Đang tải... (xem toàn văn)
ThiÕt kÕ phÇn ®iÖn nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn gåm 4 tæ m¸y, c«ng suÊt mçi m¸ylµ 100 MW. Nhµ m¸y cã nhiÖm vô cung cÊp ®iÖn cho phô t¶i ®iÖn ¸p m¸y ph¸t,phô t¶i ®iÖn ¸p trung 110kV vµ ph¸t c«ng suÊt thõa lªn hÖ thèng 220 kV.1. Phô t¶i ®iÖn ¸p m¸y ph¸t 10 kV:Pmax = 16 MW; cosϕ = 0.86Gåm 2 ®êng d©y kÐp ×4 MW 3 ®êng d©y ®¬n ×3 MW BiÕn thiªn phô t¶i theo thêi gian
Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện nhiệm vụ thiết kế Đề 19 Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung 110kV và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV. 1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV: P max = 16 MW; cos = 0.86 Gồm 2 đờng dây kép ì4 MW 3 đờng dây đơn ì3 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24 P(%) 60 80 100 70 Điện tự dùng của nhà máy là 6%, cos =0.85 2. Phụ tải điện áp trung 110 kV: P max = 120 MW; cos = 0.87 Gồm 2 đờng dây kép ì40 MW 2 đờng dây đơn ì25 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P(%) 65 100 80 60 3. Đồ thị của toàn nhà máy : Thời gian 0 - 8 8 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 80 100 85 80 4. Hệ thống : Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 5100 MVA, dự trữ quay của hệ thống là 7%. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 114km. Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là S N =6000. Lời nói đầu Lời nói đầu * ******* * Trong giai đoạn đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển của đất nớc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 1 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện .Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội vì vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện, tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nớc. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong môn học Nhà máy điện và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Đào Quang Thạch, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế môn học nhà máy điện. Em xin chân thành cám ơn sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong quà trình thiết kế môn học, qua đó giúp cho em có nhiều kinh nhiệm để chuẩn bị cho quá trình tốt nghiệp sắp tới. Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Khâm Chơng I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. 1.1 Chọn máy phát điện : - Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA X d X d X d Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 2 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện TB-100-2 3000 117.65 100 10.5 0.85 6.475 0.183 0.263 1.79 1.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10kV) : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : % (t) = 100. P )t(P max P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. U đm = 10 KV ; P max = 16 MW ; Cos = 0.86 Gồm : 2 đờng dây cáp kép ì 4MW; 3 đờng dây cáp đơn ì 3MW; - Ta có bảng phụ tải : t(h) Công suất 0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24 P % (t) 60 80 100 70 P (t) (MW) 9.6 12.8 16.0 11.2 S (t) (MVA) 11.16 14.88 18.60 13.02 - Đồ thị phụ tải địa phơng : S (MVA) 18.60 14.88 13.02 11.16 t(h) 0 7 12 18 24 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 3 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện 1.3 Phụ tải điện áp trung(110 kV) : P max = 120 MW; cos = 0.87 Gồm : 2 đờng dây kép ì 40 MW 2 đờng dây đơn ì 25 MW P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . - Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t (h) Công suất 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P % (t) 65 100 80 60 P (t) (MW) 78 120 96 72 S (t) (MVA) 89.66 137.93 110.34 82.76 - Đồ thị phụ tải trung áp : S (MVA) 137.93 110.34 89.66 82.76 t(h) 0 8 12 18 24 1.4 Phụ tải toàn nhà máy : P NMmax = P đm = nìP đmF = 4ì100 = 400 (MW) . S NMmax = S đm = nìS đmF = 4ì117.65 = 470.6 (MVA) . Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 4 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện Cos = 0.85. P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . - Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy : t (h) Công suất 0 - 8 8 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 80 100 85 80 P (t) (MW) 320 400 340 320 S (t) (MVA) 376.47 470.6 400.00 376.47 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : S (MVA) 470.6 400 376.47 376.47 t(h) 0 8 14 20 24 1.5 Công suất tự dùng của nhà máy : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = ì S NMmax ì ( 0.4 + 0.6ì maxNM NM S )t(S ) ; - Trong đó : S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NMmax = 470.6 (MVA) S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lợng điện tự dùng = 6 %. - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 5 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện t (h) công suất 0 - 8 8 - 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) (MVA) 376.47 470.59 400.00 376.47 S td (t) (MVA) 20.71 23.53 21.41 20.71 - Đồ thị phụ tải tự dùng : S (MVA) 23.53 21.41 20.71 20.71 t(h) 0 8 14 20 24 1.6 Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : S NM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S VHT (t) - Công suất phát vào hệ thống : S VHT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t (h) Công suất 0 - 7 7 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 S NM (t) (MVA) 376.47 376.47 470.6 470.6 400 400 376.47 S đf (t) (MVA) 11.16 14.88 14.88 18.60 18.60 13.02 13.02 S T (t) (MVA) 89.66 89.66 137.93 110.34 110.34 82.76 82.76 S td (t) (MVA) 20.71 20.71 23.53 23.53 21.41 21.41 20.71 S VHT (t) (MVA) 254.94 251.22 294.26 318.13 249.65 282.81 259.98 Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 6 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện 1.7 Nhận xét : Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : S NMđm = S đm = n.S đmF = 4ì117,65 = 470.6 (MVA) So với công suất hệ thống S HT = 5100 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 9.23 % công suất của hệ thống. Công suất dự trữ của hệ thống: S dt =7%ìS đmHT =0.07ì5100=357 (MVA) Công suất phát vào hệ thống (S VHT ): +S VHTmax = 318.13 MVA từ 12 h - 14 h +S VHTmin = 249.65 MVA từ 14 h 18 h Phụ tải trung áp (S T ) : + S Tmax = 137.93 MVA từ 8 h 12 h + S Tmin = 82.76 MVA từ 18 h 24 h Phụ tải địa phơng có : + S đfmax = 18.6 MVA từ 12 h - 18 h + S đfmin = 11.16 MVA từ 0 h - 7 h Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) Ta xét : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 7 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện dfmax dmF S 2 Sì = 18.6 2 117.65ì ì100 = 7.9% < 15% Đợc phép trích điện trực tiếp từ máy phát, trong sơ đồ không sử dụng thanh góp điện áp máy phát. Kết luận: 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, l- ợng 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. ch ơng ii Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 8 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện 2.1. Đề xuất phơng án : 2.1.1.Phơng án I: + Ưu điểm : Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt kinh tế do số thiết bị phía cao ít. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo . + Nhợc điểm : Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 9 Đồ án môn học Thiết kế Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện 2.1.2.Phơng án II: + Ưu điểm : Về mặt công suất khắc phục đợc một phần nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy. Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể. + Nhợc điểm : Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một do tăng thêm số thiết bị phía cao. 2.1.3.Phơng án III: - Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t lớn, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn. - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 10 [...]... Tĩnh 31 Đồ án môn học nhà máy điện Thiết kế HT X HT XD N2 XC XF E4 XC XH X B4 XH XF E1 Ta có sơ đồ đẳng trị: X B3 XF XF E2 E3 HT HT X1 X8 N2 N2 X3 X9 X2 X4 E4 X4 X5 X5 E 12 E3 Trong đó: E4 E 12 E3 X 2 X 3 0. 244 ì 0.023 =0. 244 +0.023+ =0.361 X1 0.0598 X X 0.0598 ì 0.023 X8 = X1 + X3 + 1 3 = 0.0598+0.023+ =0.08 84 X2 0. 244 Biến đổi sơ đồ ta đợc: X9 = X2 + X3 + HT Trong đó: X8 N2 X1 0 E 12 34 Sinh viên thực hiện:... X2 =XB4+XF=0.088+0.156= 0. 244 X3 = XC/2=0. 046 /2= 0.023 X4 =( XH+XF)//( XH+XF)= (XH+XF)/2=(0.082+0.156)/2= 0.119 X5 =XB3+XF=0.0 84+ 0.156= 0. 24 Biến đổi tơng đơng ta đợc: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 30 Đồ án môn học nhà máy điện Thiết kế HT HT X1 X1 N1 N1 X3 X2 Trong đó: E4 X6 E 123 X7 E 12 34 0.119 ì 0. 24 =0.0796 0.119 + 0. 24 0. 244 .(0.023 + 0.0796) X7 =X2 // (X3 +X6 )= =0.0722 0. 244 + 0.023 + 0.0796... án môn học nhà máy điện Thiết kế HT X HT XD X B4 N1 XC XC XH N2 X B3 XH N3 XF XF N4 XF N'3 E4 E1 E2 E3 3 .4 Tính điện kháng của các phần tử trên sơ đồ: - Điện kháng của hệ thống : S 100 XHT = cb = =0.0167 SN 6000 - Điện kháng của đờng dây kép 220kV: Vì Icb = 2ìIbt =2ì0 .41 7= 0.8 34 (KA) chọn dây AC -40 0 có x0 =0 .4 1 S 1 100 XD = x ol cb = ì 0 .4 ì 1 14 ì =0. 043 1 2 2 U cb 2 2302 - Điện kháng của máy biến áp... X3 X3 X1 3 X2 E4 X1 1 N'3 X1 2 E2 X5 E3 X2 E 23 X1 1 N'3 E4 Trong đó: X1 1 = XH =0.082 X1 2 = XH+ XF=0.082+0.156= 0.238 0.238.0. 24 X1 3 = X1 2// X5 = =0.1195 0.238+0. 24 Biến đổi tiếp ta đợc: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 34 Đồ án môn học nhà máy điện Thiết kế HT HT X8 E4 X9 X8 X1 3 X 14 E 23 X1 1 E 2 34 X1 1 N'3 N'3 Trong đó: 0.1195 ì 0.361 =0.0898 0.1195+0.361 Biến đổi Y/ thiếu nhánh X8 , X 14, ... 1 XH = (UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%) cb SdmB 200 1 100 = (32 + 20 11) = 0.082 200 250 -Điện kháng của máy phát điện : S 100 XF=Xd cb =0.183ì = 0.156 SdmF 117.65 3.5 Tính dòng ngắn mạch tại các điểm: = 3.5.1 Ngắn mạch tại N1 Sơ đồ thay thế và biến đổi tơng đơng: HT HT XHT X1 XD N1 XF E4 XC XC XH XB4 N1 XH XF E1 XF E2 XB3 XF E3 X3 X2 E4 X4 E 12 X5 E3 Trong đó: X1 =XHT+XD=0.0167+0. 043 1= 0.0598 X2 =XB4+XF=0.088+0.156=... 16 .49 6 IN3() = I CK() 3.U cb 3 ì 10.5 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 33 Đồ án môn học nhà máy điện Thiết kế - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk =1.91 IXKN3 = 2.K XK IN3 = 2 ì1.91ì 34. 739= 88 .43 1 (KA) 3.5 .4 Ngắn mạch tại N3 Sơ đồ thay thế: HT X HT XD XC XC XH X B1 XH N'3 XF X B4 XF E4 XF E2 Biến đổi tơng đơng sơ đồ ta có: E3 HT HT X1 X1 X3 ... IN4 = IN3 + IN3 = 34. 739 + 43 .6 34 = 78.373 (KA) IN4() = IN3() + IN3() = 16 .49 6 + 46 .157 = 62.653 (KA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN3 = 88 .43 1+ 111.0 74 = 199.505 (kA) 3.6 Bảng tổng kết các dòng ngắn mạch: bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phơng án Điểm NM Dòng điện I (kA) I (kA) Ixk(kA) N1 N2 N3 N3 N4 7.671 6.773 19.527 13 .47 6 10.995 34. 3 04 34. 739 16 .49 6 88 .43 1 43 .6 34 46.157 111.0 74. .. X8 , X 14, X1 1 ta đợc: X 14 = X1 3// X9 = HT X1 5 N'3 X1 6 E 12 34 Với: X1 1 .X8 0.082 ì 0.08 84 =0.08 84+ 0.082+ = 0.2511 X 14 0.0898 X X 0.082 ì 0.0898 X1 6= X 14+ X1 1+ 11 14 =0.0898+0.082+ = 0.2551 X8 0.08 84 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : S 5100 = 12.81 >3 ngắn mạch xa XttHT = X1 5 ì dmHT =0.2511ì Scb 100 -Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm (0 và ) là bằng nhau : 1 S 1 5100 ì dmHT... môn học nhà máy điện Thiết kế 1 1 = 1 1 1 1 1 =0.0652 X1 0= (X4 +X5 +X9 )= 1 + + + + X 4 X 5 X 9 0.119 0. 24 0.361 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : S 5100 = 4. 51 >3 ngắn mạch xa XttHT = X8 ì dmHT =0.08 84 Scb 100 -Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm (0 và ) là bằng nhau : 1 S 1 5100 ì dmHT = ì = 5.68 (kA) IHT= X ttHT 3ìU cb 4. 51 3ì115 - Điện kháng tính toán phía nhà máy : S 4 117.65... % S XB = N cb 100 SdmB 10.5 100 + Bên trung(B3) : XB3 = ì = 0.0 84 100 125 11 100 + Bên cao(B4) : XB4 = ì = 0.088 100 125 - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 : S 1 XC = (UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%) cb SdmB 200 1 100 = (11 + 32 20) = 0. 046 200 250 S 1 XT = (UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%) cb SdmB 200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khâm HTĐ Hà Tĩnh 29 Đồ án môn học nhà máy điện Thiết kế 1 100 (11