Đồ án tốt nghiệp Làm mát cho máy biến áp Nguyễn Quang Hùng

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lƣợng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nƣớc. Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện. cũng nhƣ sự phát triển hệ thống năng lƣợng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng nhƣ hệ thống điện nói riêng. Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật. tối ƣu về kinh tế trong bài toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể. hƣớng dẫn sinh viên biết cách đƣa ra phƣơng án nối điện đúng kĩ thuật. biết phân tích. biết so sánh chọn ra phƣơng án tối ƣu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp. Trong thời gian làm bài. với sự cố gắng của bản thân. đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của thầy TS. Nguyễn Nhất Tùng. em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy kính mong nhận đƣợc sự góp ý. chỉ bảo của các thầy cô để em có đƣợc những kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc sau này. Em xin chân thành cám ơn thầy TS.Nguyễn Nhất Tùng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn. Hà Nội. ngày tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Quang Hùng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 2 CHƢƠNG I TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY Trong thực tế lƣợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Do vậy. ngƣời ta cần phải biết các đồ thị phụ tải. nhờ đó có thể chọn phƣơng án vận hành hợp lý. chọn sơ đồ nối điện phù hợp. đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trƣớc hết cho ngƣời thiết kế là phải tiến hành các công việc: chọn máy phát điện. tính toán phụ tải và cân bằng công suất một cách hợp lý nhất. I. Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện nhiệt điện có tổng công suất đặt là 220 MW gồm có 4 máy phát điện cung cấp cho phụ tải ở 4 cấp điện áp máy phát. 110 KV. 220KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV. Ta chọn máy phát điện loại TB -55-2 có các thông số sau: Ký hiệu S (MVA) P (MW) cos U (kV) I (kA) Điện kháng tƣơng đối X d ’’ X d ’ X d TB -55-2 68,75 55 0,8 10,5 3,462 0,123 0,182 1,452 II. Tính toán cân bằng công suất Phụ tải điện áp máy phát 10,5 kv có P max =12MW và cos =0,83. Từ đồ thị phụ tải ngày biến thiên theo thời gian và công thức: Cos P S với: 100 %. max Pp P . 2.1 Tính toán phụ tải địa phương cấp điện áp 10.5kV P max = 12 MW ; cos = 0,84 max max P 12 S 14,288(MVA) cos 0,84 Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-1 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 3 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 P% 70 80 80 80 90 90 80 P (MW) 8,4 9,6 9,6 9,6 10,8 10,8 9,6 S (MVA) 10 11,429 11,429 11,429 12,857 12,857 11,429 Bảng 1-1: Bảng biến thiên phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian. 0 6 9 12 16 20 22 24 S UF (MVA) T(h) 10 11,429 12,857 5 10 Hình 1-1: Đồ thị phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian. 2.2. Tính toán phụ tải điện áp trung Phụ tải điện áp trung 110 kv có P max =100MW và cos = 0.85. Từ đồ thị phụ tải ngày biến thiên theo thời gian và công thức: Cos P S với: 100 %. max Pp P . Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp trung theo thời gian. Kết quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-2. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 4 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 P% 80 80 90 90 90 80 80 P (MW) 80 80 90 90 90 80 80 S UT(MVA) 94,12 94,12 105,88 105,88 105,88 94,12 94,12 Bảng 1-2: Bảng biến thiên phụ tải ở các khoảng thời gian 0 6 9 12 16 20 22 24 T(h) 150 100 50 94,12 105,88 S UT (MVA) 94,12 Hình 1-2: Đồ thị biến thiên phụ tải điện áp trung: 2.3 Tính toán phụ tải điện áp cao Phụ tải điện áp cao 220 kv có P max =80MW và cos = 0,88. Từ đồ thị phụ tải ngày biến thiên theo thời gian và công thức: Cos P S với: 100 %. max Pp P . Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp cao theo thời gian. Kết quả ghi trong bảng 1-3 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-3. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 5 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 P% 90 80 60 90 90 100 80 P (MW) 72 64 48 72 72 80 64 S UC(MVA) 81,818 72,727 54,545 81,818 81,818 90,909 72,727 Bảng 1-3: Bảng biến thiên phụ tải điện áp cao: 0 6 9 12 16 20 22 24 T(h) 100 50 81,818 S UC (MVA) 72,727 54,545 81,818 90,909 72,727 Hình 1-3: Đồ thị biến thiên phụ tải điện áp cao: 2.4 Tính toán phu tải cấp toàn nhà máy Nhà máy kiểu nhiệt điện: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55 MW Công suất tổng : P nm = 4x55 = 220 (MW) cos = 0.85.(chọn ở trên ) do đó nm nm P 220 S 258,823(MVA) cos 0,85 Áp dụng công thức: Cos P S víi : 100 %. max Pp P . Ta tính đƣợc đồ thị phụ tải của điện áp máy phát theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-4 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-4 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 6 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 P% 80 80 90 100 100 95 90 P (MW) 176 176 198 220 220 209 198 S tnm(MVA) 207,058 207,058 232,94 258,823 258,823 245,882 232,94 Bảng 1.4: Bảng biến thiên phụ tải cấp toàn nhà máy 0 6 9 12 16 20 22 24 S TNM (MVA) T(h) 150 207,058 232,94 245,882 258,823 200 100 50 232,94 Hình 1.4: Đồ thị biến thiên phụ tải cấp toàn nhà máy 2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày đƣợc tính theo công thức sau : NM NM TD NM TD S tSP tS )( .6,04,0. cos . 100 % )( Trong đó: P NM - công suất tác dụng định mức của nhà máy. P NM =220 MW S NM - công suất biểu kiến định mức của nhà máy. S NM =258.823 MVA - lƣợng điện phần trăm tự dùng. = 9.5% cos TD - hệ số công suất phụ tải tự dùng. cos TD = 0.85. Kết quả tính toán cho dƣới bảng sau: Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 7 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 S nm(MVA) 207,058 207,058 232,94 258,823 258,823 245,882 232,94 S td(MVA) 21,637 21,637 23,112 24,588 24,588 23,85 23,112 Bảng 1.5: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng: 0 6 9 12 16 20 22 24 S TD (MVA) T(h) 10 21,637 23,112 23,85 24,588 20 23,112 Hình 1.5: Đồ thị phụ tải tự dùng : 2.6 Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống Theo nguyên tắc cân bằng công suất thì tại mọi thời điểm công suất phát luôn bằng công suất thu. không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp. ta có: S TNM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S HT (t)+S C (t) Công suất phát vào hệ thống là : S HT (t) = S TNM (t) – S đf (t) + S T (t) + S td (t)+S C (t) Từ các công thức trên ta áp dụng có bảng tính cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 8 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 S tnm(MVA) 207,058 207,058 232,94 258,823 258,823 245,882 232,94 S đp(MVA) 10 11,429 11,429 11,429 12,857 12,857 11,429 S UT(MVA) 94,12 94,12 105,88 105,88 105,88 94,12 94,12 S UC(MVA) 81,818 72,727 54,545 81,818 81,818 90,909 72,727 S td(MVA) 21,637 21,637 23,112 24,588 24,588 23,85 23,112 S VHT 0,517 -7,145 -37,974 -35,108 -33,68 -24,146 -31,552 Bảng tính cân bằng công suất toàn nhà máy 0 6 9 12 16 20 22 24 S VHT (MVA) T(h) 15 0,517 30 7,145 37,974 35,108 33,68 24,146 31,552 Hình 1.6: Đồ thị phụ tải phát về hệ thống: Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 9 Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp 0 6 9 12 16 20 22 24 T(h) 50 100 150 200 250 S(MVA) Svht Suc Sut Udp Std Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 10 * Nhận xét . - Ta thấy nhà máy thiết kế có tổng công suất là: S NMmax = S đm = 258,823MVA So với công suất của hệ thống điện S HT = 5000 MVA thì nhà máy thiết kế chiếm 5.18 % công suất của hệ thống . - Công suất thu vào hệ thống là: Max = 37,974 MVA từ 9-12h Min = 7,145MVA từ 6-9 h - Phụ tải trung áp: S Tmax = 105.88 MVA chiếm 48,12% công suất nhà máy . S Tmin = 94.12 MVA chiếm 42,78% công suất nhà máy . - Phụ tải cao áp: S cmax = 90,909 MVA chiếm 41,32% công suất nhà máy S cmin = 54,545 chiếm 24,79% công suất nhà máy Nhà máy đƣợc thiết kế cung cấp cho phụ tải điện trung áp 110 KV và phát công suất lên hệ thống 220 KV do đó sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( ở cấp điện áp này có trung tính nối đất trực tiếp ). - Phụ tải địa phƣơng có S đfmax = 12,857 MVA S đfmin = 10 MVA Ta có công suất địa phƣơng chỉ chiếm 3.07 % công suất định mức Khả năng phát triển nhà máy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ vị trí nhà máy. địa bàn. nguồn nguyên liệu nhƣng về phần điện thì vẫn có khả năng phát triển phụ tải theo các cấp điện áp sẵn có. III. Đề xuất các phương án nối dây 3.1 Cơ sở đề xuất các phƣơng án nối dây - Do UFmax Fdm 12,857 .100 9,35% 15% 2.S 2.68,75 S nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. [...]... tƣ của một phƣơng án đƣợc tính nhƣ sau: V = VB + VTBPP Vốn đầu tƣ máy biến áp : VB = kB vB - Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phƣơng án 1 dùng 2 loại máy biến áp là: SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 31 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng Trong đó : +kB là hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp + vB là giá tiền mua máy biến áp Ở phƣơng án này ta sử dụng : Hai máy biến áp tự ngẫu loại ATдцTH... Hình 2: Phƣơng án 2 Trong sơ đồ này ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc phía cao áp gồm bộ máy biến áp máy phát T1 và các máy biến áp tự ngẫu Máy biến áp liên lạc này sẽ đồng thời cùng bộ tải công suất về hệ thống SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 12 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng Do phụ tải bên trung STmin= 162,79 MVA > SđmF = 117,5 MVA nên bộ máy phát- máy biến áp T2 có thể phát... áp: Phƣơng án 2 dùng 2 loại máy biến áp là: Hai máy biến áp tự ngẫu loại ATдцTH-160 có kB = 1,4 Giá tiền 7400.106 đồng /máy SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 33 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng Hai máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TPдцH-80 có kB = 1.5 Giá tiền 4160.106 đồng /máy Vậy tổng vốn đầu tƣ mua máy biến áp của phƣơng án 2 là: VB = ( 1,4 7400 2 + 1,5 4160 2 ) 106 = 33,2.109 đồng - Vốn... thấy phuơng án 3 có vốn đầu tƣ lớn hơn cả phƣơng án 1 và phƣong án 2 cần phân tích kĩ hơn mới có thể đánh giá đƣợc do đó ta để lại phƣơng án 1 và phƣơng án 2 để tính toán so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đƣợc sơ đồ nối điện tối ƣu cho nhà máy điện SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 13 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng CHƢƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là thiết... 1: Phƣơng án 1 SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 11 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng Ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu tăng áp để làm liên lạc giữa điện áp cao và điện áp trung Công suất đƣợc truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp đồng thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngƣợc lại Phƣơng án I phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 2 máy biến áp tự ngẫu Phía trung áp thanh... Bảng thông số máy biến áp tự ngẫu 2.2.2 Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp - Đối với máy biến áp hai dây quấn để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành các máy phát F3 F4 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 20 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng 1 4 1 4 SBỘ= SĐMF - Stdmax=68,75- 24,588=62,603 (MVA) Nhƣ vậy các máy biến áp bộ sẽ không... Nhƣ vậy các máy biến áp bộ sẽ không bị quá tải khi làm việc bình thƣờng Đối với máy biến áp tự ngẫu công suất qua cuộn cao trung hạ lần lƣợt đƣợc tính nhƣ sau: Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 15 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng 1 2 SC-TN1= SC-TN2= (SVHT(t)+ SUC (t)) Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là... Máy phát trong sơ đồ bộ thƣờng phát công suất tƣơng đối bằng phẳng và ổn định Từ đó ta chọn đƣợc loại máy biến áp có các thông số cho ở bảng sau: SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 19 Đồ Án Tốt Nghiệp Loại ĐA cuộn dây kV Sđm MBA TPдцH GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng MVA 80 C 115 Tổn thất kW H 10,5 P0 70 UN% 10,5 PN 310 I0 % 0,55 Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây phía trung áp - Máy biến áp bộ trong sơ đồ. .. Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 14 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng ĐA cuộn dây kV Loại Sđm MBA TPдцH MVA 80 C 115 Tổn thất kW H 10.5 P0 70 UN% 10.5 PN 310 I0 % 0.55 Bảng 2.1 Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây - Máy biến áp tự ngẫu tăng áp Chọn máy biến áp tự ngẫu B1 B2: Máy biến áp tự ngẫu B1 B2 đƣợc chọn theo điều kiện: S B1dm Với 1 S B 2dm S Fdm là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: UC UT 220... lớn nhất là phía hạ áp SPH =56,171(MVA) và 0,5 SđmTN = 0,5.160 =80(MVA) SPH =56,171(MVA) . TS .Nguyễn Nhất Tùng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn. Hà Nội. ngày tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Quang Hùng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lƣợng nói chung. trong bảng 1-1 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Ts Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Quang Hùng - Đ4H3 3 t CS 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 P% 70 80