Đồ án tốt nghiệp phần điện nhà máy điện TRUONG CONG HUAN d4h2

Lời nói đầu. Điện năng là nguồn năng l-ợng không thể thiếu đ-ợc của đời sống xã hội ngày nay, điện đến từng nhà, từng cơ quan, từng xí nghiệp, từ thành phố đến nông thôn, từ đồng bằng đến vùng sâu vùng xa. Có thể nói điện năng luôn sát cánh cùng với công nghiệp hoá hiện đại hoá đất n-ớc, bảo vệ tổ quốc. Giữ một vai trò quan trọng nh- vậy nên nghành điện cần phải đ-ợc sự quan tâm -u đãi, đầu t- của nhà n-ớc : Đó là đầu t- về chất xám, đầu t- về tài chính đầu t về nhân lực v.v. Hiểu rõ thực trạng nh- vậy, chúng em những sinh viên nghành Hệ Thống Điện đã và đang tích luỹ những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập tại nhà tr-ờng, đấy chính là nền tảng là cơ sở để làm việc, công tác khi trở thành kĩ s- sau này. Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học. Với đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , bản đồ án của em đã đ-ợc hoàn thành đúng thời hạn và khối l-ợng . Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học nh-ng do nhiều điều kiện khác nhau mà bản đồ án của em chắc chắn còn gặp những sai sót. Nên em rất mong đ-ợc sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em đ-ợc đầy đủ hơn. Em xin chân thành thầy giáo Phạm Ngọc Hùng, cùng các thầy cô giáo trong Khoa Điện đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án vừa qua. Sinh viên Tr-ơng Công Huân Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 2 Thiết kế nhà máy nhiệt điện ng-ng hơi công suất 240mw. Ch-ơngI: Chọn máy phát điện - tính toán phụ tải và cân bằng công suất- chọn ph-ơng án nối dây. Khi tính toán thiết kế nhà máy điện thì điều đầu tiên cần chú ý đó là sự cân bằng công suất giữa l-ợng điện năng phát ra với l-ợng điện năng tiêu thụ và l-ợng điện năng tổn thất . Trong thực tế l-ợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi . Vì vậy phải dùng ph-ơng pháp thống kê dự báo lập nên sơ đồ phụ tải để từ đó lựa chọn ph-ơng thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lý để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật . 1.1. Chọn máy phát điện: Máy phát điện là thiết bị quan trọng nhất của nhà máy điện. Khi lựa chọn máy phát điên cần chú các điểm sau : - Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu t- tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điên năng và phí tổn vận hành hằng năm càng bé. - Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh- vận hành về sau nên chọn các máy phát cùng loại. - Chọn điện áp định mức của máy phát thì dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch ở cấp này sẽ bé do đó dễ chọn đ-ợc khí cụ điện hơn. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện ng-ng hơi công suất 240MW, gồm 4 tổ máy 60MW.Ta chọn các máy phát cùng loại : TB-60-2. Các thông số kĩ thuật: S dm (MVA) P (MW) N (v/p) U (kV) Cos I (kA) X d X d X d 75 60 3000 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 3 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất: Nhà máy có 4 cấp phụ tải : Phụ tải phía hệ thống , phụ tải phía trung , và phụ tả tự dùng. Việc cân bằng công suất đ-ợc thực hiện theo công suất biểu kiến . Công suất biểu kiến đ-ợc tính từ công suất bởi các công thức : P(t) = 100 P%(t) .P max (1-1) S(t) = cos P(t) (1-2) Trong đó : S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. Cos : Là hệ số công suất của phụ tải. 1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát: Phụ tải cấp này có : P max = 9 MW , cos =0,82 Bao gồm các đ-ờng dây : 3kép x 2MW x 3km , 2đơn x 1,5MW x 3km , P% cho trong bảng Tính toán theo công thức (1-1) và (1-2) tacó: Thời gian từ 0-5(h) :P%=90% Theo công thức (1-1) : P(t) = max .P 100 P%(t) = 0,9 . 9 =8,1 (MW) Theo (1-2) 20 ta có : S(t)= = = 9,88(MVA) P(t) COS 8,1 0,82 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 4 tính toán t-ơng tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng tổng kết: Đồ thị quan hệ: Suf (MVA) 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110 kV: Phụ tải phía trung có: P max = 110MW ; COS=0,84. Phụ tải bao gồm các đ-ờng dây 1 kép x60 và 2đơn x40, và P% cho trong bảng. Tính theo (1-1) và (1-2) có bảng : Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 Put% 90 80 80 90 90 100 90 90 Put 99 88 88 99 99 110 99 99 Sut 117,86 104,76 104,76 117,86 117,86 130,95 117,86 117,86 Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 Puf% 90 90 90 100 100 100 100 90 Puf 8,1 8,1 8,1 9 9 9 9 8,1 Suf 9,88 9,88 9,88 10,96 10,96 10,96 10,96 9,88 15 10 5 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 5 Đồ thị quan hệ : ST (mva) 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp 220 kV : Phụ tải này có P max = 130 MW,COS =0,85 ; gồm 1 kép x 110 MW . Biến thiên phụ tải ghi trong bảng Tính toán theo (1) và (2) ta có : Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P UC % 90 90 80 95 95 95 95 90 Puc 117 117 104 123,5 123,5 123,5 123,5 117 Suc 137,65 137,65 122,35 145,29 145,29 145,29 145,29 137,65 Đồ thị quan hệ: SU c (MVA) 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 130 120 110 100 100 150 50 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 6 1.2.4. Tính toán công suất phát của nhà máy: Nhà máy có P max =240MW ; COS=0,82 ; gồm có 4 tổ máy mỗi tổ có công suất 60MW. Tính toán theo (1-1) , (1-2) có bảng: Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 80 80 80 100 100 100 90 PNM 216 192 192 192 240 240 240 216 SNM 263,4 234,15 234,15 234,15 292,68 292,68 292,68 263,4 Đồ thị quan hệ: SNM (MVA) 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 1.2.5 Phụ tả tự dùng của toàn nhà máy: Với nhà máy nhiệt điện thì điện năng tự rất quan trong. Đó là điện năng ding để chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt , bơm n-ớc tuần hoàn Điện năng tự ding chiếm khoảng từ (5-8)% tổng điện năng phát ra của toàn nhà máy . Điện năng tự dùng đ-ợc tính theo công thức : 300 250 200 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 7 S td = . S NM (0,4 + 0,6. NM NM S (t)S ) (MVA) (1-3) Trong đó: : Là phần l-ợng điện năng sản xuất của nhà máy dùng cho tự dùng , yêu cầu thiết kế lấy = 8%. S NM : Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy. S NM (t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t. Tính toán theo (1-3): Trong khoảng thời 0-5(h) S TD = 0,08. 292, 68 (0,4 + 0,6. ) = 22,01( mw ) Tính toán t-ơng tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng: Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 27-20 20-22 22-24 S(TD) 22,01 20,6 20,6 20,6 23,41 23,41 23,41 22,01 Đồ thị quan hệ: S(TD) (MVA) 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 1.2.6. Tính toán phụ tải phát về hệ thống: Nhà máy phải đảm cân bằng công suất nghĩa là: S HT = S NM (t) S C (t) - S T (t) S UF (t) S TD (t) (1-3) 263,4 292,68 20 22 24 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 8 Trong đó : S NM (t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điêm t. S HT (t) : Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. S C (t) : Là công suất phụ tải bên cao tại thời điểm t . S T (t) : Là công suất phụ tải bên trung tại thời điểm t. S TD (t) : Là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t Từ công thức (1-3) ta có bảng Tính toán theo kết quả tính toán nh- sau: Đồ thị quan hệ: S V HTMVA 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 SNM(t) 263,4 234,15 234,15 234,15 292,68 292,68 292,68 263,4 Sc(t) 137,63 137,63 122,35 145,29 145,29 145,29 145,29 137,65 ST(t) 117,86 104,76 104,76 117,86 117,86 130.95 117,86 117,86 Suf(t) 9,88 9,88 9,88 10,96 10,96 10,96 10,96 9,88 STD(t) 22.01 20,6 20,6 20,6 23,41 23,41 23,41 22,01 SHT(t) -23,98 -38,72 -23,47 -59,51 -3,79 -16,88 -3,79 -23,98 0 -20 -40 -60 -80 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 9 Biểu đồ công suất toàn nhà máy: S(MVA) 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 1.2.7. Nhận xét: - Nhà máy cung cấp đủ điện năng cho các loại phụ tải. - Phụ tải phía cao là lớn nhất và quan trong nên -u tiên cung cấp đủ điên năng cho bên cao rồi mới đ-a vào hệ thống. - Phụ tải cấp điện áp máy phát lớn nhất SUFmax = 21,95 (MVA) = . 100% = 14,6%` < 15% còn nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy là P15% = 15%.75 = 11,25 (MW) nên phụ tải cấp điện áp máy phát có thể đ-ợc cung cấp điện bằng cách lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát. - Hai cấp điện áp cao và trung đều là mạng trung tính trực tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc. - Từ đồ thị biến thiên phụ tảI phía trung ta có. 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 STD(t) STD(t)+SUF(t) STD(t)+SUf(t)+SUT(t) S NM (t) STD(t)+SUf(t)+SUT(t) +SUC(t) 10,96 75 SUFmax SFđm 0 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 10 =1,25 Mà SFđm = 75 MVA do đó ta nên đặt từ 1 đến 2 bộ máy phát điện -máy biến áp 2 quận dây lên thanh góp 110 kV - Với thanh góp điện áp cao 220 kV = 1,19 Do đó ta nên đặt từ 2 đến 3 bộ máy phát điện máy biến áp 1.3. Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện . Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết kế , nắm vững các số liệu ban đầu , dựa bảng cân bằng công suất và các nhận xét để tiến hành vạch các ph-ơng án nối dây có thể . Các ph-ơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp , về số l-ợng dung l-ợng các máy biến áp , về số l-ợng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát , số máy phát ghép bộ với máy biến áp . Sơ đồ nối diện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật sau: - Số l-ợng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung ( trừ phần phụ tải do các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp đ-ợc). - Công suất mỗi bộ máy phát điện máy biến áp không đ-ợc lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Chỉ đ-ợc ghép bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này ,có nh- vậy mới tránh đ-ợc tr-ờng hợp lúc phụ tải cực tiểu bộ này không phát hết STmax 130,95 STmin 104,76 SCmax 145,29 SCmin 122,35 [...]... ta chọn ph-ơng án 1 và ph-ơng án 2 để tính toán 14 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp Ch-ơng ii tính toán Chọn máy biến áp và tính tổn thất trong máy biến áp 2.1 Chọn máy biến áp : Máy biến áp là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện , tổng công suất các máy biến áp rất lớn bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện Vì vậy vốn đầu t- cho máy biến áp cũng... (KWh) Ph-ơng án 2 A2 = 2763305 (KWh) 28 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp Nh- vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì ph-ơng án 2 tốt hơn ph-ơng án 1 Ch-ơng iii Tính toán ngắn mạch- chọn máycắt điện 3.1 Tính toán ngắn mạch: Các khí cụ điện không những đ-ợc chọn theo điều kiện làm việc bình th-ờng mà còn phải thoả mãn các điều kiện khi ngắn mạch Vì vậy ta phải tính toán ngắn mạch... thay thế và tính điện kháng cho các phần tử: HT XHT 0,29 31 XD 0,42 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp Xd1 0,091 Xd2 0,091 N1 0 F1 F2 F4 F3 Thực hiện tính toán trong hệ đơn vị t-ơng đối cơ bản : Scb = 1000(MVA) , Ucb = Utb ở các cấp điện áp Điện kháng máy điện : X F1 X F2 X F3 X F4 X F X" d Scb 100 1000 1,46 0,183 0,156 = 1,95 SdmF 117,65 75 Điện kháng của hệ thống... SHT 35002500 Điện kháng đ-ờng dây: Điện kháng trên không th-ờng lấy : x0 = 0,4 (/km) đ-ờng dây kép nên ta có : 100 lS Scb = 0,4 110 1000 = 0,42 X d1 X d2 X d x 0 l cb 0,4.120 0,091 2 2 2 cb Ucb U 2302 230 Điện kháng máy biến áp B1 , X B1 U N % Scb 11 100 1000 = 1,375 1,38 0,088 80 100 SdmB1 100 125 Điện kháng máy biến áp B4 32 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến... chỉ giữ lại các ph-ơng án hợp lý Qua các nguyên tắc trên ta đ-a ra các ph-ơng án nối điện nh- sau: 11 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 1.3.1 Ph-ơng án 1: Để liên lạc giữa ba cấp điện áp : 220kV;110kV; 10,5kV ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu Một bộ máy phát máy biến áp 2 cuộn dây đ-ợc nối vào thanh góp trung áp và một bộ đ-ợc nối vào thanh góp cao áp *Sơ đồ: HT HT 110KV 220KV.. .Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp công suất hoặc công chuyển qua hai lần biến sẽ làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp hai cuộn dây Đối với máy biến áp tự ngẫu thì không cần dùng điều kiện này - Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ , để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp ,nh-ng công suất lấy rẽ nhánh không đ-ợc v-ợt... xét: Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản , dòng ngắn mạch nhỏ hơn nên chọn đ-ợc các thiết bị dễ dàng Nh-ợc điểm: Nhiều chủng loại máy biến áp nên vốn đầu t- tăng Số mạch nối bên cao nhiều gây tổn thất lớn 12 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 1.3.2 Ph-ơng án 2: Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc , 2 bộ máyphátmáybiến áp ghép vào thanh cái trung áp * Sơ đồ : HT HT 110KV... các máy phát của nhà máy (trừ máy phát F3) và hệ thống Điểm ngắn mạch N4 Để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống - Khi chọn khí cụ điện cho mạch máy phát ta phải so sánh ta phải so sánh IN3 và IN3 , lấy dòng lớn hơn để chọn khí cụ điện - Điểm ngắn mạch tại N4 có thể tính đ-ợc dòng điện ngắn mạch qua công thức IN4 = IN3 + IN3 2 Sơ đồ. .. điểm : Sơ đồ đơn giản, sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên vốn đầu t- giảm , đảm bảo tin cậy Nh-ợc điểm: Số l-ợng máy phát nối vào thanh cái trung áp nhiều nên công suất thừa bên trung truyền vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất công suất 13 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện & Trạm biến áp 1.3.3 Ph-ơng án 3: Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp Để... ngắn mạch N1 Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 220KV Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Điểm ngắn mạch N2 Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 110KV Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Điểm ngắn mạch N3 , N3 Để chọn khí cụ điện cho cho mạch máy phát điện Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 chỉ có máy phát F3 cung cấp , còn nguồn . 20,6 20,6 20,6 23,41 23,41 23,41 22,01 SHT(t) -2 3,98 -3 8,72 -2 3,47 -5 9,51 -3 ,79 -1 6,88 -3 ,79 -2 3,98 0 -2 0 -4 0 -6 0 -8 0 Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Phần điệnNhà máy điện &. COS=0,84. Phụ tải bao gồm các - ng dây 1 kép x60 và 2đơn x40, và P% cho trong bảng. Tính theo ( 1-1 ) và ( 1-2 ) có bảng : Giờ 0-5 5-8 8-1 1 1 1-1 4 1 4-1 7 1 7-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 Put% 90 80 80 90. gồm có 4 tổ máy mỗi tổ có công suất 60MW. Tính toán theo ( 1-1 ) , ( 1-2 ) có bảng: Giờ 0-5 5-8 8-1 1 1 1-1 4 1 4-1 7 1 7-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 P% 90 80 80 80 100 100 100 90 PNM 216 192