ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI CÔNG SUẤT 240 MW.DOC

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Khoa năng lợng Trờng ĐHBK Hà Nội Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ môn : Hệ thống điện Ngành học : Hệ thống điện Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp Họ và tên sinh viên : Dơng Đình Hiển Ngành học : Hệ thống điện Lớp : K1 - QN I. Tên đề tài Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngng hơi, công suất 240 MW I. Các số liệu ban đầu: - Số tổ máy phát điện: 4x60 MW; cos = 0,80; U đm = 10,5KV - Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đờng dây 220 KV, chiều dài mỗi lộ 90 Km - Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 2800 MVA - Dự trữ công suất hệ thống: 12%/ - Điện kháng ngắn mạch (tính tại thanh cái hệ thống nối với đờng dây): 0,7 - Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau: 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát P max = 9MW; cos = 0,84. Phụ tải bao gồm các đờng dây: 1 kép x 3 MW x 4 km 4 đơn x 1,5 MW x 3 km Đồ thị phụ tải (tính theo % P max ) Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 Công suất (%) 50 80 100 100 70 2. Phụ tải cấp điện áp trung 110KV: P max = 120 MW; cos = 0,80 Phụ tải bao gồm các đờng dây: 2 kép + 1 đơn Đồ thị phụ tải (tính theo % P max ) Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 Công suất (%) 70 80 100 90 70 3. Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất (tổng) theo biểu đồ sau: (tính theo % công suất đặt) Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Công suất (%) 70 100 100 90 80 4. Các điều kiện khác: - Tự dùng nhà máy: 8% - Tại các trạm địa phơng đặtc các loại máy cắt BM-10 có I cắt = 20 KA, thời gian cắt ngắn mạch t cắt = 0,5 sec. III. Nội dung công việc: - Tính cân bằng công suất, vạch phơng án nối dây chọn sơ đồ thiết kế. - Chọn máy biến áp và tính tổn thất công suất, điện năng các phơng án. - Tính toán ngắn mạch, lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính các phơng án. - Tính toán thiết kế, xác định phơng án tối u. - Chọn sơ đồ tự dùng và một số thiết bị phụ - Vẽ các bản vẽ: Sơ đồ nối điện chính và các bản vẽ cần thiết cho thuyết minh. * Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy theo phơng pháp quy hoạch động B/P 30 35 40 45 50 55 60 B1 16.7 18.7 20.5 24.3 28.6 33.5 39.7 B2 15.5 16.2 18.3 21.6 26.7 31.7 39.7 B3 17.8 19.3 21.5 23.7 26.5 30.5 37.3 B4 13.3 15.9 17.6 20.3 23.9 28.9 36.5 1. Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị của toàn nhà máy tơng ứng với chi phí nhiên liệu cực tiểu. 2. Thiết lập bảng phân bố tối u công suất gữa các tổ máy, theo bậc công suất phát tổng của nhà máy. 3. Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy ứng với biểu đồ công suất đã cho (biểu đồ phát công suất tổng trong ngày). Xác định chi phí nhiên liệu tổng. 4. So sánh chi phí nhiên liệu xác định đợc theo chế độ vận hành tối u và chế độ phân bổ đều công suất cho các tổ máy. Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Lời nói đầu Năng lợng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lợng mà con ngời có thể khai thác phổ biến hiện nay đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới. Đó là bởi vì để có năng lợng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lợng sơ cấp phải trải qua nhiều công đoạn nh khai thác, chế biến, vận chuyển và phân phối. Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật và các ràng buộc xã hội. Hiệu suất các công đoạn kể từ nguồn năng lợng sơ cấp đến năng lợng cuối nói chung là thấp. Vì vậy đề ra lựa chọn và thực hiện các phơng pháp biến đổi năng lợng từ nguồn năng lợng sơ cấp đến năng lợng cuối để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con ngời. Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lợng sơ cấp nh: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng thành điện năng. Hiện nay ở nớc ta lợng điện năng đợc sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn nh thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu nh ở nớc ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trớc khi thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu nh vậy, đồ án tốt nghiệp đợc hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm hai phần: Phần một với nội dung thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện đợc chia làm sáu chơng. Các chơng này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phơng án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phơng án tối u đến chọn khí cụ điện cho phơng án đợc lựa chọn. Phần này có kèm theo 4 bản vẽ A4. Phần hai là tính toán chế độ vận hành tối u của nhà máy nhiệt điện bằng phơng pháp quy họch động. Nội dung phần này gồm: chơng một là Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện trình bày lý thuyết về phơng pháp quy hoạch động dùng để giải bài toán phân bố tối u công suất của nhà máy điện và chơng hai là tính toán cụ thể theo yêu cầu của đề tài. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Lã Văn út cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hớng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này. Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Mục lục Lời nói đầu 3 Phần 1: Tính toán thiết kế nhà máy điện 1 Chơng 1 1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1 1.1. Chọn máy phát điện 1 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1 1.2.1. Cấp điện áp máy phát 1 1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) 2 1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy 3 1.2.4. Tự dùng của nhà máy điện 4 1.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. 5 1.3. Chọn các phơng án nối dây 7 Chơng 2 11 Tính toán chọn máy biến áp 11 A. Phơng án I 11 2.1.a. Chọn máy biến áp 11 2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp 12 2.3.a. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 12 2.4.a. Tính toán tổn thất điện năng tỏng các máy biến áp 15 B. Phơng án II: 17 2.1.b. Chọn máy biến áp 17 2.2.b. Phân bố tải cho các máy biến áp 18 2.3.b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: 18 2.4.b. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp 21 Chơng 3 24 Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị của sơ đồ nối điện chính các phơng án 24 A. Tính toán ngắn mạch 24 3.1. Phơng án I 24 3.2. Phơng án 2 36 B. Lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính 46 1. Chọn máy cắt điện 46 2.a. Tính toán dòng cỡng bức 47 2.b. Tính toán dòng cỡng bức 48 Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối 50 Chơng 4 53 Tính toán kinh tế - kỹ thuật 53 Chọn phơng án tối u 53 1. Phơng án 1 54 2. Phơng án 2 55 Chơng 5 57 Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp 57 5.1. Chọn máy cắt điện và dao cách ly 57 5.2. Chọn thanh dẫn cứng 59 5.2.1. Chọn tiết diện 59 5.2.2. Kiểm tra ổn định động 60 5.3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn 62 5.4. Chọn dây dẫn và thanh góp mền 62 5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mền 63 5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 63 5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang 67 5.5. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng 68 5.5.1. Cấp điện áp 220KV 68 5.5.2. Cấp điện áp 110KV 69 5.5.3. Mạch máy phát 69 5.6. Chọn cáp, kháng và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng 72 5.6.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phơng 72 5.6.2. Chọn kháng điện 74 5.6.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phơng 76 5.7. Chọn chống sét van 77 1. Chọn chống sét van cho thanh góp 77 2. Chọn chống sét van cho máy biến áp 77 Chơng 6 79 Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 79 6.1. Chọn máy biến áp tự dùng 79 6.1.1. Chọn máy biến áp cấp 1 79 6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: 80 6.2.Chọn khí cụ điện tự dùng 81 Phần II 84 Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy theo phơng pháp quy hoạch động 84 Dơng Đình Hiển - HTĐ QN - K1 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn A. Ph¬ng ph¸p tÝnh 84 B. TÝnh to¸n cô thÓ 87 D¬ng §×nh HiÓn - HT§ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Phần 1: Tính toán thiết kế nhà máy điện Chơng 1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số công suất cấp các cấp không giống nhau. 1.1. Chọn máy phát điện. Nhà máy điện gồm bốn máy phát, công suất mỗi máy là 60MW. Ta sẽ chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 KV. Bảng tham số máy phát điện. Bảng 1.1 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-60-2 3000 75 60 10.5 0.8 4.125 0.146 0.22 1.691 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.2.1. Cấp điện áp máy phát Ta tính theo công thức P UF(t) = ( ) 100 t%P P UF max S UF(t) = ( ) cos tP UF P max = 9 MW, cos = 0,84, U đm = 10,5 KV Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải nh sau: Bảng 1.2 Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 P (%) 50 80 100 100 70 S UF (MVA) 5,36 8,57 10,7 10,7 7,5 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện 7,5 5,36 S UF (MVA) 8,57 10,7 t (h) 0 6 10 14 18 24 1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) Phụ tải bên trung gồm 2 đờng dây kép và 1 đờng dây đơn P max = 120 MW, cos = 0,8 Công thức tính: P T (t) = ( ) 100 t%P .P Tmax S T (t) = ( ) cos tP T Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải Bảng 1.3 Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 P (%) 70 80 100 90 70 S T (MVA) 105 120 150 135 105 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện S UF (MVA) 0 4 14 10 24 18 t (h) 105 120 150 135 105 1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 4 máy phát có S đmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là: S NM = 4 . 75 = 300 MVA S nm (t) = ( ) 100 t%P .S NM Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Bảng 1.4 Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P (%) 70 100 100 90 80 S T (MVA) 210 300 300 270 240 3 [...]... sự cố máy phát - máy biến áp liên lạc thì bộ còn lại chịu tải quá lớn do yêu cầu phụ tải bên trung lớn 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện đợc thiết kế 10 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp Chơng 2 Tính toán chọn máy biến.. .Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp SUF (MVA) 300 270 240 105 0 8 12 14 20 24 t (h) 1.2.4 Tự dùng của nhà máy điện Ta có Std(t) = S (t) % SNM 0,4 + 0,6 nm S NM 100 Trong đó = 8% Từ đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị điện tự dùng nh sau: Bảng 1.5 Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 Công suất (%) 70 100 100 90 80 Std(MVA) 19,68 24 24 22,56 21,12 4 Thiết kế nhà máy điện Đồ án. .. bộ máy phát điện - máy biến áp HT ST B2 B1 B3 B4 SuF Phơng án 3: Ghép vào phía 220KV và 110KV mỗi phía 2 bộ máy phát điện - máy biến áp Liên lạc giữa cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu, phía hạ của máy biến áp liên lạc cung cấp cho phụ tải địa phơng HT Phơng án 4: Phơng án này nh phơng án 1 nhng chuyển bộ máy phát điện - máy biến áp sang phía 220KV 8 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp. .. có thể đề xuất bốn phơng án sau để lựa chọn: Phơng án 1: Phơng án này phía 220KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp để làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu Phía 110KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp HT B1 ST B3 B2 B4 SuF 7 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp Phơng án 2: Phơng án này hai tổ máy đợc nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên lạc Còn... Lợng công suất phát lên phía cao của B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 63,65 - 75 = -11,35 MVA Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB1 + (SCB2 + SCB3) = 69 + 2(-11,35) = 46,3 MVA 13 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thờng là: Sthiếu = S 220 - 46,3 = 115,3 - 46,3 = 69 MVA TG - Công suất. .. bố công suất khi sự cố B2: Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lợng công suất STB2(B3) = STmax - SB4 = 150 - 69 = 81 MVA 14 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp - Lợng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 1 1 Stdmax = 75 - 10,7 - 24 = 58,3 MVA 4 4 - Lợng công suất phát lên phía cao của B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 58,3 - 81 = -22,7 MVA - Lợng công suất toàn bộ nhà. .. cấp điện áp sẵn có 1.3 Chọn các phơng án nối dây Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Nó quyết định những đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế Cơ sở để vạch ra các phơng án là bảng phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung - Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn lớn... Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp - Cấp điện áp trung cap (220 KV) và trung áp (110 KV) là lới trung tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi hơn - Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện. .. áp 1 lợng công suất: STB1(B2) = 1 (STmax - Sbô) = 0,5.(150 - 69) = 40,5 MVA 2 Lợng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2): SHB1(B2) = SđmF = 75 - 1 1 SUF - Stdmax 2 4 1 1 10,7 - 24 = 63,65 MVA 2 4 Lợng công suất phát lên phía cao của MBA B1 (B2) SCB1(B2) = SHB1(B2) - STB1(B2) = 63,65 - 40,5 = 23,15 MVA 19 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát... Sơ đồ rút gọn X1 E HT X8 N1 E1234 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống 27 Thiết kế nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp XNHT = X1 S HT 2800 = 0,059 = 1,652 S cb 100 Tra đờng cong tính toán ta có: I* (0) = 0,6 I* () = 0,67 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: IHT(0) = I*(0) IHT() = I*() S HT 3.U tb = 0,6 S HT 2800 = 4,22KA 3.230 3.U tb = 0,67 2800 = 4,71KA 3.230 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: . chính cho nhà máy điện đợc thiết kế. 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Chơng 2 Tính toán chọn máy biến áp Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, công suất của. 105 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện S UF (MVA) 0 4 14 10 24 18 t (h) 105 120 150 135 105 1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 4 máy phát có S đmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy. HT§ QN - K1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Phần 1: Tính toán thiết kế nhà máy điện Chơng 1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất