS Nguùn Quang Thảch (ch biãn) v TS Phảm Vàn Ha,Pháưn âiãûn nh mạy âiãûn v trảm biãúnp,NXBạ Khoa Hc V K Thût H -Näüi2004 [4] Nguùn Vàn Âảm,Thiãút kãú cạc mảng v hãû thäúngNXBâiãûn,Khoa Hc V K Thût H Näüi-2006 [5] Nguùn Cäng Hiãưn (ch biãn) v Nguùn Mảnh Hoảch,Hãûthäúng cung cáúp âiãûn ca xê nghiãûpcäng nghiãûp, âä thë v nh cao táưng,NXB Khoa Hc V K Thût H Näüi- 2001 60 ...CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT, VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN: Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện Nhà máy: THUỶ ĐIỆN, Cơng suất: 600MW, gồm có: tổ máy. .. phía điện áp cao trung áp có trung tính trực tiếp nối đất Từ yêu câu kỹ thuật trên, ta vạch số phương án nối điện cho nhà máy sau: 1.3.1 Phương án I: 1.3.1.1 Mô tả phương án: - máy phát nối bên... sau: + Số máy phát điện, máy biến áp nối liên lạc phải thoả mãn điều kiện ngừng máy phát máy biến áp cố máy phát cịn lại đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát phụ tải cấp điện áp