Luận văn đề tài nhà máy điện

LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện phận hệ thống lượng, bao gồm nhà máy điện, mạng điện hộ tiêu thụ điện Trong nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ thành điện Hiện nước ta lượng điện sản xuất hàng năm nhà máy nhiệt điện không chiếm tỉ trọng lớn thập kỷ 80 Tuy nhiên, với mạnh nguồn nguyên liệu nước ta, tính chất phụ tải đáy nhà máy nhiệt điện việc củng cố xây dựng nhà máy nhiệt điện nhu cầu giai đoạn phát triển Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện tính toán chế độ vận hành tối ưu nhà máy điện không nhiệm vụ mà củng cố toàn diện mặt kiến thức sinh viên ngành hệ thống điện trước thâm nhập vào thực tế Với yêu cầu vậy, đồ án môn học hoàn thành gồm thuyết minh kèm theo vẽ phần nhà máy nhiệt điện phần chuyên đề Bản thuyết minh gồm: chương Các chương trình bày toàn trình tính toán từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải cấp điện áp, cân công suất toàn nhà máy, đề xuất phương án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án lựa chọn Phần có kèm theo vẽ A0 Trong trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Hoà thầy cô môn Hệ thống điện hướng dẫn cách tận tình để em hoàn thành đồ án CHƯƠNG TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Chất lượng điện yêu cầu quan trọng phụ tải Để đảm bảo chất lượng điện thời điểm, điện nhà máy phát điện phát phải hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ ỏ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện Vì điện có khả tích luỹ nên việc cân công suất hệ thống điện quan trọng Trong thực tế lượng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi Việc nắm quy luật biến đổi tức tìm đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn phương án nối điện hợp lý , đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài dựa vào đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp phân bố tối ưu công suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy điện với 1.1CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm tổ máy công suất máy 50 MW Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hành ta chọn máy phát điện loại, điện áp định mức 10,5 kV: Chọn máy phát điện đồng tua bin có thông số sau: Bảng 1.1 Thông số định mức Loại máy phát TBΦ-60-2 n S P v/ph MVA MW 3000 75 60 U KV cosϕ 10,5 0,8 Điện kháng tương đối I KA 4,125 X”d X’d Xd 0,195 0,282 1,606 1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.2.1 Cấp điện áp máy phát Ta tính theo công thức PUF(t) = P%(t ) PUF max 100 SUF(t) = PUF (t ) cos ϕ Trong đó: P(t) : công suất tác dụng phụ tảI thời điểm t Q(t): công suất phản kháng phụ tải thời điểm t cosϕ : Hệ số công suất phụ tải Pmax = 10 MW ; cosϕ = 0,85 ; Uđm = 10,5 kV gồm đường dây kép 2MW33km đường dây đơn 1,5 MW33km Do ta có bảng biến thiên công suất đồ thị phụ tải sau: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80 P (MW) 8 7 10 9 SUF(MVA) 9,41 8,24 8,24 9,41 10,59 11,76 10,59 10,59 9,41 9,41 9,41 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát S(MVA) 15 11,76 10 10,59 9,41 8,42 0 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.2 Cấp điện áp trung (110KV) Phụ tải bên trung gồm đường dây đơn Pmax = 110 MW, cosϕ = 0,87 Công thức tính PT(t) = P%(t ) PTmax 100 ST(t) = PT (t ) cos ϕ Bảng biến thiên công suất đồ thị phụ tải t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 P (MW) 99 99 88 88 99 99 110 99 99 88 88 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 SUT(MVA) 113,8 Từ ta có đồ thị phụ tải bên trung: S(MVA) 126,4 113,8 101,2 0 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.3 Cấp điện áp cao (220KV) Gồm đường dây đơn Pmã = 60Mw ; Cos ϕ =0,89 Bảng biến thiên công suất đồ thị phụ tải t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 90 90 90 100 100 90 90 80 80 80 80 P (MW) 54 54 60 60 54 54 48 48 48 48 SUT(MVA) 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 Sc(MVA) 54 60,7 67,4 60,7 60,7 54 12 16 24 t (h) 1.2.4 Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm máy phát có SđmF = 75MVA Do công suất đặt nhà máy là: SNM = x 75 = 375 MVA Snm(t) = P%(t ) SNM 100 Bảng biến thiên công suất đồ thị phụ tải toàn nhà máy t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 P% 80 80 80 80 90 90 100 P (MW) 240 240 240 240 270 270 STNM(MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 100 90 90 80 300 300 270 270 240 375 375 337,5 337,5 300 S(MVA) 375 337,5 300 0 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.5 Tự dùng nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định mức toàn nhà máy Phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm tính theo biểu thức sau: S td (t ) = ⎛ S (t ) ⎞ S NM ⎜⎜ 0,4 + 0,6 NM ⎟⎟ 100 S NM ⎠ ⎝ α% Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng thời điểm t SNM : Công suất đặt toàn nhà máy SNM(t) : Công suất nhà máy phát thời điểm t α : Phần trăm lượng điện tự dùng (α = % ) Sau tính toán ta có bảng kết quả: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 STNM(MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 STD(MVA) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 S(MVA) 26,4 25 30 28,2 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.6 Cân công suất toàn nhà máy, công suất phát hệ thống Toàn công suất thừa nhà máy phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 90 km Tổng công suất hệ thống SHT =3500MVA Dự trữ quay hệ thống SdtHT = 160 MVA Như phương trình cân công suất toàn nhà máy là: SNM(t) = SUF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) + Std(t) Từ phương trình ta có phụ tải hệ thống theo thời gian là: SVHT(t) = SNM(t) - SUF(t) - ST(t) - SC(t) - Std(t) Trong đó: SNM(t): Công suất nhà máy SUF(t): Công suất phụ tải máy phát ST(t) : Công suất phụ tải trung áp SC(t) = Std(t): Công suất tự dùng Từ ta có bảng tính phụ tải cân công suất toàn nhà máy: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 SNM(t) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 SUF(t) 9.41 9.41 9.41 8,23 8,23 9.41 10,6 11,8 10,6 10,6 9.41 ST(t) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 Sc(t) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 Std(t) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 Sht(t) 89,7 89,7 102,3 96,8 119,9 125,4 147,3 165,4 131 143,5 109 Đồ thị công suất phát hệ thống S(MVA) 165,4 147,3 125,4 119,4 102 96,8 89,7 10 12 14 16 Đồ thị phụ tải tổng hợp : 18 20 22 24 t(h) S MVA 375 337,5 337,5 300 300 126,4 113,8 113,8 113,8 101,2 101,2 67,4 60,7 67,4 54 30 28,2 26,4 11,8 9,41 8,23 10 12 14 16 18 20 22 24 + Nhận xét chung: - phụ tảI bên trung áp tương đối lớn nên ghép máy bên trung áp vào góp 110KV - cấp điện áp cao (220 KV) trung áp (110KV) có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy biến áp liên lạc máy biến áp tự ngẫu có loẹi (vì nối ta giảm tổn thất truyền tảI công suất thừ từ bên trung sang bên cao) Công tơ phản kháng CP3Y 1,75 0,38 1,75 Oát mét Д772 10 1 10 Oát mét phản kháng Д772/1 1 Oát mét tự ghi Ч-377 10 0,8 3 Ampe mét Э-762 Tổng 21,5 1,75 10 10 10 3 23 21,5 Bảng 5-10 Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha này: Zdh = S phaB I 2 dm = 23 = 0,92 Ω 52 Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo l = 30m.Chọn dây đồng có tiét diện có tiết diện 2,5 mm2 Do ba pha có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m Khi điện trở dây dẫn : rdd = l tt ρ 30000.0,0175 = 210 m Ω = 0,21 Ω = F 2,5 Điện trở tiếp xúc rtx = 0,1 Ω Do : Z2 = Zđh + rdd + rtx = 0,92 + 0,21 + 0,1 = 1,23 Ω Ta chọn biến dòng kiểu TЩЛ-10 Liên Xô sản xuất(cũ), nối dây theo sơ đồ đủ , máy có thông số bảng sau: Uđm , kV Iscđm , kA ITc đm , A 10 12 Cấp xác Z2đm , Ω 0,5 1,2 Bảng 5-11 Máy biến dòng kiểu dẫn không cần kiểm tra ổn định động lắp dẫn cứng máy phát điện , không cần kiểm tra ổn định nhiệt máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn 1000A Sơ đồ biến dòng với cuộn dòng dụng cụ đo sau: W VAR A A B A A W Wh VARh C 5.4 MẠCH PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG: Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải địa phương gồm hộ hộ cung cấp từ đường dây kép với công suất 2MW hộ hộ cung cấp từ đường dây đơn với công suất 1,5 MW Mỗi máy mang nửa phụ tải địa phương máy bị cố máy lại khả tải phải cung cấp cho toàn phụ tải địa phương Sơ đồ cung cấp điện sau: N4 F1 F2 N5 > ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ N6 ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ > > 2MW 5.4.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương: Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 KV gồm: đường dây cáp kép P = MW, cosϕ = 0,85 S= P = = 2,353 MVA cos ϕ 0,85 1,5MW đường dây cáp đơn P = 1,5 MW, cosϕ = 0,85 P 1,5 = = 1,764 MVA cos ϕ 0,85 S= Tiết diện cáp chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt Scáp = I lvbt J kt Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường - Các đường cáp đơn có S = 1,764 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt = S 1, 764 = = 0,097 KA= 97 A 3.U dm 3.10,5 - Các đường cáp kép có S = 2,353 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt = S 2,353 = = 0,064 kA = 64 A 3.U dm 3.10,5 Vậy dòng điện cưỡng bức: Icb = 2.Ilvbt = 64 = 128 A Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại 24 ∑ S T i Tmax= S max i 365 = 365 9,41x12 + 8,24 x + 10,59 x6 + 11,76 x = 7230 h 11,76 Tra bảng 44 sách mạng lưới điện ta chọn cáp bọc giấy cách điện có lõi nhôm có: Jkt = 1,2A/mm2 a) Với cáp đơn: Tiết diện cáp đơn là: Scáp = 97 = 80,83 mm2 1, Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo không cháy vỏ chì đặt đất S = 95 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 205 A * Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài: I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt Trong đó: K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ θ cp − θ' K1 = θ cp − θ θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép θcp = 600C θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp θ’cp = 25 0C θ0: nhiệt độ tínht toán tiêu chuẩn θ0 = 15 0C K1 = 60 − 25 = 0,88 60 − 15 K2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1, với cáp kép K2 = 0,9 I’cp = 0,88.205 = 180,81 A > Ilvbt = 97A b) Với cáp kép: Scáp = 64 = 32 mm2 Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi nhôm cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo không cháy vỏ chì đặt đất S = 70 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 165 A * Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: K2 : hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song, K2 = 0,9 I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt - Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng làm việc cưỡng Theo quy trình thiết bị điện cáp có cách điện giấy tẩm dầu điện áp không 10 kV điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng không vợt 80% dòng điện cho phép hiệu chỉnh cố cho phép tải 30% thời gian không vợt qúa ngày đêm Dòng điện làm việc cưỡng qua cáp đứt sợi: Icb = 2.Ilvbt = 2x64= 128 A Vậy ta có: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3 0,88 0,9 165 = 169,88 A > Icb = 128 A Vậy điều kiện phát nóng cố thoả mãn Kết luận: Cáp chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 5.4.2 Chọn kháng điện: Kháng điện đường dây chọn theo tiêu chuẩn sau: + Điện áp : Uđmk ≥ 10,5 KV + Dòng điện : Iđmk > Icbmax a Xác định dòng điện cưỡng qua kháng: Dòng cưỡng qua kháng xác định giả thiết cố kháng điện Khi Công suất qua kháng lại là: Squa K= Sbt = Smax = 11,76 MVA Dòng cưỡng qua kháng: Icbkmax = S uF max 3.U dm = 11,76 = 0,646 KA 3.10,5 Ta chọn kháng điện PbA-10- 750 có IđmK = 750A b Xác định Xk% kháng: XK XHT EHT >> [...]... của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, phụ tải,nguồn nhiên liệu,giêng về phần điền nhà máy đều có thể phát triển thêm phụ tảI tại các cấp đặc biệt là phụ tảI đầu cực máy phát điện - Nhà máy cung cấp cho hệ thống điện một lượng điện năng khá lớn(10,5%) nên vai trò của nhà máy trong hệ thống là rất quan trọng 1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện. .. thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện được thiết kế CHƯƠNG 2 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 lượng , công suất định mức và hệ số biến áp Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt... mức của một máy phát - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống Như vậy ta có thể đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn: • Phương án 1: Phương 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 2 máy biến áp tự ngẫu Phía 110KV ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp... khi sự cố một bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây thì các máy còn lạikhông bị quá tải Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải 2.4.b Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng... 3.220 Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là : Icbcao = 0,41 KA b) Cấp điện áp 110 KV: - Phụ tải trung áp : được cấp bởi 2 đường dây đơn x 55MW Dòng điện làm việc là : I lv = 2.I lv = kep Pmax 55 = = 0,332 KA cos ϕ 3.U dm 0,87 3.110 -Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn B3,B4: Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố chính là dòng điện khi máy phát bị quá... này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên lạc Còn phía 110KV được ghép 3 bộ máy phát điện - máy biến áp HT ST B2 B1 F1 F2 F3 B5 B4 B3 F5 F4 Phô t¶i 10 kv • Phương án 3: Phương án này cả ba máy phát được nối cứng để cung cấp điện cho hai máy biến áp tự ngẫu Sơ dồ như sau: HT B4 F4 B2 B1 B5 F5 ST F2 F1 Phô t¶i 10kv B3 F3 Nhận xét: Phương án 1 - Độ tin cậy cung cấp điện được đảm... Vậy khi sự cố một trong 2 máy biến áp tự ngẫu thì máy còn lại không bị quá tải Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải 2.4.a.Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp - Tổn thất đồng... bởi 2 đường dây đơn x 55MW Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố là : I lvcb = 2.I lv = kep Pmax 55 = = 0,332 KA cos ϕ 3.U dm 0,87 3.110 -Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn B3,B4 và B5: Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố chính là dòng điện khi máy phát bị quá tải 5%: I lvcb = 1, 05 S Fdm 75 = 1, 05 = 0, 413 KA 3U Tdm 3.110 -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi 1 máy tự ngẫu bị sự cố công suát... chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chương 1 ta có: + Phụ... phụ tải của máy biến áp • Máy biến áp ba pha hai cuộn dây Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: Trong đó : ⎛ S ΔA = ΔP0.8760 + 365.ΔPN ∑⎜⎜ i ⎝ S Tdm 2 ⎞ ⎟⎟ t i ⎠ ΔP0 là tổn thất không tải của máy biến áp ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp ti là thời gian mang tải S i của máy biến áp trong ngày S Tdm là công suất định mức của máy biến áp ... công suất nhà máy điện với 1.1CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm tổ máy công suất máy 50 MW Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hành ta chọn máy phát điện loại, điện áp... 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.5 Tự dùng nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định mức toàn nhà máy Phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm tính theo biểu thức... cho hệ thống điện lượng điện lớn(10,5%) nên vai trò nhà máy hệ thống quan trọng 1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Các phương