Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu lượng nói chung, nhu cầu lượng điện nói riêng ngày gia tăng cách mạnh mẽ tất nước giới Việc sử dụng nguồn lượng có, qui hoạch phát triển nguồn lượng mới, có lượng điện cách hợp lý, khơng đảm bảo nhu cầu an ninh lượng mà vấn đề mang nhiều ý nghĩa kinh tế, trị xã hội xuất phát từ thực tế sau học xong chương trình ngành hệ thống điện Em giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, gồm tổ máy, công suất tổ 110MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5kV, phụ tải áp 110kV phát vào hệ thống 220kV Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy Em xin trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo môn Hệ thống điện – Khoa điện – Trường Đại học Bách khoa – Hà Nội, trang bị kiến thức cho em suốt thời gian qua Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: Tiến sĩ Phạm Văn Hoà Đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình thiết kế đồ án Tuy nhiên thời gian khả có hạn, tập đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, cô giáo hội đồng coi chấm thi tốt nghiệp dẫn giúp đỡ Em xin trân trọng cảm ơn ! Sinh viên Lê Thanh Bình Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẦN I PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI 440MW CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1-1 Chọn máy phát điện Trong nhà máy điện, máy phát biến đổi thành điện Ngoài với khả điều chỉnh cơng suất Máy phát điện cịn giữ vai trò quan trọng việc đảm bảo chất lượng điện Dựa vào nhiệm vụ thiết kế số liệu ban đầu nhà máy nhiệt điện ngưng gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất định mức P = 110 MW, ta chọn Máy phát điện có ký hiệu là: TB  - 120 – 2T3 : Với thông số kỹ thuật bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 S P (MVA) (MW) 129,4 110 n (V/p) 3000 U (kV) 10,5 Co 0,85 IđmStato IđmRoto (A) (A) Xd 7760 1830 0,190 '' Xd ' 0,278 Xd 1,91 1-2.Tính tốn phụ tải cân công suất Để đảm bảo chất lượng điện thời điểm công suất nhà máy điện phát phải hoàn toàn cân với công suất tiêu thụ (kể tổn thất công suất mạng điện) Như việc tính tốn phụ tải cân công suất hệ thống điện vô quan trọng Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện phụ tải lại thay đổi theo thời gian Do việc nắm vững quy luật tức là: tìm dạng đồ thị phụ tải điều quan trọng với người thiết kế người vận hành, nhờ có đồ thị phụ tải mà lựa chọn phương án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài đồ thị phụ tải cho phép chọn dung lượng máy biến áp, phân bố công suất tối ưu nhà máy điện tổ máy nhà máy điện Để chọn dung lượng tính tốn tổn thất máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày nhà máy Máy biến áp chọn theo công suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos  cấp Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN điện áp khác không nhiều nên cân cơng suất tính tốn cơng suất cấp điện áp nhà máy thiết kế Công thức chung để tính tốn thiết kế sau: S= P% Pmax 100.Cos (1-1) Trong đó: S : Cơng suất biểu kiến phụ tải cấp điện áp Pmax: Công suất tác dụng cực đại P%: Công suất tính theo % cơng suất cực đại Cos : Hệ số công suất phụ tải 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Phụ tải nhà máy theo thời gian xác định theo công thức (1-1) với pmax = 440 (MW) Cos = 0,85 => SNM = 517,647 (MVA) Kết tính tốn ghi vào bảng 1-2 Bảng 1-2 Thời gian t(h) STNM% STNM(T) 04 46 68 810 80 414,118 80 414,118 80 414,118 1012 1214 80 90 100 414,118 465,882 517,647 1416 1618 1820 2022 2224 100 517,647 100 517,647 90 465,882 90 465,882 90 465,882 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 600 517,647 500 465,882 414,118 465,882 400 300 200 100 | | | | | | | | 10 12 14 16 | | | | 18 20 22 24 t(h) Hình 1-1: Đồ thị phụ tải tồn nhà máy Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.2.2 Đồ thị phụ tải trung áp 110kV Đồ thị phụ tải trung áp 110kV xác định với pmax = 180 (MW) Cos = 0,84 => S T = max Pmax 180  Cos 0,84 = 214,286 (MVA) Kết tính tốn ghi bảng 1-3 Bảng 1-3 Thời gian t(h) STNM% STNM (T) 04 46 68 810 1012 1214 1416 1618 1820 2022 2224 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 192,857 192,857 171,429 192,857 171,429 171,429 171,429 192,857 192,857 238,095 192,857 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 192,857 200 192,857 171,429 | | | 214,286 192,857 | | | 10 12 14 | 171,429 | | | | | 16 18 20 22 24 t(h) Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm trung áp 1.2.3 Đồ thị phụ tải địa phương: Đồ thị phụ tải xác định với Uđm = 10,5kV pmax = 12 (MW) Cos = 0,83 => S UP max = 14,458 (MVA) Kết tính tốn ghi bảng 1-4 Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Bảng 1-4 Thời gian t(h) SUF% SUF(t) 04 46 68 810 1012 1214 1416 1618 1820 2022 2224 80 11,566 80 11,566 80 11,566 70 10,121 70 10,121 80 11,566 90 13,012 100 14,458 90 13,012 90 13,012 80 13,012 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 14,458 13,012 13,012 11,566 11,566 10,121 11,566 | | | | | | 10 12 14 | | | | | | 16 18 20 22 24 t(h) Hình 1-3: Đồ thị phụ tải ngày đêm cấp điện áp máy phát 1.2.4 Đồ thị phụ tải tự dùng Đồ thị phụ tải tự dùng xác định theo công thức sau: S p (t ) (0,4  0,6 ) (1-2) Std(t) =  CosNM  TD S NM Trong đó: STĐ(t): phụ tải tự dùng thời điểm t PNM = 440 MW Công suất tác dụng nhà máy S(t): Công suất nhà máy phát thời điểm t SNM: Cơng suất đạt tồn nhà máy SNM = 517,647MVA : Số phần trăm lượng điện tự dùng ( = 7%) Cos  =0,82 Kết tính toán ghi bảng 1-5 sau Bảng 1-5 Thời gian t(h) 04 (t ) S NM MVA 414,118 STD(t) 33,054 46 68 810 1012 1214 1416 1618 1820 2022 2224 414,118 414,118 414,118 465,882 517,647 517,647 517,647 465,882 465,882 465,882 33,054 33,054 37,561 37,561 37,561 35,307 35,307 35,307 33,054 35,307 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 37,651 Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 33,054 | 35,307 | | | | 10 35,307 | | | | 18 20 22 24 | | | 12 14 16 Hình 1- Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy 1.2.5 đồ thị phụ tải cao áp 220kV Đồ thị phụ tải cao áp 220kV xác định Với: PMax =100 MW Cos =0,84 P Max SCmax= Cos   100 119,048 0,84 (MVA) Kết tính tốn ghi bảng 1-6: Bảng 1-6 Thời gian 04 46 68 810 1012 1214 1416 1618 1820 2022 2224 SCNM% 70 80 80 80 80 90 90 90 90 100 80 SCNM(t) 83.334 95,238 95,238 95,238 95,238 107,143 107,143 119,048 95,238 t(h) 107,143 107,143 S(MVA) 119,048 107,143 95,238 83,334 | 95,238 | | | | | | 10 12 14 | | | | | 16 18 20 22 24 t(h) Hình 1-5 Đồ thị phụ tải ngày đêm bên cao áp 1.2.6 Công suất phát vào hệ thống: Công suất phát vào hệ thống xác định theo công thức sau: SHT (t) = STNM (t) – [ STD(t) + ST(t) + SUF(t) + SC (t)] Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Trong đó: SNM(t): Cơng suất nhà máy thời điểm t STD(t): Công suất tự dùng thời điểm t ST(t): Công suất phụ tải trung áp thời điểm t S (MVA) SUF(t): Công suất phụ tải địa phương thời điểm t SC(t) : Công suất phụ tải cao áp thời điểm t Kết tính tốn ghi bảng 1- sau: Bảng 1-7 517,647 t(h) SNM(t) STD(t) SC(t) ST(t) SUF(t) SHT(t) 0 414,118 33,054 83,334 192,857 11,566 93,307 46 414,118 33,054 95,238 192,857 11,566 81,403 414,118 68 414,118 33,054 95,238 171,429 11,566 102,831 810 1012 414,118 465,882 33,054 35,307 465,882 95,238 95,238 171,429 192,857 10,121 10,121 104,276 132,359 1214 517,647 37,561 107,143 192,857 11,566 168,52 1618 1820 517,647 465,882 37,561 35,307 465,882 107,143 107,143 192,857 192,857 14,458 13,012 165,628 117,563 2022 465,882 35,307 119,048 171,429 13,012 127,086 SNM 372,002 S Ta có VHT đồ thị phụ tải sau: 320,811 1416 517,647 37,561 107,143 214,286 13,012 145,645 352,019 349,127 333,253 332,715 311,287 348,319 338,796 313,54 309,842 SC 264,859 238,285 237,477 244,876 241,176 241,984 241,176 218,302 216,043 214,604 ST 52,019 Hình 1-5: Đồ thị phụ50,573 tải tồn nhà máy 45,425 44,62 350 450 300 400 500 200 150 250 100 11,566 SUF 9,127 48,319 43,175 STD 13,012 10,121 11,566 14,458 13,012 46,873 Sv: Lê Thanh Bình N111,566 K39 H T Đ 2224 465,882 35,307 95,238 171,429 11,566 152,342 Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 50 10 12 14 1.3 Chọn phương pháp nối dây: 16 18 20 22 24 Qua kết tính tốn cân cơng suất ta nhận thấy nhiệm vụ nhà máy thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện qua lưới điện 220kV cung cấp cho phụ tải cấp điện áp 110kV 220 kV Như ta đưa số nhận xét xây dựng phương án nối dây sau: - Phụ tải địa phương nhà máy chiếm phân lượng nhỏ công suất lắp đặt tổ máy Sđp% = S dp max S dmF 14,458 100%  100% 11,173% 129.4 Do để cung cấp điện liên tục cho phụ tải địa phương ta dùng góp điện áp máy phát UC = 220kV; UT = 110kV Trung tính cấp điện áp nối đất trực tiếp Mặt khác hệ số có lợi = U C  U T 220  110  0,5 UC 220 Do dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc - Cấp điện áp 110KV có cơng suất STmax = 214,286 (MVA) STmin = 171,429(MVA) mà SdmF = 129,4(MVA) Vậy ghép từ 1 máy phát – máy biến áp ba pha hai cuộn dây lên góp 110 kV Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ t(h) Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Cấp điện áp 220kVcó: - Phụ tải cao220kV: SCmax =119,048 (MVA) SCmin =83,334 (MVA) - Công suất phát hệ thống: SHTmax = 168,52 (MVA) SHTmin = 181,403(MVA) Sdt = 200(MVA) Do ghép từ 1 máy phát – máy biến áp kể máy biến áp tự ngẫu cuộn dây bên cao áp Trên sở phân tích trên, ta đưa số phương án nối dây sau: 1.3.1 Phương án I: (hình 2-1) Ở phương pháp ta ghép hai máy phát – máy biến áp hai cuộn dây phía trung áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp Để liên lạc cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu H T Sc 220kV ST 110kV AT2 T3 AT1 ~ F1 ~ ~ ~ Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ F2 F3 F4 Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 1-2 Sơ đồ nối điện phương án I Ưu điểm: có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu tư Nhược điểm: Cơng suất hai máy phát – máy biến áp lớn công suất phụ tải phía trung vào phụ tải max nên nguồn cơng suất thừa phía hệ thống tổn thất công suất biến áp máy biến áp cao 1.3.2 Phương án II: (hình 2-2) Ở phương án ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp 10,5 kV, 110kV, 220kV Nhưng phía 110kV ta để máy phát – máy biến áp chuyển máy phát – máy biến áp sang bên điện áp cao 220kV để cung cấp thêm nguồn công suất phát phía hệ thống Ưu điểm: việc phát công suất máy phát với phụ tải tương ứng Nhược điểm: có máy phát – máy biến áp bên cao nên vốn đầu tư ban đầu so với phương án I lớn phân phối phía cao phức tạp H T SC 220kV T1 10 110kVST AT3 AT2 ~ F1 ~ F2 ~ F3 T4 Sv: Lê Thanh Bình N1 K39 H T Đ ~ F4