thiết kế nhà máy điện

Trong quá trình phát triển của một quốc gia thì điện năng là một trong những nguồn năng lượng không thể thiếu được. Điện năng phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động, trong mọi ngành nghề của xã hội. Để hiểu được tầm quan trọng của điện năng và vận hành tốt được hệ thống điện thì người giáo sư, tiến sĩ và các chuyên gia…của ngành điện góp phần không nhỏ, là một sinh viên ngành hệ thống điện em rất hiểu điều đó. Trong quá trình học tập trong nhà trường thì việc thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một công việc rất phức tạp, nó bao gồm nhiều yếu tố mang tính độc lập cao, đòi hỏi người thiết kế phải nắm bắt một cách tổng quát công việc mình làm, vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức đã tích góp được trong học tập và trên thực tế cũng như những ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến thiết kế thi công, công trình và vận hành. Thiết kế phần điện trong nhà máy điện (một khâu quan trọng của hệ thống điện) trong khi đang ngồi trên ghế nhà trường sẽ giúp em có được không ít kinh nghiệm để chuẩn bị trước khi ra công tác. Để hoàn thiện được đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện của Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt là thầy GS.TS. Lã Văn Út. Do còn hạn chế về những kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện. Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW. Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh cái của hệ thống nối với đường dây ) là 0,65. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải: + Phụ tải cấp điện áp máy phát có Uđm=10,5kV + Phụ tải điện áp trung có Uđm=110kV Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có Uđm=220kV. Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau: + Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay về hệ thống. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại. + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn. Tuy nhiên do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy thì do đó chỉ cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tương ứng với các thông số kĩ thuật khác như điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công suất cos, các điện kháng xd, xd... Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số như sau: Tra trong bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của P.GS. Nguyễn Hữu Khái.

LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình phát triển của một quốc gia thì điện năng là một trong những nguồn năng lượng không thể thiếu được. Điện năng phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động, trong mọi ngành nghề của xã hội. Để hiểu được tầm quan trọng của điện năng và vận hành tốt được hệ thống điện thì người giáo sư, tiến sĩ và các chuyên gia…của ngành điện góp phần không nhỏ, là một sinh viên ngành hệ thống điện em rất hiểu điều đó. Trong quá trình học tập trong nhà trường thì việc thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một công việc rất phức tạp, nó bao gồm nhiều yếu tố mang tính độc lập cao, đòi hỏi người thiết kế phải nắm bắt một cách tổng quát công việc mình làm, vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức đã tích góp được trong học tập và trên thực tế cũng như những ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến thiết kế thi công, công trình và vận hành. Thiết kế phần điện trong nhà máy điện (một khâu quan trọng của hệ thống điện) trong khi đang ngồi trên ghế nhà trường sẽ giúp em có được không ít kinh nghiệm để chuẩn bị trước khi ra công tác. Để hoàn thiện được đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện của Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt là thầy GS.TS. Lã Văn Út. Do còn hạn chế về những kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. MỤC LỤC Đồ án thiết kế nhà máy điện CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I. Chọn máy phát điện 3 II. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp 4 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP I. Lựa chọn máy biến áp 17 II. Tính tổn thất điện năng 32 III. Tính toán dòng cưỡng bức 41 CHƯƠNG III CHỌN MÁY CẮT - TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU I. Chọn máy cắt 48 II. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 52 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH I. Đặt vấn đề 60 II. Chọn điểm ngắn mạch 61 CHƯƠNG V Trường ĐH BK Hà Nội 2 Đồ án thiết kế nhà máy điện CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN I. Chọn máy cắt và dao cách ly 85 II. Chọn thanh dẫn và thanh góp 87 CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG I. Chọn sơ đồ nối điện 112 II. Chọn thiết bị tự dùng 112 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện. Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW. Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất Trường ĐH BK Hà Nội 3 Đồ án thiết kế nhà máy điện dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh cái của hệ thống nối với đường dây ) là 0,65. - Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải: + Phụ tải cấp điện áp máy phát có U đm =10,5kV + Phụ tải điện áp trung có U đm =110kV - Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có U đm =220kV. Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau: + Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay về hệ thống. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại. + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn. Tuy nhiên do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy thì do đó chỉ cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tương ứng với các thông số kĩ thuật khác như điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công suất cosϕ, các điện kháng x'd, x''d Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số như sau: Tra trong bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách " Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp " của P.GS. Nguyễn Hữu Khái. Bảng 1 Loại máy Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MV A P MW U KV Cos ϕ I KA x'' d x' d x d Trường ĐH BK Hà Nội 4 Đồ án thiết kế nhà máy điện THΦ- 120-2 3000 125 100 10,5 0,8 6,875 0,192 0,278 1,907 BIT- 450- 500 II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng tiêu thụ điện năng ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật này là tìm được đồ thị phụ tải và điều này 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 kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài việc 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 phát điện với nhau. 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 công suất cosϕ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức biểu kiến sau: S t = max p cosϕ × P% (1) Trong đó: S t là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA P% là công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại P max là công suất của phụ tải cực đại, MW Trường ĐH BK Hà Nội 5 Đồ án thiết kế nhà máy điện cosϕ là hệ số công suất của từng phụ tải 1. Phụ tải các cấp. 1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5kV Phụ tải cấp điện áp máy phát đã cho P max =16,4MW, cosϕ=0,8 Phụ tảI bao gồm các đường dây: 4kép x3,2 MW x4km 1đơn x1,2 MW x3km Theo đầu bài cho bảng biến thiên công suất tác dụng tại thời điểm t, tính theo phần trăm (%), áp dụng theo công thức (1) tính công suất biểu kiến của phụ tải ta có bảng kết quả sau. Bảng 2 t (h) 0 ÷ 6 6 ÷ 10 10 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24 P% 50 70 85 100 60 S UF (MVA) 10,25 14,35 17,425 20,5 12,3 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy phát. Trường ĐH BK Hà Nội 6 Đồ án thiết kế nhà máy điện 6 110 114 1118 2224 10,25 14,35 117,4253 2220,55 1212,31 (t) h S (MWA) 0 8 112 2220 4 Hình 1 1.2 Phụ tải điện áp trung 110kV Phụ tải điện áp trung đã cho P max =180MW, cosϕ=0,8 Phụ tảI bao gồm các đường dây: 1kép + 4đơn Tương tự tính công suất biểu kiến của phụ tải ở cấp điện áp máy phát ta có bảng kết quả sau. Bảng 3 T(h) 0 ÷ 4 4 ÷ 10 10 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24 P% 75 85 100 90 75 Trường ĐH BK Hà Nội 7 Đồ án thiết kế nhà máy điện S UT (MVA) 168,75 191,25 225 202,5 168,75 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải ở cấp điện áp trung. S (MVA) 225 191,25 202,5 168,7 168,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) Hình 2 2. Phụ tải toàn nhà máy Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là P đ =400MW, cosϕ=0,8 Công suất biểu kiến của toàn nhà máy được tính theo công thức: S tnm = §MF p cosϕ × P% (2) Dựa vào công thức (2) tính công suất biểu kiến của toàn nhà máy ta có bảng kết quả sau. Bảng 4 T (h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 70 90 85 100 70 S(MVA) 350 450 425 500 350 Trường ĐH BK Hà Nội 8 Đồ án thiết kế nhà máy điện Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải toàn nhà máy. S(MVA) 500 450 425 350 350 t(h) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 3 3. Tự dùng Trong nhà máy nhiệt điện thì phụ tải tự dùng chiếm một phần đáng kể khoảng (5÷8)% tổng công suất phát ra của nhà máy. Một cách gần đúng ta có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau: S td = α.S nmmax (0,4 + 0,6 maxnm nm S S ) Trong đó : S nmmax là công suất đặt của nhà máy,MVA S nm là công suất của nhà máy tại thời điểm t,MVA Trường ĐH BK Hà Nội 9 Đồ án thiết kế nhà máy điện α là số phần trăm lượng điện tự dùng, α = 0,07 Theo công thức trên thì phụ tải tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần, một thành phần không phụ thuộc vào phụ tải và một thành phần phụ thuộc vào phụ tải. Công suất biểu kiến của tự dùng nhà máy được tính theo công thức sau: S td = tnm(t) § MF §MF S nP % 0,4 0,6 nP 100 cos cos    ÷ α  ÷ × + × ϕ  ÷  ÷ ϕ   (3) Dựa vào công thức (3) ta có bảng kết quả sau. Bảng 5 T (h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 S tnm (t) 350 450 425 500 350 S td (MVA) 28,7 32,9 31,85 35 28,7 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải tự dùng. S (MVA) 35 32,9 31,85 28,7 28,7 T(h) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Trường ĐH BK Hà Nội 10 [...]... nối điện chính của nhà máy điện là một công việc rất quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy, dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái nhìn tổng quan về phần điện trong nhà máy Sơ đồ lựa chọn phải thoả mãn được Trường ĐH BK Hà Nội 14 Đồ án thiết kế nhà máy điện các yêu cầu cơ bản về kinh tế -kĩ thuật cũng như đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Yêu cầu kỹ thuật như đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện. .. là 283,95 MVA vì vậy nhà máy thiết kế rất quan trọng đối với phụ tải trung áp Nhà máy thiết kế với 4 máy phát và 3 cấp điện áp 220 kV, 110 kV, 10,5 kV, phụ tải điện áp máy phát (địa phương) chiếm so với công suất định mức của một máy phát là 10,25 =8,2% < 10% Các nhận xét này được dùng để 125 tính toán, lựa chọn sơ đồ nối điện ở phần sau III LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 1.Đề xuất các phương... LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Điện năng được sản xuất ở nhà máy điện được truyền tải đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi bằng các máy biến áp (MBA) tăng áp và giảm áp Vì vậy tổng công suất của máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất của máy phát điện Mặc dầu hiệu suất của máy biến áp tương đối cao nhưng tổn thất điện năng trong máy biến... suất giữa nhà máy với hệ thống trong chế độ làm việc bình thường, ngoài ra cũng phải xem xét những luồng công suất trao đổi trong chế độ sự cố - Một trong những máy phát điện công suất lớn nhất của nhà máy nối vào thanh góp điện áp máy phát nghỉ không làm việc (trường hợp này các máy còn lại phải làm việc với công suất định mức ) - Khi sự cố trong hệ thống điện, các máy phát điện của nhà máy cần thiết. .. phần V- MBA với điện áp cao 110kV trang 86 -sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của P.GS -Nguyễn Hữu Khái ) ta chọn loại MBA B1, B2 loại có TPДЦH SđmB = 125 MVA các thông số cho ở bảng sau: Bảng 11 LOẠI Sđm MÁY (MVA) Điện áp cuộn dây,kv Tổn thất,kw Trường ĐH BK Hà Nội 27 UN% I N% Đồ án thiết kế nhà máy điện ∆ P0 A TPДЦ 125 115 - 10,5 PN C-H 100 400 - 10,5 15 H 2 Máy biến áp tự ngẫu (máy biến áp...Đồ án thiết kế nhà máy điện Hình 4 4 Công suất phát về hệ thống Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát lượng công suất thừa lên hệ thống 220 kV Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy bằng tổng công suất tiêu thụ STNM(t)=STD(t)+SUF(t)+SUT(t)+ SVHT(t) Vậy công suất... 142,3 119,8 115,7 211,5 174,675 150,725 242 283,95 140,25 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị Trường ĐH BK Hà Nội 11 Đồ án thiết kế nhà máy điện S(MVA) 283,95 242 211,5 174,675 150,725 142,3 119,8 140,25 115,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 5 5 Đồ thị tổng của toàn nhà máy Trường ĐH BK Hà Nội 12 18 20 22 24 t (h) Đồ án thiết kế nhà máy điện S(MVA) 500 450 425 SHT 350 S ΤΝΜ 350 275,325 271,275 238,5 268... cấp điện cho phụ tảI trung áp sẽ khong cao Kết luận:từ các nhận xét sơ bộ ở các phương án trên cho they phương án III không thích hợp để chon làm phương án tói ưu , ta chỉ xét 2 phương án Ivà phương án II để so sánh chỉ tiêu về mặt kinh tế , kỹ thuật nhằm tìm ra một phương án tối ưu để tính toán và thiết kế cho nhà máy CHƯƠNG II Trường ĐH BK Hà Nội 18 Đồ án thiết kế nhà máy điện TÍNH TOÁN CHỌN MÁY... người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất đặt nhỏ mà vẫn đảm bảo được an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại, số lượng, công suất định mức, và hệ số biến áp MBA được chọn phải đảm bảo an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất Đối với nhà máy điện có phụ tải điện áp máy phát, cần tiến hành xây dựng... Nội 29 Đồ án thiết kế nhà máy điện Trong phương án này công suất truyền lên hệ thống chỉ do hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền lên phía cao 220 kV của một máy biến áp tự ngẫu là: Sc1 = Sc 2 = S ht 2 Công suất truyền lên trung áp 110 kV do hai bộ máy phát điện- máy biến áp và lượng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp