Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện được chia làm 6 chương: Chương I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chọn Máy Phát Điện. Chương II: Nêu các phương án và chọn MBA cho các phương án. Chương III: Tính toán chọn phương án tối ưu. Chương IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch. Chương V: Chọn khí cụ điện và dây dẫn. Chương VI: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng.
đồ án môn học nhà máy điện - 1 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa Lời nói đầu Ngày nay cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp công nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy nhanh việc xây dựng các nhà máy điện là rất cần thiết. Thiết kế một nhà máy điện nối chung với hệ thống là một vấn đề rất quan trọng, nó sẽ nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính ổn định của hệ thống và hạn chế số lợng máy phát dự trữ so với khi vận hành độc lập. Quá trình thiết kế môn học không những củng cố lại những kiến thức đã đợc học mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một hệ thống điện nói chung cũng nh một nhà máy nhiệt điện nói riêng. Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS.Đào Quang Thạch đã trực tiếp hớng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện đợc chia làm 6 chơng: Chơng I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chọn Máy Phát Điện. Chơng II: Nêu các phơng án và chọn MBA cho các phơng án. Chơng III: Tính toán chọn phơng án tối u. Chơng IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch. Chơng V: Chọn khí cụ điện và dây dẫn. Chơng VI: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng. eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 2 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa Chơng I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chọn Máy Phát Điện Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải hiểu rõ công việc thiết kế cũng nh các số liệu đã cho của nhà máy để đảm bảo tốt yêu cầu về kỹ thuật. Công việc tính toán xác định các phụ tải ở các cấp điện áp và lợng công suất nhà máy cần thiết trao đổi với hệ thống điện là cực kỳ quan trọng. Nó là cơ sở giúp ta xây dựng đợc bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện về kinh tế kỹ thuật để chọn ra các phơng án nối điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế. Quá trình tính toán đợc thực hiện nh sau: I. Chọn Máy phát điện: Theo yêu cầu thiết kế, nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện, có tổng cộng suất là 240 MW, gồm có 4 tổ máy, mỗi tổ 60 MW. Phụ tải đầu cực máy phát có U đm = 10,5 kV nên ta chọn kiểu máy TB-60-2 có các thông số sau: Bảng 1.1. Số liệu máy phát điện Loại n v/ph U đm kV P đm MW S đm MVA cos I đm kA Điện kháng tơng đối định mức X d X d X d TB-60-2 3000 10,5 60 75 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691 II. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và cân bằng công suất: 2.1. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp: 2.1.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: U đm =10,5 kV; P max =12 MW; cos = 0,87. MVA79.13 0,87 12 cos P S max max === Ta tính công suất phụ tải theo thời gian trong ngày bằng cách áp dụng công thức sau: ( ) cos P(t) tS;.P 100 P%(t) P(t) max == eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 3 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa Bảng 1.2. Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát Thời gian (h) 0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24 P% 70 75 100 80 85 85 80 65 P NM (MW) 8.4 9 12 9.6 10.2 10.2 8.4 7.8 Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát nh sau: 4 14 8 20 mw 2.1.2. Phụ tải điện áp phía trung: U đm =110 kV; P max = 76 MW; cos = 0,86. MVA37.88 86,0 76 cos P S max max === Ta tính công suất phụ tải theo thời gian trong ngày bằng cách áp dụng công thức sau: ( ) cos P(t) tS;.P 100 P%(t) P(t) max == Bảng 1.3. Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp trung Thời gian (h) 0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24 P% 60 70 85 80 100 100 80 70 P NM (MW) 45.6 53.2 64.6 60.8 76 76 60.8 53.2 eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 4 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải cấp điện áp trung nh sau: 4 14 40 100 mw 2.1.3. Phụ tải toàn nhà máy: P max = 240 MW; cos = 0,8. MVA300 8,0 240 cos P S max max === Ta tính công suất phụ tải theo thời gian trong ngày bằng cách áp dụng công thức sau: ( ) cos P(t) tS;.P 100 P%(t) P(t) max == Bảng 1.4. Bảng phân bố phụ tải toàn nhà máy Thời gian (h) 0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24 P% 85 85 90 80 100 100 85 80 P NM (MW) 204 204 216 192 240 240 204 192 Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải toàn nhà máy nh sau: eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 5 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa 4 14 200 500 2.1.4. Tính toán công suất tự dùng: = 7%; cos = 0,8 Công suất tự dùng của nhà máy: ) S S .6,04,0( cos P .)(tS ) S S .6,04,0(.S(t)S NMmax t td max td NMmax t NMmaxtd += += Trong đó: P max = 240 MW; S NMmax = 300 MVA Bảng 1.5. Bảng phân bố công suất tự dùng trong ngày Thời gian (h) 0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24 P NM (MW) 204 204 216 192 240 240 204 192 S td (MVA) 19.11 19.11 19.74 18.48 21 21 19.11 18.48 Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải tự dùng nh sau: eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 6 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa 4 14 20 50 MVA 2.2. Công suất nhà máy phát về hệ thống: Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức sau: S HT = S NM (t) [S UF (t) + S UT (t) + S td (t)] Trong đó: S HT : Công suất nhà máy phát về hệ thống S NM : Công suất phát của nhà máy S UF : Công suất tiêu thụ của phụ tải điện áp máy phát S UT : Công suất tiêu thụ của phụ tải điện áp trung S td : Công suất tự dùng của nhà máy Dựa vào các số liệu tại các thời điểm trong ngày ta tính đợc lợng công suất nhà máy phát về hệ thống. Từ đó ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà máy nh sau: Bảng 1.6. Bảng phân bố công suất toàn nhà máy trong ngày t(h) CS 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P NM , MW 204 204 204 216 216 192 240 240 240 192 P UF , MW 8.4 8.4 9 12 12 9.6 10.2 10.2 8.4 7.8 P UT , MW 45.6 45.6 53.2 64.6 64.6 60.8 76 76 60.8 53.2 P td , MW 15.28 15.28 15.28 15.79 15.79 14.78 16.8 16.8 15.28 14.78 P HT , MW 134.72 134.72 126.52 123.61 123.61 106.82 137 137 145.52 116.22 eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 7 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa 2.3. Các nhận xét: Qua quá trình tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy ta rút ra một số kết luận sau: Cấp điện áp cao là 220 kV và điện áp trung là 110 kV nên ta phải dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5 kV; 110 kV; và 220 kV. Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau và cho tự dùng, nhà máy thiết kế còn phát về hệ thống một lợng công suất P HTmax = 145.52MW; S HTmin =106.82MWW, đợc truyền tải trên đờng dây kép dài 96 km, công suất của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 2850 MVA và dự trữ quay của hệ thống là 200MVA. Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy thiết kế có ý nghĩa quan trọng đối với toàn hệ thống, lợng công suất phát về hệ thống lớn nên có ảnh hởng trực tiếp đến độ ổn định của hệ thống. Vì vậy trong quá trình đề xuất phơng án đi dây phải chú ý đến tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống. eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 8 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa Chơng II Nêu Các phơng án nối điện chính của nhà máy điện và chọn máy biến áp cho các phơng án I. Xây dựng các phơng án nối dây: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu rất quan trọng trong quá trình thiết kế. Vì vậy cần nắm vững các số liệu ban đầu và dựa vào bảng cân bằng công suất để vạch ra các phơng án đi dây. Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau: Số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các máy còn lại vẫn đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung (trừ phần phụ tải do các hộ hoặc các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp đợc). Công suất mỗi bộ máy phát điện- máy biến áp không đợc lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Chỉ ghép bộ máy phát điện- máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này, nh vậy mới tránh đợc trờng hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyển qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây. Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này. Vì nhà máy có tầm quan trọng đối với hệ thống nên các phơng án đa ra phải đơn giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành. Ta thấy: <== %15%9 75.2 95.13 2.S S dmF UFmax không cần có thanh góp điện áp máy phát eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 9 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa 1.1. Phơng án 1: Trong phơng án này ta sử dụng: + Hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha liên lạc giữa 3 cấp điện áp. + Hai máy biến áp 3 pha hai dây quấn nối bộ với máy phát F 3 và F 4 để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. + Các máy phát F 1 , F 2 đợc nối trực tiếp vào vào máy biến áp tự ngẫu. * Nhận xét: Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp : + Phụ tải địa phơng đợc cung cấp bởi hai máy phát cho nên khi có sự cố một máy phát bị cắt thì phụ tải vẫn đợc cung cấp điện đầy đủ và liên tục bởi máy phát còn lại. + Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi 1 máy phát + 1 máy biến áp và công suất 2 cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc. Cho nên phụ tải cấp điện áp 110kV cũng luôn đợc đảm bảo cung cấp điện khi có sự cố 1 máy biến áp liên lạc hoặc là cả bộ máy phát + máy biến áp. + Phơng án này có sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của 2 máy biến áp tự ngẫu có dung lợng bé. *Nhợc điểm: eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 10 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa + Số lợng máy biến áp sử dụng trong trờng hợp này nhiều làm tăng vốn đầu t kinh tế và tổn thất điện năng. + ở điều kiện bình thờng khi S TMAX = 88.37 MVA thì công suất vẫn phải truyền từ bên cuộn trung sang cuộn cao của các máy biến áp liên lạc. 1.2. Phơng án 2: Trong phơng án này ta sử dụng: - Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F 1 +B 1 ) lên thanh góp điện áp 220 kV. - Hai máy biến áp tự ngẫu B 2 , B 3 làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp. - Bộ máy phát + máy biến áp (F 4 +B 4 ) đợc ghép lên thanh góp điện áp 110 kV. *Ưu điểm: - Đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho các phụ tải ở các cấp điện áp. - Do ghép bộ (F 1 +B 1 ) lên thanh góp điện áp 220 kV nên điện năng không phải truyền qua 2 lần biến áp nh phơng án 1. *Nhợc điểm: - Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên vốn đầu t lớn hơn phơng án 1. - Do chủng loại khác nhau nên quá trình thay thế, sửa chữa gặp nhiều khó khăn. eBook for You [...]... thất điện năng trong máy biến áp của phương án này là: A = A1 + A2 = 5,03.106 + 1,98.106 = 7,01.106 kWh 3.3 Tổng kết tổn thất điện năng của các phương án: Qua quá trình tính toán tổn thất điện năng của 3 phương án ta được bảng kết quả sau: Phương án Tổn thất điện năng (kWh) Phương án 1 3,93.106 Phương án 2 7,01.106 - 27 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa eBook for You đồ án môn học nhà máy điện đồ án môn học. .. You đồ án môn học nhà máy điện Lấy kb= 1 ,4 - 2 máy biến áp 3 pha 2 dây quấn loại T - 80 + Máy B1 giá 3600.106 đồng /máy + Máy B4 giá 2080.106 đồng /máy Lấy kb = 1,5 Tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án 2 là: VB = [1 ,4. 9120.2 + 1,5.(3600+2080).1].106 = 340 56.106 đồng 3.2.2.2 Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: - Cấp điện áp 220 kV gồm 5 mạch máy cắt SF6 loại 3AQ1- 145 /40 00 Giá: 1125.106 đồng/ máy. .. 35 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa eBook for You đồ án môn học nhà máy điện 4. 1 Phương án 1: Ta có: VB= 21 041 ,4. 106 đồng VTBPP= 146 25.106 đồng A = 3,93.106 kWh Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 là: P1 = (0,06 21 041 ,4 + 0,08. 146 25).106 + 500.3,93.106 = 43 97,5.106 đồng 4. 2 Phương án 2: Ta có: VB= 340 56.106 đồng VTBPP= 15075.106 đồng A = 7,01.106 kWh Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 là: P2... liên lạc: I cb = 1 ,4. 0,5 SdmB 3.U dmH = 1 ,4. 0.5 200 = 7,7 kA 3.10,5 - 30 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa eBook for You đồ án môn học nhà máy điện đồ án môn học nhà máy điện Chương III I Chọn máy cắt điện: 1.1 Phương án 1: Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp định mức của máy cắt: Uđm Uđm mạng - Dòng điện định mức của máy cắt: Iđm Icb - Dòng điện cắt định mức của máy cắt: Iđm cắt ... ATTH- 160 Giá 740 0.106 đồng/ máy Lấy kb= 1 ,4 - 2 máy biến áp 3 pha 2 dây quấn loại T - 80 Giá 2080.106 đồng/ máy Lấy kb = 1,5 Tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án 1 là: VB = (1 ,4. 740 0.2 + 1,5.2080.2).106 = 21 041 ,4. 106 đồng 3.1.2.2 Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: - Cấp điện áp 220 kV gồm 4 mạch máy cắt SF6 loại 3AQ1- 245 /40 00 Giá: 1125.106 đồng/ máy - Cấp điện áp 110 kV gồm 9 mạch máy cắt SF6... phụ tải của n máy biến áp theo biểu đồ thời gian ti SđmB: Công suất định mức của một máy biến áp T: Thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (T=8760 h) 3.1.2 Đối với máy biến áp tự ngẫu 3 pha: 2 2 SCi STi S2 365 24 A = n.P0 T + (PN-C S2 + PN-T S2 + PN-H S2Hi ).t i n 0 dmB dmB dmB - 23 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa (2) eBook for You đồ án môn học nhà máy điện đồ án môn học nhà máy điện Trong đó:... -123/3150 Giá: 675.106 đồng/ máy - Cấp điện áp 10,5 kV gồm 7 mạch máy cắt SF6 loại 8FG10- 12/12500 Giá: 45 0.106 đồng/ máy Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (chủ yếu là máy cắt) của phương án 1 là: VTBPP = (1125.5 + 675.12 + 45 0.2).106 = 146 25.106 đồng Tổng vốn đầu tư cho phương án 1 là: V1=VB+VTBPP = (21 041 ,4 + 146 25).106 = 35666 ,4. 106 đồng 3.2 Phương án 2: 3.2.1 Sơ đồ nối điện chi tiết: BVSLTG... phương án ta loại bỏ phương án 3 còn lại hai - 11 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa eBook for You 1.3 Phương án 3: đồ án môn học nhà máy điện phương án 1, 2 và để chọn ra phương án tối ưu ta tiếp tục tính toán và so sánh 2 phương án còn lại nhằm chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế II Chọn máy biến áp cho các phương án: Một số nguyên tắc: Với máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ máy phát máy biến áp thì chọn theo... non tải *Cuộn hạ: Cuộn hạ B2 tải một lượng công suất: - 16 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa eBook for You đồ án môn học nhà máy điện đồ án môn học nhà máy điện 16.8 + 15) = 119,77 MVA 4 Trong thực tế, trong trường hợp sự cố, cuộn hạ B2 có thể tải một lượng công suất: SHB2=.kQTSC.SđmB2= 0,5.1 ,4. 160 = 112 MVA Vậy, để B2 không bị quá tải phải giảm công suất phát của máy phát F1, F2 đi một lượng: S = 119,77... kỹ thuật Phí tổn vận Chi phí tính A Vốn đầu tư V 6 Phương án hành P toán Z, 10 kWh 106 đồng 6 6 10 đồng/năm 10 đồng 1 35666 ,4 4397,5 9 747 ,46 3,93 2 49 131,0 67 54, 36 141 24, 01 7,01 VI Nhận xét: Qua bảng kết quả trên ta thấy phương án 1 có chi phí tính toán nhỏ hơn phương án 2 Về kỹ thuật cả hai phương án đều đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho các phụ tải song ta thấy sơ đồ nối điện phương án 1 đơn giản . trong ngày t(h) CS 0-4 4-6 6-8 8-1 0 1 0-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 P NM , MW 204 204 204 216 216 192 240 240 240 192 P UF , MW 8.4 8.4 9 12 12 9.6 10.2 10.2 8.4 7.8 P UT , MW 45.6 45.6 53.2 64.6 64.6 60.8 76 76 60.8 53.2 P td ,. gian (h) 0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24 P% 60 70 85 80 100 100 80 70 P NM (MW) 45.6 53.2 64.6 60.8 76 76 60.8 53.2 eBook for You đồ án môn học nhà máy điện - 4 - sinh. án môn học nhà máy điện - 20 - sinh viên Nguyễn Quốc nghĩa Bảng 2.7. Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA B2, B3 t(h) CS 0-4 4-6 6-8 8-1 0 1 0-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 4 S B1 = S B4 69 69 69 69 69 69 69 69 69 S CB2 =S CB3 0.27 -1 1.93 -1 3.45 -1 4.17 -2 3.29 6.00 24.33 35.46 -7 .38 S TB2 =S TB3 26.45 38.65 38.65 38.65 46.75 46.75 34.55 26.45 26.45 S HB2 =S HB3 26.72 26.72 25.20 24.48 23.47 52.75 58.88 61.91 19.07 Qua