Thiết kế Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp pot

Đồ án môn học: Nhà máy điện LỜI NÓI ĐẦU ========== Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, điện năng đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân và đời sống nhân dân. Điện năng được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân vì nó dễ sản xuât, truyền tải và đặc biệt là điện năng rất dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Tuy nhiên cũng giống như các dạng năng lượng khác,điện năng là hữu hạn nên vấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ thống truyền tải và cung cấp điện hợp lí và tố ưu: Vận hành đơn giản, an toàn, thuận tiện cho bảo trì sửa chữa, vừa giảm đươc chi phí đầu tư thi công, chi phí vận hành và tổn thất điện năng đồng thời đảm bảo được chất lượng điện năng. Vì vậy đồ án môn học “Phần điện trong nhà máy điện” là một bước thực dược quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng dụng thực tế. Đây cũng là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất. Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của cô giáo Phùng Thị Thanh Mai cùng với các bài giảng của cô trên lớp. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của được hoàn thiện hơn. Tài liệu sử dụng: ‘’Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp’’ của PGS.TS Phạm Văn Hòa Hà nội, tháng 12 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Danh Đức Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 1 ỏn mụn hc: Nh mỏy in CHNG I TNH TON PH TI V CN BNG CễNG SUT, XUT CC PHNG N NI IN 1.1. Chn mỏy phỏt in Theo nhim v thit k phn in cho nh mỏy nhit in ngng hi gm 4 t mỏy x 50MW U m = 10,5 kV. Cung cấp cho phụ tải địa phơng, phụ tải trung áp, còn tha phát lên cao áp. Chn mỏy phỏt in loi TB-50-2 cú cỏc thụng s sau: Loại Thông số định mức Điện kháng tơng đối TB 502 N v/phút S(MVA) P(MW) U(kV) Cos I KA Xd" Xd' Xd 3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84 Bảng 1.1 1.2. Tớnh toỏn ph ti v cõn bng cụng sut 1.2.1 th ph ti ton nh mỏy th ph ti ton nh mỏy c xỏc nh theo cụng thc sau: S TNM (t) = dmF TD P% (t) .S cos - S TNM (t) : Cụng sut phỏt ca ton nh mỏy ti thi im t. - P% (t) : phn trm cụng sut phỏt ca ton nh mỏy ti thi im t. - S m : tng cụng sut biu kin nh mc ca nh mỏy - S m = n.S mF , õy : S m - cụng sut nh mc ca 1 t MF; n- s t mỏy Vy: S m = 4.50 = 200 MVA Tớnh toỏn theo cụng thc trờn ta c bng kt qu sau: t(h) 0ữ4 4ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24 P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90 S FNM (t),MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225 Bng 1.2 th ph ti ton nh mỏy: Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 2 ỏn mụn hc: Nh mỏy in Hỡnh 1.2 1.2.2 th ph ti t dựng Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức của nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm đợc xác định theo công thức sau: S TD (t) = dmF TD . ( ) . . 0,4 0,6. os FNM FNM n P S t c S + ữ (1.2) Trong ú : - - s phn trm lng in t dựng , =8% - Cos TD = 0,82. - S TD (t) : cụng sut t dựng ca nh mỏy ti thi im t, MVA. - S FNM (t) : cụng sut nh mỏy phỏt ra ti thi im t, MVA. 0,4 : lợng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát. 0,6 :lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát. Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức(1.2) ta có bảng biến thiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng: t(h) 0ữ4 4ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24 P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90 S FNM (t), MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225 S TD (t), MVA 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975 Bng 1.3 T ú ta cú th: Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 3 Đồ án môn học: Nhà máy điện Hình 1.3 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV P max = 100 MW, cosφ= 0,85 => S UTmax = 117,674 MW Gồm 1 kép ×60 MW. 1 đơn × 40 MW Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời điểm trong bảng sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P(%) 90 90 80 90 95 100 90 90 80 P UT (t),MVA 90 90 80 90 95 100 90 90 80 S UT (t),MVA 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,674 105,88 105,88 94,12 Bảng 1.4 Từ đó ta có đồ thị: Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 4 Đồ án môn học: Nhà máy điện Hình 1.4 1.2.4 Đồ thị phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát) P max = 16 MW, cosφ= 0,85 => S UFmax = 18,824 MW Ta có công thức tính toán công suất phụ tải địa phương như sau: max P S (t) .P%(t) 100.cos UF ϕ = Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời điểm trong bảng sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P(%) 90 90 80 70 90 100 90 90 80 P UF (t),MVA 14,4 14,4 12,8 11,2 14,4 16 14,4 14,4 12,8 S UF (t),MVA 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06 Bảng 1.5 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 5 Đồ án môn học: Nhà máy điện Hình 1.5 1.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức sau: S VHT (t) = S FNM (t) - [S UF (t) + S UT (t) + S UC (t) + S TD (t) ] Ngoài ra công suất tại thanh góp cao: S TGC (t) = S VHT (t) + S UC (t)=S VHT (t) Kết quả tính toán cho trong bảng sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 S VHT (t),MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 S TGC (t),MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 Bảng 1.6 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 6 Đồ án môn học: Nhà máy điện Ta có đồ thị: Hình 1.6 Bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 S FNM (t), MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225 S UF (t), MVA 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06 S UT (t), MVA 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,67 4 105,88 105,88 94,12 S TD (t), MVA 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975 S VHT (t), MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 S TGC (t), MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 Bảng 1.7 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 7 Đồ án môn học: Nhà máy điện Ta có đồ thị: Hình 1.7 NHẬN XÉT: - Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng khá nhỏ (S UFmax =18,824 MVA, S UFmin =15,06 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (S UTmax =117,674 MVA,S UTmin = 94,12 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công suất yêu cầu. Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung là các phụ tải loại 1,2 được cung cấp điện bằng các đường dây kép và đơn. - Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là 3000 MVA, dự trữ công suất của hệ thống là 200 MVA, giá trị này lớn hơn công suất cực đại mà nhà máy có thể phát về hệ thống S VHTmax =104,74 MVA nên trong trường hợp sự cố hỏng 1 hoặc vài tổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ cho phụ tải của nhà máy. Công suất phát của nhà máy vào hệ thống tương đối nhỏ so với tổng công suất của toàn hệ thống ⇒ nhà máy chỉ có thể chạy vận hành nền và không có khả năng điều chỉnh chất lượng điện năng cho hệ thống. - Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy không cao.Ta tiếp tục duy trì vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứng một phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống. Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 8 S TD (t) 25 50 75 100 125 150 175 200 225 2 4 8 10 12 14 18 20 22 2416 S UF (t) S TD (t) S TGC (t),S VH (t) S UT (t) S FNM (t) 250 S, MVA t (giôø) 0 S TGC (t) S VH (t) S UT (t) S FNM (t) S UF (t) Đồ án môn học: Nhà máy điện CHƯƠNG II LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY 2.1. Đề xuất các phương án Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có hiệu quả kinh tế cao. Ta có bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp, MVA Bảng 2.1 Nhận thấy: Phụ tải cấp điện áp máy phát: S UFmax =18,824 MVA, 18,824 9,42 2 = MVA 9,42 .100% 62,5 = 15,05% ≈15% S Fđm , Vì vậy, không cần có thanh góp cấp điện áp máy phát (TG U F ). Cấp điện áp cao U C = 220 kV Cấp điện áp trung U T = 110 kV Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp nối đất, hệ số có lợi: 220 110 0,5 220 C T C U U U α − − = = = . Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp. Phụ tải cấp điện áp trung: S UTmax = 117,674 MVA. S UTmin = 94,12 MVA. Công suất định mức của 1 máy phát : S Fđm = 62,5 MVA → Có thể ghép 1- 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV và cho các máy phát này vận hành bằng phẳng. Công suất phát về hệ thống : S VHTmax = 104,74 MVA. S VHTmin = 81,205 MVA. → Có thể ghép 2-3 máy phát lên thanh góp cao áp, Dự trữ công suất hệ thống: S dt HT = 200 MVA. Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 9 Công suất toàn nhà máy 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225 Phụ tải địa phương 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06 Phụ tải cấp điện áp trung 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,674 105,88 105,88 94,12 Phụ tải tự dùng 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975 Công suất phát về hệ thống 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 Phụ tải phía thanh góp cao 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 Đồ án môn học: Nhà máy điện Công suất của bộ 2 máy phát là : S bộ = 2.(62,5-5)= 115 MVA. Như vậy về nguyên tắc có thể ghép chung bộ 2 máy phát với máy biến áp 2 cuộn dây. Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 2.1.1. Phương án 1 Hình 2.1 Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với máy biến áp tự ngẫu. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và phát điện lên hệ thống, Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy, phụ tải địa phương được trích từ đầu cực máy MF1, MF2. Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành, ®¶m b¶o cung cÊp ®iÖn liên tục cho c¸c phô t¶i ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p, hai m¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã dung lîng nhá, số lượng các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư. Công suất của các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc rất nhỏ do đó giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành. 2.1.2. Phương án 2 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: 10 HT Ñ 220 kV 110 kV S UT TN 1 TN 2 B 3 B 4 MF 1 MF 2 MF 3 MF 4 [...]... = 2,44 MVA Nh vy cỏc mỏy bin ỏp ó la chn làm việc tốt trong điều kiện bình thờng cũng nh sự cố 2.3 Tớnh tn tht in nng trong mỏy bin ỏp Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm hai thành phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp 2.3.1 Phng ỏn 1 1 Tn tht in nng hng nm ca mi mỏy bin... 2.2.2 Chn mỏy bin ỏp cho phng ỏn 1 1 Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai dây quấn Đối với máy biến áp ghép bộ thì điều kiện chọn máy biến áp là: SBđm S Fđm - 1 max STD = 57,5 n Tra ph lc Bng 2.5 Thit k phn in nh mỏy in v trm bin ỏp (PGS.TS Phm Vn Hũa, NXB Khoa hc v K thut, 2007), chọn hai máy biến áp B1, B2 có SBđm= 80 MVA Các thông số của máy biến áp ợc tổng hợp trong bảng 2.5 2 Chn mỏy bin ỏp liờn lc... Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai dây quấn Đối với máy biến áp ghép bộ thì điều kiện chọn máy biến áp là: SBđm S Fđm - 1 max STD = 57,5 n Tra ph lc Bng 2.5 Thit k phn in nh mỏy in v trm bin ỏp (PGS.TS Phm Vn Hũa, NXB Khoa hc v K thut, 2007), chọn hai máy biến áp B1, B2 có SBđm= 80 MVA vi 2 cp in ỏp 110kV, 220kV Các thông số của máy biến áp ợc tổng hợp trong bảng 2.5 2 Chn mỏy bin ỏp liờn lc Chn 2 mỏy... mỏy bin ỏp c tng hp trong bng sau: Điện áp cuộn dây, kV Tổn thất công suất, kW Po PN A C-T C-H T-H 10,5 70 310 - Cấp điện Sđm 110 Loại MVA 115 80 áp, kV C T H 220 ATH 63 230 121 11 37 215 - - UN % Giá, Io % 75 - 10,5 - 0,55 103 R C-T C-H T-H 0,5 108, 11 35 22 7 Bng 2.4 Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 15 ỏn mụn hc: Nh mỏy in 2.2.3 Chn mỏy bin ỏp cho phng ỏn 2 1 Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai... ti cp in ỏp trung v cụng sut phỏt v h thng ti thi im t Cụng sut mu ca mỏy bin ỏp t ngu l: Stt= ,STNm= 0,5,63= 31,5 MVA, Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng I, tính theo từng khoảng thời gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất qua các phía của các máy biến áp nh sau Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 17 ỏn mụn hc: Nh mỏy in SVH(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 SbF3,4 Mỏy... -100000 MF1 -80000/110 -100000 MF2 MF4 Hỡnh 2.5 Sinh viờn: Nguyn Danh c Lp: 3-H1 Page: 16 ỏn mụn hc: Nh mỏy in Cỏc thụng s k thut chớnh ca cỏc mỏy bin ỏp c tng hp trong bng sau Điện áp cuộn dây, kV Cấp điện Sđm Loại 110 80 MVA 115 áp, 220 80 242 kV C 220 ATH 100 230 Tổn thất công suất, kW Po A 70 80 65 10,5 T 10,5 H 121 11 PN C-H 310 320 - C-T 260 T-H - UN % C-T 11 10,5 11 C-H 31 Giá, Io % 0,55... dựng lm liờn lc l loi cú iu ỏp di ti vỡ ph ti ca chỳng thay i g gh, trong cỏc ch vn hnh khỏc nhau ph ti thay i nhiu nờn nờỳ ch iu chnh dũng kớch t ca mỏy phỏt thỡ vn khụng m bo c cht lng in nng 2.2.1 Chn lc cụng sut mỏy bin ỏp trong nh mỏy in a Phõn b cụng sut cho mỏy bin ỏp Mỏy bin ỏp 2 dõy qun trong s b: Mỏy bin ỏp ny mang ti bng phng trong sut 24h/ngy Phn cụng sut tha hoc thiu do mỏy bin ỏp liờn lc... ca mỏy bin ỏp t ngu l: Stt= .STNm= 0,5.100= 50 MVA Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng I, tính theo từng khoảng thời gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất qua các phía của các máy biến áp nh sau: SVH(t) 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 SUT(t) 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 Sb F3,4 57,5 57,5 57,5 SCH 36,043 36,043 SCT 24,19 24,19 SCC 11,853 11,853 57,5 36,98 3 18,31 18,67 3 Mỏy... STD= 62,5- 20= 57,5 MVA 4 4 Trong ú: - SCC(t),SCT(t) , SCH(t): Cụng sut ti qua phớa cao, trung, h ca mt mỏy bin ỏp t ngu ti thi im t - SUT(t), SVHT(t) : Cụng sut ca ph ti cp in ỏp trung v cụng sut phỏt v h thng ti thi im t Cụng sut mu ca mỏy bin ỏp t ngu l: Stt= .STNm= 0,5.100= 50 MVA Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chơng I, tính theo từng khoảng thời gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công... tng tn tht in nng mt nm trong cỏc mỏy bin ỏp ca phng ỏn 2 l: A TN = P0 T + A = 2.ATN + AB3 + AB4 = 1,82.2+ 2,149 + 2,016= 7,805 GWh 2.4 Tớnh dũng in lm vic cng bc cỏc mch Tỡnh trng lm vic cng bc ca mng in l tỡnh trng m trong ú cú mt phn t ca mng khụng lm vic so vi thit k ban u Mt mng in gm nhiu phn t cú th cú rt nhiu tỡnh trng cng bc Dũng in ln nht vú th i qua thit b ang xột trong cỏc tỡnh trng cng . lượng điện năng. 2.2.1. Chọn lọc công suất máy biến áp trong nhà máy điện a. Phân bố công suất cho máy biến áp Máy biến áp 2 dây quấn trong sơ đồ bộ: Máy biến áp này mang tải bằng phẳng trong. trong b¶ng 2.5. 2. Chọn máy biến áp liên lạc Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10 kV, Loại điều chỉnh dưới tải. Điều kiện chọn máy biến áp máy biến. hîp trong b¶ng 2.5. 2. Chọn máy biến áp liên lạc Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10 kV. Loại điều chỉnh dưới tải. Điều kiện chọn máy biến áp máy