Đồ án thiết kế điện trong nhà máy điện

Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Chương I:Tính toán phụ tải và chọn sơ đồ nối dây Trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta phụ tải điện luôn thay đổi một cách liên tục,do đó việc cân bằng công suất phía nguồn phát và công suất bên phía phụ tải là hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tần số của hệ thống điện.Nếu tần số của Hệ thống điện không đúng với 50Hz( ở nước ta) thì có thể làm giảm tuổi thọ của các thiết bị tiêu thụ điện,nguy hiểm hơn nữa là làm hỏng thiết bị đó.Việc cân bằng công suất đó trở nên dễ dàng hơn với Đồ thị phụ tải. Đồ thị phụ tải được xây dựng trên các quy luật biến thiên của phụ tải,ví dụ trong một ngày thì vào giờ cao điểm nhu cầu sử dụng điện cao hơn so với các thời điểm khác trong ngày,hay là trong một năm thì mùa mưa nhu cầu sử dụng điện cao hơn so với mùa khô.Việc sử dụng Đồ thị phụ tải giúp việc vận hành nhà máy hiệu quả hơn,chọn máy biến áp,… Việc chọn sơ đồ nối dây thực chất là việc mà chúng ta chọn ra phương án tối ưu về mặt kĩ thuật và có hiệu quả kinh tế cao từ các phương án mà chúng ta đã đề xuất. 1.1 Chọn máy phát điện Căn cứ vào yêu cầu thiết kế: Nhà máy thủy điện cho gồm 4 tổ máy,công suất mỗi tổ máy phát bằng P đmF =50MW. Tra bảng 1.2 (1) ta chọn máy phát điện có thông số sau: Loại MF Thông số định mức Đơn vị tương đối S đm (MVA ) P đm (MW) cosφ U đm kV I đm kA n đm v/ph x’’ d x’ d x d CB-845/140- 44T 56 50,4 0,9 11 2,945 136,4 0,18 0,26 0,77 1.2 Tính toán cân bằng công suất 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát Điện áp cấp địa phương U đp =11kV. Công suất tác dụng lớn nhất P max =15MW,hệ số công suất cosφ=0,82. Gồm 4 kép công suất 3MW, dài 2km và 2 đơn công suất 1,5MW dài 1km. Bảng biến thiên phụ tải cấp máy phát cho dưới dạng % 1 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU P% MFĐ =.100 → = . Và Công suất toàn phần : S đp = Ta được bảng như sau: t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P% MFĐ (t) 70 85 80 85 85 100 90 70 (t) 10,500 12,750 12,000 12,750 12,750 15,000 13,500 10,500 S đp (t) 12,805 15,549 14,634 15,549 15,549 18,293 16,463 12,805 Từ các số liệu trên,ta xây dựng được đồ thị phụ tải ngày như sau: Thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải địa phương: 24 1 ax ax 365. . 365.(70.5+85.3+80.3+85.3+100.3+90.2+70.2) 6278( ) 100 i i i m m P t T h P = ∆ = = = ∑ 1.2.2 Phụ tải điện áp cấp trung áp (U T =110kV) P Tmax =55MW,cosφ=0,84.Gồm 4 kép công suất 13MW và 2 kép công suất 6,5 MW. Đồ án đã cho dưới dạng %.Tính toán về dạng có tên như sau: 2 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU P% UT =.100 → P UT =.P Tmax Và công suất biểu kiến : S UT == Ta có bảng số liệu tính toán như sau: t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P% UT (t) 70 80 90 100 80 90 80 70 P UT (t) 38,500 44,000 49,500 55,000 44,000 49,500 44,000 38,500 S UT (t) 45,833 52,381 58,929 65,476 52,381 58,929 52,381 45,833 Từ số liệu tính toán trên,ta xây dựng đồ thị phụ tải sau: 1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao ( U C =220kV) P Cmax =80MW; cosφ=0,83 .Gồm 4 kép công suất 20MW và 2 đơn công suất 10MW. Bảng biến thiên phụ tải cho dưới dạng %. P% UC =.100 → P UC =.P Cmax Và công suất toàn phần : S UC == Ta có bảng biến thiên phụ tải như sau : t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 3 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU P% UC (t) 90 90 90 80 80 90 100 90 P UC (t) 72 72 72 64 64 72 80 72 S UC (t) 86,747 86,747 86,747 77,108 77,108 86,747 96,386 86,747 Từ bảng số liệu vừa tính toán trên,ta xây dựng đồ thị phụ tải như sau: 1.2.3 Phụ tải tự dùng của nhà máy Hệ số tự dùng α TD =2%; cosφ=0,86 Với nhà máy thủy điện,thì công suất tự dùng được xác định theo công thức : =. Trong đó: S TD là phụ tải tự dùng. là lượng điện % tự dùng. là hệ số công suất phụ tải tự dùng. n- số tổ máy phát. – công suất tác dụng định mức của một tổ máy phát. Như vậy, công suất phụ tải tự dùng của nhà máy là : =.=4,688 MW 4 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Đồ thị phụ tải tự dùng : 1.2.4 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Công suất toàn nhà máy được xác định theo công thức : S ∑NM =S ∑MF Trong đó: S ∑NM - công suất tổng của nhà máy. S ∑MF – công suất tổng của các tổ máy. S ∑NM =4 x 56=224MVA Đồ thị phụ tải toàn nhà máy như sau: 1.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống 5 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm,không xét đến tổn thất trong máy biến áp: -S tnm (t)+S VHT (t)+S DP (t)+S UT (t)+S UC (t)+S TD (t)=0 Hay công suất phát về hệ thống là: S VHT (t)= S tnm (t)-[S DP (t)+S UT (t)+S UC (t)+S TD (t)] Dựa vào các số liệu trên ,ta có bảng số liệu sau(đơn vị là MVA): t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 S TNM (t) 224 224 224 224 224 224 224 224 S DP (t) 12.805 15.549 14.634 15.549 15.549 18.293 16.463 12.805 S UT (t) 45.833 52.381 58.929 65.476 52.381 58.929 52.381 45.833 S UC (t) 86.747 86.747 86.747 77.108 77.108 86.747 96.386 86.747 S TD (t) 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 S VHT (t) 73.927 64.635 59.002 61.179 74.274 55.343 54.082 73.927 Đồ thị công suất phát về hệ thống như sau: Cũng dựa vào bảng trên ,ta tổng hợp đồ thị phụ tải trên cùng một sơ đồ : 1.3Đề xuất các phương án nối điện 6 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 S TNM (t) 224 224 224 224 224 224 224 224 S DP (t) 12.805 15.549 14.634 15.549 15.549 18.293 16.463 12.805 S UT (t) 45.833 52.381 58.929 65.476 52.381 58.929 52.381 45.833 S UC (t) 86.747 86.747 86.747 77.108 77.108 86.747 96.386 86.747 S TD (t) 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 4.688 S VHT (t) 73.927 64.635 59.002 61.179 74.274 55.343 54.082 73.927 Bảng tổng hợp công suất phụ tải các phía Nhận xét : 1. =18,293MWA; =56MVA Và tỉ số .100=.100=16,33% >15% do đó cần phải có thanh góp điện áp MF(theo nguyên tắc 1). 2. =18,293MWA; =56MVA Khi nghỉ một máy phát thì máy phát còn lại vẫn đáp ứng đủ công suất cho phụ tải địa phương , do đó ta chỉ nên ghép nhiều nhất hai MF vào thanh góp cấp điện áp MF. 3. Lưới điện phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất và hệ số có lợi α===0,5.Ta sẽ dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc. 4. Từ số liệu trên =43,853MVA ; =65,476MVA;=56MVA ==0,783<1 và 1< ==1,169 < 2 Do đó ta chỉ nên ghép 0 hoặc 1 bộ MF-MBA vào bên trung. 5. Công suất dự trữ nóng của HT là =180MVA 4.S đmF >>3. SđmF ta có thể ghép 2 -3 MF với 1 MBA để làm giảm chi phí sao cho tổng công suất định mức của các MF bé hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống. Dựa vào các điều nhận xét trên,ta sẽ đề xuất 4 phương án nối điện như sau: Phương án I : 7 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Ở phương án này,ta không ghép bộ MF- MBA vào phía trung.Tận dụng ghép 2 MF với 1 MBA để làm giảm chi phí lắp đặt. Nhược điểm: Độ tin cậy của phương án chưa cao vì nếu như MBA 2 cuộn dây trên sơ đồ trên gặp sự cố thì không đảm bảo sự cung ứng điện cho phụ tải. Phương án II: Phương án này đưa ra để khắc phục nhược điểm của phương án 1 là làm tăng độ tin cậy của cung cấp điện,nhưng lại tăng chi phí hơn so với phương án 1 vì có thêm 1 MBA bộ của phía 220kV. Phương án III: 8 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Phương án này phía cao và trung mỗi bên sử dụng 1 bộ MBA-MF. Ưu điểm: Khi = thì do có bộ MF-MBA bên trung nên giảm bớt được công suất truyền từ bên phía tự ngẫu sang. Nhược điểm:Nếu tại thời điểm mà ≤ 52,381MVA thì công suất sẽ truyền ngược lại từ Trung về tự ngẫu gây nên tổn thất hai lần qua MBA,vì công suất của MF là 56MVA. Phương án IV: Ở phương án này sử dụng 3 bộ MBA-MF ở bên cao,1 bộ MBA- MF ở bên trung,cấp điện áp máy phát được lấy từ thanh góp hạ áp của 2 MBA tự ngẫu. Ưu điểm : Độ tin cậy cao. Nhược điểm: Quá nhiều MBA,chi phí quá tốn kém,không cần thiết. → Từ những nhận xét trên,ta nên giữ lại 2 phương án II và III để tính toán tiếp. 9 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Chương II:Tính toán chọn Máy biến áp Muốn truyền tải được điện năng đi xa thì chúng ta cần phải có máy biến áp, do đó nó là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện.Đặc biệt là các máy biến áp trong sơ đồ của nhà máy điện,chúng có công suất rất lớn do đó giá thành của chúng rất cao.Chúng ta luôn mong muốn số lượng của máy biến áp ít để làm giảm giá thành nhưng vẫn phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.Do đó việc tính toán chọn máy biến áp sao cho hợp lí cũng là một khâu hết sức quan trọng. I. Phương án II  Tính toán công suất bộ: ==56-=54,8MVA  Tính toán công suất phân bố các phía cho máy biến áp liên lạc: Từ công thức trên ,ta có bảng tính toán công suất phát về các phía như sau(đơn vị MVA): S UT (t) 45.833 52.381 58.929 65.476 52.381 58.929 52.381 45.833 10 [...]... cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN B3 nghỉ 4 Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát Nguồn cung cấp là máy phát điện F3 5 Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF3 28 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU 6 Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 11 kV Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến... phương án này có độ chênh lệch về vốn và chi phí vận hành hằng năm lớn hơn 5% do đó chúng không tương đương nhau về vốn Ta chọn phương án nối điện là phương án 2(sơ đồ nối dây thứ 3) để thiết kế và tính toán chọn khí cụ điện cho nhà máy điện được giao thiết kế 27 Chương Tấn Sang Đ4H2-EPU Chương IV:Tính toán ngắn mạch Ở trong chương này chúng ta tính toán dòng ngắn mạch ba pha để chọn các khí cụ điện. .. trong chương này ta đi tính toán chọn ra một phương án tối ưu trong hai phương án đã đề xuất ở trên để lấy làm sơ đồ tính toán thiết kế cho nhà máy thủy điện được giao.Từ sơ đồ đó ,ta sẽ đi tính toán ngắn mạch và chọn khí cụ điện được tính toán ở trong phần kế tiếp 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 3.1.1 Phương án I: 1 Cấp điện áp cao 220kV - Có 4 lộ đến từ hai MBA tự ngẫu và hai bộ MF-MBA hai cuộn dây... điểm tính toán ngắn mạch được chọn sao cho khi xảy ra ngắn mạch ,dòng điện qua điểm đó là lớn nhất.Xuất phát từ điều này,ta chọn một số điểm ngắn mạch tính toán như sau: 1 Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống 2 Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống 3 Điểm N3: Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự... (thỏa mãn) máy biến áp không bị quá tải khi xảy ra sự cố này Xác định công suất thiếu phát về hệ thống: . phương án tối ưu về mặt kĩ thuật và có hiệu quả kinh tế cao từ các phương án mà chúng ta đã đề xuất. 1.1 Chọn máy phát điện Căn cứ vào yêu cầu thiết kế: Nhà máy thủy điện cho gồm 4 tổ máy, công. năng đi xa thì chúng ta cần phải có máy biến áp, do đó nó là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Đặc biệt là các máy biến áp trong sơ đồ của nhà máy điện, chúng có công suất rất lớn. Sang Đ4H2-EPU Đồ thị phụ tải tự dùng : 1.2.4 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Công suất toàn nhà máy được xác định theo công thức : S ∑NM =S ∑MF Trong đó: S ∑NM - công suất tổng của nhà máy. S ∑MF –