LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kĩ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Bên cạnh những ngành công nghiệp khác thì ngành công nghiệp năng lượn[.]
LỜI NÓI ĐẦU Ngày với tốc độ phát triển khoa học kĩ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bên cạnh ngành cơng nghiệp khác ngành cơng nghiệp lượng năm gần đạt thành tựu đáng kể, đáp ứng nhu cầu đất nước Cùng với phát triển hệ thống lượng quốc gia, nước ta nhu cầu điện hoat động dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Hiện kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày nâng cao, nhu cầu sử dụng điện tăng lên phụ tải điện ngày phát triển Vì vậy, việc xây dựng thêm nhà máy điện cần thiết để đáp ứng nhu cầu phụ tải Việc quan tâm định đắn vấn đề kinh tế kỹ thuật thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy điện mang lại lợi ích không nhỏ kinh tế quốc doanh Do việc tìm hiểu hiểu nắm vững cơng việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện , chất lượng điện, an toàn kinh tế yêu cầu quan trọng người kỹ sư Nhiệm vụ đồ án thiết kế em “Thiết kế phần điện nhà máy điện” kiểu “NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI” Với kiến thức học dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn thầy cô môn đến em hồn thành nhiệm vụ thiết kế Vì thời gian làm đồ án có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót xảy , mong thầy góp ý bảo để em hồn thành tốt đồ án kiến thức Cuối em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Đình Dương giảng dạy , truyền đạt kiến thức để em hồn thành nhiệm vụ thiết kế CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN I.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN -Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện nhà máy điện kiểu: “NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI”, cơng suất: 220MW , gồm có: tổ máy 55MW Việc chọn số lượng công suất máy phát điện cần ý điểm sau đây: - Máy phát có cơng suất lớn vốn đầu tư lớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất đơn vị điện chi phí vận hành hang năm nhỏ Nhưng mặt cung cấp điện địi hỏi cơng suất máy phát lớn không dự trữ quay hệ thống - Để thuận tiện việc xây dựng vận hành sau nên chọn máy phát loại - Chọn điện áp định mức máy phát lớn dòng định mức dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ dễ dàng chọn khí cụ điện Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy ta cần thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng nên chọn máy phát kiểu tua bin Với công suất tổ máy có nên ta chọn việc chọn máy phát có cơng suất tương ứng chọn máy phát có cơng suất loại Ta chọn cấp điện áp máy phát 10,5 kV cấp điện áp thơng dụng TLTK [1] “ Phụ lục II.trang 99 ”, ta chọn máy phát điện theo bảng 1.1 Bảng 1.1: Thông số MF Thông số định mức Pđ m Uđ m Loại MF N cosφ kV v/p MVA MW TB- Φ3000 68,75 55 0,8 11,5 Sđ m Điện kháng tương đối Iđm X ' 'd X ' 'd Xd kA 3,462 0,123 0,182 1,452 55-2 Như cơng suất đặt tồn nhà máy là: S NM = 68,75 = 275 (MVA) II, TÍNH TỐN CƠNG SUẤT MÁY PHÁT Phụ tải cấp điện áp máy phát (11,5kV) Việc tính tốn cân cơng suất nhà máy điện giúp ta xây dựng đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy Theo nhiệm vụ ta có: PUF max = 60 MW, cosφφ UF = 0,85 Đồ thị phụ tải H:1 H:1 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tính theo cơng thức sau: SUF (t )=P % PUFmax (1.1) cos φUF Trong đó: SUF (t ) công suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian PUFmax , cos phát φUF công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với (H:1), ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát bảng 1.2: t(h) 0÷2 2÷4 4÷8 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 60 70 90 100 80 70 60 SUF ( t ) 42,353 49,412 63,529 70,855 56,471 49,412 42,353 (MVA) Bảng 1.2: Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp MF Công suất cực đại: SUFmax = 70,855 Công suất cực tiểu: SUFmin = 42,353 2.Phụ tải cấp điện áp trung 110kV Theo nhiệm vụ ta có: PUF max = 60 MW, cosφφ UF = 0,85 H:2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tính theo cơng thức sau: SUT (t)=P % PUTmax (1.2) cos φUT Trong đó: SUT (t) cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian PUTmax ,cos φUT công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với (H:2), ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung bảng 1.3: t(h) 0÷2 2÷6 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 70 80 100 80 90 80 70 SUT ( t ) 74,118 84,706 105,882 84,706 95,294 84,706 74,118 (MVA) Bảng 1.3: Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp trung 110kV Công suất cực đại: SUTmax = 105,882 (MVA) Công suất cực tiểu: SUTmin = 74,118 (MVA) Công suất tự dùng nhà máy -Phụ tải tự dùng nhà máy xác định theo công thức sau: ( Std ( t )=α S NM 0,4+ 0,6 SF ( t ) S NM ) (1.3) Trong đó: Std (t) công suất tự dung nhà máy thời điểm t α hệ số tự dung cho nhà máy α =7% S F (t ) công suất phát nhà máy thời điểm t S NM cơng suất đặt tồn nhà máy S NM =275 MVA Vì nhà máy ln phát hết cơng suất nên công suất phát nhà máy thời điểm t là: S F (t ) = S NM = 275MVA Áp dụng cơng thức (1.3) ta có công suât tự dùng nhà máy thời 275 điểm t cực đại: Std ( t )=S max =7 % 275 0,4 +0,6 275 =19,25 (MVA) ( ) Công suất dự trữ hệ thống SdtHT ∑=S dtHT + S dtNM Trong đó: SdtHT =S dt % S HT + Sdt % S HT 1100 =6 % 1150 +7 % 0,8 =165,5(MVA) SdtNM =S NM −∑ S pt ¿ S NM −¿ ) ¿ 275−(70,855+105,882+19,25)=79,013(MVA) Vậy SdtHT ∑=S dtHT + S dtNM =165,5+79,013=244,51(MVA) Tổng hợp đồ thị phụ tải Nhà máy ta liên hệ với hệ thống phát hết công suất Với phụ tải biến động theo thời gian nhà máy hệ thống có liên hệ với lượng công suất xác định sau: Sth =S NM − [ S UF ( t ) + SUT ( t ) +S td ( t ) ]=S NM −S∑ (t ) (1.4) Qua tính tốn trên, ta lập bảng số liệu cân công suất toàn nhà máy theo thời gian ngày bảng 1.4 t(h) SUF 0÷2 2÷4 4÷6 6÷8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 16 16÷ 18 18÷ 20 20÷ 24 42,353 49,412 63,529 63,529 70,855 70,855 70,855 56,471 56,471 49,412 42,353 SUT 74,118 84,706 84,706 105,882 105,882 84,706 95,294 95,294 84,706 84,706 74,118 Std 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 19,25 188,611 195,987 174,766 185,399 171,015 160,427 153,368 135,721 S∑ Pt 135,721 153,368 167,485 S NM 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 Sth 139,279 121,632 107,515 86,398 79,013 100,234 89,601 103,985 114,573 121,632 139,279 Bảng 1.4: Bảng số liệu cân cơng suất Hình1.3: Đồ thị tổng hợp phụ tải Với: Std : Đường đặc tính cơng suất tự dùng SUF : Đường đặc tính công suất cấp điện áp máy phát SUT : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp trung S∑ Pt : Đường đặc tính cơng suất tổng phụ tải S NM : Đường đặc tính cơng suất nhà máy III, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN - Chọn sơ đồ nối điện nhà máy khâu quan trọng q trình tính tốn thiết kế nhà máy điện Vì cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.4 nhận xét tổng quát, ta tiến hành đề xuất phương án nối dây Các phương án đưa phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải, phải khác cách ghép nối máy biến áp với cấp điện áp, số lương dung lượng máy biến áp, số lượng máy phát điện,… Sơ đồ nối điện cấp điện áp phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau: - Số máy phát nối vào góp cấp điện áp phát phải thoả mãn điều kiện ngừng máy phát lớn máy phát cịn lại đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát phụ tải cấp điện áp trung -Công suất máy phát- biến áp không lớn trữ quay hệ thống SdtHT =6 % 1150 +7 % 1100 =159,6( MVA ) 0,85 - Chỉ ghép máy phát điện- máy biến áp hai cuộn dây vào góp điện áp mà phụ tải cực tiểu lớn cơng suất - Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ lấy rẻ nhánh từ máy phát- máy biến áp công suất lấy rẻ nhánh không vượt 15% Nếu lớn 15% phải dùng hệ thống góp - Máy biến áp cuộn dây sử dụng công suất truyền tải qua cuộn dây không nhỏ 15% công suất truyền tải qua cuộn dây Nếu công suất lớn 15% có cấp điện áp gần nên dùng máy biến áp tự ngẫu - Không nên dùng máy biến áp cuộn dây tự ngẫu để liên lạc hay tải điện cấp điện áp - Máy biến áp tự ngẫu sử dụng phía điện áp cao trung áp có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV) - Khi công suất tải lên điện áp cao lớn dự trữ quay hệ thống phải đặt máy biến áp - Không nên chọn nối song song máy biến áp cuộn dây máy biến áp cuộn dây thường khơng chọn máy biến áp phù hợp với điều kiện để vận hành song song - Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với cơng suất tồn nhà máy: SUF %= S UFmax 70,855 100= 100 ≈ 25,77 % S NM 275 - Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớn 15% tổng cơng suất tồn nhà máy nên để cung cấp cho ta phải xây dựng góp cấp điện áp máy phát Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất số phương án nối điện cho nhà máy sau: Phương án I : Mô tả phương án: -Sơ đồ gồm máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào góp cấp điện áp máy phát -Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc cấp điện áp nhà máy hệ thống * Ưu điểm : - Sơ đồ đảm bảo liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Nếu hỏng máy tổ máy khác làm việc song song - Số lượng máy biến áp tương đối nên giá thành khơng cao, đơn giản việc lắp đặt, mặt lắp đặt ngồi trời nhỏ * Nhược điểm: - Vì nhiều tổ máy nối vào góp nên phải bố trí mạch vịng hệ thống góp cấp điện áp máy phát phức tạp - Thanh góp cấp điện áp máy phát nối vịng nên tính tốn bảo vệ rơle phức tạp Phương án II Mô tả phương án: - Sơ đồ gồm máy phát F1, F2, F3 nối vào góp cấp điện áp máy phát - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Một máy phát F4 - máy biến áp hai cuộn dây B3 nối vào góp cấp điện áp trung Hình 1.5: Sơ đồ nối điện Phương Án II *Ưu điểm: - Sơ đồ đảm bảo liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Máy biến áp nối vào góp cấp điện áp trung nên giá thành máy biến áp thiết bị tốn so với bên cao áp - Số lượng máy phát nối vào góp cấp điện áp máy phát nên góp đơn giản *Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến vốn đầu tư tăng, mặt phân bố thiết bị ngồi trời lớn 3.Phương án III Mơ tả phương án: - Sơ đồ gồm máy phát F2, F3 nối vào góp cấp điện áp máy phát - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B2, B3 để liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Hai máy phát F4-B4 , F1-B1 tương ứng nối vào góp cấp điện áp trung cấp điện áp cao Hình 1.6: Sơ đồ nối điện Phương Án III *Ưu điểm: - Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện, độ tin cậy liên lạc cấp điện áp với nhà máy với hệ thống - Máy biến áp tự ngẫu chọn có cơng suất nhỏ có thêm máy phát máy biến áp nối bên cao - Số lượng máy phát nối vào góp cấp điện áp máy phát nên góp đơn giản *Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt phân bố thiết bị ngồi trời lớn khó khăn cho việc bảo dưỡng định kỳ MBA liên lạc - Vì có máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối phía cao nên tốn phải dùng thiết bị có cách điện cao - Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốn 4.Phương án IV Mô tả phương án: - Sơ đồ gồm máy phát F1, F2, nối vào góp cấp điện áp máy phát - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Hai máy phát F3 - B3, F4-B4 nối vào góp cấp điện áp trung Hình 1.7: Sơ đồ nối điện Phương Án IV *Ưu điểm: - Sơ đồ đảm bảo liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Số lượng máy phát nối vào góp cấp điện áp máy phát nên góp đơn giản *Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt phân phối thiết bị trời lớn - Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốn Nhận xét chung: -Qua phân tích ưu nhược điểm phương án, ta nhận thấy phương án II đảm bảo mặt kỹ thuật có nhiều ưu điểm nên ta chọn phương án II để tính tốn cho phần