ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 4 TỔ MÁY CÔNG SUẤT 224 MW (4x56 MW) Giáo viên hướng dẫn ĐÀO QUANG THẠCH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 4 TỔ MÁY CÔNG SUẤT 224 MW (4x56 MW) Giáo viên hướng dẫn ĐÀO QUANG THẠCH.Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện được chia làm 7 chương: Chương I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chương II: Chọn sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện. Chương III: Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng. Chương IV: Tính toán kinh tếkỹ thuật và chọn phương án tối ưu. Chương V: Tính toán dòng điện ngắn mạch. Chương VI: chọn dây dẫn và khí cụ điện Chương VII: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng.

Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 1 LỜI NÓI ĐẦU * * * Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện em được nhà trường và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 224 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: cấp điện áp máy phát 10 kV, phụ tải trung áp 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV. Sau thời gian làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Đào Quang Thạch đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh viên: Nguyễn Ngọc Tài eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 1 C C H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G I I T T Í Í N N H H T T O O Á Á N N P P H H Ụ Ụ T T Ả Ả I I V V À À C C Â Â N N B B Ằ Ằ N N G G C C Ô Ô N N G G S S U U Ấ Ấ T T Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 224 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: cấp điện áp máy phát 10 kV, phụ tải trung áp 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV. Ta chọn máy phát điện loại CB-465/210-16 có các thông số sau: S Fđm (MVA) P Fđm (MW) cos đm U Fđm (kV) I Fđm (kA) X d ’’ X d ’ X d 66 56 0,85 10,5 3,64 0,21 0,21 0,91 Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P max ) và hệ số (cos tb ) của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau: P%.P max S(t)= 100.cosφ tb Trong đó : S (t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA) eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 2 P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW) cos tb : Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải 1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có: P Fđm = 56 MW , cos tbđm = 0,85. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : 65,88 d     P 56 Fdm S Fdm cos 0,85 m MVA Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 4P Fđm = 4.56 = 224 MW hay S NMđm = 4S Fđm = 4.65,88 = 263,53 MVA Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính được công suất phát ra của nhà máy từng thời điểm là: dm NM NM cos P S   )t( )t( với NMdm NM )t(NM P 100 %P P  Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1: Bảng 1-1 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P NM % 80 85 100 85 100 100 85 85 P NM 179,2 190,4 224 190,4 224 224 190,4 190,4 S NM 210,82 224 263,53 224 263,53 263,53 224 224 eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 3 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy: 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hinh1.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy  = 1,6% công suất định mức của nhà máy với cos tddm = 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy và được coi là hằng số với công thức : S td(t) =.S NM = 0,016.263,53 = 4,22 (MVA) 1-3.Đồ thị phụ tải địa phương cấp điện áp U F ( 10 kV ) Phụ tải địa phương của nhà máy có diện áp 10 kV, công suất cực đại P Ufmax = 8,6 MW, cos tb = 0,85: bao gồm 1 kép*3 MW*3 km và 3 đơn*2MW*3 km. Để xác định đồ thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và theo công thức: S NM (MVA) t(h) eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 4 tb )t( Uf )t( Uf cos P S   với maxUf Uf )t(Uf P 100 %P P  Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và đồ thị phụ tải địa phương cho ở hình 1-2. Bảng 1-2 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P Uf % 60 60 100 75 80 85 70 70 P Uf 5,16 5,16 8,6 6,45 6,88 7,31 6,02 6,02 S Uf 6,07 6,07 10,12 7,59 8,09 8,60 7,08 7,08 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 kV) Nhiệm vụ thiết kế đã cho P 110max = 100 MW và cos tb = 0,84: gồm 1 kép*32 MW và 3 đơn*24 MW. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức: S Uf (MVA) t(h) eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 5 110( ) 110( ) cos t t tb P S   với max110 )t( 110 P 100 %P P  Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía trung áp cho ở hình 1-3 Bảng 1-3 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P 110 % 60 70 85 80 100 85 65 65 P 110 60 70 85 80 100 85 65 65 S 110 71,43 83,33 101,19 95,24 119,05 101,19 77,38 77,38 0 20 40 60 80 100 120 140 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.3. Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV 1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 kV). Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 86 km. Tổng công suất hệ thống S HT =2550 MVA với điện kháng định mức S 110 (MVA) t(h) eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 6 X HT =0,9. Dự trữ quay của hệ thống S dtHT =204 MVA. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: S NM(t) = S Uf(t) + S 110(t) + S VHT(t) + S td(t) Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: S VHT(t) = S NM(t) - {S Uf(t) + S 110(t) + S td(t) } Từ đó ta lập được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-4 và đồ thị phụ tải trên hình 1-4. Bảng 1-4 t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 S NM 210,82 224,00 263,53 224,00 263,53 263,53 224,00 224,00 S td 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 S 110 71,43 83,33 101,19 95,24 119,05 101,19 77,38 77,38 S Uf 6,07 6,07 10,12 7,59 8,09 8,60 7,08 7,08 S VHT 129,11 130,38 148,00 116,96 132,17 149,52 135,32 135,32 eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.4. Đồ thị phụ tải phát về hệ thống 1-6. Nhận xét chung. Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực đại có trị số là: S Ufmax = 10,12 MVA S 110max = 119,05 MVA S VHTmax = 149,52 MVA Tổng công suất định mức của hệ thống là 2550 MVA, dự trữ quay của hệ thống S dtHT = 204 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống S VHTmax = 149,52 MVA. Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như sau: S VHT (MVA) t(h) eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 8 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S(MVA) t(h) S NM S VHT S VHT S 110 S 110 S Uf S td eBook for You Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 9 C C H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G I I I I L L Ự Ự A A C C H H Ọ Ọ N N P P H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G Á Á N N N N Ố Ố I I Đ Đ I I Ệ Ệ N N C C H H Í Í N N H H Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế cao mà còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phương ở cấp điện áp Uf có: S Ufmax = 10,12 MVA S Ufmin = 6,07 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có: S 110max = 119,05 MVA S 110min = 71,43 MVA Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 kV có: S VHTmax = 149,52 MVA S VHTmin = 116,96 MVA Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phương phía điện áp máy phát được cấp bằng điện áp đầu cực máy phát là 10 kV. Công suất được lấy từ đầu cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa phương. Trong trường hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương. Nhà máy có ba cấp điện áp là 10 kV; 110 kV; 220 kV, trong đó lưới 110kV và 220kV đều là lưới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu . Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau: eBook for You [...]... bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau: t(h) ScB2 StB2 ShB2 ∆A2i 0-6 6-8 8-12 12- 14 64, 55 65,19 74, 00 58 ,48 -29,12 -23,16 - 14, 23 -17,21 35 ,44 42 ,03 59,77 41 ,27 23792 27320 44 415 23907 14- 18 18-20 20-22 22- 24 66,09 74, 76 67,66 67,66 -5,31 - 14, 23 -26, 14 -26, 14 60,78 60,53 41 ,52 41 ,52 41 929 45 463 28263 28263 Ta được: A2 = A2i = 263,352 MWh Tổn thất điện năng trong các máy biến áp... PA = 4, 165.109 +3,529.109 = 7,6 94. 109 đồng Bảng kết quả tính toán kinh tế của hai phương án ở bảng 4- 4: Phương án Vốn đẩu tư V Bảng 4- 4 Phí tổn vận hành P ( x109 đ ) ( x109 đ ) I 50 ,42 4 6,96 II 49 ,588 7,696 Qua trên ta chọn phương án II là phương án tối ưu cho bản đồ án thiết kế này do VII < VI Nguyễn Ngọc Tài 31 eBook for You * Chi phí do tổn thất điện năng : Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG V TÍNH TOÁN DÒNG... = 2.( 744 ,16 + 263,352) = 2015,0 24 MWh Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là: AI = AB4 + AB3 + 2 ATB1,2 = 2.(2396,56 + 2015,0 24) = 8823,17 MWh Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phương án: Tổn thất điện năng A(MWh) Phương án I 6800,61 Phương án II Nguyễn Ngọc Tài eBook for You Bảng 3-6: 8823,17 22 Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN KT-KT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI... SB4  2 Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SCHB1  SCHB2  SCCB1  SCTB1  SCCB2  SCTB2 Kết quả tính toán cho trên bảng 3 -4: Nguyễn Ngọc Tài 14 eBook for You Sđm Đồ án nhà máy điện Bảng 3 -4 t(h) SB3=SB4 ScB1 StB1 ShB1 0-6 64, 83 32, 14 3,30 35 ,44 6-8 64, 83 32,77 9,25 42 ,03 8-12 64, 83 41 ,59 18,18 59,77 12- 14 64, 83 26,06 15,20 41 ,27 14- 18 64, 83 33,67 27,11 60,78 18-20 64, 83... P0.8760 = 85.8760 = 744 600 kWh = 744 ,6 MWh Thành phần thứ hai : A2 = A2i = 365 2 2 2 (PN-C SiC + PN-T SiT + PN-H SiH ).ti 2 SdmT Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau: 0-6 64, 83 32, 14 3,30 35 ,44 130 34 6-8 64, 83 32,77 9,25 42 ,03 1 749 6 8-12 64, 83 41 ,59 18,18 59,77 346 11 12- 14 64, 83 26,06 15,20 41 ,27 16307 14- 18 64, 83 33,67 27,11 60,78 350 84 18-20 64, 83 42 ,35 18,18 60,53... 20-22 64, 83 35,25 6,28 41 ,52 1 748 2 22- 24 64, 83 35,25 6,28 41 ,52 1 748 2 Ta được: A2 = A2i = 187,023 MWh Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là: ATB1,2 = 2.( A1 +A2) = 2.( 744 ,16 + 187,023) = 1862,37 MWh Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là: AI = AB4 + AB3 + 2 ATB1,2 = 2 541 ,68 + 2396,56 + 1862,37 = 6800,61 MWh II-Phương án II (hình 2-2) 1 Tổn thất điện. .. SB3 = 64, 83 MVA = hằng số 64, 832 8760 = 2396,56 MWh Suy ra : AB3 = 0,07 8760 + 0,31 802 2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4 Tương tự như tính AB3, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-80 242 /10,5 có: Nguyễn Ngọc Tài 19 eBook for You giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ Đồ án nhà máy điện P0 = 80 kW; PN = 320kW; SB4 = 64, 83 MVA... sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 12 eBook for You Nhận xét : - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG III CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN... cắt cho ở bảng 4- 3 Bảng 4- 3 Cấp điện Ilvcb Loại U I Icắt Ilđđ áp Phương án Dòng Đại lượng định mức (kA) máy (kV) (kA) (kA) (kA) cắt (kV) 220 245 4 40 100 110 0,357 3AQ1 145 4 40 100 3,8 8BK41 12 12,5 80 225 220 0,392 3AQ1 245 4 40 100 110 0,318 3AQ1 145 4 40 100 10,5 II 3AQ1 10,5 I 0,392 3,8 8BK41 17,5 12,5 80 225 4- 2 So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án *Vốn đầu tư cho một phương án là: V = VB... sơ đồ nối điện Tương tự như phương án I ở cấp điện áp 220 kV ta dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp Cấp điện áp 110 kV dùng hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng như sơ đồ hình 4- 2 Nguyễn Ngọc Tài 29 Đồ án nhà máy điện Sơ đồ nối điện phương án 2: 110kV B1  F1 B3 B2  F2  F3 B4 eBook for You 220 kV  F4 Hình 4- 2 2 Tính toán hàm chi phí tính toán a) Vốn đầu tư Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phương án này . 19 S CT-B2 = S 110max - (S B3 + S B4 ) = 119,05 - 2.64,83 = -1 0,61 MVA - Phía hạ áp: S CH-B2 = S Fđm - S Uf - S td /4 = 56,735 MVA - Phía cao áp: S CC-B2 = S CH-B2 - S CT-B2 = 56,735. tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và đồ thị phụ tải địa phương cho ở hình 1-2 . Bảng 1-2 t 0-6 6-8 8-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 P Uf % 60 60 100 75 80 85 70 70. được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía trung áp cho ở hình 1-3 Bảng 1-3 t 0-6 6-8 8-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 P 110 % 60 70 85 80 100 85 65