Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy điện

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện Chơng I tính toán phụ tải và cân bằng công suất Với đề tài thiết kế phần điện nhà máy thuỷ điện công suất: 228 MW, trong chơng này ta phải thực hiện các vấn đề sau: I./ Chọn máy phát điện và cân bằng công suất I./ Chọn máy phát điện và cân bằng công suất 1)Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm có 4 tổ máy phát công suất mỗi máy là 57 MW. Với các số liệu ban đầu đã cho của mỗi tổ máy là: P = 57 MW ; U F = 10,5 kV ; Cos = 0,82 Ta có thể dễ dàng tính toán đợc các thông số của máy phát nh sau: - Công suất biểu kiến: S = )(5,69 82,0 57 MVA Cos P == - Điện kháng ngắn mạch (tính đến thanh cái hệ thống nối với đờng dây)=0,56. - Dòng điện định mức: ).(7,3 5,10.3 5,69 3 kA U S I F dm dm === Do đó ta có thể chọn máy phát điện với các thông số cho ở bảng sau: Bảng 1.1 Kí hiệu Kí hiệu S S đm đm MVA MVA P P đm đm (MW (MW ) ) cos cos đm đm U U đm đm (kV) (kV) I I đm đm (kA) (kA) X X d d X X d d X X d d CB- 660/165- 32 67,1 67,1 57 57 0,85 0,85 10,5 10,5 3,7 3,7 0,2 0,2 0,29 0,29 1,04 1,04 2) Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. 2.1) Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát.(địa phơng ) Phụ tải cấp điện áp máy phát: U F = 10kV P maxã = 9 MW và Cos=0,85 Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 1 - S(MVA) t(h) 0 6 10 18 24 6,36 10,6 9 6,36 Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện áp dụng các công thức: max . 100 % )( P P tP = ; Cos tP tS )( )( = Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2 TG(h) Công suất 0-6 6-12 12-18 18-24 P(%) 60 100 85 60 P (MW) 5,4 9 7,65 5,4 S (MVA) 6,36 10,6 9 6,36 Dựa vào bảng trên ta có thể vẽ đợc biểu đồ phụ tải cấp máy phát điện áp: Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 2 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện 2.2) Tính toán phụ tải phía trung áp Phụ tải phía trung áp có: U t = 110 kV , P maxã =100 MW và cos=0,87. Để tính toán và lập biểu đồ phụ tải phía trung áp ta áp dụng các công thức sau: max . 100 % )( P P tP = ; Cos tP tS )( )( = Bảng 1.3 TG(h) Công suất 0-8 8-12 12-18 18-24 P(%) 65 80 100 70 P (MW) 65 80 100 70 S (MVA) 74,7 91,95 114,9 80,5 Hình 1.2: Đồ thị phụ tải cấp trung áp Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 3 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện 2.3) Tính công suất phát và phụ tải của toàn Nhà Máy Điện Theo số liệu ban đầu: Nhà máy co 4 tổ máy,công suất mỗi tổ là 57 MW do đó công suất phát của toàn nhà máy: P max =4 x57= 228(MW) với Cos = 0,82 S )(278 82,0 228 MVA NM == Để tính phụ tải của nhà máy ta sử dụng các công thức sau: max 100 % )( P P tP = ; Cos tP tS )( )( = Ta có bảng ghi lại kết quả tính toán sau: Bảng 1.4 t(h) Công suất 0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24 P% 80 90 100 75 P(t) MW 182,4 205,2 228 171 S(t) MVA 222,4 250 278 208,5 Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 2.4) Tính công suất tự dùng của nhà máy. Theo yêu cầu nhà máy thuỷ điện thiết kế điện tự dùng chiếm 1,6% công suất định mức của nhà máy.( = 1,6%). Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 4 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện Chúng ta có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm theo công thức sau: += NM NM S tS StStd )( 6,04,0.)( Với: S td (t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA) S NM : Công suất đặt của toàn nhà máy (MVA) S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t (MVA) : Số phần trăm lợng điện tự dùng(%). Với các số liệu ta có thể dễ dàng tính đợc các kết quả sau: Bảng 1.5 t(h) 0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 24 S(t) NM MVA 222,4 250 278 208,5 Std(t) MVA 3,9 4,1 4,3 3,7 Std(MVA) Hình 1.4: Đồ thị công suất tự dùng toàn nhà máy. 2.5) Tính công suất phát về hệ thống.(220 kV) Công suất toàn nhà máy phát ra cung cấp cho các phụ tải còn thừa sẽ đợc đa lên hệ thống qua đờng dây kép do tổn thất công suất S trên nhà máy coi là nhỏ (bỏ qua). Công thức tính công suất phát lên hệ thống đợc tính theo công thức: S HT (t) = S NM (t) - {S TD (t) + S UF (t) + S T (t)}. Dựa vào các bảng công suất các phụ tải đã tính ở các mục trên ta lập bảng cân bằng công suất cho toàn nhà máy: Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 5 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện Bảng 1.6 t(h) CS 0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12-18 18-20 20-24 S TD (t) 3,9 3,9 4,1 4,1 4,3 3,7 3,7 S UF (t) 6,35 10,6 10,6 10,6 9 6,35 6,35 S UT (t) 74,7 74,7 74,7 91,95 114,9 114,9 80,5 S NM (t) 222,4 222,4 250 250 278 208,5 208,5 S VHT (t) 137,45 133,2 160,6 143,35 149,8 83,55 117,95 Hình 1.5: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 2.6). Nhận xét: - Công suất đặt của nhà máy là:4x69,5=278 (MVA).Tổng công suất định mức của hệ thống là 3400 MVA tức là nhà máy đóng góp (278/3400)x100=8,18% trong tổng công suất của hệ thống. - Phụ tải địa phơng bao gồm cả đờng dây kép và đơn do đó phụ tải có cả loại I và loại III còn công suất chiếm khoảng : (12,5/2x69,5)x100%=8,99%<15% Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 6 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện - Phụ tải bên trung chiếm phần lớn công suất nhà máy (Stmax=114,9MVA; S TMin =74,7( MVA) có 2 lộ dây kép và2 lộ dây đơn nghĩa là có cả phụ tải loại I, do đó việc đảm bảo cấp điện cho phụ tải này là rất quang trọng. -Dự trữ quay của hệ thống là:15%x3400(MVA) =510(MVA) lớn hơn công suất lớn nhất mà nhà máy phát vào hệ thống là S VHT max = 149,8(MVA) nên nhà máy thiết kế là không ảnh hởng nhiều trong việc ổn định cấp điện cho phụ tải trong hệ thống. Chơng II Lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu quan trọng. Các phơng án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phơng trình đồng thời thể hiện đợc tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phơng án nối điện có thể có của nhà máy điện. Theo kết quả tính toán chơng I ta có: Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 7 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện +Phụ tải cấp điện áp máy phát: S UFmax = 10,6 (MVA). S UFmin = 6,35 (MVA). +Phụ tải trung áp: S Tmax = 114,9 (MVA). S Tmin =74,7 (MVA). + Phụ tải phát vào hệ thống: S VHTmax = 179,3(MVA). S VHTmin = 83,55 (MVA). Mặt khác ta đã có nhận xét và các nguyên tắc để xây dựng các phơng án: 1) Công suất dự trữ của hệ thống: S DTquay =15%.S HT = 0,15.3400 = 510 (MVA). 2) Phụ tải địa phơng chiếm khoảng (%)9,7100. 672 6,10 max == xS S Fdm UF . Công suất dịa phơng cực đại chỉ bằng 7,9% công suất định mức phát (S đmF ). Do đó trong sơ đồ nối điện không có thanh góp điện áp máy phát 3) Vì công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ một máy phát điện _ một máy biến áp. 4) Do trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đợc trực tiếp nối đất và hệ số có lợi: 5,0 220 110220 = = Nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp. 5) Phụ tải trung áp: S Tmax = 114,9 MVA. S Tmin = 74,7MVA. Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ máy phát điện _ máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp trung áp (110 kV). -Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế: Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 8 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện 1.1)Phơng án 1. Nhận xét: Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp,công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ. 1.2)Phơng án 2. Nhận xét : Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và cần ít MBA nhng dòng ngắn mạch phía 10 kV tơng đối lớn và phải chọn hai MBA tự ngẫu làm liên lạc có công suất lớn hơn phơng án 1. 1.3) Phơng án 3. Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 9 - TD2 B 4 B 3 B 2 B 1 F 4 F 3 F 2 F 1 220KV 110KV Vht B 3 B 2 B 1 F 4 F 3 F 1 HT 220KV 110KV F 2 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện HT F1 F2 F3 F4 B1 B2 B3 B4 S UT 220 kV 110kV Nhận xét: Ưu điểm:- Lợng công suất truyền tải qua máy biến áp liên lạc sang cung cấp điện cho phụ tải bên trung áp chỉ theo một chiều nên giảm đợc tổn thất công suất (Vì một bộ MF-MBA không đủ cấp điện cho phụ tải phía trung). Nhợc điểm:- Máy biến áp liên lạc phải chịu quá tải nặng nề hơn trong trờng hợp xảy ra sự cố một máy biến áp tự ngẫu do lợng công suất truyền tải tăng lên gấp hai lần. 1.4) Phơng án 4: HT F1 F2 F3 F4 220 KV 110kV B1 B2 B3 B4 B5 B6 Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 10 - [...]... máy cắt điện mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu, nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống, máy biến áp tự ngẫu B 1 nghỉ(nghĩa là các máy cắt phía cao và trung của MBA B1 đều cắt ra) + Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát Nguồn cung cấp là máy phát điện F1 + Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống, trừ máy phát số F1 So sánh 2 dòng ngắn mạch trên dòng... qua khí cụ điện là lớn nhất.Trên cơ sở đó ta chọn các điểm tính toán ngắn mạch của cả 2 phơng án nh sau: + Điểm N1: Chọn khí cụ điện 220 (kV) Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống + Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 (kV) Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 28 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện + Điểm N3: Chọn máy cắt điện mạch hạ áp máy biến áp... đợc dùng để chọn khí cụ điện + Điểm N5: Chọn khí cụ điện trên mạch phân đoạn điện áp 10,5 kV Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu B 1 và máy phát F1 nghỉ + Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống: IN6 = IN4 + IN4 4.3) Tính ngắn mạch Phơng ánI 4.3.1) Sơ đồ đặt điểm ngắn mạch để chọn khí cụ điện: HT N2 220 kV 110... - 11 - 1 2. Sthừa F 4 4 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện Trong đó: + : Hệ số có lợi ( =0,5) + Sthừa: Công suất thừa trên thanh góp máy phát và đợc xác định: Sthừa = SđmF - SUFmin - Stdmax(*) SđmF: Tổng công suất máy phát điện nối vào thanh góp UF SUFmin: Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát Stdmax: Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp UF Vậy từ (*) ta suy ra: Sthừa... F1 F3 F4 F2 Hình 3.1 4.3.2).Tính điện kháng trong thay thế cho các phần tử Điện kháng của hệ thống là XHT = S cb 100 = 0,0286 = S N 3400 Xdây = X0.L S cb = 0,4x113x 100 2 = 0,0427 2 2.U cb 2.230 Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 29 - Trờng ĐHBK Hà Nội - Đồ án môn học nhà máy điện X1 = X HT + Xd = 0,0286 + 0,0427 = 0,0713 Điện kháng của MBA TN (B1, B2).Giả thiết các giá trị điện áp ngắn mạch vẫn là đại lợng... học nhà máy điện * MBA 2 dây quấn đợc chọn theo điều kiện: S B3đm S Fđm = 67(MVA) 2.2)Chọn MBA tự ngẫu (MBA liên lạc B1 & B2) 1 2. SđmB1 = SđmB2 + Điều kiện chọn: Trong đó: Sthừa + : Hệ số có lợi ( =0,5) + Sthừa: Công suất thừa trên thanh góp máy phát và đợc xác định: Sthừa = SđmF - SUFmin - Stdmax(*) SđmF: Tổng công suất máy phát điện nối vào thanh góp UF SUFmin: Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy. .. cấp: 230 ; 115 ; 10,5 (kV) Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 10,5 kV Icb1 = - 3U cb 3 100 = = 5,5 (kA) 3 ì 10,5 Dòng điện cơ bản cấp điện áp 110 kV Icb2 = - S cb S cb 3U cb 2 100 = 3 ì115 = 0,5 (kA) Dòng điện cơ bản cấp điện áp 220 kV Icb3 = S cb 3U cb3 = 100 3 ì 230 = 0,25 (kA) 4.2).Chọn các điểm tính toán ngắn mạch Khi lập sơ đồ để tính dòng ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện, cần chọn chế độ làm việc... Icb1: Dòng bên phía cao áp máy biến áp.(220 kV) Icb2 : Dòng bên phía trung áp máy biến áp.(110 kV) Icb3 : Dòng qua kháng (10,5 kV) Icb4: Dòng của máy phát (10,5 kV) + Qua kết quả dòng qua kháng của 2 phơng án Chọn kháng điện đơn bê tông có cuộn dây bằng nhôm 10 kV cho 2 phơng án với các thông số sau: Nguyễn Phơng Thảo 3201 - 27 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện Bảng 2.9 Phơng án Loại... phát Stdmax: Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp UF Vậy từ (*) ta suy ra: Sthừa = 3x 67 10,6- 3 x 4,3 =187,2 (MVA) 4 Nên : SđmB1 = SđmB2 187,2 (MVA) Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta có thể chọn đợc MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 2.3 Cấp điện áp Sđm Điện áp cuộn dây (MVA) Loại (kV) (kV) C T Tổn... - Điện kháng máy phát X6 = X7 = X8 = X9 = XF = Xd S cb = 0,2 x 100 = 0,298 67 S dmF - Điện kháng của kháng điện X10 = XK = - S cb XK% 12 100 = 0,264 ì = ì 100 3U dm I dmK 100 3.10,5.2,5 Điện kháng của máy biến áp hai dây cuốn X11=X12= XB = U n % S cb 10,5 ì 100 = 0,157 ì = 100 S dmB 100 ì 67 Sơ đồ thay thế của mạch : Nguyễn Phơng Thảo 3201 Hình 3.2 - 30 - Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện . nhà máy thiết kế là không ảnh hởng nhiều trong việc ổn định cấp điện cho phụ tải trong hệ thống. Chơng II Lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện . toàn nhà máy. 2.4) Tính công suất tự dùng của nhà máy. Theo yêu cầu nhà máy thuỷ điện thiết kế điện tự dùng chiếm 1,6% công suất định mức của nhà máy. (