Đồ án thiết kế môn học nhà máy điện

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG 1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tính tốn phụ tải cân cơng suất Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.2.3 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy .3 1.2.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) .4 1.2.5 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp 1.2.6 Đồ thị công suất phát hệ thống án 1.3 Đ 1.2.2 Nhận xét Phụ tải địa phương 1.3.2 Hệ thống 1.3.3 Nhận xét chung .7 -đ ện 1.3.1 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP .9 iệ Đề xuất phương án 2.2 Tính tốn chọn máy biến áp 15 n 2.1 tử 2.2.1 Phương án 15 2.2.2 Phương án 25 LỜI MỞ ĐẦU Những năm gần kinh tế nước ta phát triển theo xu hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa Kéo theo phát triển mạnh mẽ khu công nghiệp, khu chế xuất Đời sống nhân dân ngày nâng cao, khu thị lớn đại hình thành khắp nước với mật độ dân cư cao đòi hỏi nhu cầu lượng ngày lớn Ngành lượng phải có bước tiến để đáp ứng nhu cầu góp phần vào phát triển kinh tế quốc dân Ngành công nghiệp điện năm vừa qua đạt thành tựu đáng kể với nhiều nhà máy lớn vào hoạt động như: Nhà máy thủy điện Sơn La, Nhà máy thủy điện Lai Châu, Nhiệt điện Mơng Dương, Nhiệt Đ điện Thái Bình 1, Nhiệt điện Cà Mau, Nhiệt điện Nhơn Trạch … Nhà máy thủy điện đem lại lợi ích to lớn kinh tế kỹ thuật Tuy nhiên án để xây dựng nhà máy thủy điện cần có vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu dài, bên cạnh tiềm thủy điện nước ta phần lớn khai thác công nghệ điện hạt nhân lượng tái tạo nhiều rào cản kinh tế kỹ thuật Để ện đáp ứng nhu cầu điện ngày lớn nhằm phát triển kinh tế xây dựng nhà máy nhiệt điện với vốn đầu tư ít, thời gian xây dựng nhanh phương án tối -đ ưu iệ Việc giải đắn vấn đề kinh tế kỹ thuật đem lại lợi ích khơng nhỏ cho n kinh tế nước nhà Với điều kiện việc thực đồ án thiết kế phần điện nhà máy tử nhiệt điện, tính tốn chế độ vận hành tối ưu hệ thống điện khơng nhiệm vụ mà cịn củng cố toàn diện mặt kiến thức sinh viên Qua em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Hoài Thu thầy mơn tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Tuy nhiên thời gian có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Vì em mong đóng góp ý kiến thầy cô Hà Nội, Ngày tháng năm 2019 Đ án n iệ -đ ện tử Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Đối với hệ thống điện thời điểm điện nhà máy phát phải cân với điện tiêu thụ phụ tải có kể tổn thất hệ thống Trong thực tế điện tiêu thụ hộ dùng điện ln ln thay đổi, việc tìm đồ thị phụ tải quan trọng việc thiết kế vận hành Dựa vào đồ thị phụ tải ta chọn phương án nối điện hợp lý, đảm bảo tiêu kinh tế kĩ thuật Đồ thị phụ tải giúp ta chọn công suất máy biến áp Đ (MBA) phân bố tối ưu công suât tổ máy với nhà máy điện với án 1.1 Chọn máy phát điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế gồm tổ máy có tổng cơng suất 4×55 MW = 220MW Ta cần ý số điểm sau chọn máy phát: ện Chọn điện áp định mức máy phát lớn dòng điện định mức, dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ yêu cầu khí cụ điện giảm thấp -đ Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hành nên chọn máy phát điện thông số cho bảng sau: phát TB-55-2 Thông số định mức n, S, v/ph MVA 3000 68.75 P, MW U, kV 55 10,5 cos  0,8 Điện kháng tương đối tử Loại máy n iệ loại Từ tra sổ tay ta chọn máy phát điện đồng tua bin kiểu TB-55-2 có I, kA X’’d X’d Xd 3,462 0,123 0,182 1,452 Bảng 1-1: Thông số máy phát điện 1.2 Tính tốn phụ tải cân cơng suất Để đảm bảo vận hành an toàn, thời điểm điện nhà máy phát phải hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện SVTH: Phạm Văn Toàn Trang Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện Trong thực tế lượng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi Việc nắm quy luật biến đổi tức tìm đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn phương án nối điện hợp lý, đảm bảo tiêu kinh tế kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngồi dựa vào đồ thị phụ tải cịn cho phép chọn công suất máy biến áp, khí cụ điện, dây dẫn phân bố tối ưu công suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy khác Để đơn giản ta tính tốn gần theo cơng suất biểu kiến hệ số công suất phụ tải khác không nhiều Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện Đ áp xây dựng dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax hệ số cosφtb phụ tải tương ứng Từ ta tính phụ tải cấp theo cơng thức sau: án S ( t )= Pt (1.1) cos φ tb P (t ) % Pmax Pt = 100 (1.2) ện  Trong đó:  Cosφtb -đ  S(t) : công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t : hệ số công suất trung bình phụ tải iệ  P(t)% : Cơng suất phụ tải tính theo phần trăm cơng suất cực đại thời điểm t n  Pmax : Công suất phụ tải cực đạ tử 1.2.2 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Nhà máy điện gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất 55MW nên: Tổng công suất đặt nhà máy: Pnm = 55 = 220 MW→SNM = 275 MVA Theo công thức (1.1) (1.2) ta có bảng sau: t, h 0-6 6-12 12-16 16-20 20-24 Pnm% 80 100 85 100 75 Pnm(t), MW 176 220 187 220 165 Snm(t), MVA 220 275 233.75 275 206.25 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện Bảng 1-2: Biến thiên phụ tải hàng ngày nhà máy Đồ thị phụ tải nhà máy 300 290 275 275 280 270 260 250 233.75 240 230 220 220 206.25 210 200 Đ 12 16 20 24 Hình 1-1: Đồ thị phụ tải nhà máy Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy 1.2.3 án Tự dùng cực đại nhà máy 7% công suất định mức nhà máy với cosφ td = 0,8 Phụ tải tự dùng nhà máy nhiệt điện xác định theo công thức sau: ( Stdt =α S nm 0,4+0,6  Stdt : Phụ tải tự dùng thời điểm t : Công suất nhà máy phát thời điểm t  α : Số phần trăm lượng điện tự dùng, α = 7% Theo công thức (1.3) ta bảng sau: tử  St n iệ  Snm : Công suất đặt toàn nhà máy ) -đ ện Trong đó: St (1.3) S nm t(h) 0-6 6-12 12-16 16-20 20-24 Snm(t), MVA 220 275 233.75 275 206.25 Std (t), MVA 15.4 19.25 16.3625 19.25 14.4375 Bảng 1-3: Biến thiên hàng ngày phụ tải tự dùng SVTH: Phạm Văn Tồn Trang Đồ án thiết kế mơn học Nhà máy điện Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy: Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy 22 19.25 20 19.25 18 16.3625 15.4 16 14.4375 14 12 10 12 16 20 24 Đ Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy 1.2.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) án Phụ tải điện áp máy phát có = 10kV; = 12MW; cos = 0,87 t(h) 0-8 10-16 16-20 20-24 PUF % 70 90 75 100 85 PUF(t), MW 8.4 10.8 12 10.2 SUF(t), MVA 9.66 12.41 10.34 13.79 11.72 ện 8-10 -đ Theo cơng thức (1.1) (1.2) ta có bảng kết sau : iệ n Bảng 1-4: Biến thiên hàng ngày phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (Phụ tải địa phương): tử Đồ thị phụ tải địa phương 16 15 13.79 14 12.41 13 11.72 12 10.34 11 9.66 10 8 12 16 20 24 Hình 1-3: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) SVTH: Phạm Văn Tồn Trang Đồ án thiết kế mơn học Nhà máy điện 1.2.5 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp Phụ tải trung áp có = 110 kV; = 110MW; cos = 0,85 Theo công thức: 1.1 1.2 ta có bảng kết sau: t(h) 0-8 8-10 10-16 16-20 20-24 PUT % 70 90 75 100 85 PUT (t),MW 77 99 82.5 110 93.5 SUT (t),MVA 90.59 116.47 97.06 129.41 110.00 Bảng 1-5: Biến thiên hàng ngày phụ tải cấp điện áp trung Đồ thị phụ tải điện áp trung 129.41 án 116.47 110 ện 97.06 90.59 12 -đ 140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 Đ Đồ thị phụ tải điện áp trung: 16 20 24 iệ Hình 1-4: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung n 1.2.6 Đồ thị công suất phát hệ thống tử Công suất phát hệ thống thời điểm xác định theo công thức sau: SVHT(t) = SNM(t) - [SUF(t) +SUT(t) +STD(t)] Dựa vào kết tính tốn trước ta tính cơng suất phát hệ thống nhà máy thời điểm ngày Kết tính tốn cho bảng sau: SVTH: Phạm Văn Toàn Trang Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện 0-6 220 9.66 90.59 15.4 104.35 t(h) Snm (t) SUF (t) SUT (t) Std (t) SVHT (t) 6-8 275 9.66 90.59 19.25 155.5 8-10 275 12.41 116.47 19.25 126.87 10-12 275 10.34 97.06 19.25 148.35 12-14 14-16 233.75 233.75 10.34 10.34 97.06 97.06 16.3625 16.3625 109.9875 109.9875 16-18 261.25 13.79 129.41 19.25 98.8 18-20 261.25 13.79 129.41 19.25 98.8 20-24 233.75 11.72 110 14.4375 97.5925 Bảng 1-6: Biến thiên hàng ngày phụ tải tổng hợp toàn nhà máy S (MVA) 300 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 280 Đ 260 240 án 220 ện 200 180 -đ 160 Snm SUF SUT Std SVHT iệ 140 n 120 tử 100 80 60 40 20 0 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-5: Đồ thị phụ tải tổng hợp tồn nhà máy SVTH: Phạm Văn Toàn Trang Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện 1.3 Nhận xét 1.3.1 Phụ tải địa phương Xét tỉ số: SUF max 13,79 100 %= 100 %=10,03 % I cb  k2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, k2 = 0,92 -đ  kqtsc: hệ số tải cố n iệ I lvbt 173,2 = =0,736=73,6 % Icb = 346,4A Như cáp chọn thỏa mãn điều kiện cho phép 5.6.2 Chọn máy cắt đầu đường dây Các máy cắt đầu đường dây chọn loại  Điều kiện chọn kiểm tra máy cắt: + Uđm MC > Uđm mạng + Iđm MC > Ilvcb + Icắt đm > I’’N5 Đ  Điều kiện kiểm tra + Iôđđ > ixk án + I2nh tnh ≥ BN Đối với máy cắt có Iđm > 1000A khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt SUF max √ U đm = 18,75 =1,031 kA=1031 A √ 10,5 -đ ện I lvcb= Từ kết tính tốn Tra bảng chọn loại máy cắt BM∏∏ - 10 - 1250 - 20T có thơng số: tử  Icắtdm = 20kA n  Iđm = 1250 A iệ  Udm = 11kV Vấn đề phải chọn kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch có cố ngắn mạch đường dây phụ tải địa phương để dịng ngắn mạch khơng vượt trị số I cắtđm = 20kA 5.6.3 Chọn kháng điện Xét trường hợp dùng kháng điện đơn sơ đồ đây: SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 89 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện Đ án n iệ -đ ện tử Để chọn kháng điện ta chọn theo điều kiện sau đây:  Điện áp định mức kháng điện : U Kdm ≥U đ mMLD  Dòng điện định mức kháng : I Kdm ≥ I cb Dòng điện chạy qua kháng là: I btkhang = SVTH: Phạm Văn Toàn S max √ Uđ m 8,75 103 = = 515,5 A √ 10,5 Trang 90 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện I cbkhang = S max √ Uđ m = 8,75 = 1031 A √ 10,5 Ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhơm PbA-10-1500 có I Kdm =1500A  Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp có dòng cắt 20kA, thời gian cắt ngắn mạch lưới phân phối hộ tiêu thụ t2 = 0,45s, lưới cung cấp t1 = 0,45 + 0,2 = 0,65s  Dùng cáp đồng tiết diện bé 50mm2 5.6.3.2 Xác định điện kháng x% kháng điện Điện kháng kháng điện đường dây dùng cho phụ tải địa phương chọn cho đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch nhỏ hay dòng cắt định mức máy cắt đảm Đ bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện chọn Để thiết bị phân phối đỡ cồng kềnh thường dùng kháng cho số đường dây án Trong điều kiện làm việc bình thường dịng qua kháng dòng qua phụ tải, đố tổn thất điện áp khơng lớn Vì mà điện kháng phải chọn không 8% kháng đơn không 16% với kháng kép -đ ện Sơ đồ thay thế: iệ Chọn Scb = 100MVA n Ta có ICB = 5,499kA tử Và ngắn mạch N5 có: I ''N-5 ( ) = 50,4374 kA Vậy điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N5: X HT = I CB I '' N5 = 5,498 =0,109 50,4374 Điện kháng cáp X C 1=x l S CB U CB =0.0944 100 =0,171 10,5 Dòng ổn định nhiệt cáp SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 91 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện I nh1 = F1 C √t I nh2 = = F2 C √ t2 120 141 −3 10 =20,987 kA 0,65 √ = 50 141 10−3=10,51 kA 0,45 √ Trong đó: F: tiết diện cáp C: hệ số cáp đồng C = 141 A s1/2 /mm2 t1, t2: thời gian cắt máy cắt 1,2 Điện kháng tổng tính đến điểm N7 I CB I nh = 5,498 =0,523 10,51 Đ X∑= Ta lại có: X ∑ =X HT + X K + X C án Điện kháng kháng điện: X K =X ∑− X HT −X C 1=0,523−0,109−0,171=0,243 X %=X K ện Như -đ I đm K 1,5 100=0,243 100=6,63 % I CB 5,498 Ta chọn kháng điện loại PbA-10-1500-8 có thơng số iệ UđmK = 11kV n IđmK = 1500A tử XK% = 8% Dòng ổn định động: 41,5kA Dòng ổn định nhiệt: 33kA 5.6.3.3 Tính tốn kiểm tra kháng điện chọn a, Tính tổn thất điện áp  Chế độ bình thường ∆ U bt %=X K % I bt 515,5 sin φ=8 0,6=1,65 % I đmK 1500 Như tổn thất điện áp: SVTH: Phạm Văn Tồn Trang 92 Đồ án thiết kế mơn học Nhà máy điện ∆ U %