Thiet ke nha may nhiet dien 1 203193

Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Thiết Kế 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 đề đặt nhiệm vụ trớc hết cho ngời 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 điện đồng tua bin TB - 60 - có thông số kỹ thuật (Bảng 1.1) sau: Bảng 1.1 Thông số định mức Loại m¸y ph¸t n S P U (V/Ph) (MVA) (MW) (kV) 75 60 10,5 TB-60-2 3000 Điện kháng t đối Cos I Xd" Xd' (kA) 0,8 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 biểu kiến ứng với thêi gian nh sau: P(t )  P%(t ) Pmax ; 100 S(t)  P(t) cos  T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Thiết Kế 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 bµi 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 biểu kiến : S = 9,41.0,70 = 6,58MVA Dựa 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) á ¸ ¸ ¸ ¸ 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 Từ bảng số liệu tính toán ta xây dụng đợc đồ thị phụ tải nh sau : T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện S UF Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp (MVA) 9,41 8,47 7,52 6,58 6,58 t(h) II-2 Phụ tải trung áp 110 kV: - Theo nhiƯm vơ thiÕt kÕ Pmax = 120MW; cos =0,87 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 ¸ ¸ ¸ C/SuÊt 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 S UT Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp (MVA) 137,93 124,13 110,34 96,53 t(h) II-3 Công suất phát nhà máy: - Nhà máy thiết kế công suất đặt 4x60MW PNMmax = 4.60=240(MW) ;cos=0,8 SNMmax  PNMmax 240  300MVA cos  0,8 Dựa vào bảng biến thiên phụ tải toán nhà máy công thức tính toán ta có bảng kết sau: Bảng 1.4 t(h) á ¸ ¸ ¸ ¸ C/SuÊt P% S(t)NM (MVA) P(t)NM (MW) 70 80 80 80 100 70 210 240 240 240 300 210 168 192 192 192 240 Dùa vµo kÕt tính toán phần ta có đồ thị phụ tải toàn nhà máy: 168 T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện S NM Thiết Kế Đồ án Tèt NghiÖp (MVA) 300 250 240 210 210 200 150 100 50 t(h) 12 14 24 20 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 ®iƯn 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 1.5 t(h) ¸ C/SuÊt ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Thiết Kế Đồ ¸n Tèt NghiÖp P% 70 80 80 80 100 70 PNM(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 Dựa vào kết tính toán phần ta có đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy: II-5 Công suất phát lên hệ thống: Nhà máy thiÕt kÕ cã nhiƯm vơ cung cÊp cho phơ t¶i 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 tính 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 1.6) đồ thị phụ tải tổng hợp (Hình 1.6) nh sau: Bảng 1.6 t(h) C/SuÊt 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 Thiết Kế §å ¸n Tèt NghiƯp 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 Dùa vµo kết tính toán phần ta có đồ thị phụ tải tổng hợp nhà máy: S (MVA) 300 240 S 210 210 NM 137,93 124,13 110,34 S UT S TD S UF 96,53 21,12 8,47 7,52 19,68 6,58 12 14 24 9,41 19,68 6,58 20 t(h) 24 Nhận xét 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 st cùc tiĨu SUTmin = 96,551MVA lóc 0h ®Õn 7h Công suất phát lên hệ thống cực đại: SHTmax = 128,657MVA vào khoảng thời gian 14h đến 20h, công suất cùc tiĨu SHTmin = 73,386MVA lóc 20h - 24h C«ng suất phụ tải điện áp máy phát cực đại: S UFmax = 9,411MVA tõ 14h -20h, c«ng st cùc tiĨu SUFmin = 6,588MVA lóc 20h - 8h C«ng st tù dùng cực đại: Stdmax = 24 MVA từ 14h -20h, c«ng st cùc tiĨu Stdmin = 19,68MVA lóc 20h - 7h Công suất dự trữ quay hệ thống Sdtq = 130 MVA Công suất phát lớn nhà máy 300 MVA, lợng công suất chủ yếu phát cho phụ tải trung áp (110kV), S UTmax = 137,931MVA chiếm khoảng 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 T phụ tải trung áp r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Thiết Kế 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 hệ thống 110 kV vµ 220 kV ta cã thĨ sư dơng máy biến áp cuộn dây máy biến áp tù ngÉu nhng tÝnh u viƯt cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu so víi m¸y biÕn ¸p cuén 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 trung áp 110 kV mạng trung tính nối đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự T ngẫu để liên lạc hai hệ thống hoàn toàn phù hợp r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp *.Cơ sở để chọn phơng án: 1- Nhà máy thiết kế với máy phát 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 : m¸y ph¸t 9,411 6,274%  15% 75 Do không cần xây dựng góp điện áp 2- Lới cao áp 220 kV trung áp 110 kV lới có trung tính trực tiếp nối đất, mặt khác hệ số có lợi = 0,5, nên đặt hai máy biến áp liên lạc cấp điện ¸p lµ hai m¸y biÕn ¸p tù ngÉu 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 thn tiƯn 4- STGmax220kV/ STGmin 220kV= 128,657/73,386 cã thĨ 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 Ưu điểm: Std F1 Std+Sđp F2 F3 Std+S®p F4 Std T r a n g Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện-Bộ Môn Hệ Thống Điện Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp - Bố trí nguồn tải cân đối - Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 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 điện áp trung 110 kV: HÖ thèng220 kV SC 220 kV B2 B3 110 kV ST B1 B4 Phơng án để toàn hai MF - MBA bên trung áp, bên cao Std+Sđp Std+Sđp Stdáp không Std đặt F1 F2 F3 F4 Ưu điểm: - Đơn giản vận hành - Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp - 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 bên 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) T 3- Phơng án 3: r a n g