Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW

Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện nhiệm vụ thiết kế Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV. 1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV: P max = 12 MW; cos = 0,85 Gồm 4 đờng dây kép ì 2,5 MW ì 2 km Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 8 8 - 12 12 15 15 - 21 21 24 P(%) 60 90 80 100 70 Điện tự dùng của nhà máy là 6%. 2. Phụ tải điện áp trung 110 kV: P max = 200 MW; cos = 0,86 Gồm 4 đờng dây kép Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 12 12 - 15 15 - 21 21 - 24 P(%) 70 90 80 100 75 3. Phụ tải toàn nhà máy : Thời gian 0 7 7 - 12 12 - 15 15 - 21 21 - 24 P(%) 80 90 85 100 75 4. Hệ thống : Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 3000 MVA, dự trữ quay của hệ thống là 180 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 160 km. Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là X đm = 0,7 Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 1 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện lời nói đầu Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà n- ớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, ngành năng lợng Việt nam đã có những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao. Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trớc khi xâm nhập thực tế Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS Nguyễn Hữu Khái đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 2 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện CHƯƠNG I Tính toán phụ tải & cân bằng công suất Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày. 1.1 Chọn máy phát điện : Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA X d X d X d TB-100-2 3000 117,5 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : % (t) = 100. P )t(P max P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 3 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện 1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) : U đm = 10 KV ; P max = 12 MW ; Cos = 0,85 12,14 85.0 12 cos max max === P S MVA Gồm : 4 đờng dây kép ì 2,5 MW ì 2 km - Ta có bảng phụ tải : t(h) 0_8 8_12 12_15 15_21 21_24 P/P max (%) 60 90 80 100 70 P(MW) 7.2 10.8 9.6 12 8.4 S(MVA) 8.47 12.71 11.29 14.12 9.88 Đồ thị phụ tải địa phong 0 8 12 15 21 24 8,47 12,71 11,29 14,12 9,88 MVA h Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 4 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện 2. Phụ tải điện áp trung : Uđm = 110 KV ; Pmax = 200 MW ; Cos = 0,86 ; Gồm 4 đờng dây kép ; P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . )(56,232 86.0 200 cos max max MVA P S === - Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t(h) 0_7 7_12 12_15 15_21 21_24 P/P max (%) 70 90 80 100 75 P(MW) 140 180 160 200 150 S(MVA) 162.79 209.30 186.05 232.56 174.42 - Đồ thị phụ tải trung áp : 186,05 h MVA 174,42 232,56 209,3 162,79 24 21 15 12 7 0 3. Phụ tải toàn nhà máy : P NMmax = P đm = n.P đmF = 4.100 = 400 (MW) . S NMmax = S đm = n.S đmF = 4.117,5 = 470 (MVA) . Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 5 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện Cos = 0,85. P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy : - t(h) 0_7 7_12 12_15 15_21 21_24 P/P max (%) 80 90 85 100 75 P(MW) 320 360 340 400 300 S(MVA) 376.47 423.53 400.00 470.59 352.94 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : 0 376,47 MVA h 423,53 400 470,59 352,94 7 12 15 21 24 Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 6 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện 4. Công suất tự dùng : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = . S NMmax . ( 0,4 + 0,6. maxNM NM S )t(S ) ; - Trong đó : S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lợng điện tự dùng. S NMmax = 470 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 6 % ; - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : - t(h) 0-7 7-12 12-15 15-21 21-24 S(MVA) 376.47 423.53 400.00 470.59 352.94 S td (MVA) 24.847 26.541 25.694 28.235 24.000 - Đồ thị phụ tải tự dùng : h 24,847 26,541 25,694 28,235 24 0 7 12 15 21 24 MVA Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 7 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện 5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : S NM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S HT (t) - Công suất phát vào hệ thống : S HT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : T(h) 0-7 7-8 8-12 12-15 15-21 21-24 S NM (MVA) 376.47 423.53 423.53 400.00 470.59 352.94 S UF (MVA) 8.47 8.47 12.71 11.29 14.12 9.88 S UT (MVA) 162.79 209.30 209.30 186.05 232.56 174.42 S TD (MVA) 24.85 26.541 26.541 25.694 28.24 24 S VHT (MVA) 180.36 179.22 174.98 176.97 195.68 144.64 Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau : Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 8 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện h 0 7 12 15 21 24 MVA 8 Phụ tải nhà máy Phụ tải địa phuơng Phụ tải tự dùng Phụ tải vào hệ thống Phụ tải trung áp 1.3 Nhận xét : - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : S NMđm = S đm = n.S đmF = 4.117,5 = 470 (MVA) - So với công suất hệ thống S HT = 3000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 15,67 % công suất của hệ thống. - Công suất phát vào hệ thống: max = 195,68 MVA từ :15 h - 21 h min = 144,64 MVA từ : 21 h-24 h - Phụ tải trung áp : + S Tmax = 232,56 MVA từ 15 h 21 h chiếm 49,48 % công suất nhà máy. + S Tmax = 162,79 MVA từ 0 h 7 h chiếm 34,57 % công suất nhà máy. - Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) - Phụ tải địa phơng có : Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 9 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Thiết kế môn học: Nhà máy điện S đfmax = 8,47 MVA Với: S đmF = 117,5 MVA. - Ta có : dmF maxdf S S = 072,0 5,117 47,8 = Công suất địa phơng cực đại (S đfmax ) chỉ bằng 7,2 % công suất định mức phát (S đmF ). * Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có. Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Học - 10 - [...]... máy biến áp với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v - Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ thống - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với công suất không quá 15 % công suất bộ - Không nối bộ hai máy. .. - Thiết kế môn học: Nhà máy điện Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy phát điện Do đó vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết. .. mãn điều kiện 0,5.1,4 - 18 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện + Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố : - Công suất truyền qua cuộn trung : S T = S T max 2.S BT = 232,56 2.110,44 = 11,68( MVA) - Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu : S H = S dmF 1 1 S td S df = 117,5 28,24 14,12 = 96,32( MVA) 4 4 - Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : S C =.. .Thiết kế môn học: Nhà máy điện chơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy 2.1 Đề xuất phơng án : A Sơ đồ nối điện chính : Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện chính Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc... - Thiết kế môn học: Nhà máy điện SđmTN = 250 (MVA) > 87,23 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố + Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố : - Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu: 1 1 ST = (STmax SBT) = (232,56 110,44) = 61,06 (MVA) 2 2 - Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu : S H = S dmF 1 1 1 1 S td S df = 117,5 28,24 14,12 = 103,38( MVA) 4 2 4 2 - Công. .. Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một Nguyễn Văn Học - 13 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện 3 Phơng án III: ST HT 220 KV F3 F4 F1 110 KV F2 Nhận xét : Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp đều nối vào thanh góp điện áp cao (220 kV) Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho thanh góp điện áp trung Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến... 116,28 = 12,9( MVA) (Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm) - Công suất cần phát vào hệ thống là 195,68 (MVA), công suất còn thiếu là : Sthiếu = S HT (2S C + S B ) = 195,68 [ 2.(12,9) + 110,44] = 111,04( MVA) Nguyễn Văn Học - 21 HT F2 F4 Thiết kế môn học: Nhà máy điện - Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã chọn thoả mãn b .Sự cố máy biến áp tự ngẫu... 0,5.1,4 Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì S dmB = 250 > 174,57 - Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố : - Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp : S T = S T max S B = 232,56 110,44 = 122,12( MVA) - Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp : S H = S dmF 1 1 S td S df = 117,5 28,24 14,12 = 96,32( MVA) 4 4 - Công suất phía cao của máy biến... thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua Nguyễn Văn Học - 12 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện 2 Phơng án II: ST HT 220 KV F3 F1 110 KV F4 F2 + Ưu điểm : Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể + Nhợc điểm : Chủng loại máy biến... đó, công suất phát lên hệ thống là 195,68 (MVA), vì thế lợng công suất thiếu là : Sthiếu = S HT S C = 195,68 84,64 = 111,04( MVA) - Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (180MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn 2.2.2 Phơng án II : - Sơ đồ nối dây : ST HT 220 KV F3 Nguyễn Văn Học F1 110 KV F4 F2 - 19 - Thiết kế môn học: Nhà máy điện 1 Chọn máy biến áp cho phơng án II : - Bộ máy phát