Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án môn học nhà máy điện Mục lục i Trang Mởi đầu Chơngi 1: Tínhi toáni phụi tảii vài câni bằngi côngi suất I II Chọn máy phát điện Tính toán cân công suất Chơngi 2i : Lựai Chọni sơi đồi nốii điệni củai nhài máy I II III Đề xuất phơng án Phơng án Phơng án Chơngi 3i : Tínhi toáni kinhi tếi -i kỹi thuậti vài chọni phơngi áni tốii u I II III Mục đích phơng pháp tính toán Tính kinh tế phơng án Tính kinh tế phơng án Chơngi 4i : Tínhi toáni ngắni mạch I II III Chọn điểm ngắn mạch Lập sơ đồ thay Tính toán ngắn mạch theo điểm i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Lựai chọni thiếti bịi điện I II III IV V VI Chọn máy cắt điện dao cách ly Chọn dẫn cứng sứ đỡ đầu cực máy phát Chọn dây dẫn góp mềm phía điện áp cao trung áp Chọn máy biến áp đo lờng máy biến dòng Chọn kháng điện phân đoạn, cáp, máy cắt hợp kháng điện cho phụ tải địa phơng Chọn chống sét van Chơngi 6i : Chọni sơi đồi vài thiếti bịi điệni tựi dùng I II III Sơ đồ nối điện tự dùng Chọn máy biến áp tự dùng Chọn khí cụ điện tù dïng i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 50 55 i i i 39 40 43 46 i i i i i i i i 29 30 32 i Ch¬ngi 5i : i 24 24 26 i i i 11 18 i i i 5 i i i i i i i i i i i i i 56 56 57 Mở đầu i Nhà máy điện phần thiếu đợc hệ thống lợng Nhà máy điện làm nhiệm vụ biến đổi lợng sơ cấp nh than, dầu, khí đốt, thuỷ thành điện nhiệt Cùng với phát triển hệ thống lợng quốc gia, nớc ta ngày xuất nhiều nhà máy điện có công suất lớn việc giải đắn vÊn ®Ị kinh tÕ - kü tht thiÕt kÕ sÏ i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ThiÕt kÕ phần điện nhà máy nhiệt điện ngng mang lại lợi ích không nhỏ hệ thống kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Đồ án môn học đà đa phơng án có khả thực thi việc thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngng vừa cung cấp điện cho hộ phụ tải địa phơng cấp điện áp máy phát 10,5 kV hộ phụ tải cấp điện áp trung 110 kV, vừa phát điện lên hệ thống điện 220 kV Nhìn chung, phơng án đa đà đáp ứng đợc yêu cầu nhà máy nhiệt điện kiểu ngng Dù đà cố gắng nhng đồ án không tránh khỏi thiếu sót hạn chế, em mong nhận đợc bảo giúp đỡ thầy để em tự hoàn thiện thêm kiến thức Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ PGS TS Nguyễn Hữu Khái TS Phạm Văn Hoà đà giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học Hà Nội, ngày 13 tháng 11 năm 2003 Sinh viên thiết kÕ i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Ch¬ng i Tính toán phụ tải Cân công suất i i i i i i i i I Chän m¸y phát điện Theo yêu cầu đề bài, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện kiểu ngng có tổ máy x 60 MW nên ta chọn máy phát điện loại có thông số kü thuËt nh sau: i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i B¶ng i Loại máy phát TB60-2 Thông số định mức S, P, U, MVA MW kV cos i i n, v/ ph i i i 3000 i i 75 §iƯn kh¸ng (*) i i 10,5 I, kA Xd'' Xd' Xd Loại máy kích thích 4,125 0,146 0,22 1,691 BT-4503000 i i 60 i i 0,8 i i II tÝnh to¸n Cân công suất Tính công suất phụ tải cấp a) Cấp điện áp máy phát i i i i i i i i i i i i i i i i i i Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án môn học nhà máy ®iƯn Víi Pmax = 28 MW; cos = 0,85 vµ cho biến thiên phụ tải P%(t) ta tính vÏ P max P % 28 P% S U F (t )= = cos ϕ 100 ,85 100 đợc đồ thị phụ tải sau: (1-1) i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i B¶ng 22-24 70 19,6 23,06 i Thêi gian P% P,MW SUf,MVA 0-5 70 19,6 23,06 i 5-8 80 22,4 26,35 8-11 90 25,2 29,65 11-14 100 28 32,94 35 17-20 80 22,4 26,35 20-22 80 22,4 26,35 32,94i 29,65i 30 iiiiiii iiiiiii 29,65i 26,35i 26,35i 23,06 25 S(MVA) 14-17 90 25,2 29,65 iiiiiiiiiiii 23,06 20 15 10 b) Cấp0 điện2áp trung áp6110 kV i i i i i i 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) i Víi Pmax = 80 MW; cos = 0,86 cho biến thiên phơ t¶i P%(t) ta cã Pmax P % 80 P% S U T (t )= = cos ϕ 100 , 86 100 (1-2) i i i i i i i i i i i i i i i i i B¶ng 22-24 100 80 93,02 i Thêi gian P% P,MW SUt,MVA i 0-5 100 80 93,02 100 iiiiii 5-8 100 80 93,02 8-11 90 72 83,72 11-14 90 72 83,72 14-17 80 64 74,42 17-20 90 72 83,72 93,02i 20-22 100 80 93,02 iiiiii i i i i i i i i 83,72i i 90 93,02i 83,72i iiiiiiiii 80 74,42 70 S(MVA) 60 50 40 30 20 10 suất phát toàn nhà máy C«ng i i i i i i i 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) i thiêni củai phụi tảii P%(t)i tai có Vớii PFđmi =i 180i MW;i cosi =i 0,8i vài choi biÕn S NM (t )= ∑ P Fdm P % =180 P % cos ϕ F 100 0,8 100 8-11 90 11-14 90 (1-3) B¶ng 22-24 100 i Thêi gian P% i 0-5 100 5-8 100 14-17 80 17-20 80 20-22 100 Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngng P,MW SNM,MVA 180 225 180 225 162 202,5 162 202,5 144 180 144 180 180 225 180 225 250 iiiiii 225i iiiiii iiiiiiiii 200 S(MVA) 225i 202,5i iiii 180 150 100 50 suất phụ tải tự dùng Công 10 12 14 16 18 20 22 HÖ số tự dùng cực đại = 7% với costd =t(h) 0,85 Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện ngng đợc tính theo công thức i i i i i i i i i i i i i i i i i i S td (t )= víi i i i i i i 24 i i i i i ∑ P Fdm α % 0,4 +0,6 S NM (t ) cos ϕ td 100 ∑ S Fdm ( i i i i ) (1-4) SF®m = 3.75 = 225 (MVA) i i i i S td (t )= i S NM (t ) 180 0,4+0,6 100 ,85 225 ( ) B¶ng 22-24 100 225 15,75 i Thêi gian P% SNM,MVA Std,MVA 0-5 100 225 15,75 i 5-8 100 225 15,75 8-11 90 202,5 14,81 11-14 90 202,5 14,81 14-17 80 180 13,86 17-20 80 180 13,86 20-22 100 225 15,75 Dựa vào bảng giá trị ta có đồ thị phụ tải tự dùng nh sau: i i i 18 i i i i i i i i i i i 15,75i iiiiii 16 iiiiiiiii 15,75i 14,81i i i i 13,86 14 S(MVA) 12 10 4 Công suất2 phát4về hệ6thống 10 12 14 t(h) Công suất phát hệ thống đợc tính theo công thức i i i i i i i i i i i i i i i 18 20 22 24 i S VHT ( t )=S NM ( t )− Std ( t )+ SU ( t )+S U T ( t ) [ 16 F ] (1-4) Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án môn học nhà máy điện 0-5 225 15,75 23,06 93,02 5-8 225 15,75 26,35 93,02 8-11 202,5 14,81 29,65 83,72 11-14 202,5 14,81 32,94 83,72 14-17 180 13,86 29,65 74,42 17-20 180 13,86 26,35 83,72 20-22 225 15,75 26,35 93,02 B¶ng 22-24 225 15,75 23,06 93,02 93,17 89,88 74,33 71,04 72,49 56,07 89,88 93,17 i Thêi gian SNM,MVA Std,MVA SUf,MVA SUt,MVA SVHT,MV A i Dựa vào bảng giá trị ta có đồ thị phụ tải công suất ph¸t vỊ hƯ thèng nh sau: i i i 100 i i i i i i i i i i i i i i i 93,17i 93,17i i i i iiiiiiiiiii 90 89,88i i i i i 89,88i 80 74,33i ii 71,04i i i i i i i i i i i 72,49i 70 56,07 S(MVA) 60 50 40 30 20 10 0 NhËn xÐt i 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) i - Công suất đặt nhà máy 225 MVA tức nhà máy đóng góp 12,5% tỉng c«ng st cđa hƯ thèng i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Phụ tải địa phơng lớn, chiếm 15% công suất phát toàn nhà máy nên phải đặt góp điện áp máy phát cần nhiều vốn đầu t cho thiết bị bảo vệ để đảm bảo cung cấp điện i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Phô tải bên trung lớn so với công suất đặt nhà máy bao gồm hộ tiêu thụ ®iƯn lo¹i I i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Dù tr÷ quay hệ thống lớn với lợng công suất phát hệ thống nhà máy SVHTmax = 93,17 MVA nên độ ổn định cấp điện cho phụ tải hệ thống đợc đảm bảo kể trờng hợp bị cố i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ThiÕt kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngng Chơng i Lựa Chọn sơ đồ nối điện nhà máy i i i i i i i i I đề xuất phơng án i i i i i Ta đa phơng án sơ đồ nối điện nhà máy theo sở sau: i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Thanh góp điện áp máy phát đợc sử dụng công suất phụ tải địa phơng lớn vợt 15% công suất định mức máy phát i i i i i i i i Ta cã: i i i i P®fmax = 28 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i (MW) i 15%.PF®m = 15%.60 = i i i (MW) i Do P®fmax > 15%.PF®m phụ tải cấp điện áp máy phát có nhiều đờng dây cung cấp điện cho phụ tải nên ta cần phải đặt góp điện áp nối máy phát điện i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Lới cao áp 220 kV lới trung ¸p 110 kV lµ líi cã trung tÝnh trùc tiÕp nối đất, hệ số có lợi = 0,5 nên ta sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu làm việc liên lạc cấp điện áp i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Sè lỵng bé MF - MBA hai cuộn dây phía trung đợc chọn cho tơng ứng với công suất lớn cấp vây ta sử dụng hay bé MF - MBA hai cuén d©y i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i - Để ghép số máy phát với máy biến áp phải đảm bảo công suất tổng máy phát ghép nhỏ công suất dự phòng hệ thống để hỏng công suất dự phòng đủ đảm bảo cho phần thiếu hụt công suất i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Công suất dự phòng: i i i i i i i i i i Sdt = 150 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i (MVA) i VËy cã thÓ ghÐp đợc máy phát với máy biến áp cấp điện áp máy phát Tuy nhiên ghép cố ta phải huy động hết công suất dự phòng hệ thống nên phơng án ta không đa trờng hợp ghép máy phát vào máy biến áp i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i (MVA) i i i i i Công suất tổng máy phát ghép: S = 2.75 = 150 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Phơng án i i i Sơ đồ nối điện nhà máy: i i i i i i Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án môn học nhà máy điện Ưu điểm: Phụ tải bên trung đợc cung cấp điện ổn định nhờ máy phát điện máy biến áp cung cấp điện trực tiếp i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Nhợc điểm: Trong số trờng hợp tổn thất công suất máy biến áp liên lạc tăng công suất thừa từ máy phát điện máy biến áp đợc truyền tải qua cuộn trung cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Phơng án i i i Sơ đồ nối điện nhà máy: i i i i i i Ưu điểm: Lợng công suất truyền tải qua máy biến áp liên lạc sang cung cấp điện cho phụ tải bên trung áp theo chiều nên giảm đợc tỉn thÊt c«ng st i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Nhợc điểm: máy biến áp liên lạc phải chịu tải nặng nề trờng hợp xảy cố máy biến áp tự ngẫu lợng công suất truyền tải tăng lên gÊp hai lÇn i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Phơng án i i i Sơ đồ nối điện nhà máy: i i i i i i Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngng Ưu điểm: Tổn thất công suất giảm, vốn đầu t vào máy biến áp giảm sử dụng hai máy biến áp liên lạc i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Nhợc điểm: Dòng ngắn mạch góp điện áp máy phát tăng nối máy phát vào, phải mắc thêm kháng điện phân đoạn để giảm dòng ngắn mạch Máy biến áp tải dòng công suất lớn, độ linh hoạt vận hành cung cấp điện không cao, máy biến áp bị tải lín sù cè mét m¸y biÕn ¸p tù ngÉu dẫn đến tuổi thọ máy biến áp giảm, phải bảo quản thờng xuyên i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Qua phân tích sơ trên, ta định chọn phơng án phơng án để so sánh kinh tế kỹ thuật để chọn phơng án tối u i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i II phơng án i i i TÝnh to¸n lùa chän m¸y biÕn ¸p i i i i i i i - Chän MBA B3 MF - MBA cuộn dây bên trung đợc chọn theo điều kiện sơ đồ bộ: i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i SB®m SF®m = 75 i i i (MVA) i Đối với MBA cuộn dây ta không cần phải kiểm tra điều kiện cố i i i i i i i i i i i i i i i i - Chän MBA tù ngÉu liên lạc B1, B2 theo công thức sau: i i i i i i i i i i i i S Bdm≥ S max α thua ®ã: i (2-1) : hƯ sè cã lỵi, = 0,5 i i i i i i i Sthõamax = SF®m = 75 (MVA) i S Bdm≥ VËy ta cã: i i i i i 75=150 0,5 (MVA) KÕt chọn máy biến áp cho phơng án nh sau: i i i i i i i i i i i Bảng 1-7 i Cấpi điện i áp,i kV U,i kV Loại Sđm,i MVA C T H P0i (loạ ii A) Tæni thÊt,i kW PN Ci T Ci H Gi¸i tiỊn, UN% T H CT C-H TH I0,% i x10 i Rúp Trờng đại học bách khoa hµ néi 110 TДЦ 80 220 ATДЦT H 160 12 23 Đồ án môn học nhà máy ®iÖn 10, 10, 12 70 - 31 - - 10, - 0,5 100 85 38 - - 11 32 20 0,5 205 Kiểm tra tải máy biến áp i i i i i i i i a) Quá tải bình thờng: Do máy biến áp có công suất định mức đợc chọn lớn công suất thừa cực đại không cần kiểm tra điều kiện tải làm việc bình thờng i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i b) Quá tải cố: Xét STmax hai trêng hỵp sau i i i i i i i i i i i i - Sù cè háng MF - MBA bên trung: ta phải kiểm tra ®iỊu kiƯn: i i i i i i i i i i i i i i i i 2.Kqtsc..SB®m STmax - Sbộcòn lại i i i i 2.1,4.0,5.160 = 224 93,02 Ta cã: i i i i (2-2) i i điều kiện đợc thoả mÃn i i i i - Sù cè háng mét m¸y biÕn áp liên lạc: ta kiểm tra điều kiện sau: i i i i i i i i i i i i i i i Kqtsc..SB®m STmax - Sbé i Víi i i (2-3) i Sbé = SF®m - Std = 75 - 7%.75 = 69,75 i i i i i i i i i i (MVA) i 1,4.0,5.160 = 112 93,02 - 69,75 = 23,27 ®iỊu kiƯn đợc thoả mÃn Ta có: i i i i i i i i i i i i i c) KiÓm tra ®iỊu kiƯn SthiÕu Sdt i i i i i i i - Sù cè bé MF - MBA bªn trung: i i i i i i i i i + Khi SUtmax = 93,02 MVA ta cã SCTB1 = SCTB2 = 0,5.93,02 = 46,51 (MVA) i i i i i i i i i i i i i i Lợng công suất máy biến áp phía hạ áp: i i i i i i i i i 1 1 S CHB 1=SCHB =S Fdm− Sdf − S td max =75− 23 , 06− 15 , 75=58 , 22 3 (MVA) Công suất phía cao máy biến áp liên lạc: i i i i i i i i i SCC = SCH - SCT = 58,22 - 46,51 = 11,71 i i i i i i i i i (MVA) i So với lúc bình thờng, lợng công suất phát vào góp cao áp thiếu: i i i i i i i i i i i SthiÕu = SVHT - 2.SCC = 93,17 - 2.11,71 = 69,75 i i i i i i i i i i i i i (MVA) i VËy kh«ng cÊp máy biến áp tự ngẫu bị tải v× i i i i i i i i SthiÕu = 69,75 (MVA) < i ii ii ii i i i i Sdt = 150 i i i (MVA) i + Khi SUtmin = 64 MVA ta cã SCTB1 = SCTB2 = 0,5.64 = 32 i i i i i i i i i i i i i i (MVA) Lợng công suất máy biến áp phía hạ áp: i i i i i i i i i 1 Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngng h¬i 1 1 S CHB 1=SCHB =S Fdm− Sdf − S td max =75− 29 , 65− 13 , 86=55 , 56 3 (MVA) C«ng st phÝa cao cđa máy biến áp liên lạc: i i i i i i i i i SCC = SCH - SCT = 55,56 - 32 = 23,56 i i i i i i i i i (MVA) i So víi lóc b×nh thờng, lợng công suất phát vào góp cao áp cßn thiÕu: i i i i i i i i i i i SthiÕu = SVHT - 2.SCC = 72,49 - 2.23,56 = 25,37 i i i i i i i i i i i i i (MVA) i VËy không cấp máy biến áp tự ngẫu bị tải i i i i i i i i i SthiÕu = 25,37 (MVA) < i ii ii ii i i i Sdt = 150 i i i (MVA) i - Sự cố MBA liên lạc: i i i i i i + Khi SUtmax = 93,02 MVA i i i Ta cã i i i SCT = SUtmax - SbT = 93,02 - 69,75 = 23,27 (MVA) i i i i i i i i i i i Lợng công suất máy biến áp liên lạc phía hạ áp: i i i i i i i i i i 2 S CH =2 S Fdm−Sdf − S td max =2 75−23 , 06− 15 , 75=116 , 44 3 (MVA) C«ng suất phía cao máy biến áp liên lạc: i i i i i i i i i SCC = SCH - SCT = 116,44 - 23,27 = 93,17 (MVA) i i i i i i i i i i Vậy không cấp máy biến áp tự ngẫu bị tải i i i i i i i i i i i i + Khi SUtmin = 64 MVA ta cã SbT = 69,75 MVA > SUtmin = 64 MVA i i i i i i i i i i i i i i i i C«ng suÊt trun tõ trung sang cao lµ: i i i i i i i SCT = SbT - SUtmin = 69,75 - 64 = 5,75 i i i i i i i i i (MVA) i Lợng công suất máy biến áp liên lạc phía hạ áp: i i i i i i i i i i 2 S CH =2 S Fdm−Sdf − S td max =2 75−29 , 65− 13 , 86=111 ,11 3 (MVA) Công suất phía cao máy biến áp liên l¹c: i i i i i i i i i SCC = SCH + SCT = 111,11 + 5,75 = 116,86 i i i i i i i i i (MVA) i Vậy không cấp máy biến áp tự ngẫu bị tải i i i i i i i i i i i i Ph©n bè công suất cho máy biến áp, cuộn dây máy biến áp liên lạc i i i i i i i i i i i i i i i i i i Bé MF - MBA hai cuén dây làm việc với đồ thị phụ tải phẳng suốt năm: i i i i i i i i i i i i i i i i i