1-167626-.Docx

Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp Phần I : Thiết kế nhà máy nhiệt điện Chơng I Tính toán phụ tải cân công suất Tính toán phụ tải cân công suất thiết kế nhà máy điện việc thiếu đợc để đảm bảo kinh tế xây dựng vận hành Lợng điện nhà máy phát phải cân với điện tiêu thụ hộ dùng điện điện tổn thất Trong thực tế lợng điện tiêu thụ hộ dùng điện thay đổi Do vậy, ngời ta cần phải biết đồ thị phụ tải, nhờ chọn phơng án vận hành hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tiêu kinh tế kỹ thuật Từ vấn ®Ị ®ã ®Ỉt nhiƯm vơ tríc hÕt cho ngêi thiết kế phải tiến hành công việc : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải cân công suất cách hợp lý I Chọn máy phát điện Với nhiệm vụ thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện có công suất 240MW gồm tổ máy có công suất 60 MW, cung cấp cho phụ tải máy phát, điện áp trung 110KV điện áp cao 220KV điện áp nối vào hệ thống Việc chon máy phát điện khâu quan trọng thiết kế nhà máy điện Cần chọn máy phát điện có thông số kỹ thuật hợp lý Căn vào yêu cầu nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải địa phơng có điện áp định mức 10 kV Để thuận tiện cho việc vận hành xây dựng, ta chọn loại máy phát ®iƯn ®ång bé tua bin h¬i TB - 60 - có thông số kỹ thuật sau: Bảng 1.1 Thông số định mức Loại máy phát n S P V/Ph MVA MW 75 60 TB-60-2 3000 Điện kháng t ®èi U Cos kV 10,5 0,8 I Xd" Xd' kA 4,125 0,146 0,22 Xd 1,691 II Tính toán phụ tải cân công suất Mục đích việc tính toán phải xác định lợng công suất tiêu thụ phụ tải công suất phát nhà máy cho phù hợp Trong phần đà có số liệu điện áp, công suất cực đại phụ tải biểu diễn theo phần trăm phụ tải cực đại theo thời gian hàng ngày Từ tính phụ tải thực cấp điện áp Trong đề tài thiết kế đà cho công suất tác dụng cực đại phụ tải hệ số công suất cos nó, xác định đợc công suất biĨu kiÕn øng víi c¸c thêi gian nh sau: P(t )  P%(t ) Pmax ; 100 S(t)  P(t) cos  T r a n g Trêng §H Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp Trong : - S(t): Là công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t - P%(t): Là số phần trăm phụ tải thời điểm t so với phụ tải cực đại - Pmax : Là công suất tác dụng tiêu thụ lớn phụ tải - cos : Là hệ số công suất phụ tải II-1 Phụ tải điện áp máy phát 10 kv: Nhà máy nhiệt điện có cấp điện áp máy phát 10 kV cấp điện cho phụ tải địa phơng, khu vực lân cận nhà máy, công suất tác dụng lớn phụ tải Pmax = MW, cos = 0,85 nªn: Smax  Pmax  9,41MVA cos  0,85 Theo ta có bảng phụ tải ngày, giá trị phụ tải cho theo thành phần phần trăm công suất tác dụng Để tính giá trị theo thời gian t ta áp dụng công thức sau: Công suất tác dụng phụ tải theo thời gian là: P(t) = P% Pmax Công suất toàn phần phụ tải theo thời gian là: S(t) = P% Smax Ví dụ: khoảng thời gian từ 0h đến 8h ta có P%=70% nên Công suất tác dụng phụ tải : P = 8.0,70 = 5,6 MW Công suất biĨu kiÕn lµ : S = 9,41.0,70 = 6,58MVA Dùa vào bảng biến thiên phụ tải nhà máy công thức tính toán ta có bảng kết sau: Bảng 1.2 t(h) C/Suất P% PNM(t) (MW) Sđf(t) (MVA) ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ 70 5,6 6,588 70 5,6 6,588 90 7,2 8,470 80 6,4 7,529 100 9,411 70 5,6 6,588 Tõ b¶ng sè liƯu tÝnh toán ta xây dụng đợc đồ thị phụ t¶i nh sau : T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp II-2 Phụ tải trung ¸p 110 kV: - Theo nhiƯm vơ thiÕt kÕ Pmax = 120; cos =0,87 Uđm = 110 kV áp dụng công thức trên, dựa vào bảng biến thiên phụ tải trung áp ta có bảng số liệu sau: Bảng 1.3 t(h) á á á C/Suất P% P(t)TA (MW) 70 90 90 90 100 80 84 108 108 108 120 96 137,931 110,344 S(t)TA (MVA) 96,551 124,137 124,137 124,137 Dựa vào bảng biến thiên vẽ đồ thị phụ tải phía trung áp: T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp II-3 Công suất phát nhà máy: - Nhà máy thiết kế công suất đặt 4x60MW PNM = 4.60=240(MVA) P 240 S NM  NM  300( MVA) cos  0,8 II-4 Công suất tự dùng nhà máy: Trong nhà máy điện phụ tải tự dùng chiếm phần đáng kể 8% tổng công suất phát nhà máy Một cách gần ta xác định phụ tải tự dùng nhà máy nhiệt điện theo c«ng thøc sau: S TD =α S NM max ( 0,4 +0,6 Trong ®ã: St S NM max ) : Là số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 0,08 ) SNMmax: Là công suất đặt nhà máy St: Là công suất nhà máy phát thời điểm t STD : Công suất phụ tải tự dùng thời điểm t Theo công thức phụ tải tự dùng nhà máy gồm hai thành phần, thành phần không phụ thuộc vào phụ tải thành phần phụ thuộc vào phụ tải Kết tính toán nh sau: Bảng 1.4 t(h) C/SuÊt ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp P% 70 80 80 80 100 70 P(MW) 168 192 192 192 240 168 SNM(MVA) 210 240 240 240 300 210 STD(MVA) 19,68 21,12 21,12 21,12 24 19,68 Dùa vµo kết tính toán phần ta có đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy: II-5 Công suất phát lên hệ thống: Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung phát lợng công suất thừa lên hệ thống 220 kV Từ phơng trình cân công suất toàn nhà máy: SNM = SHT + Std + S®p + SuT Ta cã thĨ tÝnh công suất phát lên hệ thống theo thời gian qua công thức sau: SHT(t)= SNM(t)- Std(t)- Sđp(t) ST(t) Qua tính toán ta có kết phụ tải toàn nhà máy nh (bảng 1-5) đồ thị phụ tải tổng hợp Hình 1-6 nh sau: Bảng 1.5 t(h) C/Suất SNM(MVA) SUF(MVA) SUT(MVA) ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ 210 6,588 96,551 240 6,588 124,137 240 8,470 124,137 240 7,529 124,137 300 9,411 137,931 210 6,588 110,344 T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp STD(MVA) 19,68 21,12 21,12 21,12 24 19,68 SHT(MVA) 87,180 88,153 86,271 87,212 128,657 73,386 Dựa vào kết tính toán phần ta có đồ thị phụ tải tổng hợp nhà máy: S (MVA) 300 240 S 210 210 NM 137,9 124,1 110,3 S UT S TD S UF 96,5 21,12 8,47 7,52 19,68 6,58 12 14 24 9,41 19,68 6,58 20 t(h) 24 NhËn xÐt chung: Qua đồ thị phụ tải tổng hợp ta có số nhận xét chung nh sau: Nhà máy phát công suất cực đại: SNMmax = 300 MVA vào khoảng thời gian 14h đến 20h, công suất cực tiểu SNMmin = 210MVA lúc 20h đến 7h Công suất phụ tải trung áp cực đại: SUTmax = 137,931MVA vào khoảng thời gian 14h đến 20h, công suất cực tiểu SUTmin = 96,551MVA lúc 0h đến 7h Công suất phát lên hệ thống cực đại: SHTmax = 128,657MVA vào khoảng thời gian 14h đến 20h, công suất cực tiểu SHTmin = 73,386MVA lúc 20h - 24h Công suất phụ tải điện áp máy phát cực đại: S UFmax = 9,411MVA từ 14h -20h, c«ng st cùc tiĨu SUFmin = 6,588MVA lóc 20h - 8h Công suất tự dùng cực đại: Stdmax = 24 MVA tõ 14h -20h, c«ng st cùc tiĨu Stdmin = 19,68MVA lúc 20h - 7h Công suất dự trữ quay cđa hƯ thèng Sdtq = 130 MVA C«ng st phát lớn nhà máy 300 MVA, lợng công suất chủ yếu phát cho phụ tải trung ¸p (110kV), S UTmax = 137,931MVA chiÕm kho¶ng 45,97% so với công suất phát cực đại toàn nhà máy, phần nhỏ cấp cho phụ tải địa phơng tự dùng, lại phát hệ thống (220 kV), mà hệ thống có công suất 3500 MVA, công suất phát hệ thống cực đại 128,657MVA chiếm khoảng 3,6% so với công suất hệ thống nhà máy thiết kế quan trọng phụ tải trung áp T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp CHơng II Lựa chọn sơ đồ nối điện I - Đề xuất phơng án: Lựa chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện công việc quan trọng trình thiết kế nhà máy, dựa vào sơ đồ nối điện ta có nhìn tổng quan phần điện nhà máy Sơ đồ lựa chọn phải thoả mÃn đợc yêu cầu kinh tế, kỹ thuật nhà máy nh đảm bảo an toàn cho ngời thiết bị mà đề phơng án cho đảm bảo yêu cầu sau: + Khi làm việc bình thờng, phải cung cấp điện đầy đủ cho hộ phụ tải theo yêu cầu cố phần tử phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải quan trọng tránh trờng hợp công suất tải qua nhiều lần máy biến áp gây tổn thất điện + Theo nhận xét cuối chơng I ta thấy phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) chiếm lợng bé đó, để đơn giản vận hành ta sử dụng sơ đồ (máy phát điện ghép với máy biến áp), phụ tải địa phơng lấy hạ áp máy biến áp liên lạc hai hệ thống Trong sơ đồ ghép công suất phải nhỏ lợng dự trữ quay hệ thống không thoả mÃn điều xảy cố phụ tải không đợc cung cấp điện đầy đủ lợng công suất dự trữ huy động không đủ Để liên lạc hai hƯ thèng 110 kV vµ 220 kV ta cã thể sử dụng máy biến áp cuộn dây m¸y biÕn ¸p tù ngÉu nhng tÝnh u viƯt cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu so víi m¸y biÕn áp cuộn dây nh tổn thất điện bé, kích thớc, trọng lợng nh tiêu hao vật liệu bé, hiệu suất cao nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc hai hệ thống Hơn nữa, điện áp hệ thống 220 kV phía T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp trung áp 110 kV mạng trung tính nối đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc hai hệ thống hoàn toàn phù hợp *.Cơ sở để chọn phơng ¸n: 1- Nhµ m¸y thiÕt kÕ víi m¸y ph¸t cấp điện áp 220 kV, 110 kV, 10,5 kV phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) chiếm so với công suất định mức máy phát : máy phát 9,411 6,274% 15% 75 Do không cần xây dựng góp điện ¸p 2- Líi cao ¸p 220 kV vµ trung ¸p 110 kV lµ líi cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi đất, mặt khác hệ số có lợi = 0,5, nên đặt hai máy biến áp liên lạc cấp điện áp hai máy biến áp tự ngẫu 3- STmax/STmin = 137,931/96,551 mà SđmF = 75 MVA, ghép đến máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên góp trung áp 110 kV Trong trờng hợp ghép máy biến áp tự ngẫu truyền tải công suất từ trung sang cao thuËn tiÖn 4- STGmax220kV/ STGmin 220kV= 128,657/73,386 cã thể ghép 1á2 bộ, có máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu lên góp cao áp 220 kV Căn vào nhận xét ta đa số phơng án nối dây: Các phơng án: 1- Phơng án 1: Ghép máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên góp trung áp 110 kV Để cung cấp điện cho phụ tải cao áp, hệ thống liên lạc cấp điện áp cao ghép máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây hai máy phát điện máy biến áp tự ngẫu lên góp cao áp 220 kV HÖ thèng220 kV SC ST 220 kV 110 kV B4 B1 B2 B3 Std F1 Std+S®p F2 F3 Std+S®p F4 Std T r a n g Trêng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp Ưu điểm: -Bố trí nguồn tải cân đối Nhợc điểm: - Số loại máy biến áp tăng lên (ba loại) - Do có MF - MBA bên cao áp 220 kV nên giá thành mua thiết bị phơng án cao 2- Phơng án 2: Nh phơng án 1, nhng chuyển máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây từ điện áp cao sang 220 kV sang ®iƯn ¸p trung 110 kV: HƯ thèng220 kV SC 220 kV B2 B3 110 kV ST B1 B4 Phơng án để toàn hai MF - MBA bên trung áp, bên caoStd áp không Std+Sđp Std+Sđp Std đặt F1 F2 F3 F4 Ưu điểm: - Đơn giản vận hành - Giá thành thấp - Thiết bị nối vào góp cao áp (220kV) - Số loại máy biến áp ít, có hai loại Nhợc điểm: - Số thiết bị nối lên góp trung áp (110kV) nhiều, dòng điện ngắn mạch phía trung áp lớn - Tổng công suất bé bªn trung Sb =150 (MVA) > ST max = 137,931 (MVA) nên công suất thừa truyền qua máy biến áp tự ngẫu sang cao áp làm cho tổn thất điện tăng lợng công suất qua hai lần máy biến áp (máy biến áp hai dây quấn máy biến áp tự ngẫu) 3- Phơng ¸n 3: T r a n g Trêng §H Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp Ghép hai máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên góp trung ¸p 110 kV Thanh gãp 220 kV ta cịng ghép hai máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây Để liên lạc hai cấp điện ¸p cao vµ trung ta dïng hai m¸y biÕn ¸p tự ngẫu Phía hạ máy biến áp liên lạc cấp điện cho phụ tải địa phơng tự dùng HƯ thèng220 kV SC 110 kV ST 220 kV Nhỵc điểm: Std - Số lợng máy biến áp nhiều, đòi hỏi vốn đầu t cho Sđpphơng án lớn, đồng Stdthời F1 Std F2 F3 Std F4 trình vận hành xác suất cố máy biến áp tăng , tỉn thÊt c«ng st lín ThËt vËy sù cè mét m¸y biÕn ¸p tù ngÉu, m¸y biÕn ¸p tù ngẫu lại phải tải lợng công suất từ trung áp sang cao áp là: 24 S td max ) 2(SF®m - - ST = 2(75 - ) -96,551= 41,449MVA - Nếu xét đến khả tải 1,4 S đm máy biến ¸p tù ngÉu cịng ph¶i 41,449 29,6 MVA 1, chọn công suất lớn - Ta thấy công suất máy biến áp tự ngẫu lớn, giá thành cao làm cho phơng án không khả thi 4- Nhận xét chung: Qua phơng án đà đợc đa đảm bảo mặt kỹ thuật nhiên phơng án có u nhợc điểm riêng Do cần phải phân tích kỹ sơ để loại trừ phơng án bất hợp lý giữ lại phơng án Sau tính toán cụ thể tìm phơng án tối u - So sánh phơng án ta thấy: T r a n g