Đồ án nhiệt điện 4 tổ máy công suất 100 mw

Ngày nay, điện năng trở thành 1 phần quan trọng trong cuộc sống của mỗi con người, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện được cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải cần phải xây thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết. Xuất phát từ thực tế và cùng với kiến thức chuyên nghành đã được học ,em đã được giao thực hiện Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW.

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện năng trở thành 1 phần quan trọng trong cuộc sống của mỗi con người, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện được cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải cần phải xây thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế - kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết. Xuất phát từ thực tế và cùng với kiến thức chuyên nghành đã được học ,em đã được giao thực hiện Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW. Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của cô giáo bộ môn và các bạn trong lớp em đã hoàn thành bản thiết kế. Tuy nhiên do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đò án này được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn Th.s: Phùng Thị Thanh Mai cùng toàn thể các thầy, cô trong khoa Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này. Sinh viên 1 Quyenanh55@gmail.comChương 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY Trong hệ thống điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất là rất cần thiết. Dưới đây ta sẽ tiến hành chọn máy phát điện cho nhà máy; tính toán cân bằng công suất và vẽ đồ thị phụ tải dựa trên bảy các nguyên tắc. 1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo đề bài yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy điện gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy bằng P đmF = 100 MW. Tra bảng 1.1: Máy phát điện tuabin hơi trang 113 – Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS-TS Phạn Văn Hòa, ta chọn máy phát loại TBϕ -100-3600 có các thống số ghi trong bảng dưới đây: Bảng 1.1: Thông số máy phát điện Loại máy phát S đm, MVA P đm , MVA U đm , kV n, vg/ph cosα đm I đm , kA X'' d X' d X 2 TBϕ -100- 3600 117,5 100 10,5 3600 0,85 6,475 0,1593 0,224 3 0,194 5 1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Từ bảng biến thiên công suất ta thấy các cấp điện áp được cho theo phần trăm công suất tác dụng P max , ta tính toán theo công thức sau: max %( ) ( ) 100 P t P t P = , MW ( ) ( ) cos P t S t φ = , MVA Trong đó: P max : công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA cosφ : hệ số công suất của phụ tải. 1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát U F 2 Phụ tải cấp điện áp máy phát: P UFmax = 17 MW; cosφ= 0,84 => MVA P S UF UF 24,20 84,0 17 cos max max === ϕ Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian: T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 P UF (%) 80 70 70 80 90 100 100 90 80 P UF (MVA) 13,6 11,9 11,9 13,6 15,3 17 17 15,3 13,6 S UF (MVA) 16,19 14,17 14,17 16,19 18,21 20,24 20,24 18,21 16,19 1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) Phụ tải cấp điện áp trung U T : P UTmax = 160 MW; cosφ= 0,85 => 24,188 85,0 160 cos max max === ϕ UT UT P S (MVA) Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian: T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 P UT (%) 90 80 90 90 100 90 90 90 80 P UT (MVA) 144 128 144 144 160 144 144 144 128 S UT (MVA) 169,41 150,59 169,41 169,41 188,24 169,41 169,41 169,41 150,59 1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV) Phụ tải cấp điện áp cao U C : P UCmax =100MW; cosφ= 0,86 => 28,116 86,0 100 cos max max === ϕ UC UC P S (MVA) Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian: T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 P UC (%) 80 90 90 100 90 90 90 80 80 P UC (MVA) 80 90 90 100 90 90 90 80 80 S UC (MVA) 93,023 104,65 104,65 116,28 104,65 104,65 104,65 93,02 93,02 1.2.4. Tính toán công suất phát của nhà máy điện Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi máy có công suất định mức P đmF = 100 MW. Công suất đặt của toàn nhà máy là: P TNM = 4x100 = 400 MW. 3 Công suất phát của nhà máy điện được tính theo công thức: %( ) ( ) 100 TNM FNM P t P t P = , MW ( ) ( ) , cos NM FNM P t S t MVA ϕ = P TNMmax = 400 MW, cosφ = 0,85 NMmax TNMmax P 400 S = = =470,59 MVA cosφ 0,85 Kết quả tính toán cho từng mốc thời gian: T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 P TNM (%) 80 90 90 95 100 90 100 90 80 P TNM (MVA) 320 360 360 380 400 360 400 360 320 S TNM (MVA) 376,47 423,53 423,53 447,06 470,59 423,53 470,59 423,53 376,47 1.2.5. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy Phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 9% điện năng phát ra của nhà máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày: S td (t) = . ( ) % . 0.4 0.6 100 cos dmf NM td NM n P S t S α ϕ   × + ×  ÷   Trong đó : - α : số phấn trăm lượng điện tự dùng , α =9%; cosϕ td = 0,83 -S td (t) : công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA. -S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA. Công suất tự dùng của nhà máy: T (h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S TNM (MVA) 376,47 423,53 423,53 447,06 470,59 423,53 470,59 423,53 376,47 S td (MVA) 41,84 44,9 44,9 46,44 47,97 44,9 47,97 44,9 41,84 4 1.2.6Công suất phát về hệ thống Công suất của nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm (t) được tính theo công thức S VHT (t) = S TNM (t) – [S td (t) + S UF (t) + S UT (t) + S UC (t)] Trong đó: S VHT (t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA S TNM (t) - Công suất toàn nhà máy tại thời điểm t S td (t) - Công suất tự dùng tại thời điểm t Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy. Phụ tải thanh góp cao áp S TGC (t) S TGC (t) = S VHT (t) + S UC (t). Ta có bảng sau: T (h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 S TNM (MVA) 376,47 423,53 423,53 447,06 470,59 423,53 470,59 423,53 376,47 S UF (MVA) 16,19 14,17 14,17 16,19 18,21 20,24 20,24 18,21 16,19 S UT (MVA) 169,41 150,59 169,41 169,41 188,24 169,41 169,41 169,41 150,59 S UC (MVA) 93,02 104,65 104,65 116,28 104,65 104,65 104,65 93,02 93,02 S TD (MVA) 41,84 44,9 44,9 46,44 47,97 44,9 47,97 44,9 41,84 S VHT (MVA) 56,01 109,22 90,4 98,74 111,52 84,33 128,32 97,99 74,83 S TGC (MVA) 149,03 213,87 195,05 215,02 216,17 188,98 232,97 191,01 167,85 Ta có đồ thị sau: 5 S(MVA) t(h) 1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 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 lớn lao mà còn phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật . Cơ sở để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện và lưới điện Khi xây dựng phương án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau: • Nguyên tắc 1: Tỉ lệ phần trăm công suất phụ tải địa phương so với công suất định mức máy phát: phụ tải địa phương nhỏ hơn 15% công suất nhà máy điện nên không có thanh góp điện áp máy phát. Do nguyên tắc 1 không có thanh góp điện áp máy phát nên ta không cần xét đến nguyên tắc 2 • Nguyên tắc 3: Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất(ở đây 2 cấp điện áp đều ≥110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp). 6 %1512,10100. 100.2 24,20 100. .2 max ≤== đmF UF S S Hệ số có lợi: C T C U -U 220-110 α= = =0,5 U 220 Do đó ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa phát công suất lên hệ thống. Nguyên tắc 4: Khi lưới U c và U T là lưới điện trung tính nối đất trực tiếp , hệ số có lợi ≤ 0,5 thì khi đó nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc . • Nguyên tắc 5: Do S UTmax =188,24 MVA là phụ tải lớn nên phải dùng máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp. Ở đây, ta chọn máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc • Nguyên tắc 6: Vì MVA . Lượng công suất trao đổi giữa các phía cao- trung là không quá lớn nên có thể đặt các bộ MF-MBA hai cuộn dây ở hai phía điện áp được sắp xếp tương ứng công suất phụ tải của chúng, còn hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc không nối trực tiếp với máy phát điện. • Nguyên tắc 7: Vì công suất của một tổ máy lớn nên không thể ghép một số MF chung một MBA Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau: Các phương án: Phương án 1: B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 220kV 110kV Ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu tăng áp để làm liên lạc giữa điện áp cao và điện áp trung . Công suất được truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp , đồng thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngược lại. 7 96,7128,11624,188 maxmax =−=− UCUT SS Ưu điểm: - Số lượng và chủng loại máy biến áp ít giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp cao nên giá thành rẻ, có lợi về mặt kinh tế Nhược điểm: - Tổn thất công suất lớn. Phương án 2: 220kV 110kV B4 F4 F2 B2 B1 F1F3 B3 TD Ưu điểm: - Bố trí nguồn và tải cân đối - Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ - Đảm bảo về mặt kĩ thuật, cung cấp điện liên tục - Vận hành đơn giản Nhược điểm : -Bộ máy phát - máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vào bảo dưỡng sửa chữa - Chi phí tăng lên Phương án 3: 220kV 110kV B3 B4 F3 F4 F1 F2 B2 B1 B6 B5 10,5kV 8 Ưu điểm: - Đảm bảo cung cấp điện liên tục Nhược điểm: - 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 dâyy chung lớn so với công suất của nó. Nhận xét: Qua 3 phương án trên ta thấy rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn phương án còn lại. Hơn nữa vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và 2 để tính toán nhằm chọn sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy. 9 Chương 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP Để chọn máy biến áp ta tiến hành các bước sau: tiến hành chọn sơ bộ máy biến áp sau đó kiểm tra các điều kiện quá tải của máy biến áp, phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp và tính tổn thất công suất trong máy biến áp. Ngoài ra ở chương này ta tiến hành chọn kháng phân đoạn và tính dòng điện cưỡng bức trên các mạch. I. TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 1 B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 220kV 110kV Hình 2.1: Sơ đồ nối dây phương án 1 I.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT I.1.1. Chọn máy biến áp a. Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây Máy biến áp B3 và B4 được chọn theo điều kiện: max bo dmF td 1 S S .S n = - Trong đó : max td S : công suất tự dùng lớn nhất. n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 4. S dmF : công suất của một tổ máy phát. Áp dụng để tính toán ta có : 51,10597,47. 4 1 5,117 43 =−== bobo SS MVA 10 [...]... 188, 24 1 04, 65 16÷18 169 ,41 1 04, 65 18÷20 169 ,41 1 04, 65 20÷22 169 ,41 93,02 22÷ 24 150,59 93,02 109,22 90 ,4 98, 74 111,52 84, 33 128,32 97,99 74, 83 SCT(MVA) SCC(MVA) SCH(MVA) 31.95 21.76 53.71 22. 54 54. 18 76.72 31.95 44 .77 76.72 31.95 54. 76 86.71 41 .37 55.33 96.7 31.95 41 . 74 73.69 31.95 63.73 95.68 31.95 42 .75 74. 7 22. 54 31.17 53.71 1.1.3 Kiểm tra quá tải Vì 2 máy biến áp B3 và B4 đã được chọn lớn hơn công suất. .. -12,72 SCC(MVA) SCH(MVA) 74, 52 71,21 106, 94 94, 22 97,53 94, 22 107,51 1 04, 05 108,09 1 14, 2 94, 49 91,18 116 ,49 113,18 95,51 92,2 83,93 71,21 Bảng Phân bố công suất cho máy biến áp 1.1.3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI Vì 2 máy biến áp B3 và B4 đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 máy này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với B3 và B4 ta không cần kiểm tra... kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó, đối với nhà máy Nhiệt Điện công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng: 1 1 Sbô = S F đm − S td max = 100 − 47 ,97 = 88 ,01 4 4 11 MVA b Phân phối công suất cho máy biến áp liên lạc Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu... 8÷10 -3,31 97,53 94, 22 1112 ,4 3 10÷12 -3 ,46 107,51 1 04, 05 1125,8 12÷16 6,11 108,09 1 14, 2 1223 ,4 2 Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ∆AN 24 = ∑ ∆AiN = 10210,82 KWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp: ∆AB1 = ∆AB 2 = 120.8760 + 365.10210,82 = 47 78,15 MWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của các MBA liên lạc: ∆ATN = ∆AB1 + ∆AB 2 = 9556,3 MWh Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng: ∆A1... ∑SboC(MVA) ∑SboT(MVA) 0 4 169 ,41 93,02 4 8 150,59 1 04, 65 8÷10 169 ,41 1 04, 65 10÷12 169 ,41 116,28 12÷16 188, 24 1 04, 65 16÷18 169 ,41 1 04, 65 18÷20 169 ,41 1 04, 65 20÷22 169 ,41 93,02 22÷ 24 150,59 93,02 56,01 0,00 176,02 109,22 0,00 176,02 90 ,4 0,00 176,02 98, 74 0,00 176,02 111,52 0,00 176,02 84, 33 0,00 176,02 128,32 0,00 176,02 97,99 0,00 176,02 74, 83 0,00 176,02 SCT(MVA) -3,31 -12,72 -3,31 -3 ,46 6,11 -3,31 -3,31... máy cắt cấp điện áp 10,5 kV là: 2;Giá thành mỗi mạch là: 0,9.109 đ Ta có: VTBPPII = (6 .4, 2 + 8.1,8+ 2.0,9).109 = 41 ,4. 109 đ Vậy tổng vốn đầu tư của phương án I theo (4. 1) là: VII = VBII + VTBPPII = (85, 344 +41 ,4) .109 = 126, 744 .109 đ 2 Chi phí vận hành hàng năm Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa theo (4. 2a)là: a%.V 8, 4. 126, 744 .109 P1 = = 10, 65.109 100 100 = đ/năm Chi phí do tổn thất hàng... 100 = = 0, 04 S N 2500 Điện kháng của đường dây tính từ thanh góp nhà máy tới hệ thống: Lấy điện kháng của đường dây từ thanh góp nhà máy đến hệ thống xo = 0 ,4 (Ω/km) X L S 0 ,4. 100 100 X D = 0 × cb = × = 0,0378 2 2 U2 2302 cb * Máy biến áp hai cuộn dây Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây : X = B U % N 100 × S cb S dmB = 10,5 100 × = 0,0 84 100 125 * Máy biến áp tự ngẫu: Điện áp ngắn mạch các... =20,5 NH NC-H NT-H NC-T 2 2 U ( ( ) ) Điện kháng thay thế: X = U C X = T X = H % NC 100 U NT U NH 100 S cb = S dmMBATN % 100 × × S cb 11 100 × = 0, 044 100 250 =0 S dmMBATN % × S cb S = dmMBATN 20,5 100 × =0,082 100 250 * Máy phát điện Điện kháng máy phát điện: X =X" × G d S S cb dmMPD =0,1593× 100 =0,1356 117,5 Để chọn các khí cụ điện và dây dẫn trong các mạch ở các cấp điện áp một cách chính xác ta cần...   145 145  ∆PNH = 0,5  + − 290 ÷ = 43 5kW 2 2  0,5 0,5  Ta có bảng kết quả sau: 22 T (h) 0 4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷ 24 SCT(MVA) SCC(MVA) SCH(MVA) 31,95 21,76 53,71 22, 54 54, 18 76,72 31,95 44 ,77 76,72 31,95 54, 76 86,71 41 ,37 55,33 96,7 31,95 41 , 74 73,69 31,95 63,73 95,68 31,95 42 ,75 74, 7 22, 54 31,17 53,71 ∆AN 1085,5 8 1122,6 7 1086,2 3 1096,2 1162,3 9 1083 ,4 7 1106,3 10 84, 3 8... 5226,06 = 147 82,36 II TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 2 16 MWh 16÷18 -3,31 94, 49 91,18 1108,5 8 18÷20 -3,31 116 ,49 113,18 1139,2 8 20÷22 -3,31 95,51 92,2 1109,8 6 22÷ 24 -12,72 83,93 71,21 1089,1 7 220kV B1 B3 TD F3 F1 110kV B2 F2 B4 F4 1 Chọn MBA và phân phối công suất 1.1 Chọn MBA a Chọn MBA 2 cuộn dây Máy biến áp B3 và B4 được chọn theo công thức sau: SB1 ≥ SđmF – STD ≈ SđmF Máy phát F3 và F4 có công suất định . 1 04, 65 116,28 1 04, 65 1 04, 65 1 04, 65 93,02 93,02 S TD (MVA) 41 , 84 44, 9 44 ,9 46 ,44 47 ,97 44 ,9 47 ,97 44 ,9 41 , 84 S VHT (MVA) 56,01 109,22 90 ,4 98, 74 111,52 84, 33 128,32 97,99 74, 83 S TGC (MVA) 149 ,03. 22- 24 P UT (%) 90 80 90 90 100 90 90 90 80 P UT (MVA) 144 128 144 144 160 144 144 144 128 S UT (MVA) 169 ,41 150,59 169 ,41 169 ,41 188, 24 169 ,41 169 ,41 169 ,41 150,59 1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện. 44 7,06 47 0,59 42 3,53 47 0,59 42 3,53 376 ,47 S td (MVA) 41 , 84 44, 9 44 ,9 46 ,44 47 ,97 44 ,9 47 ,97 44 ,9 41 , 84 4 1.2.6Công suất phát về hệ thống Công suất của nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm (t)