Thiết kế phần điện nhà máy điện công suất 500W

Thiết kế phần điện nhà máy điện công suất 500W

N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Lời nói đầu Lời nói đầu Trong thời kỳ công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nớc, ngành điện giữ một vai trò rất quan trọng đối với việc phát triển kinh tế và nâng cao mọi mặt đời sống xã hội. Trong đời sống, điện năng rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Trớc sự phát triển mạnh mẽ của xã hội, đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng, tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nớc. Trong hệ thống điện, các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lợng sơ cấp nh than, dầu, khí đốt, thuỷ năngthành 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 điệnthì 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. Là sinh viên ngành Hệ thống điện, việc thực hành và rèn luyện kỹ năng thiết kế nhà máy điện là rất quan trọng. Đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện nhà máy điện là một cơ hội để mỗi sinh viên ôn luyện, trau dồi kiến thức chuyên ngành, phục vụ hữu ích cho công việc thực tế sau này. Đồ án thiết kế tốt nghiệp gồm có 2 phần: Phần I: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 500MW. Phần II: Phân bố tối u công suất cho các tổ máy trong nhà máy theo phơng pháp quy hoạch động. Mặc dù đã rất cố gắng song kiến thức và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên bản đồ án thiết kế tốt nghiệp của em có thể còn nhiều thiết sót, em rất mong nhận đợc sự góp ý của các thầy, cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy Đào Quang Thạch cùng các thầy cô giáo khác trong bộ môn HTĐ đã nhiệt tình hớng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Vinh NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 5 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Phần i: thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG I Chọn máy phát điện - tính toán phụ tải - cân bằng công suất 1.1. Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 100MW cung cấp cho phụ tải địa phơng cấp 10kV, phụ tải trung áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và nối với hệ thống ở cấp 220kV, công suất tự dùng cực đại bằng 6,1% công suất định mức của nhà máy với hệ số công suất của phụ tải tự dùng là 0,85. Để thuận tiện cho việc xây dựng và vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại. Căn cứ vào các yêu cầu trên ta chọn 5 máy phát loại TB -100 - 2 với các thông số kỹ thuật đợc ghi trong bảng sau: Bảng 1-1 dm S (MVA) dm P (MW) n (V/p) dm U (kV) cos dmStator I (kA) X d X d ' X d 117,65 100 3000 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Điện năng là một dạng năng lợng đặc biệt, nó ít có khả năng tích lũy với công suất lớn bởi vậy điện năng sản xuất ra đến đâu phải tiêu thụ đến đó. Lợng điện năng do các nhà máy điện phát ra phải cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ của phụ tải tại mọi thời điểm. Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải luôn thay đổi theo thời gian. Do đó việc tìm đợc đồ thị phụ tải là một việc rất quan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải ta 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 điện năng 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 dạng công suất biểu kiến ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế. 1.2.1. Đồ thị phụ tải nhà máy (NM) Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 100MW với hệ số công suất định mức cos F = 0,85. NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 6 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Công suất đặt của toàn nhà máy là: S đmNM = 5.S đmF = 5. cos mF P = 5. 85,0 100 = 588,235 (MVA) Công suất phát của nhà máy tại các thời điểm t trong chế độ làm việc bình thờng đợc tính toán theo công thức sau: S NM (t) = 100 % NM P . 5. cos mF P (MVA) Trong đó: - S NM (t) : Công suất biểu kiến của phụ tải nhà máy tại thời điểm t (MVA) - P đmF : Công suất tác dụng định mức của máy phát (MW) - P NM (t)% : Công suất tác dụng của nhà máy tính theo % công suất tác dụng cực đại của nhà máy tại các thời điểm trong ngày. - cos F : Hệ số công suất định mức của máy phát; cos F = 0,85. Phụ tải nhà máy tại các thời điểm t đợc tổng kết trong bảng sau: Bảng 1-2 t (h) 0 7 7 12 12 15 15 20 20 - 24 P NM % 80 90 85 100 85 S NM (t)(MVA) 470,588 529,412 500,000 588,235 500,000 Hình 1: Đồ thị phụ tải nhà máy 1.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế, ta có công suất tự dùng cực đại bằng 6,1% công suất định mức của nhà máy với hệ số công suất cos td = 0,85. NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 7 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Công suất tự dùng lớn nhất của nhà máy là: S tdmax = td dmF P cos .5. 100 % = 85,0 100 .5. 100 1,6 = 35,882 MVA Công suất tự dùng theo thời gian đợc xác định theo công thức sau: S td (t) = ) )( .6,04,0( cos . 100 % dmNM NM td dmNM S tSP + (MVA) Trong đó: - S td (t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA) - P đmNM : Công suất tác dụng định mức của nhà máy; P đmNM = 5.P đmF = 5.100 = 500MW - S đmNM : Công suất đặt của nhà máy; S đmNM = 588,2353 MVA - S NM (t) : Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t (MVA) - %: Phần trăm công suất điện tự dùng cực đại; % = 6,1% Bảng 1-3 t (h) 0 7 7 12 12 15 15 20 20 - 24 S NM (t)(MVA) 470,588 529,412 500,000 588,235 500,000 S td (t) (MVA) 31,576 33,729 32,653 35,882 32,653 Hình 2: Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy 1.2.3. Đồ thị phụ tải địa phơng (10kV) Phụ tải địa phơng của nhà máy có: U đmđp = 10kV, P đpmax = 18 MW, cos đp = 0,86. Dựa vào bảng biến thiên phụ tải địa phơng hàng ngày ta xác định phụ tải địa phơng tại từng thời điểm theo công thức sau: S đp (t) = dp dp P tP cos . 100 )%( max (MVA) NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 8 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Trong đó: -S đp (t) : công suất biểu kiến của phụ tải địa phơng tại thời điểm t (MVA) -P max : công suất tác dụng cực đại của phụ tải địa phơng (MW) -P đp %(t) : công suất tác dụng tính theo % của công suất tác dụng cực đại của phụ tải địa phơng tại thời điểm t (%). -cos đp : hệ số công suất trung bình của phụ tải địa phơng. Biến thiên phụ tải địa phơng đợc tổng kết trong bảng sau: Bảng 1-4 t (h) 0 8 8 12 12 16 16 20 20 - 24 P dp %(t) 65 85 100 80 60 S dp (t) (MVA) 13,605 17,791 20,930 16,744 12,558 Hình 3: Đồ thị phụ tải địa phơng 1.2.4. Đồ thị phụ tải trung áp (110kV) Phụ tải trung áp của nhà máy có: U đmT = 110 kV, P Tmax = 180 MW, cos T = 0,89. Phụ tải trung áp tại các thời điểm t đợc tính toán theo công thức sau: S T (t) = T T T P tP cos . 100 )%( max (MVA) Trong đó: - S T (t) : công suất biểu kiến của phụ tải trung áp tại thời điểm t (MVA) - P Tmax : công suất tác dụng của phụ tải trung áp cực đại (MW) NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 9 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN - P T %(t): % công suất cực đại của phụ tải trung áp tại thời điểm t (%) - cos T : hệ số công suất trung bình của phụ tải trung áp. Biến thiên phụ tải trung áp đợc tổng kết trong bảng sau: Bảng 1-5 t (h) 0 7 7 11 11 15 15 20 20 - 24 P T %(t) 65 90 85 100 70 S T (t) (MVA) 131,461 182,022 171,910 202,247 141,573 Hình 4: Đồ thị phụ tải trung áp 1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp (220kV) Phụ tải cao áp của nhà máy có: U Cđm = 220kV, P Cmax = 160MW, cos C = 0,88 Phụ tải tại các thời điểm t đợc tính nh sau: S C (t) = C C C P tP cos . 100 )%( max (MVA) Trong đó: - S C (t) : công suất biểu kiến của phụ tải cao áp tại thời điểm t (MVA) - P Cmax : công suất tác dụng cực đại của phụ tải cao áp (MW) - P C %(t) : % công suất cực đại của phụ tải cao áp tại thời điểm t (%) - cos C : hệ số công suất trung bình của phụ tải cao áp. Biến thiên phụ tải cao áp đợc tổng kết trong bảng sau: NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 10 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Bảng 1-6 t (h) 0 7 7 12 12 14 14-18 18-24 P C %(t) 70 100 80 85 70 S C (t) (MVA) 127,273 181,818 145,455 154,545 127,273 Hình 5: Đồ thị phụ tải cao áp 1.2.6. Công suất phát vào hệ thống (HT) Công thức cân bằng công suất toàn nhà máy nh sau: S NM (t) = S TD (t) + S f (t) + S T (t) + S C (t) + S HT (t) + S(t) Trong đó : S HT (t): công suất phát về hệ thống tại thời điểm t (MVA) S NM (t): công suất phát của nhà máy tại thời điểm t (MVA) S f (t): công suất phụ tải địa phơng tại thời điểm t (MVA) S T (t): công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t (MVA) S C (t): công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t (MVA) S TD (t): công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t (MVA) S(t) : tổn thất công suất tronghệ thống tại thời điểm t (MVA) Do tổn thất công suất rất nhỏ so với công suất các phụ tải nên thờng bỏ qua trong tính toán cân bằng công suất sơ bộ. Từ đó ta tính toán đợc công suất phát vào hệ thống nh sau: S HT (t) = S NM (t) - [ S TD (t) + S T (t) + S C (t) + S dp (t) ] (MVA) NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 11 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Công suất tổng phía cao áp: S C (t) = S C (t) + S HT (t) (MVA) Tính toán theo các công thức trên ta thu đợc bảng kết quả tính toán nh sau: Bảng 1-7: Bảng kết quả tính toán cân bằng công suất t S T (t) S C (t) S dp (t) S td (t) S NM (t) S HT (t) (h) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) 0 7 131,461 127,273 13,605 31,576 470,588 166,673 293,946 7 8 182,022 181,818 13,605 33,729 529,412 118,238 300,056 8 11 182,022 181,818 17,791 33,729 529,412 114,052 295,870 11 12 171,91 181,818 17,791 33,729 529,412 124,164 305,982 12 14 171,91 145,455 20,93 32,653 500 129,052 274,507 14 15 171,91 154,545 20,93 32,653 500 119,962 274,507 15 16 202,247 154,545 20,93 35,882 588,235 174,631 329,176 16 - 18 202,247 154,545 16,744 35,882 588,235 178,817 333,362 18 20 202,247 127,273 16,744 35,882 588,235 206,089 333,362 20 - 24 141,573 127,273 12,558 32,653 500 185,943 313,216 Hình 6: Đồ thị công suất phát về hệ thống NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 12 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Nhận xét: Qua kết quả tính toán và các đồ thị phụ tải ta có các nhận xét chung nh sau: - Nhà máy thiết kế có công suất đặt S dmNM = 588,235 MVA , phát công suất cực đại S dmNM = 588,235 MVA vào khoảng thời gian 15 20 h, phát công suất cực tiểu S NMmin = 470,588 MVA vào khoảng thời gian 0 7h. - Phụ tải trung áp 110kV: Đạt cực đại S Tmax = 202,247 MVA vào khoảng thời gian 15 20h. Đạt cực tiểu S Tmin = 131,461 MVA vào khoảng thời gian 0 7h. - Phụ tải cao áo 220kV: Đạt cực đại S Cmax = 181,818 MVA vào khoảng thời gian 7 12h. Đạt cực tiểu S Cmin = 127,273 MVA vào khoảng thời gian 0 7h và 18 24h. - Công suất phát về hệ thống: Đạt cực đại S HTmax = 206,089 MVA vào khoảng thời gian 18 20h. Đạt cực tiểu S HTmin = 114,052 MVA vào khoảng thời gian 8 11h. - Phụ tải địa phơng: Đạt cực đại S dpmax = 20,930 MVA vào khoảng thời gian 12-16h. Đạt cực tiểu S dpmin = 12,558 MVA vào khoảng thời gian 20-24h. - Phụ tải tự dùng: Đạt cực đại S tdmax = 35,882 MVA vào khoảng thời gian 15 20h. Đạt cực tiểu S tdmin = 31,576 MVA vào khoảng thời gian 0 7h. Qua kết quả tính toán và các đồ thị phụ tải ta nhận thấy phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp. Công suất tổng của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 5100 MVA, dự trữ quay của hệ thống là 357 MVA( tức 7% công suất tổng của hệ thống). Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát về hệ thống S HTmax = 206,089 MVA và lớn hơn công suất định mức của một máy phát. Phụ tải cao áp và trung áp đều khá lớn do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này là rất quan trọng. Từ bảng tính toán tổng hợp trên ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy nh sau: NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 13 N TT NGHIP THIT K PHN IN NH MY NHIT IN Hình 7: Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy NGUYN VN VINH - LP HT3 - K51 14 [...]... máy biến áp 2.1 Đề xuất các phơng án Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu rất quan trọng trong thiết kế nhà máy điện, các phơng án đa ra phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải đồng thời phải thể hiện tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy điện có 5 tổ máy với công suất định mức của mỗi tổ máy là 100MW, có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện. .. nên thiết bị phân phối phía cao áp đơn giản, vận hành linh hoạt, vốn đầu t nhỏ Nhợc điểm: Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây lớn hơn công suất phụ tải phía trung cả vào thời điểm phụ tải cực đại nên nguồn công suất thừa đi về phía cao áp 220kV, dòng công suất đi qua hai máy biến áp, do đó tổn thất công suất trong các máy biến áp lớn 2.1.2 Phơng án II ở phơng án II ta dùng hai máy. .. không bị thiếu công suất trong trờng hợp này Sơ đồ phân bố công suất cho các máy biến áp trong trờng hợp này nh sau: Qua quá trình tính toán kiểm tra trên ta nhận thấy các máy biến áp chọn không bị quá tải khi xảy ra sự cố trong nhà máy và hệ thống luôn bù đủ công suất thiếu hụt 2.2.2 Phơng án II a Chọn máy biến áp - Điều kiện chọn công suất máy biến áp hai cuộn dây trong bộ máy phát - máy biến áp hai... - 35,882 = 110,474 MVA 5 5 - Công suất truyền qua một máy biến áp tự ngẫu: Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là nh nhau Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính toán nh sau: 1 [ SHT(t) + SC(t) - SBC ] 2 1 Công suất truyền qua phía trung: S TTN(t) = [ S T(t) 2.S BT ] 2 Công suất truyền qua phía cao: S CTN(t) = Công suất truyền qua phía hạ: S HTN(t)... _ 0,5 b Phân bố công suất cho các máy biến áp (MBA) Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng nh cho các phía của chúng đợc tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phátmáy biến áp hai cuộn dây (MF-MBA hai cuộn dây) bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa thiếu còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất, không xét đến... 10,5 (kW) b Phân bố công suất cho các máy biến áp (MBA) Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng nh cho các phía của chúng đợc tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phátmáy biến áp hai cuộn dây (MF-MBA hai cuộn dây) bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa thiếu còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất, không xét đến... - 35,882 = 110,474 MVA 5 5 - Công suất truyền qua một máy biến áp tự ngẫu: Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là nh nhau Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính toán nh sau: 1 [ SHT(t) + SC(t) 2.SBC ] 2 1 Công suất truyền qua phía trung: S TTN(t) = [ S T(t) S BT ] 2 Công suất truyền qua phía cao: S CTN(t) = Công suất truyền qua phía hạ: S HTN(t)... số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là nh nhau Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính toán nh sau: Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là: SHTN = SmF - 1 1 1 1 Sp Stdmax = 117,65 - 16,774 - 35,882 = 102,087 MVA 2 5 2 5 Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là: STTN = 1 1 STmax = 202,247 = 101,124 MVA 2 2 Công suất tải qua phía cao của máy. .. hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là nh nhau Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính toán nh sau: Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là: SHTN = SmF - Sp - 1 1 Stdmax = 117,65 - 16,774 - 35,882 = 93,7 MVA 5 5 Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là: STTN = STmax SBT = 202,247 110,474 = 91,773 MVA Công suất tải qua phía cao của máy. .. hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là nh nhau Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu đợc tính toán nh sau: Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là: SHTN = SmF - 1 1 1 1 Sp Std = 117,65 - 16,774 - 35,882 = 102,087 MVA 2 5 2 5 Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là: STTN = 1 1 (STmax - SBT) = (202,247 110,474) = 45,887 MVA 2 2 Công suất tải . ích cho công việc thực tế sau này. Đồ án thiết kế tốt nghiệp gồm có 2 phần: Phần I: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 500MW. Phần II:. NHIT IN Phần i: thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG I Chọn máy phát điện - tính toán phụ tải - cân bằng công suất 1.1. Chọn máy phát điện