Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Chơng chọn máy phát điện, tính toán phụ tải cân công suất Trong nhiệm vụ thiết kế ®· cho biÕt hƯ sè c«ng st, biĨu ®å phơ tải ngày phụ tải cấp điện áp cho biết biểu đồ phát công suất ngày nhà máy Sau tính toán đợc lợng công suất tiêu thụ cấp điện áp, phần công suất trích dành cho tự dùng ta lập đợc biểu đồ phụ tải tổng toàn nhà máy Căn vào nhiệm vụ phát công suất nhà máy theo biểu đồ biểu đồ phụ tải tổng toàn nhà máy ta có đợc biểu đồ cân công suất công suất phát nhà máy công suất tiêu thụ phụ tải, biểu đồ rõ lợng công suất phát thiếu hay đủ cung cấp cho phụ tải nhà máy ®ang thiÕt kÕ Chän m¸y ph¸t ®iƯn Theo nhiƯm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện ngng thiết kế có công suất 200MW, gồm tổ máy Mỗi tổ máy có công suất định mức 50MW, hệ số công suất tổ máy 0,85 điện áp định mức 10,5KV Chọn máy phát điện đồng tuabin có thông số sau: Loại máy phát n TB - 50 - Thông số định mức S P U cos v/ph MVA MW KV 3000 58,824 50 10,5 I Điện kháng tơng ®èi x”d x’d xd KA 0,85 5,73 0,135 0,3 1,84 Tính toán phụ tải Dựa vào biểu đồ phụ tải đà cho áp dụng công thức sau để tÝnh to¸n: S t   P% t  100.cos Pmax : P(t) lợng công suất tác dụng thời điểm t ngày P%(t) trị số phần trăm lợng công suất thời điểm t so với giá trị công suất cực đại Pmax giá trị công suất cực đại cos hệ số công suất tơng ứng 1) Phụ tải cấp điện áp 220 KV(kí hiệu S220) S max Cho Pmax = 120MW, cos = 0,8 nªn thay sè vào ta có : từ đến : tõ ®Õn 10 giê : tõ 10 ®Õn 14 giê : tõ 14®Õn 18 giê : S 220  Pmax 120  150 MVA cos  0,8 60.150 90 MVA 100 S 220  90.150 135MVA 100 S 220  100.150 150 MVA 100 S 220  80.150 120 MVA 100 Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống ®iƯn - Kho¸ 40 tõ 18 ®Õn 24 giê : Biểu đồ phụ tải: 60.150 90 MVA 100 S 220  (MVA) 150 135 120 90 (giê) ¸p 1106KV(kÝ 10 hiệu 14S110) 18 2) Phụ tải cấp điện S max  Cho Pmax = 170MW, cos = 0,8 nªn thay số vào ta có : từ đến giê : tõ ®Õn 10 giê : tõ 10 ®Õn 18 giê : tõ 18 ®Õn 24 giê : Biểu đồ phụ tải: 24 Pmax 170 212,5MVA cos  0,8 S110  60.212,5 127,5MVA 100 S110  80.212,5 170 MVA 100 S110  100.212,5 212,5MVA 100 S110  70.212,5 148,75MVA 100 (MVA) 212,5 170 148,75 127, (giờ) 3) Khả phát công suất nhà máy thời điểm (kí hiệu SNM) 10 Công suất đặt nhà máy Sđ = thay số vào ta có : từ đến giê : tõ ®Õn 12 giê : tõ 12 ®Õn 14 giê : 24 50 18 235,294 MVA 0,85 S NM  60.235,294 141176 , MVA 100 S NM  100.235,294 235,294 MVA 100 S NM  90.235,294 211,765MVA 100 Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống ®iƯn - Kho¸ 40 tõ 14 ®Õn 20 giê : tõ 20 ®Õn 24 giê : S NM  100.235,294 235,294 MVA 100 S NM  70.235,294 164,706 MVA 100 BiĨu ®å biĨu diƠn: (MVA) 235,294 211,765 164,706 141,176 (giê) 4) Phơ t¶i tù dïng (kÝ14 hiƯu Std20 ) nhà 8máy12 24 S (t ) S td S NM (0,4  0,6 NM ) S NM C«ng thức tính : : Std(t) phụ tải tự dùng thời điểm t SNM công suất đặt nhà máy SNM(t) công suất phát nhà máy thời điểm t trị số phần trăm lợng điện tự dùng ta có : tõ ®Õn giê S td 8%.235,294.(0,4  0,6 141176 , ) 14,306 MVA 235,294 S td 8%.235,294.(0,4  0,6 235,294 ) 18,824 MVA 235,294 S td 8%.235,294.(0,4  0,6 211,765 ) 17,695MVA 235,294 S td 8%.235,294.(0,4  0,6 235,294 ) 18,824 MVA 235,294 S td 8%.235,294.(0,4  0,6 164,706 ) 15,436 MVA 235,294 : tõ ®Õn 12 giê : tõ 12 ®Õn 14 giê : tõ 14 ®Õn 20 giê : tõ 20 ®Õn 24 giê : BiĨu ®å biĨu diƠn: (MVA) 18,824 17,695 15,436 14,306 (giê) 12 14 20 PhÇn 1: ThiÕt kÕ phÊn điện nhà máy nhiệt điện 24 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Cân công suất Biểu thức biểu diễn cân công suất phát nhà máy thiết kế phụ tải tiêu thụ: SNM(t) = S220(t) + S110(t) + Std(t) + SHT(t) (Bỏ qua tổn thất) đó: SNM(t) công suất phát nhà máy thời điểm t S220(t) công suất tiêu thụ phụ tải phía điện áp cao 220KV thời điểm t S220(t) công suất tiêu thụ phụ tải phía điện áp trung 110KV thời điểm t Std (t) lợng công suất dành cho tự dùng nhà máy thời điểm t SHT(t) lợng công suất phát vào hay lấy từ lợng dự trữ hệ thống thời điểm t Biểu thức viÕt l¹i nh sau : SHT(t) = SNM(t) - [S220(t) + S110(t) + Std(t) ] vế bên phải giá trị đà biết nh ta tính toán đợc lợng công suất phát vào hay lấy từ dự trữ hệ thống Thành lập bảng cân công suất: T/gian0 46 giê 68 giê  10 giê 10  12 giê 12 14 giê 14  18 18  20 giê giê 20  24 giê 90 90 135 135 150 150 120 90 90 127,5 170 170 170 212,5 212,5 212,5 148,75 148,75 14,306 14,306 14,306 18,824 18,824 17,695 18,824 18,824 15,436 141,176 141,176 141,176 235,294 235,294 211,765 235,294 235,294 164,706 -90,63 -133,13 -178,13 -168,43 -116,05 Phơ t¶i S220 (MVA) S110 (MVA) Std (MVA) SNM (MVA) SHT (MVA) BiÓu ®å biĨu diƠn tỉng: -88,53 381,324 (MVA) -146,03 -22,28 -89,48 380,195 351,324 323,824 319,306 274,306 257,574 254,186 235,294 231,806 ( STD + S220 + S110 ) 231,324 188,824 211,765 184,306 141,806 141,176 167,574 164,706 164,186 SN M (giê) Chó thÝch c¸c nÐt vÏ: 24 10 12 14 18 20 đờng biểu diễn công suất phát nhà máy thiết kế đờng biểu diễn lợng công suất dành cho tự dùng nhà máy Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 đờng biểu diễn tổng công suất lợng tự dùng phụ tải cấp trung áp 110KV đờng biểu diễn tổng công suất lợng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV phụ tải cấp cao áp 220KV Nhận xét: Nhìn vào biểu đồ tổng biểu diễn công suất chung ta thấy đờng biểu diễn lợng công suất phát nhà máy luôn nằm dới đờng biểu diễn tổng công suất lợng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV phụ tải cấp cao áp 220KV điều có nghĩa nhà máy thiết kế không đủ khả cung cấp cho toàn phụ tải cấp điện ¸p vµ tù dïng cđa nhµ m¸y Nh vËy mét phần phụ tải đợc cung cấp từ lợng công suất dự trữ hệ thống Chơng Vạch sơ đồ phân tích sơ Bộ phơng án nối dây Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy Các phơng án vạch phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ, phải khác cách ghép nối máy biến ¸p víi c¸c cÊp ®iƯn ¸p, kh¸c vỊ sè lợng, dung lợng máy biến áp, số máy phát ghÐp bé víi m¸y biÕn ¸p… thĨ thĨ hiƯn tÝnh khả thi, hiệu kinh tế khả phát triển tơng lai Dựa vào số liệu ban đầu, bảng cân công suất số nhận xét sau để tiến hành vạch phơng án nối dây : -Nhà máy thiết kế phụ tải cấp điện áp máy phát phơng án nối dây góp máy phát, tất nối theo sơ đồ -Phụ tải có cấp điện áp 110 220KV trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp -Phụ tải cấp điện áp có tính chất quan trọng ®ßi hái ®é tin cËy cung cÊp ®iƯn cao - Để sơ đồ thiết bị phân phối không phức tạp nên dùng máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc Nhiệm vụ đặt thiết kế nhà máy điện gồm tổ máy, công suất tổ máy SFđm = 58,824MVA Theo kết tính toán chơng ta đà có: - Phụ tải phía cao áp 220KV: S220max = 150 MVA S220min = 90 MVA - Phơ t¶i phÝa trung ¸p 110KV: S110max = 212,5 MVA S110min = 127,5 MVA - Tự dùng cho nhà máy: Std max = 18,824 MVA Std = 14,306 MVA Các phơng án nối dây nhà máy thiết kế, phân tích u, nhợc điểm phơng án Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Phơng án Sư dơng bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p cung cÊp trùc tiÕp cho phơ t¶i phÝa trung áp, phần đợc cung cấp từ hai máy biến áp liên lạc HT 220KV 110KV Phụ tải chế độ cực đại phía trung áp S 110max = 212,5 MVA, với công suất máy phát 58,824 MVA đáp ứng đợc nửa lợng công suất chế độ này, nửa lại đợc phân phối cho mạch cuộn trung áp máy biến áp liên lạc Nh công suất phân bố mạch xấp xỉ bé, dòng ngắn mạch nhỏ nên công suất định mức máy biến áp liên lạc thiết bị khác nhỏ, nhiều thiết bị có cấp điện áp với nên việc chọn mua thiết bị dễ dàng, vốn đầu t ít, hiệu kinh tế cao Sơ đồ bảo đảm cung cấp điện tin cậy có cố hay cần thao tác sửa chữa, vận hành linh hoạt Phơng án Sơ đồ nối dây HT 220KV 110KV Trong sơ đồ sử dụng mét bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p cung cÊp trực tiếp lên phụ tải 110 KV, dòng công suất mạch cuộn trung máy biến áp liên lạc chế độ cực đại phụ tải phía trung áp lớn, dòng ngắn mạch lớn nên công suất định mức máy biến áp liên lạc, thiết bị phân phối mạch máy biến áp lớn so với phơng án Tuy nhiên phơng án vận hành linh hoạt, cung cấp điện tin cậy Phơng án Phơng án dùng m¸y biÕn ¸p tù ngÉu GhÐp m¸y ph¸t thành sơ đồ khối HT Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 220KV 110KV Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Sơ đồ nối dây phơng án đơn giản, thiết bị phân phối điện loại với nhng công suất phụ tải phía trung áp 110 KV chế độ cực đại lớn, nên công suất làm việc qua mạch cuộn trung áp máy biến áp lớn, dòng ngắn mạch lớn công suất định mức máy biến áp thiết bị điện khác lớn, đắt tiền nên phơng án hiệu kinh tế thấp Về độ tin cậy cung cấp điện phơng án ta thấy có cố, sửa chữa định kì máy biến áp thiết bị phân phối mạch máy biến áp công suất nhà máy phát giảm nửa, lúc sửa chữa mà xảy cố mạch máy biến áp lại phụ tải phía 110KV không đợc cung cấp điện hoàn toàn Nh độ tin cậy cung cấp điện phơng án Phơng án Sơ đồ nối dây: HT 220KV 110KV Phụ tải 220KV chế độ cực đại không lớn đà có liên lạc với hệ thống Nên việc bố trí máy phát - máy biến áp bên phía cao áp rõ ràng hiệu Trong phụ tải phía trung áp 110KV lớn nên công suất truyền tải qua cuộn cao áp công suất làm việc qua cuộn trung áp máy biến áp liên lạc lớn, dòng ngắn mạch lớn công suất định mức máy biến áp thiết bị cung cấp điện lớn Ngoài máy biến áp 220KV có vốn đầu t cao đáng kể so với 110KV Hiệu kinh tế phơng án thấp Nếu tiến hành sửa chữa máy biến áp liên lạc thiết bị phân phối điện mạch máy biến áp liên lạc mà xảy cố cố máy biến áp liên lạc làm cho phụ tải phía 110 KV bị ngừng cung cấp điện hoàn toàn Độ tin cậy cung cấp điện phơng án kém, giống với phơng án Qua phân tích sơ ta thấy phơng án có nhiều u điểm hiệu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện thể ph ơng án có nhiều nhợc điểm Cho nên lựa chọn phơng án phơng án để tính toán so sánh kinh tế tìm phơng án tối u cho nhà máy thiết kế Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Chơng chọn máy biến áp tính tổn thất điện phơng án Máy biến áp thiết bị quan trọng hệ thống điện Vốn đầu t dành cho máy biến áp chiếm phần lớn trong tổng vốn đầu t xây dựng nhà máy điện, máy biến áp có công suất cao đắt tiền Nh mục đích chơng tính toán chọn lựa đợc số lợng máy biến áp công suất định mức chúng cho vừa đảm bảo đợc độ tin cậy cung cấp điện, vận hành an toàn, tổn thất điện nhỏ hiệu kinh tế đạt cao Thực tính toán cho phơng án Sơ đồ nối dây: HT 220KV 110KV 1) Chọn máy biến áp - Chọn máy biến áp hai cuộn dây: Điều kiện chọn: công suất SBđm SFđm điện áp định mức Uđm = 110 KV đó: SBđm công suất định mức máy biến áp cần chọn SFđm công suất định mức máy phát điện SFđm = 58,824 MVA Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 1 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Tra bảng B3, trang 89 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp loại: Điện áp Tổn thất Giá io% UN Sđm(MVA) (KV) (KW) (VN Đồng) Kiểu % T 60 Cao H¹ 12 10, Po 13 PN 300 2,6 11,5 1,95.109 - M¸y biÕn ¸p liên lạc: SFđm Điều kiện chọn: công suất định mức SBllđm điện áp định mức Uđm = 220/110/10,5 KV đó: SBllđm công suất định mức máy biến áp liên lạc cần chọn SFđm công suất định mức máy phát điện SFđm = 58,824 MVA hệ số có lợi m¸y biÕn ¸p tù ngÉu  tÝnh hƯ sè cã lỵi : U C  U T 220  110  0,5 UC 220 1 58,824 117,65MVA , SFđm = thay vào ta có: SBllđm Tra bảng B10, trang 100 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp tự ngẫu loại: Sđm Điện áp Po KiÓu MVA KV KW T TA 120 C T H Tổn thất ngắn mạch , KW C-H T-H 242 121 10,5 250 380 220 C-T 240 UN% io% Gi¸ §ång C-T C-H T-H 10,55 37,2 23,5 2,5.109 2) KiÓm tra khả tải máy biến áp - Chế độ tải bình thờng: Khi thực việc chọn máy biến áp hai cuộn dây điều kiện chọn công suất định mức máy biến áp lớn công suất định mức máy phát điện ta không cần kiểm tra khả tải máy biến áp hai cuộn dây chế độ làm việc bình thờng Đối với máy biến áp liên lạc cần kiểm tra cho cuộn dây trung áp Ta có chế độ phụ tải phía 110KV cực đại tổng lợng công suất truyền tải qua máy biến áp liên lạc (S110 max - SbT ) Trong đó: S110 max công suất phụ tải phía trung áp 110 KV chế độ cực đại (212,5MVA) SbT tổng công suất phía trung áp chế độ cực đại Công suất phía trung áp SbT = SF đm - Std max với SF đm công suất định mức máy phát, Std max công suất tự dùng chế độ làm việc cực đại tổ máy SbT = (58,824 - 18,824) = 54,118 MVA Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Kho¸ 40 VËy S110 max -  SbT = 212,5 - 2.54,118 = 104,264 MVA, cuộn trung áp máy biến áp 104,264 52,132 liên lạc chịu tải MVA Trong công suất định mức cuộn trung áp máy biến áp liên lạc SBll ®m = 0,5.120 = 60 MVA > 52,132 MVA Nh chế độ vận hành bình thờng máy biến áp liên lạc không bị tải - Chế độ tải cố: + Trờng hợp cố hỏng máy biến áp liên lạc: Trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại lợng công suất thiếu cần đợc cung cấp từ máy biến áp liên lạc là: S110 max - SbT = 212,5 - 2.54,118 = 104,264 MVA Nếu lúc xảy cố hỏng máy biến áp liên lạc cuộn trung áp máy lại 104,264 60 = phải tải toàn lợng công suất Hệ số tải cuộn trung áp 1,74 > 1,4 hệ số tải cho phép máy biến áp chế độ cố Nh cần phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn công suất định mức máy đà chọn Chọn lại theo điều kiện sau: kqtsc  SBll ®m  S110 max - SbT đó: kqtsc hệ số tải chế độ cố máy biến áp, lấy kqtsc = 1,4 SBll đm công suất định mức cuộn trung áp máy biến áp liên lạc ta có: 1,4 0,5 SBll đm 212,5 - 54,118  SBll ®m  148,949 MVA + Trêng hợp cố hỏng máy phát - máy biến áp lớn phía trung áp: Trong trờng hợp này, chế độ phụ tải phía 110KV cực đại lợng công suất thiếu cần đợc cung cấp từ máy biến áp liên lạc là: S110 max - ( SbT - SbT max ) = 212,5 - (2.54,118 - 54,118) = 158,382 MVA Lợng công suất thiếu đợc phân bố cho máy biến áp liên lạc, cuộn trung 158,382 áp máy biến áp liên lạc chịu tải = 79,191 MVA công suất định mức cuộn dây trung áp 60 MVA Hệ số tải cuộn trung áp 79,191 60 = 1,32 < 1,4 hệ số tải cho phép máy biến áp chế độ cố Vậy trờng hợp cố máy biến áp đợc xem nh không bị tải Tóm lại phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn 148,949 MVA Tra bảng B10 trang 101 sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp tự ngẫu loại: Kiểu Sđm Điện ¸p Po MVA KV KW C T H Tæn thÊt ngắn mạch , KW C-T C-H UN% io Giá Đồng % T-H Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn C-T C-H T-H