Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Nhu cầu về năng lợng nói chung, và nhu cầu về năng lợng điện nói riêng ngày càng gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nớc trên thế giới. Việc sử dụng các nguồn năng lợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lợng mới, trong đó có năng l- ợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lợng mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chơng trình của ngành hệ thống điện. Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV. Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy . Em xin đợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện - Khoa H thng điện - Trờng Đại học in lc , đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học. Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: Th.S Phạm Ngc Hựng. Đã nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này. Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các Thầy, Cô giáo trong hội đồng chỉ dẫn và giúp đỡ. Em xin trân trọng cảm ơn ! Sinh viên Trnh Ngc Ngha Trang 1 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp trờng đại học IN LC khoa điện-bộ môn hệ thống điện Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp PHầN I . THIếT Kế phần ĐIệN TRONG NHà MáY ĐIệN Nhà máy điện kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy ì 110 MW Nhà máy có nhiệm cụ cấp điện cho các phụ tải sau : 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát :P max =18 MW ; cos =0,83 Gồm 2kép ì 3MW ì 3KM và 4 đơn ì 1,5MW ì 3KM. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phơng dùng máy cắt hợp bộ với I cắt =21 KA và t cắt =0,7sec và cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70 mm 2 . 2. Phụ tải cấp điện áp trung110 KV : P max =160 MW ; cos =0,84 Gồm 1 kép ì 80MW và2 đơn ì 50MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. 3. Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: P max =100MW ; cos =0,84 Gồm 1 kép ì 100MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng: 4. Nhà máy nối với hệ thống 220KV bằng đờng dây kép dài 120 Km. Công suất hệ thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống 200MVA; Công suất ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống S N =3000 MVA. 5. Tự dùng : = 7%; cos =0,82. 6. Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng: Bảng biến thiên công suất Giờ 0ữ5 5ữ8 8ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ20 20ữ22 22ữ24 S U F 90 90 90 100 100 100 100 90 S U T 90 80 80 90 90 100 90 90 S U C 90 90 80 95 95 95 95 90 S U TNM 90 80 80 80 100 100 100 90 Phần ii. tính toán ổn định cho nhà máy Trang 2 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Mục lục Phần I. thiết kế phần điện nhà máy điện Chơng 1. Tính toán phụ tải , chọn sơ đồ nối dây 1-1. Chọn máy phát điện. 1-2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. 1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.2.2. Đồ thị phụ tải cấp 110kV 1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy 1.2.5. Đồ thị phụ tải cấp 220kV 1.2.6. Công suất phát vào hệ thống 1-3. Chọn phơng án nối dây. 1.3.1. Phơng án I 1.3.2. Phơng án II 1.3.3. Phơng án III Chơng 2. Tính toán chọn máy biến áp A. Phơng án I 2-1.a. Chọn máy biến áp. 2.1.1.a. Phân bố công suất cho các máy biến áp 2.1.2.a. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp 2-2.a. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp *B. Phơng án II 2-1.b. Chọn máy biến áp. 2.1.1.b. Phân bố công suất cho các máy biến áp 2.1.2.b. Kiểm tra quá tải khi sự cố các máy biến áp 2-2.b. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 2-3.b. Tính toán dòng cỡng bức. Chơng 3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u. 3-1. Chọn máy cắt cho các mạch. 3-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối. Trang 3 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp 3.2.1. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án I. 3.2.2. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án II. 3-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật. 3.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án I. 3.3.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án II. 3-4. So sánh chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật và chọn phơng án tối .u Chơng 4. Tính toán ngắn mạch 4-1 Chọn điểm ngắn mạch. 4-2 Lập sơ đồ thay thế. 4-3 Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm. 4.3.1 Điểm ngắn mạch N 1 4.3.2 Điểm ngắn mạch N 2 4.3.3 Điểm ngắn mạch N 3 4.3.4 Điểm ngắn mạch N 3 4.3.5 Điểm ngắn mạch N 4 Chơng 5. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u. 5-1. Tính toán dòng cỡng bức. 5-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối. 5-3. Tính toán kinh tế -kỹ thuật. Chơng 6. Chọn khí cụ điện và dây dẫn. 6-1. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát. 6-2. Chọn thanh góp mềm phía điện áp cao và điện áp trung. 6-3. Chọn máy cắt điện. 6-4. Chọn dao cách ly. 6-5. Chọn cáp và kháng đờng dây cho phụ tải cấp điện áp máy phát. 6-6. Chọn chống sét van cho các cấp điện áp. 6-7. Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo lờng cho các cấp. 6-8. Sơ đồ nối dây các thiết bị đo. Chơng 7. Chọn sơ đồ và các thiết bị tự dùng. 7-1. Sơ đồ tự dùng. 7-2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng. 7.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng. 7.2.2. Chọn máy cắt điện cấp 6,3kV. Trang 4 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp 7.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptomat. Phần ii. TNH TON N NH Phần I Phần điện trong nhà máy nhiệt điện Chơng I Tính toán phụ tải - chọn sơ đồ nối dây 1.1. Chọn máy phát điện. Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng. Ngoài ra với khả năng điều chỉnh đợc công suất của mình. Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lợng điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngng hơi gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức : P = 110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là: TB - 120 -2T 3 Các thông số kỹ của máy phát đợc cho trong bảng 1-1 sau: Bảng 1- 1 S (MVA) P (MW) n (V/p) U (kV) Co I dmStato (A) I dmRoto (A) X d X d ' X d 129,412 110 3000 10,5 0,85 7760 1830 0,190 0,278 1,91 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Để đảm bảo chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện). Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là vô cùng quan trọng. Trang 5 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian. Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rất quan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn đợc phơng án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lợng của máy biến áp, phân bố đợc công suất tối u giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện. Để chọn đúng dung lợng và tính toán tổn thất trong máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đợc chọn theo công suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. Công thức chung để tính toán thiết kế nh sau: S = max . .100 % P Cos P (1-1) Trong đó: S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp. P max : Công suất tác dụng cực đại. P % : Công suất tính theo % của công suất cực đại. Cos : Hệ số công suất phụ tải. Trang 6 Máy biến áp S UF S TD S C S T F HT ~ Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ chung của một nhà máy điện 1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Phụ tải nhà máy theo thời gian đợc xác định theo công thức (1-1) Với : P NMmax = 440 (MW). Cos = 0,85 => S NMmax = Cos Pmax = 85,0 440 =517,647 (MVA) Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2: Bảng 1-2 Thời gian t(h) 0ữ5 5ữ14 14ữ22 22ữ24 S TNM % 90 80 100 90 S TNM (t) (MVA) 465,882 414,118 517,647 465,882 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 517,647 465,882 414,118 465,882 0 5 14 22 24 t(h) Trang 7 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 1.2.2. Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV. Đồ thị phụ tải trung áp 110kV cũng đợc xác định tơng tự nh trên Với : P Tmax = 150 (MW). Cos = 0,84. => S max T = max 150 0,84 P Cos = = 178,571 (MVA). Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-3. Bảng 1-3 Thời gian t(h) 0ữ5 5ữ11 11ữ17 17ữ20 20ữ24 S T % 90 80 90 100 90 S T (t) (MVA) 160,714 142,857 160,714 178,571 160,714 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 178,571 160,714 142,857 160,714 160,714 0 5 11 17 20 24 t(h) Trang 8 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm bên trung áp 1.2.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát. Với :U UFđm = 10,5 kV P max = 20 (MW). Cos = 0,83 . => S max UF = 24,096 (MVA). Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-4: Bảng 1-4 Thời gian t(h) 0ữ11 11ữ22 22ữ24 S UF % 90 100 90 S UF (t) (MVA) 21,686 24,096 21,686 Ta có đồ thị phụ tải sau: S(MVA) 24,096 21,686 21,686 0 11 22 24 t(h) 1.2.4. Đồ thị phụ tải tự dùng. Đồ thị phụ tải tự dùng đợc xác định theo công thức sau: S TD (t) = 100 . ).6,04,0( )( NM t NM TD NM S S Cos p + (1-2) Trong đó: S TD (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. P NM = 440 MW công suất tác dụng của nhà máy. S NM (t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. S NM : Công suất đạt của toàn nhà máy. S NM = 517,647MVA. : Số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 7%). Trang 9 Trnh Ngc Ngha-5H2 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp TD Cos =0,82. Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-5 : Bảng 1-5 Thời gian t(h) 0ữ5 5ữ14 14ữ22 22ữ24 S NM (t) (MVA) 465,882 414,118 517,647 465,882 S TD (t) (MVA) 35,307 33,054 37,561 35,307 Ta có đồ thị phụ tải nh sau: S(MVA) 37,561 35,307 33,054 35,507 0 5 14 22 24 t(h) Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy 1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV. Với : P Cmax =100 MW. Cos = 0,84. => S Cmax = max 100 0,84 P Cos = = 119,047 (MVA). Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-6: Bảng 1-6 Trang 10 [...]... mặt kỹ thuật cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán cho các phần sau Chơng II Tính toán chọn máy biến áp Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện, chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại, số... của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải Máy biến áp đã chọn là phù hợp 2.2.a Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp Trnh Ngc Ngha-5H2 Trang 25 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp - Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây T 3 ; T4 : vì máy biến áp vận hành độc lập nên tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây đợc xác định nh sau: A = n P0.T + nPN ( Sb 2 ) T S dm Trong đó : n: số máy. .. các máy cắt, còn vốn đầu t vào máy phát điện ở các phơng án là giống nhau Vì vậy 1 cách gần đúng có thể chỉ tính vốn đầu t máy biến áp và máy cắt ở các mạch phân phối Vì vậy ta cần phải chọn máy cắt cho các mạch phân phối 4.1 Chọn máy cắt cho các mạch Máy cắt đợc chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp định mức: Điện áp định mức của máy cắt phải phù hợp với điện áp của lới - Dòng điện định mức: dòng điện. .. (MVA) nên khi bị sự cố của máy biến áp tự ngẫu thì hệ thống huy động đủ lợng công suất thiếu hụt Nh vậy máy biến áp vừa chọn là phù hợp 2.2.b Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp -Tổn thất điện năng trong máy biến áp T1: 2 Sb T = 0 + N S dmT 1 Trong đó : T- thời gian làm việc của máy biến áp T= 8760 h Sb- phụ tải của máy biến áp trong thời gian T Máy biến áp T1 có các số... án tốt nghiệp 2.1.a Chọn máy biến áp - Máy biến áp T3; T4 đợc ghép bộ với máy phát điện F3 ; F4 đợc chọn giống nhau Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn theo công suất định mức của máy phát điện SđmT SđmF max S TD 37,561 = 129,412 = 120,022 (MVA) 4 4 Trong đó: SdmF : Công suất định mức của máy phát điện SdmT: Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn Vậy ta chọn máy biến áp T 125.000 - 121/10,5... của ngời thiết kế phải giải quyết vấn đề đó tức là phân phối hài hoà các mặt mâu thuẫn để xác định một phơng án thiết kế đảm bảo các điều kiện về kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế Trnh Ngc Ngha-5H2 Trang 34 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp Trớc hết ta phải biết vốn đầu t vào các thiết bị phân phối trong nhà máy Chi phí này phụ thuộc chủ yếu vào vốn đầu t, máy phát điện, máy biến áp và các mạch của thiết bị phân... toàn nhà máy 1.3 Chọn các phơng án nối dây: Qua kết quả tính toán cân bằng công suất ta nhận thấy nhiệm vụ chính của nhà máy thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện qua lới điện 220kV và cung cấp cho phụ tải cấp Trnh Ngc Ngha-5H2 Trang 12 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp điện áp 110kV và 220 kV Nh vậy ta có thể đa ra một số nhận xét về xây dựng các phơng án nối dây nh sau: - Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện. .. Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát Vậy mỗi tổ trích một lợng điện: max SUF 24,096 2 = 2 =12,048 (MVA) Khi đó lợng điện cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm: max SUF 100 24, 096.100 = = 9,309(%) < 15(%) 2.SdmF 2.129, 412 Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải cấp máy phát UC = 220kV; UT = 110kV Trung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp Mặt khác hệ... phía hệ thống do đó tổn thất công suất trong máy biến áp là cao 1.3.2 Phơng án II: (Hình 2-2) ở phơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp : Trnh Ngc Ngha-5H2 Trang 14 Trờng ĐHL Đồ án tốt nghiệp 10,5 kV, 110kV, 220kV Nhng phía 110kV ta chỉ để một bộ máy phát - máy biến áp và chuyển một bộ máy phát - máy biến áp sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cung cấp thêm nguồn... phát - máy biến áp ba pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bộ máy phát Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát và trích ra một phần cho dự phòng, tự dùng SC H T ST 110kV 220kV T1 . LC khoa điện- bộ môn hệ thống điện Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp PHầN I . THIếT Kế phần ĐIệN TRONG NHà MáY ĐIệN Nhà máy điện kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy ì 110 MW Nhà máy có nhiệm cụ cấp điện cho. thống điện. Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện. chọn Aptomat. Phần ii. TNH TON N NH Phần I Phần điện trong nhà máy nhiệt điện Chơng I Tính toán phụ tải - chọn sơ đồ nối dây 1.1. Chọn máy phát điện. Trong các nhà máy điện, máy phát biến