THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI GỒM 4 TỔ MÁY, CÔNG SUẤT MỖI TỔ 110MW VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY

Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội 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 điện - Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học. Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà. 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 coi và chấm thi tốt nghiệp chỉ dẫn và giúp đỡ. Em xin trân trọng cảm ơn ! Sinh viên Trần Việt Hng Trang 1 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội 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 6 đơn ì 2MW 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 =0,86 Gồm 2 kép ì 60MW và1 đơn ì 40MW . Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. 3. Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: P max =130MW ; cos =0,86 Gồm 1 kép ì 90MW và 1 đơn ì 40MW. 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 ngắnn 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 0ữ4 4ữ6 6ữ8 8ữ10 10ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24 CSU F 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80 CSU T 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 CSU C 70 80 80 80 80 90 90 90 90 100 80 CSU TNM 80 80 80 80 90 100 100 100 90 90 90 Phần ii. tính toán ổn định cho nhà máy Trang 2 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội 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 2-3.a. Tính toán dòng cỡng bức. *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 ngắn mạch A. Phơng án I Trang 3 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 3-1.a. Chọn điểm ngắn mạch. 3-2.a. Lập sơ đồ thay thế. 3-3.a. Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm. 3.3.1.a. Điểm ngắn mạch N 1 3.3.2.a. Điểm ngắn mạch N 2 3.3.3.a. Điểm ngắn mạch N 3 3.3.4.a. Điểm ngắn mạch N 3 3.3.5.a. Điểm ngắn mạch N 4 B. Phơng án II 3-1.b. Chọn điểm ngắn mạch. 3-2.b. Lập sơ đồ thay thế. 3-3.b. Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm. 3.3.1.b. Điểm ngắn mạch N 1 3.3.2.b. Điểm ngắn mạch N 2 3.3.3.b. Điểm ngắn mạch N 3 3.3.4.b. Điểm ngắn mạch N 3 3.3.5.b. Điểm ngắn mạch N 4 Chơng 4. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u. 4-1. Chọn máy cắt cho các mạch. 4-2. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối. 4.2.1. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án I. 4.2.2. Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án II. 4-3. Tính toán kinh tế kỹ thuật. 4.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án I. 4.3.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án II. 4-4. So sánh chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật và chọn phơng án tối .u Chơng 5. Chọn khí cụ điện và dây dẫn. 5-1. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát. 5-2. Chọn thanh góp mềm phía điện áp cao và điện áp trung. 5-3. Chọn máy cắt điện. 5-4. Chọn dao cách ly. 5-5. Chọn cáp và kháng đờng dây cho phụ tải cấp điện áp máy phát. Trang 4 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 5-6. Chọn chống sét van cho các cấp điện áp. 5-7. Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo lờng cho các cấp. 5-8. Sơ đồ nối dây các thiết bị đo. Chơng 6. Chọn sơ đồ và các thiết bị tự dùng. 6-1. Sơ đồ tự dùng. 6-2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng. 6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng. 6.2.2. Chọn máy cắt điện cấp 6,3kV. 6.2.3. Tính toán ngắn mạch chọn Aptomat. phần II. tính toán ổn định Chơng I. Khái quát chung. 1-1. Chế độ của hệ thống điện. 1-2. Yêu cấu đối với các chế độ của hệ thống điện. 1-3. Điều kiện tồn tại chế độ xác lập - ổn định của hệ thống điện. Chơng II. Tính toán ổn định tĩnh. 2-1. Lập sơ đồ thay thế. 2-2. Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản. 2-3. Tính suất điện động và lập đặch tính công suất. 2.3.1. Xác định sức điện động. 2.3.2. Xác định tổng trở riêng tổng trở tơng hỗ. 2.3.3. Phơng trình đặc tính công suất. 2-4. Xác định hệ số dự trữ. Chơng III. Tính toán ổn định động. 3-1. Lập đặc tính công suất cho các chế độ. 3.1.1. Trớc khi xảy ra ngắn mạch. 3.1.2. Trong khi khi xảy ra ngắn mạch. 3.1.3. Sau khi xảy ra ngắn mạch. 3-2. Tính toán xác định góc cắt giới hạn. 3-3. Tính toán xác định thời gian cắt giới hạn. Trang 5 TrÇn ViÖt Hng-HT§4-K45 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn I PhÇn ®iÖn trong nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn Trang 6 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 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. 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: Trang 7 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 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. 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) 0ữ10 10ữ12 12ữ18 18ữ24 S TNM % 80 90 100 90 Trang 8 Máy biến áp S UF S TD S C S T F HT ~ Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp S TNM (t) (MVA) 414,118 465,882 517,647 465,882 Ta có đồ thị phụ tải sau: 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 = 160 (MW). Cos = 0,86. => S max T = 86,0 160 max = Cos P = 186,047 (MVA). Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-3. Bảng 1-3 Thời gian t(h) 0ữ6 6ữ10 10ữ14 14ữ16 16ữ20 20ữ24 S T % 90 80 90 100 90 80 S T (t) (MVA) 167,442 148,837 167,442 186,047 167,442 148,837 Trang 9 0 18 200 400 500 600 414,118 465,882 517,647 S TNM (MVA) t(h) 10 12 24 Trần Việt Hng-HTĐ4-K45 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Ta có đồ thị phụ tải sau: 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 = 18 (MW). Cos = 0,83 . => S max UF = 21,687 (MVA). Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-4: Bảng 1-4 Thời gian t(h) 0ữ8 8ữ12 12ữ14 14ữ16 16ữ18 18ữ22 22ữ24 S UF % 80 70 80 90 100 90 80 S UF (t) (MVA) 17,349 15,181 17,349 19,518 21,687 19,518 17,349 Ta có đồ thị phụ tải sau: Trang 10 0 167,442 t(h) S T (MVA) 167,442 148,837 186,047 167,442 148,837 200 100 0 150 6 10 14 20 24 16 17,349 15,181 17,349 21,687 19,518 19,581 17,349 20 15 10 S UF (MVA) Hình 1-3: Đồ thị phụ tải ngày đêm cấp điện áp máy phát 8 12 14 16 18 22 24 0 t(h) [...]... 41 4,118 41 4,118 41 4,118 46 5,882 517, 647 517, 647 517, 647 46 5,882 46 5,882 46 5,882 STD(t) 33,0 54 33,0 54 33,0 54 SC(t) 105,8 14 102,930 102,930 102,930 102,930 136 ,40 7 136 ,40 7 136, 047 136 ,40 7 151,163 102,930 ST(t) 167 ,44 2 167 ,44 2 148 ,837 148 ,837 167 ,44 2 167 ,44 2 186, 047 167 ,44 2 167 ,44 2 148 ,837 148 ,837 SUF(t) 17, 349 17, 349 17, 349 15,181 15,181 SVHT(t) 90 ,45 9 75, 343 93, 948 96,116 127,022 159, 248 138 ,47 4 1 54, 910... 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 lợng, công suất định mức và hệ số biến áp Máy biến áp đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy... 2.2.a Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp - 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 biến áp P0 : tổn thất không tải của máy biến áp PN : tổn thất ngắt mạch của máy biến áp Sb: Công suất tải qua một máy. .. tiện cho quá trình vận hành và tính toán, ta luôn cho tổ máy F 3, F4 phát với công suất định mức SđmF = 129 ,41 2 (MVA) Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến áp T3 và T4 là: ST3 = ST4 = SFđm - 1 max S = 129 ,41 2 - 9,390 = 120,022 (MVA) 4 TD * Phân bố công suất trong các máy biến áp AT1 và AT2: Tổ máy phát điện F1 ; F2 cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa phơng, phần còn lại đẩy lên thành góp... bố công suất cho các máy biến áp: Máy phát điện ghép bộ F1; F4 phát với công suất định mức: SdmF = 129 ,41 2(MVA) Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến áp T1 ; T4 là: ST1 = ST4 = SdmF - 1 max S TD 4 = 129 ,41 2 - 9,390 = 120,022 (MVA) Tổ máy F2, F3 phát điện cung cấp cho tự dùng riêng khối, phụ tải địa phơng, phần còn lại đẩy lên thanh góp 110(kV) và 220(kV) qua máy biến áp tự ngẫu Ta tính luồng công suất. .. 2.129 ,41 2 - 2.9,390 = 240 , 044 (MVA) Vậy lợng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là: min SCT = 240 , 044 - S T = 240 , 044 - 171 ,42 9 = 91,207 (MVA) Máy phát điện đa công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố một lợng công suất là: SCH = SđmF - 1 max S - SUF = 129 ,41 2 - 9,390 - 15,181 = 1 04, 841 (MVA) 4 TD Công suất truyền qua cuộn cao lên hệ thống là: SCC = SCT + SCH = 91,207+ 1 04, 841 ... 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 ,41 2 = 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 có các thông số nh... tải - Công suất thiếu về phía hệ thống so với lúc bình thờng: Sthiếu= SVHT + SC - SCC - Sbộ = 138 ,47 4 + 136, 047 - 34, 052 - 120,022 =120 ,44 7(MVA) Sthiếu = 120 ,44 7 (MVA) < Sdt = 200 (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. .. (1-3) Trong đó: SNM(t): Công suất của nhà máy tại thời điểm t STD(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t ST(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t SUF(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t SC(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1- 7: Trần Việt Hng-HT 4- K45 Trang 12 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Bảng 17 t(h) 0ữ 4 4ữ6 SNM(t) 41 4,118... 1.2 .4 Đồ thị phụ tải tự dùng Đồ thị phụ tải tự dùng đợc xác định theo công thức sau: (t ) STD(t) = p S NM (0 ,4 + 0,6 NM ) (1-2) S NM 100 CosTD Trong đó: STD(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t PNM = 44 0 MW công suất tác dụng của nhà máy SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t SNM: Công suất đạt của toàn nhà máy SNM = 517, 647 MVA : Số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 7%) CosTD =0,82 Kết quả tính . 136 ,40 7 136 ,40 7 136, 047 136 ,40 7 151,163 102,930 S T (t) 167 ,44 2 167 ,44 2 148 ,837 148 ,837 167 ,44 2 167 ,44 2 186, 047 167 ,44 2 167 ,44 2 148 ,837 148 ,837 S UF (t) 17, 349 17, 349 17, 349 15,181 15,181 17, 349 . nội 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. 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