đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện 3 tổ máy x 50 MW

phụ tải - cân bằng công suất Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững các số liệu đ• cho cũng như các yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi trong quá trình thiết kế. Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng, nó là cơ sở giúp ta xây dựng được các bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện kinh tế - kỹ thuật để chọn các phương án nối điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế. Quá trình tính toán được thực hiện như sau: 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất tổng là 150MW gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 50MW. Phụ tải ở đầu cực máy phát có Uđm = 10kV cho nên để thuận tiện cho việc cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát TB-50-2 có các thông số sau: Bảng 1.1 Sđm MVA Pđm MW cos Uđm kV Iđm kA n V/ph Điện kháng tương đối đmức Xd’’ Xd’ Xd 62,5 50 0,8 10,5 3,44 300 0,135 0,3 1,84 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp: 10,5kV; 110kV và phát về hệ thống một lượng công suất còn lại (trừ tự dùng). Công suất tiêu thụ ở các phụ tải được cho ở các bảng biến thiên phụ tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải như sau: a) Phụ tải địa phương Các số liệu ban đầu: Uđm = 10,5kV ; Pmax = 16MW ; cos = 0,86 Từ bảng biến thiên phụ tải địa phương ta tính được công suất phụ tải theo thời gian trong ngày như bảng 1.2 bằng cách áp dụng các công thức: và Bảng 1.2

Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện Chơng I Chọn máy phát điện tính toán phụ tải - cân bằng công suất Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững các số liệu đã cho cũng nh các yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi trong quá trình thiết kế. Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lợng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng, nó là cơ sở giúp ta xây dựng đợc các bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện kinh tế - kỹ thuật để chọn các phơng án nối điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế. Quá trình tính toán đợc thực hiện nh sau: 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngng hơi có công suất tổng là 150MW gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 50MW. Phụ tải ở đầu cực máy phát có U đm = 10kV cho nên để thuận tiện cho việc cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát TB-50-2 có các thông số sau: Bảng 1.1 S đm P đm cos U đm I đm n Điện kháng tơng đối đmức X d X d X d 62,5 50 0,8 10,5 3,44 300 0,135 0,3 1,84 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp: 10,5kV; 110kV và phát về hệ thống một lợng Nguyễn Thanh Mai Trang 1 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện công suất còn lại (trừ tự dùng). Công suất tiêu thụ ở các phụ tải đợc cho ở các bảng biến thiên phụ tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải nh sau: a) Phụ tải địa ph ơng Các số liệu ban đầu: U đm = 10,5kV ; P max = 16MW ; cos = 0,86 MVA P S 6,18 86,0 16 cos max max === Từ bảng biến thiên phụ tải địa phơng ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nh bảng 1.2 bằng cách áp dụng các công thức: max 100 )%( )( Px tP tP = và cos )( )( tP tS = Bảng 1.2 t(h) Công suất 0 ữ7 7 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P% 70 100 80 100 70 S(t), MVA 13,02 18,6 14,88 18,6 13,02 Ta có đồ thị phu tải nh sau: Nguyễn Thanh Mai Trang 2 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện b) Phụ tải cấp 110kV Các số liệu ban đầu: U đm = 110kV ; P max = 80MW ; cos = 0,86 MVA P S 02,93 86,0 80 cos max max === Từ bảng biến thiên phụ tải trung áp ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nh bảng 1.3 bằng cách áp dụng các công thức: max 100 )%( )( Px tP tP = và cos )( )( tP tS = Bảng 1.3 t(h) Công suất 0 ữ8 8 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P% 80 90 100 80 S(t), MVA 74,42 83,72 93,02 74,42 Đồ thị phụ tải: c) Phụ tải toàn nhà máy Các số liệu ban đầu: P max = 150MW ; cos = 0,8 MVA P S 5,187 8,0 150 cos max max === Nguyễn Thanh Mai Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện Từ bảng biến thiên ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nh bảng 1.4 bằng cách áp dụng các công thức: max 100 )%( )( Px tP tP = và cos )( )( tP tS = Bảng 1.4 t(h) Công suất 0 ữ8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P% 70 90 80 100 80 S(t), MVA 131,25 168,75 150 187,5 150 Đồ thị phụ tải: d) Tính toán công suất tự dùng Số liệu ban đầu cho : = 6% ; cos = 0,8 Ta tính tự dùng nhà máy theo công thức : )6,04,0(. NM t NMTD S S SS += với : MVA P S dat NM 5,187 8,0 150 cos === Nguyễn Thanh Mai Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện 100 %P xSS NMt = Ta có bảng công suất tự dùng nh bảng 1.5 Bảng 1.5 t(h) Công suất 0 ữ8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 P% 70 90 80 100 80 S t , MVA 131,25 168,75 150 187,5 150 S TD , MVA 9,225 10,575 9,9 11,25 9,9 Đồ thị phụ tải: e) Tính toán công suất nhà máy phát về hệ thống Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức: S HT = S NM - ( S UF + S UT + S TD ) Trong đó: S HT : công suất nhà máy phát về hệ thống Nguyễn Thanh Mai Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện S NM : công suất phát của nhà máy S UF : công suất tiêu thụ của phụ tải địa phơng S UT : công suất tiêu thụ của phụ tải trung áp S TD : công suất tự dùng của nhà máy Thay các số liệu tại các thời điểm trong ngày vào công thức trên ta tính đợc lợng công suất nhà máy phát về hệ thống. Tổng hợp các phụ tải và lợng công suất phát về hệ thống ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng 1.6. Bảng 1.6 t(h) S (MVA) 0 ữ 7 7 ữ 8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24 S UF 13,02 13,02 18,6 14,88 18,6 13,02 S UT 74,42 74,42 83,72 83,72 93,02 74,42 S TD 9,225 9,225 10,575 9,9 11,25 9,9 S NM 131,25 131,25 168,75 150 187,5 150 S HT 34,585 34,585 55,855 41,5 64,63 52,66 Đồ thị phụ tải: Nguyễn Thanh Mai Trang 6 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện 1.3 Nhận xét Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy ta rút ra một số nhận xét sau: Phụ tải địa phơng có S UFmax = 18,6MVA và S UFmin = 13,02MVA. Giá trị công suất này lớn hơn 15% công suất định mức của một tổ máy phát. Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phơng đợc an toàn, liên tục trong các phơng án nối dây đa ra nhất thiết phải có thanh góp điện áp máy phát. Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi một tổ máy nào đó bị sự cố thì tổ máy còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện năng cho phụ tải tự dùng và phụ tải địa phơng. Nh vậy ta phải ghép ít nhất là hai tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát. Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110kV ta có thể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha hai dây quấn vào thanh góp 110kV. Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lợng công suất đáng kể S HTmax = 65,41MVA và S HTmin = 35,23MVA đợc truyền tải trên đờng dây kép dài 70km. Công suất của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 1200MVA và dự trữ quay của hệ thống là 80MVA. Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy cần thiết kế ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp nó còn có ý nghĩa quan trọng đối với toàn hệ thống, lợng công suất phát về hệ thống khá lớn nên nó có ảnh hởng trực tiếp tới độ ổn định của hệ thống. Vì vậy trong quá trình đề xuất các phơng án nối dây cần chú ý tới tầm quan trọng của nhà máy với hệ thống. Nguyễn Thanh Mai Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện Chơng II Các phơng án nối điện chính và chọn máy biến áp 2.1. Xây dựng các phơng án nối dây Căn cứ vào bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và các nhận xét ở Chơng I, ta đề ra các yêu cầu đối với các phơng án nối điện chính của nhà máy cần thiết kế nh sau: Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố không bị tách rời các phần có điện áp khác nhau. Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này. 1. Ph ơng án 1 Nguyễn Thanh Mai Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện Đặc điểm Dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha liên lạc giữa ba cấp điện áp. Máy biến áp ba pha hai dây quấn 110/10,5kV nối bộ với máy phát F 3 để cấp điện cho phụ tải 110kV. Máy phát F 1 và F 2 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải cấp điện áp 10,5kV đợc lấy từ thanh góp này. Nhận xét Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp Phụ tải 10,5kV đợc cung cấp bởi hai máy phát do đó khi sự cố một máy thì vẫn đợc cung cấp điện đầy đủ liên tục bởi máy phát còn lại. Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi một bộ máy phát + máy biến áp và công suất hai cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc. Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ. 2. Ph ơng án 2 Đặc điểm Nguyễn Thanh Mai Trang 9 Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện Ghép ba tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha làm máy biến áp liên lạc giữa ba cấp điện áp. Nhận xét Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện. Số lợng máy biến áp ít hơn phơng án một song chúng lại có suất lớn hơn. Sơ đồ nối dây đơn giản. 3. Ph ơng án 3 Đặc điểm Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F 1 + B 1 ) lên thanh góp điện áp 220kV. Các máy phát F 2 và F 3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát, các máy biến áp tự ngẫu ba pha làm nhiệm vụ liên lạc giữa ba cấp điện áp. Nhận xét Nguyễn Thanh Mai Trang 10 [...]... điện Đồ án tốt nghiệp Ta có : X1 1 = X9 + X1 0 = 0,167 + 0,216 = 0 ,38 3 Ta thấy ngắn mạch tại điểm N 1 các nguồn cung cấp hoàn toàn đối x ng nên có thể bỏ qua X 6 vì không có dòng chạy qua Dùng phép gập hình ta đợc sơ đồ: Với : X1 2 = X2 // X3 = X2 / 2 = 0,092/2 = 0,046 X 13 = X4 // X5 = X4 / 2 = 0,156/2 = 0,078 X1 4 = X7 // X8 = X7 / 2 = 0,216/2 = 0,108 X1 5 = X 13 + X1 4 = 0,078 + 0,108 = 0,186 X 16 = X 11... toàn đối x ng Vận dụng kết quả biến đổi sơ đồ khi tính ngắn mạch tại điểm N1 ta có sơ đồ rút gọn tính ngắn mạch tại điểm N2 nh hình dới: Biến đổi sơ đồ ta đợc: X1 5 = X 13 + X1 4 = 0,078 + 0,108 = 0,186 X1 6 = X1 + X1 2 = 0,1 93 + 0,046 = 0, 239 Nguyễn Thanh Mai Trang 35 Ngành Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp X 17 = X 15 // X 11 = X 15 X 11 0,186 0 ,38 3 = = 0,125 X 15 + X 11 0,186 + 0 ,38 3 Vậy sơ đồ rút gọn... = XC = Điện kháng của kháng điện phân đoạn: X6 = XK = XK % I cb 100 I dmK 8 5,5 = 0,176 100 2,5 Máy phát điện : " X7 = X8 = X9 = XF = Xd = S cb 100 = 0, 135 = 0,216 S dmF 62,5 Máy biến áp hai dây quấn : X 9 = X B3 = U N % S cb 100 S dm = 10,5 100 = 0,167 100 63 2 - Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N1 a) Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Nguyễn Thanh Mai Trang 32 Ngành Hệ thống điện. .. + IN5 3. 3 Tính toán ngắn mạch cho phơng án một Ta có sơ đồ các điểm tính ngắn mạch phơng án một 1 - Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế S 100 cb Hệ thống : X ht = X *dm S = 2 1200 = 0,167 ht Đờng dây : Nhà máy thiết kế nối với hệ thống bằng 1 đờng dây kép có : L = 70 km ; Xo = 0,4 /km ; Ucb = 230 kV S 100 cb X d = X o L 2 U 2 = 0,4 70 2 230 2 = 0,026 cb Ta có X1 = Xht + Xd = 0,167... 0,1 93 1200 = 2 ,31 6 100 Tra đờng cong tính toán ta đợc: I*CK1(0) = 0, 43 ; I*CK1(0,1) = 0 ,37 ; I*CK1(0,2) = 0 ,34 ; I*CK1(0,5) = 0 ,31 Đổi sang hệ đơn vị có tên với: S HT * I CK 1 = I CK 1 3 U TB * = I CK 1 1200 * = 3, 012 I CK 1 3 230 ICK1(0) = 3, 012 0, 43 = 1,295 kA ICK1(0,1) = 3, 012 0 ,37 = 1,114 kA ICK1(0,2) = 3, 012 0 ,34 = 1,024 kA ICK1(0,5) = 3, 012 0 ,31 = 0, 934 kA Phía nhánh máy phát X tt 2 = X 17... hai phơng án một và hai để tiếp tục tính toán so sánh nhằm chọn ra phơng án tối u cho nhà máy thiết kế 2.2 chọn máy biến áp cho các phơng án I Chọn máy biến áp cho phơng án 1 Sơ đồ nối điện: 1 Chọn máy biến áp nối bộ B3 Công suất của máy biến áp B3 đợc chọn theo điều kiện sau: SđmB SđmF STDmax = 62,5 3, 75 = 58,75 MVA Nguyễn Thanh Mai Trang 11 Ngành Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp Ta chọn máy biến... 11 // X 15 = X 11 X 15 0 ,38 3 0,186 = = 0,125 X 11 + X 15 0 ,38 3 + 0,186 X1 7 = X1 2 + X1 6 = 0,046 + 0,125 = 0,171 Ta đợc sơ đồ rút gọn nh sau: Nguyễn Thanh Mai Trang 33 Ngành Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp b) Tính dòng ngắn mạch N1 ở các thời điểm t = 0s ; t = 0,1s ; t = 0,2s ; t = 0,5s Phía nhánh hệ thống : Ta có SHT = 1200MVA với giả thiết hệ thống mạng tính nhiệt điện ta có: S HT S CB X tt1 = X 1 =... 2 2 2 32 ,31 5 20,495 52,81 6 + + 145 + 145 + 435 2 2 125 125 125 2 A2 26 ,33 2 11,195 2 145 + + 145 125 2 125 2 = 2,2 53 10 6 kWh 37 ,525 2 + 435 125 2 4 Vậy tổng tổn thất điện năng ở phơng án này là : A = A1 + A2 = 2 ,38 3 10 6 + 2,2 53 10 6 = 4, 636 10 6 kWh Nguyễn Thanh Mai Trang 18 } Ngành Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp 6 Tính dòng điện làm việc cỡng bức và chọn kháng điện a./.Dòng... HT max = 3 U cao 64, 63 3 220 = 0,17 kA Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110kV + Mạch đờng dây: I cb = + 2 Pmax 3 3 cos U trung = 2 80 3 3 0,86 110 = 0 ,32 5 kA Mạch đấu bộ máy phát + máy biến áp 2 cuộn dây I cb = 1,05 Nguyễn Thanh Mai S dmF 3 U trung = 1,05 62,5 3 110 = 0 ,34 4 kA Trang 26 6 + 4 } Ngành Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp + Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc Dòng cỡng bức đợc x t khi... = 100 3 115 = 0 ,502 kA Dòng cơ bản ở cấp điện áp cao : Ucb3 = 230 kV I cb 3 = S cb 3 U cb 3 = 100 3 230 = 0,251 kA 3. 2 Chọn các điểm để tính toán ngắn mạch Để chọn các khí cụ điện trong các mạch ở các cấp điện áp một cách chính x c ta cần tính các dòng ngắn mạch tại nơi đặt các khí cụ đó Nguyễn Thanh Mai Trang 30 Ngành Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp Chọn khí cụ điện các mạch cao áp 220kV: X t điểm