Đồ án thiết kế phần điện nhà máy NĐNH 4x50 MW

Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 50MW, , Uđm = 6,3. Chọn máy phát điện loại TB-50-3600 có các thông số :SFđmMVAPFđmMWcosđmUFđmkVIđmkAXd’’Xd’Xd62,5500,810,55,730,13560,361,842. Công suất phát của nhà máy Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :PF = 50 MW, cos = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :

LỜI NÓI ĐẦU . Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện, đến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên, với thế mạnh về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc. Với yêu cầu như vậy, Đồ án môn học Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện. Bản thuyết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Trong quá trình thực hiện đồ án, em xin chân thành cảm ơn TS Trương Ngọc Minh cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này. [1] MỤC LỤC Trang Chương I. Chọn máy phát điện và cân bằng công suất 1. Chọn máy phát điện 4 2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4 Chương II. Đề xuất các phương án và chọn máy biến áp 1. Đề xuất các phương án 10 2. Chọn máy biến áp cho phương án I 13 3. Chọn máy biến áp cho phương án II 24 Chương III. Tính toán dòng điện ngắn mạch 35 1. Chọn các đại lượng cơ bản 35 2. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 1 34 3. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 2 53 Chương IV. So sánh kinh tế- kỹ thuật các phương án, lựa chọn 70 phương án tối ưu 1. Chọn máy cắt điện 70 2. Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu 75 Chương V. Chọn khí cụ điện và dây dẫn 81 1. Chọn thanh dẫn, thanh góp 81 2. Chọn máy cắt, dao cách ly 89 3. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 90 4. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương 96 Chương VI. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 102 [2] 1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp I 102 2. Chọn máy biến áp dự trữ cấp I 103 3. Chọn máy biến áp tự dùng cấp II 104 4. Chọn máy biến áp dự trữ cấp II 104 5. Chọn máy cắt phía mạch tự dùng cấp 10 kV 104 6. Chọn máy cắt phía mạch 6.3 kV 104 7. Chọn ap-to-mat cho phụ tải tự dùng cấp 0.4 kV 105 [3] CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt là giữ vững tần số công nghệ 50HZ điện năng do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ( kể cả tổn thất). Như vậy điều kiện cân bằng công suất là rất quan trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc biết được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với người thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện , từ đó người vận hành sẽ chọn được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện. 1. Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 50MW, 8,0cos =ϕ , U đm = 6,3. Chọn máy phát điện loại TB-50-3600 có các thông số : S Fđm MVA P Fđm MW cosϕ đm U Fđm kV I đm kA X d ’’ X d ’ X d 62,5 50 0,8 10,5 5,73 0,1356 0,36 1,84 2. Công suất phát của nhà máy Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có : P F = 50 MW, cosϕ = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : MVA5,62 8,0 50 cos P S F F == ϕ = Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: [4] MW20050.4P4P FNM === MVA2505,62.4S4S FNM === Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày: % ( ) 100 ( ) ( ) cos NM NM NM NM NM MFD P P t P P t S t ϕ = × = Thời gian, h 0 - 8 8 - 11 11 - 14 14 -20 20 - 24 p, % 75 90 80 100 90 P NM , MW 150 180 160 200 180 S NM , MVA 187.5 225 200 250 225 3. Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 6.5% điện năng phát ra của nhà máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày: ( ) ( ) 0,4 0,6 100 cos NMdm NM TD TD NMdm P S t S t S α ϕ   = × × + ×  ÷   trong đó: S NM : công suất đặt của nhà máy, MVA250S NM = Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy: [5] Thời gian, h 0 - 8 8 - 11 11 - 14 14 -20 20 - 24 S NM , MVA 187.5 225 200 250 225 S TD , MVA 13,81 15,275 14,3 16,25 15,275 4. Phụ tải địa phương Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: 2 đường dây kép x 5MW x 6km 2 đường dây đơn x 4MW x 4km Phụ tải cấp điện áp máy phát có P đfmax = 18MW, cosϕ đf = 0,87. Suy ra: Từ đồ thị phụ tải tính theo P đfmax (%) , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: max (%) ( ) 100 cos df df df df P P S t ϕ = × Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2 Thời gian, h Công suất 0 - 7 7 - 12 12 - 15 15 -20 20 - 24 P đf (%) , MW 80 95 80 100 80 S đf , MVA 16,55 19,66 16,55 20,69 16,55 [6] 5. Phụ tải cấp điện áp trung 110kv Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép x 30MW Và 3 đường dây đơn x 25MW Phụ tải cấp điện áp trung có P UTmax = 105 MW, cosϕ = 0,87 . Suy ra: Từ đồ thị phụ tải tính theo %P max , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: max %( ) ( ) 100 cos UT UT UT UT P t P S t ϕ = × Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : Thời gian, h Công suất 0 - 7 7 - 12 12 - 15 15 -20 20 - 24 P đf (%) , MW 90 100 90 90 75 S TA , MVA 108,62 120,69 108,62 108,62 90,52 6. Công suất phát về hệ thống Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 1 đường dây kép 220kV, chiều dài 120km. Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức: ( ) VHT NM df UT TD S S S S S = − + + trong đó: NM S : công suất đặt của toàn nhà máy. Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. [7] Thời gian, h 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24 S NM , MVA 187,5 187,5 225 200 200 250 250 225 S UF , MVA 16,55 19,66 19,66 19,66 16,55 16,55 20,69 16,55 S UT , MVA 108,6 2 120,6 9 120,6 9 120,6 9 108,6 2 108,6 2 108,6 2 90,52 S TD , MVA 13,81 13,81 15,27 5 14,3 14,3 16,25 16,25 15,27 5 S VHT , MVA 48,52 33,34 69,37 5 45,35 60,53 108,5 8 104,4 4 102,6 6 NX: - Nhà máy luôn cung cấp đủ cho các phụ tải và phát công suất thừa lên hệ thống. - Svht max < dự trữ quay của hệ thống nên tách nhà máy thì hệ thống làm việc bình thường. - Ta có = =16.55 % > 15 % nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp điện cho phụ tải địa phương trên thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một máy phát điện, số tổ máy nối trên một máy phát đảm bảo sao cho khi một máy phát lớn nhất ngừng làm việc thì các máy khác còn lại phải cung cấp đủ điện cho phụ tải cực đại của địa phương và tự dùng giữa các thanh góp phân đoạn máy phát điện phải có kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch - S đf max + S tđ max =20,69+16,25=36,94(MVA) S Fđm = 62,5 vậy ta ghép được lớn hơn hoặc bằng hai máy phát lên thanh góp điện áp máy phát Phụ tải địa phương lấy bên cao qua một kháng điện trường dòng nối với hai thanh góp điện áp máy phát kiểu này rất thuận lợi vì nếu hỏng một trong số máy phát ghép trên thanh góp điện áp máy phát thì công suất từ hệ thống sẽ cấp cho phụ tải địa phương chỉ qua một lần máy biến áp tự ngẫu CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP [8] Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính toán thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế. 1. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau: Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi α = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống. Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau: - PHƯƠNG ÁN I:  Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp  Có bốn mạch nối vào thanh góp trung áp  Hai máy phát góp trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát máy biến áp, hai dây quấn đặt bên trung  Bố trí nguồn phụ tải cân xứng  Khi phụ tải trung áp cực tiểu S T min =90,52(MVA) < 2.S Fđm =125(MVA) nên công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này hợp lý đối với máy biến áp tự ngẫu [9] - PHƯƠNG ÁN II  Có ba mạch nối vào thành góp cao áp  Có ba mạch nối vào thành góp trung áp  Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát máy biến áp 2 dây quấn đặt bên trung áp, máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp  Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật nhưng bộ máy phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp 220 kV đắt tiền hơn so với lối bên trung áp 110kV  Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận tiện lắp ghép và vân hành - PHƯƠNG ÁN III [10] [...]... thuật dẫn đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi hơn phương án 3 Do vậy ta quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3 để tính toán tiếp Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp 2.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án I 2.1 Chọn máy biến áp a Chọn máy biến áp_B3_B4: B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều kiện... Phương án này cũng đảm bảo cung cấp điện Số máy biến áp giảm đi, chỉ còn hai máy biến áp bên cao áp 220 kV và số công suất rất lớn, rất cồng kềnh Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều so với phương án trên vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le phức tạp Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn và có thể không chọn được kháng... thanh góp điện cao áp Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ máy phát máy biến áp đặt bên trung Phương án đảm bảo cung cấp điện Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu lớn vì phải tải công suất của ba máy phát Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản hơn Thiết. .. kháng điện phân đoạn    KẾT LUẬN: Trong hai phương án 1 và 2 cơ bản tương đương nhau về kỹ thuật nhưng phương án hai kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết kế, vận hành không thuận tiện bằng phương án một Ta quyết định loại phương án hai và giữ phương án một để thiết kế chi tiết tiếp Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về kỹ thuật dẫn đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết. .. _ trung áp đơn giản hơn Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức tạp, thiết kế bảo vệ Rơ le sẽ phức tạp hơn so với phương án trên Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại với khả năng quá tải máy biến áp bộ vẫn có thể cấp cho phụ tải phía trung vì công suất máy biến áp lớn Dòng điện cướng bức qua kháng lớn - PHƯƠNG ÁN VI [11] Nhận xét:     Có hai mạch nối vào... điện năng ngắn mạch trong ngày: ∆AN 24 = ∑ ∆AiN = 2472,33kWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu: ∆AB1 = ∆AB 2 = 85 8760 + 365.2472,33 ∆AB1 = ∆AB 2 = 1644528,1kWh ≈ 1644,5MWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc: ∆ATN = ∆AB1 + ∆AB 2 = 2.1644,5 = 3289 ,1MWh - Tổn thất điện năng của phương án 2 ∆A2 = ∆Ab + ∆ATN = 2363,6 + 3289 ,1 = 5652,7 MWh CHỌN KHÁNG ĐIỆN... 0,22(kA) 230 3 220 3 Kết luận: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là: ImaxCb = 0,285 (kA) 3.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án II 3.1 Chọn máy biến áp 1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP: Chọn giống phương án một ta cũng chọn máy biến áp loại TPDU-63/115/10,5 Loại Sđm Điện áp cuộn dây (kA) [25] I0 Số Giá % (MVA) UN % Lượng 103 rúp C TPDU 63 T 121 H P0 10,5 PN 59 245 10,5 0,6 0,1 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU... Các máy biến áp nối bộ B3 và B4 Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải ii Các máy biến áp liên lạc B1 và B2 Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện. .. kiện thoả mãn [29] Như vậy: Máy biến áp không bị quá tải phía trung và phía hạ quá tải trong phạm vi cho phép 3.4 Tính Tổn Thất Điện Năng 1 Máy biến áp nối bộ B4 được tính tổn thất điện năng giống B3; B4 ở phương án một 2 ∆AB 4 ∆AB 4  58.44  = 59.8760 + 245.  8760  63  = 2363596kWh ≈ 2363,6 MWh 2.Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc - Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính... thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ∆AN 24 = ∑ ∆AiN = 1149.81kWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu: ∆AB1 = ∆AB 2 = 75.8760 + 365.1149.81 ∆AB1 = ∆AB 2 = 1076680 ,65kWh ≈ 1076.68MWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc: [21] ∆ATN = ∆AB1 + ∆AB 2 = 2.1076.68 = 2153.36MWh Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng: ∆A1 = ∆Ab + ∆ATN = 4727.2 + 2153.36 = 6880 56MWh