Đồ án nhà máy điện và trạm biến áp

N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 1 lời nói đầu Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao. Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm. Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trớc khi xâm nhập thực tế Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS TS Đào Quang Thạchđã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Hoàng văn đồng http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 2 CHƯƠNG I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày. 1.1 Chọn máy phát điện : Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 55 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA X d X d X d TB-55-2 3000 68,75 55 11,5 0,8 3,462 0,123 0,182 1,452 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : % (t) = 100. P )t(P max P (t) = max P. 100 )t%(P (1) ; S (t) = Cos )t(P . (2) Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. 1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) : http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 3 U đm = 10 KV ; P max = 13 MW ; Cos = 0,84 theo các công thức (1) và (2) ta có bảng thông số sau t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-24 P df % 60 65 85 80 90 100 70 65 P df (t)MVA 7,8 8,45 11,05 10,4 11,7 13 9,1 8,45 S df (t)MVA 9,296 10,06 13,155 12,381 13,929 15,476 10,833 10,06 Đồ thị phụ tải địa phơng 2. Phụ tải điện áp trung : Uđm = 110 KV ; Pmax = 60 MW ; Cos = 0,88 ; t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-24 P T % 60 70 95 85 100 85 70 60 P T (t)MVA 36 42 57 51 60 51 42 36 S T (t)MVA 40,909 47,727 64,773 57,955 68,182 57,955 47,727 40,909 Đồ thị phụ tải trung áp 9.296 13.155 12.381 13.929 10.833 10.06 0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S (MVA) http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 4 3. Phụ tải toàn nhà máy : P NMmax = P đm = n.P đmF = 4.55 = 220(MW) . S NMmax = S đm = n.S đmF = 4.68,75 =275 (MVA) . Cos = 0,8. t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-24 P NM % 75 80 90 85 100 85 80 80 P NM (t)MVA 165 176 198 187 220 187 176 176 S NM (t)MVA 206,25 220 247,5 233,75 275 233,75 220 220 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 4. Công suất tự dùng : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = . S NMmax . ( 0,4 + 0,6. maxNM NM S )t(S ) ; - Trong đó : 40.909 64.773 57.955 68.182 47.727 47.727 0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S (MVA) http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 5 S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lợng điện tự dùng. S NMmax 275 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 6,8 % ; - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-24 S NM (t)MVA 206,25 220 247,5 233,75 275 233,75 220 220 S td (t)MVA 15,895 16,456 17,578 17,017 18,7 17,017 16,456 16,456 206.25 233.75 247.5 220 275 220 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S (MVA) t(h) http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 6 Đồ thi phụ tải tự dùng của nhà máy 5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : S NM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S HT (t) - Công suất phát vào hệ thống : S HT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-24 S df (t)MVA 9,286 10,06 13,155 12,381 13,929 15,476 10,83 10,06 S td (t)MVA 15,895 16,456 17,578 17,017 18,7 17,017 16,456 16,456 S T (t)MVA 40,909 47,727 64,773 57,955 68,182 57,955 47,727 40,909 S HT (t)MVA 140,16 145,76 151,99 146,4 174,19 143,302 144,99 152,575 S NM (t)MVA 206,25 220 247,5 233,75 275 233,75 220 220 15.895 17.578 17.017 18.7 16.456 16.456 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S (MVA) http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 7 1.3 Nhận xét : Nhà máy điện đủ khả năng cung cấp cho phụ tải yêu cầu ở cấp điện áp và phụ tải ở các cấp điện áp ,ngoài ra nhà máy còn phát công suất về hệ thống. -tính chất các phụ tải điện áp Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10kv S dfmax =15,476MVA từ (16-18)h S dfmin =10,06MVA từ(6-8)và (20-24) Phụ tải cấp điện áp 110kv có S Tmax =68,182MVA từ (14-16) S Tmin =40,909MVA từ (0-6)h và (20-24) Phụ tải của nhà máy phân phối không đều nhau trên 3 cấp điện áp và giá trị cực đại xuất hiện không đồng thời với các phụ tải 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) S (MVA) http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 8 -vai trò của nhà máy điện thiết kế đối với hệ thống : Nhà máy phát công suất thừa vào hệ thống có S HTmax =174,19MVA từ (14-16)h S HTmin =140,16 MVA từ (0-6)h -Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy ,đia bàn nhà máy ,nguồn nhiên liệu , -do df max F dm 16,667 S = .100 = 12,121% <15% 2.S 2.68,75 nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát -Nhà máy điện thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở cấp điện áp và tự dùng cũng phát về hệ thống một lợng công suất đáng kể (lớn hơn công suất dự trữ quay của hệ thống )nên ảnh hởng rất lớn đến độ ổn định của hệ thống http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 9 chơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy 2.1 Đề xuất phơng án : A. Sơ đồ nối điện chính : Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện : + Về kỹ thuật : - đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu. - Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị. + Về kinh tế : - Vốn đầu t ít . - Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa. - Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp). - Có khả năng phát triển về sau. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v - Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với công suất không quá 15 % công suất bộ. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Từ đó ta đề xuất các phơng án : B. Các phơng án : 1. Phơng án I : http://www.ebook.edu.vn N NH MY INV TRM BIN P 2010 HONG VN NG Page 10 + Ưu điểm : Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo . + Nhợc điểm : Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua. 2. Phơng án II: + Ưu điểm : F3 F1 F2 F4 220 KV 110 KV S T F3 F1 F2 F4 220 KV HT S T 110 KV http://www.ebook.edu.vn [...]... thống (200MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn 2.5 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng : - Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần: + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó + Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn... tiến cấu tạo của máy biến áp Trong hệ thống điện người ta thường dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2 cuộn dây và 3 cuộn dây Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thường dùng máy biến áp tự ngẫu Loại MBA này có điểm ưu việt hơn MBA thường : giá thành chi phí vật liệu và tổn hao năng... áp đều nối vào thanh góp điện áp cao (220 kV) Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho thanh góp điện áp trung Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp bên trung (110 kV) Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế... các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy phát điện Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy biến áp, không... sửa chữa * Kết luận : So sánh 3 phương án : - Hai phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành - Phương án III tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp gây nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa Bên trung áp không có bộ máy phát máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không... hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã chọn thoả mãn 2.4 phương án II HONG VN NG http://www.ebook.edu.vn Page 15 N NH MY INV TRM BIN P 2010 ST 220 KV 110 KV F4 F3 F2 F1 - Bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn bên trung : SđmB SđmF = 68,75 (MVA) - Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên cao : SđmB SđmF = 68,75 (MVA) - Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu : SđmB Loại 1 68,75... Phương án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là : AI = AB1 + AB2 + AB3 + AB4 = 2 2355259,78 + 2 1467000,312 = 7644520,184 kWh II Phương án II : a Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB = 64,075 MVA trong cả năm, do đó : Máy biến áp 4 bên trung áp : AB4 = 8760.(70 + 310 64, 0752 ) = 2355259,78 (KWh) 802 Máy biến áp 3 bên... thông số trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến áp trong từng phương án : I Phương án I : a Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB = 64,075 (MVA) trong cả năm, do đó : AB = 8760.(70 + 310 HONG VN NG 64, 0752 ) = 2355259,78 (KWh) 802 http://www.ebook.edu.vn Page 19 N NH MY INV TRM BIN P 2010 b Máy biến áp tự ngẫu : Có... án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy Do đó, độ tin cậy cung cấp điện được nâng cao, cải thiện đáng kể + Nhược điểm : Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án một 3 Phương án III: ST H T F3 F4 220 KV F1 110 KV F2 Nhận xét : Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp. .. toán của mạch điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn các đại lượng cơ bản như : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử 3.1 Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế Ta chọn : Scb =100 MVA Ucb = Utb = Uđmtb Cấp điện áp 220 KV có Utb = 230 kV Cấp điện áp 110 KV có Utb = 115 kV Cấp điện áp . tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát. xét : Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp đều nối vào thanh góp điện áp cao (220 kV) .Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho thanh góp điện áp trung. Khi xảy. quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp. Trong hệ thống điện ngời ta thờng dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2 cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha