Đồ án nhà máy điện (1)

LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng... .Sau khi học xong chương trình của nghành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau: “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện”, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 60MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp 110 kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát công suất về hệ thống qua đường dây kép dài 80 km. Em xin chân thành cám ơn: các thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô giáo trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án môn học là cô giáo Nguyễn Thị Thanh Ngân. Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi nhưng thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN Độc lập – Tự do –Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP ĐỀ SỐ 1 Họ tên sinh viên: HUỲNH VĨNH TÂN Hệ đào tạo: Chính quy Lớp: DHDDTCK15 (HTD) Ngành: Điện-Điện Tử I Tên đề tài: Thiết kế phần điện nhà máy điện II Số liệu 1 Nhà máy điện có 4 tổ máy 60 MW, Uđm= 10,5 kV Bảng biến thiên công suất phát hàng ngày theo thời gian: t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024 85 71 P(%) 50 65 95 66 73 1720 2024 2 Phụ tải địa phương (10,5 kV) 86 74 Pmax= 20 MW, cosφ = 0,85 1720 2024 83 70 t(h) 04 47 710 1014 1417 P(%) 55 65 92 74 73 3 Cấp điện áp 110 kV Pmax= 120 MW, cosφ = 0,88 t(h) 04 47 710 1014 1417 P(%) 60 75 70 74 70 4 Hệ thống: Uđm = 220 kV, SHT = 2000 MVA Dự trữ hệ thống 10% Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 80 km III Nhiệm vụ thiết kế: 1 Tính phụ tải và cân bằng công suất 2 Chọn sơ đồ nối điện chính nhà máy SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 1 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 3 So sánh kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu Giáo viên hướng dẫn 4 Tính chọn khí cụ điện Nguyễn Thị Thanh Ngân 5 Tính chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng IV Ngày giao nhiệm vụ đồ án Ngày…tháng … năm 2022 V Ngày hoàn thành đồ án Ngày…tháng … năm 2022 Trưởng Bộ môn SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 2 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 3 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP MỤC LỤC ĐỀ SỐ 1 1 Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: 3 LỜI NÓI ĐẦU 7 CHƯƠNG I 8 TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 8 1.1 Chọn máy phát điện 8 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 8 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy 8 1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy 9 1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp 10 a) Phụ tải địa phương 10 b) Phụ tải cấp điện áp 110 KV 11 1.2.4 Công suất phát về hệ thống 12 1.3 Nhận xét chung 13 CHƯƠNG II 15 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 15 2.1 Đề xuất phương án 15 2.1.1 Phương án 1 15 2.1.2 Phương án 2 16 2.1.3 Phương án 3 16 2.2 Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án 17 2.2.1 Phương án 1 17 a) Chọn máy biến áp 18 b) Phân bố công suất cho các máy biến áp 18 c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp 19 d) Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 22  Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B3,B4 22  Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1,B2 22 e) Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện cưỡng bức 23 2.2.2 Phương án 2 24 a) Chọn máy biến áp 25 b) Phân bố công suất cho các máy biến áp 25 c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp 26 d) Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 28  Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B1,B4 28 SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 4 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP  Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B2,B3 29 e) Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện cưỡng bức 30 CHƯƠNG III 32 SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 32 3.1 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 32 3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phươn án tối ưu 32 3.2.1 Phương án 1 32 a) Sơ đồ nối điện 32 b) Tính toán kinh tế - kỹ thuật 33 c) Chi phí tính toán 34 3.2.2 Phương án 2 34 a) Sơ đồ nối điện 34 b) Tính toán kinh tế - kỹ thuật 34 c) Chi phí tính toán 35 3.3 Lựa chọn phương án tối ưu 36 CHƯƠNG IV 37 TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN 37 4.1 Tính toán ngắn mạch 37 4.1.1 Xác định điểm ngắn mạch tính toán 37 4.1.2 Xác định điện kháng các phần tử 38 4.1.3 Lập sơ đồ thay thế và xác định dòng ngắn mạch 39 a) Điểm ngắn mạch N1 39 b) Điểm ngắn mạch N2 41 c) Điểm ngắn mạch N3 42 d) Điểm ngắn mạch N4 44 e) Điểm ngắn mạch N5 45 4.2 Tính toán dòng điện làm việc bình thường và dòng cưỡng bức 45 4.3 Chọn máy cắt điện và dao cách ly 46 4.3.1 Chọn máy cắt điện 46 4.3.2 Chọn dao cách ly 47 4.4 Chọn cáp và kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương 47 4.4.1 Chọn cáp 47 a) Chọn cáp kép 48 b) Chọn cáp đơn 49 4.4.2 Chọn kháng điện 50 a) Điều kiện chọn kháng điện 50 SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 5 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP b) Chọn điện kháng Xk% 50 c) Chọn máy cắt MC1 51 d) Tính toán kiểm tra lại với kháng đơn và cáp đã chọn 52 4.5 Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát điện 52 4.5.1 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn 52 4.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt 53 4.5.3 Kiểm tra điều kiện ổn định động 53 4.5.4 Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi có xét đến dao động riêng 54 4.6 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 54 4.7 Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm 55 4.7.1 Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 220 kV 56 4.7.2 Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 110 kV 58 4.8 Chọn máy biến áp đo lường 61 4.8.1 Chọn máy biến điện áp BU 61 a) Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV 61 b) Chọn BU cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV 63 4.8.2 Chọn máy biến dòng điện BI 64 a) Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV 64 b) Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV 65 4.9 Chọn van chống sét 66 4.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp 66 CHƯƠNG V 68 TÍNH CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 68 5.1 Chọn sơ đồ tự dùng 68 5.2 Chọn các thiết bị và khí cụ điện tự dùng 68 5.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV 68 5.2.2 Chọn khí cụ điện tự dùng 69 a) Chọn máy cắt trước máy biến áp tự dùng 69 b) Chọn aptomat cho phía hạ áp 0,4 kV 69 KẾT LUẬN 71 SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 6 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện Cùng với sự phát triển của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng Sau khi học xong chương trình của nghành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau: “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện”, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 60MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp 110 kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát công suất về hệ thống qua đường dây kép dài 80 km Em xin chân thành cám ơn: các thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô giáo trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án môn học là cô giáo Nguyễn Thị Thanh Ngân Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi nhưng thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu Em xin chân thành cám ơn ! Vinh, ngày 22 tháng 05 năm 2023 Sinh viên thực hiện HUỲNH VĨNH TÂN SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 7 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP CHƯƠNG I TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế: nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy phát, công suất mỗi tổ máy phát là 60 MW Từ bảng phụ lục 1.2 Máy phát điện, ta chọn được máy phát điện TBФ - 60 – 2 có các thông số như sau: Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật máy phát TBФ – 60 -2 Loại Sđm Pđm Uđm Iđm Cosφ Xd’’ Xd’ Xd máy MVA MW kV kA TBФ - 75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691 60 - 2 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy Công suất tác dụng của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau: PFNM(t) = P%(t) PđmFΣ (1.1) Công suất phát ra của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau: 𝑃%(𝑡) (1.2) SFNM(t) = Cosφđ𝑚𝐹 PđmFΣ Trong đó: + PFNM(t) : Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t, MW + SFNM(t) : Công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t, MVA + P%(t) : Phần trăm công suất toàn nhà máy tại thời điểm t + cosφđmF : Hệ số công suất định mức của máy phát, cosφđmF = 0,8 + PđmFΣ : Tổng công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy, MW PđmFΣ = 4.60 = 240 (MW) Từ các công thức trên ta lần lượt tính công suất tác dụng và công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày  Tại thời điểm t1 04 (h) : - Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t1: PFNM = P%(t) PđmFΣ = 50%.240 = 120 (MW) - Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t1: SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 8 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP SFNM = 𝑃%(𝑡) PđmFΣ = 𝑃𝐹𝑁𝑀 Cosφđ𝑚𝐹 Cosφđ𝑚𝐹 120 = 0,8 = 150 (MVA)  Tại thời điểm t2 47 (h) : - Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t2: PFNM = P%(t) PđmFΣ = 65%.240 = 156 (MW) - Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t2: SFNM = 𝑃%(𝑡) PđmFΣ = 𝑃𝐹𝑁𝑀 Cosφđ𝑚𝐹 Cosφđ𝑚𝐹 156 = 0,8 = 195 (MVA) Tương tự như vậy ta tính được công suất tác dụng và công suất phát của nhà máy tại các thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất của nhà máy như sau: Bảng 1.2 Công suất tác dụng và công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024 66 73 85 71 P(%) 50 65 95 204 158,4 175,2 255 170,4 PFNM 120 156 228 198 219 213 SFNM 150 195 285 1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy Công suất tự dùng cho toàn nhà máy coi như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức sau:  SNM(t)  STD  .SNM.0,4  0,6  (1.3) SNM   Trong đó: + STD : Công suất phụ tải tự dùng + α% : Hệ số công suất tự dùng phần trăm, α%= 6,8 % Tính toán theo công thức (1.3) ta có STD trong khoảng thời gian t(04): SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 9 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 150 STD = 6,8%.240.(0,4+06.300) = 12,65 (MVA) Tính toán tương tự ta có bảng kết quả sau: Bảng 1.3 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy điện tại thời điểm t t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024 213 SFNM 150 195 285 198 219 255 15,22 MVA STD 12,65 14,5 18,16 14,61 15,5 16,93 MVA 1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp Công suất tác dụng các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức: P(t) = P%(t) Pmax (1.4) Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau: 𝑃%(𝑡) (1.5) S(t) = Cosφ Pmax Trong đó : + P(t): Công suất tác dụng các cấp tại thời điểm t, MW + S(t) : Công suất phụ tải các cấp tại thời điểm t, MVA + P%(t) : Phần trăm công suất tại thời điểm t + Pmax : Công suất tác dụng lớn nhất của phụ tải, MW + cosφ : hệ số công suất từng cấp phụ tải a) Phụ tải địa phương Uđm = 10,5 (kV) ; Pmax = 20 (MW) ; cosφ = 0,85 Từ các công thức trên ta lần lượt tính công suất tác dụng và công suất phụ tải của địa phương tại từng thời điểm trong ngày  Tại thời điểm t1 04 (h) : - Công suất tác dụng của phụ tải địa phương tại thời điểm t1: PĐP = P%(t) Pmax = 55%.20 = 11 (MW) - Công suất phụ tải của địa phương tại thời điểm t1: SĐP = 𝑃%(𝑡) Pmax = 𝑃Đ𝑃 Cosφ Cosφ 11 = 0,85 = 12,94 (MVA) SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 10 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN