Đồ án thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 4x100 MW

Mục lục Chơng 1 : Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 2 1.1.Chọn máy phát điện 2 1.2.Tính toán phụ tải điện áp máy phát 2 1.3.Tính toán phụ tải điện áp trung áp 110 kV 3 1.4.Tính công suất phát của nhà máy 4 1.5.Tính công suất tự dùng của nhà máy 5 1.6.Tính công suất phát về hệ thống 6 Chơng 2: Lựa chọn sơ đồ nối điện của nhà máy 8 2.1.Đề xuất các phơng án 8 2.2.Tính toán cụ thể 11 Chơng 3 : Tính toán kinh tế - kĩ thuật, chọn phơng án tối u 26 3.1.Chọn máy cắt điện 26 3.2.Chọn sơ đồ phân phối điện ở cấp cao và trung áp 27 3.3.Tính vốn đầu t cho máy biến áp, thiết bị phân phối.27 Chơng 4 : Tính toán dòng điện ngắn mạch 31 4.1.Chọn điểm ngắn mạch khi tính toán 31 4.2.Nội dung tính toán 31 Chơng 5 : Lựa chọn các thiết bị điện 41 5.1.Chọn máy cắt điện 41 5.2.Chọn dao cách ly 41 5.3.Chọn thanh dẫn mạch máy phát điện 42 5.4.Chọn thanh dẫn, thanh góp mềm ở cấp điện áp cao 43 5.5.Chọn sứ đỡ cho mạch máy phát điện 47 5.6.Chọn máy biến dòng điện BI, máy biến điện áp BU 48 5.7.Chọn cáp cho phụ tải địa phơng 53 5.8.Chọn kháng điện và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng 55 Chơng 6 : Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 59 6.1.Chọn sơ đồ tự dùng 59 6.2.Chọn thiết bị tự dùng 59 1 Ch ơng 1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Điện năng là dạng năng lợng đặc biệt không thể tích trữ đợc do đó tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải luôn cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải cộng với các tổn thất điện năng trong mạng. Trong thực tế điện năng tiêu thụ của các phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, bởi vậy việc xác định đồ thị phụ tải có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình thiết kế và vận hành nhà máyđiện. 1.1.Chọn máy phát điện : Theo yêu cầu thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện có 4 tổ máy phát, công suất mỗi tổ máy là 100 MW do đó ta chọn máy phát điện đồng bộ turbin hơi có các thông số cho nh trong bảng sau : Bảng 1-1 Loại máy phát n v/phút S MVA P MW U kV cos I kA x '' d x ' d x d Loại kích thích TB -120- 2 3000 125 100 10,5 0,8 6,873 0,192 0,273 1,907 BT- 450- 500 1.2.Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát : Theo nhiệm vụ thiết kế ta có các thông số phụ tải cấp điện áp máy phát nh sau : uFmax P = 14 MW cos = 0,85 Ta tính phụ tải cấp điện áp máy phát ở từng thời điểm dựa vào công thức sau : uF P = uFmax uF P. 100 %P uF S = cos P uF Ta có bảng số liệu : Bảng 1-2 t(h) Công suất 0 - 7 7 - 12 12 - 14 14 - 20 20 -24 P/P uFmax (%) 70 100 80 100 70 P(MW) 9,8 14 11,2 14 9,8 S(MVA) 12 16 13 16 12 Từ đó ta vẽ đợc đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát : 2 S (t) NM t (h) 6 12 24 18 8 16 12 16 16 13 12 0 1.3.Tính toán phụ tải điện áp trung áp 110 kV : Theo nhiệm vụ thiết kế ta có các thông số phụ tải cấp điện áp 110 kV nh sau : Tmax P = 280 MW cos = 0,86 Ta tính phụ tải cấp điện áp 110 kV ở từng thời điểm dựa vào công thức sau : T P = Tmax T P. 100 %P T S = cos P T Ta có bảng số liệu : Bảng 1-3 t(h) Công suất 0 - 7 7 - 12 12 - 14 14 - 20 20 -24 P/P Tmax (%) 70 100 80 100 70 P(MW) 196 280 224 280 196 S(MVA) 228 326 260 326 228 Từ đó ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV : 3 S (t) NM t (h) 6 12 24 18 228 326 326 228 260 400 300 200 100 0 1.4.Tính công suất phát của nhà máy : Theo nhiệm vụ thiết kế ta có các thông số nh sau : NMmax P = 5x100 =500 MW cos = 0,8 Ta tính công suất phát của nhà máy ở từng thời điểm dựa vào công thức sau : NM P = NMmax NM P. 100 %P NM S = cos P NM Ta có bảng số liệu : Bảng 1- 4 t(h) Công suất 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 -24 P/P NMmax (%) 80 90 80 100 75 P(MW) 400 450 400 500 375 S(MVA) 500 563 500 625 469 Từ đó ta có đồ thị công suất phát của nhà máy : 4 S (t) NM t (h) 6 12 24 18 500 563 200 400 600 500 469 0 625 1.5. Tính công suất tự dùng của nhà máy : Công suất tự dùng của nhà máy đợc tính theo công thức sau : TD S = . NMmax S . ( 0,4 + 0,6 NMmax NM S t)(S ) Trong đó : : Phần trăm lợng điện tự dùng của nhà máy ; = 5% NMmax S : Công suất toàn phần lớn nhất của nhà máy ; NMmax S = 588 MVA NM S (t) : Công suất phát của nhà máy theo thời gian Ta có bảng số liệu sau : Bảng 1- 5 t(h) Công suất 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 -24 NM S (t)(MVA) 500 563 500 625 469 TD S (MVA) 26.8 28.65 26.8 30.51 25.83 Đồ thị công suất tự dùng của nhà máy : 5 S (t) NM t (h) 6 12 24 18 30,51 25,83 26,8 400 30 20 10 0 26,8 28,65 1.6.Tính công suất phát về hệ thống điện : Công suất phát về hệ thống điện đợc tính theo công thức sau : HT S = NM S (t) - ( uF S + uT S + TD S ) Trong đó : HT S : Công suất phát về hệ thống điện NM S (t) : Công suất phát của nhà máy theo thời gian uF S : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát uT S : Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp TD S : Công suất tự dùng của nhà máy Bảng tổng kết : Bảng 1- 6 t(h) Công suất 0-7 7-8 8-12 12-14 14-20 20-24 NM S (t)(MVA) 500 500 563 500 625 469 uF S (MVA) 12 16 16 13 16 12 uT S (MVA) 228 326 326 260 326 228 TD S (MVA) 26.76 26.8 28.65 26.8 30.51 25.83 HT S (MVA) 233.24 159 192.4 200 252.49 203.2 6 Ta có đồ thị công suất phát về hệ thống nh sau: S (t) NM t (h) 6 12 24 18 233,24 252,49 203,2 159 300 200 100 0 Nhận xét : + Phụ tải các cấp đều có phụ tải loại I . + Vai trò của nhà máy đối với hệ thống là rất quan trọng vì công suất cực đại phát về hệ thống chiếm tỉ lệ cao so với công suất dự phòng của hệ thống. Ch ơng 2 Lựa Chọn Sơ Đồ Nối ĐIện Của Nhà Máy +Nh n xét: 7 1- Nếu S mã uF nhỏ và kh«ng cã nhiều d©y cấp cho phụ tải địa phương th× kh«ng cần thanh góp điện ¸p m¸y ph¸t. S mã uF )%2215( ÷≤ S dm 1F Theo đề bài nhà m¸y cã cấp điện ¸p m¸y ph¸t.S Fmax = 16 MVA mà S dmF = 125MVA.Vậy S Fmax / S dmF =16/125=12,8%. 2- Như vậy phụ tải cấp điện ¸p m¸y ph¸t nhỏ chiếm 12,8% so với lượng CS định mức của một m¸y ph¸t nªn kh«ng dïng thanh gãp điện ¸p m¸y ph¸t.Phụ tải địa phương và tự dïng lấy từ đầu cực m¸y ph¸t. 3- 2-Do c¸c cấp điện 220kV và 110kV đều cã trung tÝnh nối đất trực tiếp,mặt kh¸c hệ số cã lợi α = 0,5 nªn ta dïng m¸y biến ¸p tự ngẫu vừa để truyền tải c«ng suất liªn lạc giữa c¸c cấp điện ¸p vừa để ph¸t c«ng suất lªn hệ thống. 4-S Tmax /S Tmin = 326/228 mà S dmF = 125 MVA,cho nªn ghép 2 đến 3 bộ m¸y ph¸t điện –m¸y biến ¸p hai cuộn d©y bªn trung ¸p.(110kV) Với nhận xÐt trªn ta cã c¸c phương ¸n nối điện cho nhà m¸y như sau: 2.1.§Ò xuÊt c¸c ph¬ng ¸n : 1. Phương án 1: Nh ậ n xÐt: - Phương ¸n này cã hai bộ m¸y ph¸t điện – m¸y biến ¸p 3 cuộn day nối lªn thanh gãp điện ¸p 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ m¸y ph¸t điện – 8 S HT S T 110kV 220kV m¸y biến ¸p tự ngẫu liªn lạc giữa c¸c cấp điện ¸p, vừa làm nhiệm vụ ph¸t c«ng suất lªn hệ thống, vừa truyền tải c«ng suất thừa hoặc thiếu cho phÝa 110kV. + Ưu điểm: -Số lượng và chủng loại m¸y biến ¸p Ýt, c¸c m¸y biến ¸p 110kV cã gi¸ thành hạ hơn gi¸ m¸y biến ¸p 220kV. -Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liªn tục. + Nhược điểm: Tổn thất c«ng suất lớn khi S Tmin . 2 Phương ¸n 2: Nh ậ n xÐt: Phương ¸n 2 kh¸c với phương ¸n 1 ở chỗ chỉ cã một bộ m¸y ph¸t điện m¸y biến ¸p 2 cuộn d¸y nối lªn thanh gãp 110 kV. Như vậy ở phÝa thanh gãp 220 kV cã đấu thªm một bộ m¸y ph¸t điện – m¸y biến ¸p 2 cuộn d¸y. + Ưu điểm: -C«ng suất truyền tải từ cao sang trung qua m¸y biến ¸p tự ngẫu nhỏ nªn tổn thất c«ng suất nhỏ. - Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liªn tục - Vận hành đơn giản 9 110kV S T 220kV S HT + Nhược điểm: Cã một bộ m¸y ph¸t điện –m¸y biến ¸p bªn cao nªn đắt tiền hơn. 3. Phương ¸n 3: Ghép 3 bộ m¸y ph¸t điện –m¸y biến ¸p hai cuộn day lªn thanh gãp trung ¸p 110kV. Ghép 1 bộ m¸y ph¸t điện –m¸y biến ¸p hai cuộn day lªn thanh gãp cao ¸p 220kV. Để liªn lạc giữa hai cấp điện ¸p cao và trung ta dùng hai m¸y biến ¸p tự ngẫu. PhÝa hạ của m¸y biến ¸p liªn lạc cấp điện cho phụ tải địa phương và tự dùng. Nh ậ n xÐt: - Cả 3 bộ m¸y ph¸t điện – m¸y biến ¸p đều nối vào thanh gãp 220 để cung cấp cho phÝa 220kV. Phần 110kV sẽ được cung cấp bởi 2 bộ m¸y ph¸t điện – m¸y biến ¸p tự ngẫu. + Ưu điểm: Cũng đảm bảo cung cấp điện liªn tục + Nhược điểm: Do tất cả c¸c m¸y biến ¸p đều nối vào phÝa 220kV, nªn để đảm bảo cung cấp điện cho phÝa 110 kV c«ng suất của m¸y biến ¸p tự ngẫu cã thể phải lớn 10 220kV S HT S T 110kV pt [...]... 2 Công suất tải lên phía trung đợc tính theo công thức : ST = SuT - SbT 2 Công suất tải qua cuộn hạ đợc tính theo công thức : S H = SC + S T Trong đó : SC : Công suất tải lên phía cao ST : Công suất tải lên phía trung S H : Công suất tải qua cuộn hạ SbC : Công suất của một bộ máy biến áp - máy phát điện bên cao áp Trong trờng hợp này SbC = 0 S bT : Công suất của một bộ máy biến áp - máy phát điện. .. t(h) b .Máy biến áp tự ngẫu: Công suất tải lên phía cao đợc tính theo công thức : S uC + SHT - S bC SC = 2 Công suất tải lên phía trung đợc tính theo công thức : SuT - SbT ST = 2 Công suất tải qua cuộn hạ đợc tính theo công thức : S H = SC + S T Trong đó : SC : Công suất tải lên phía cao ST : Công suất tải lên phía trung S H : Công suất tải qua cuộn hạ SbC : Công suất của một bộ máy biến áp - máy. .. Chơng 3 Tính toán kinh tế - kĩ thuật chọn phơng án tối u 3.1.Chọn máy cắt điện : Máy cắt điện đợc chọn phải thoả mãn các điều kiện sau : Loại máy cắt : Trong nhà , ngoài trời , MC không khí ,MC SF6 Điện áp định mức : U dmMC U mang Dòng điện định mức : I dmMC I cb 3.1.1 Chọn máy cắt điện cho phơng án I : Dựa vào kết quả tính toán dòng điện cỡng bức chơng 2 ta chọn máy cắt điện cho phơng án I có thông... Thông số tính toán Tên mạch điện Uđm kV Icb kA Cao 220 0,63 Trung 110 Hạ 10,5 Loại MC điện Thông số định mức Uđm kV Idm kA ICdm kA Iddm kA 3AQ1 245 4 40 100 0,63 3AQ1 123 4 40 100 7,22 BKB20 12 4 50 125 3.1.2 Chọn máy cắt điện cho phơng án II : Dựa vào kết quả tính toán dòng điện cỡng bức của phơng án II ta chọn máy cắt cho phơng án II giống máy cắt của phơng án I 3.2.Chọn sơ đồ phân phối điện ở cấp cao... 2.2.1.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp : a .Máy biến áp hai cuộn dây : Do các máy phát nối bộ với các máy biến áp hai cuộn dây luôn phát với công suất định mức do đó phân bố công suất của các máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng : 1 1 SB2dq = SFdm S TDmax = 125- 30, 51 = 118, 9 MVA 5 5 S(MVA) 118,9 0 24 t(h) 12 b .Máy biến áp tự ngẫu: Công suất tải lên phía cao đợc tính theo công thức : S uC... phía trung áp ta sử dụng sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vòng Sơ đồ phân phối điện của phơng án I : 26 SHT ST 220kV 110kV 3.2.2.Chọn sơ đồ cho phơng án II : Sơ đồ phân phối điện ở cấp cao và trung áp đợc chọn giống phơng án I Sơ đồ phân phối điện của phơng án II : 5 4 F5 3.3.Tính vốn đầu t cho máy biến áp, thiết bị phân phối : 27 V = VB + VTBPP Trong đó : B :Là vốn đầu t mua máy biến áp V Đợc xác định... 3.2.1.Chọn sơ đồ cho phơng án I : Cấp điện áp 220 kV : - Nhà máy điện nối cới hệ thống bằng một đờng dây kép - Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 2 hệ thống thanh góp Cấp điện áp 110 kV : - Có bốn nguồn đến : từ hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn nối bộ với máy phát cấp điện cho phụ tải trung áp qua một đờng dây kép và bốn đờng dây đơn - Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho phụ... v tho mãn các yêu cu k thut Do ó ta s gi li phng án 1 v phng án 2 tính toán cho các phn sau 2.2.Tính toán cụ thể : 2.2.1.Phơng án I: Sơ đồ nối điện : SHT 220kV ST 110kV 2.2.1.1.Chọn máy biến áp : a .Máy biến áp hai cuộn dây : Máy biến áp hai cuộn dây nối theo sơ đồ bộ với máy phát đợc chọn theo công thức sau : SB2dq SFdm = 125 MVA Tra bảng ta chọn máy biến áp có kí hiệu và các thông số nh sau : 11... phơng án I Ta có : Bảng 2- 7 : 19 Loại MBA ATTH Sđm MVA Điện áp cuộn dây kV T 121 PNC-T kW UN% CT 11 H 230 250 C P0 kW 11 CH 32 I0% Giá 10 3 R TH 20 2.2.2.2.Phân bố công suất cho các máy biến áp : a .Máy biến áp hai cuộn dây : Do các máy phát nối bộ với các máy biến áp hai cuộn dây luôn phát với công suất định mức do đó phân bố công suất của các máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng : 1 1 SB2dq = SFdm... là công suất truyền từ trung áp sang cao áp của máy biến áp tự ngẫu 15 Khi đó công suất truyền về hệ thống của nhà máy là : SHT(Sau SC) = SC = 133, 6 MVA Do đó ta có : Sthiếu = SHT - SHT(Sau SC) = 252,49 133,6 =118,89 MVA Dễ thấy Sthiếu < Sdt = 200 MVA vì vậy phơng án này đáp ứng đợc yêu cầu Trong trờng hợp này công suất làm việc của máy biến áp tự ngẫu bị giới hạn bởi phía hạ áp và phía cao áp : Công