TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 180 MW. Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ môn và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được bản đồ án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là GS Đào Quang Thạch đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này. Hà nội, tháng năm 2007 Sinh viên Bùi Gia Quỳnh BÙI GIA QUỲNH - 1 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 MỤC LỤC 2 CHƯƠNG I 4 1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN .4 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 4 2.1. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT 10KV 4 2.2. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP TRUNG 110KV 5 2.3. CÔNG SUẤT PHÁT CỦA NHÀ MÁY 6 2.4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY .7 2.5. CÔNG SUẤT PHÁT VỀ HỆ THỐNG 8 3. MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG .9 CHƯƠNG II .10 I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN .11 1.1. Phương án 1 11 1.2. Phương án 2 .12 1.3. Phương án 3 .13 1.4. Phương án 4 .14 II. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN .15 1. PHƯƠNG ÁN 1 15 1.1. Chọn Máy Biến Áp 15 1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA 16 1.3. Kiểm Tra Quá Tải Các MBA 16 1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng .19 1.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch 20 2. PHƯƠNG ÁN 2 22 2.1. Chọn máy biến áp 22 2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA 23 2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA 24 2.4. Tính Tổn Thất Điện Năng .26 2.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch 28 CHƯƠNG III .30 I. PHƯƠNG ÁN 1 .30 1. XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH TÍNH TOÁN .30 2. XÁC ĐỊNH ĐIỆN KHÁNG CỦA CÁC PHẦN TỬ 31 3.2. Ngắn mạch tại N-2 34 3.3. Ngắn Mạch Tại N-3 .35 3.4. Ngắn mạch tại N-3’ .36 3.5. Ngắn Mạch Tại N-4 .38 4. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN .38 II. PHƯƠNG ÁN 2 39 1. XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH TÍNH TOÁN .39 2. XÁC ĐỊNH ĐIỆN KHÁNG CỦA CÁC PHẦN TỬ .39 3. XÁC ĐỊNH DÒNG NGẮN MẠCH .40 3.1. Ngắn mạch tại N-1 40 3.2. Ngắn mạch tại N-2 42 3.3. Ngắn Mạch Tại N-3 .44 3.4. Ngắn mạch tại N-3’ .44 BÙI GIA QUỲNH - 2 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 3.5. Ngắn Mạch Tại N-4 .47 4. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN .47 CHƯƠNG IV .48 I. PHƯƠNG ÁN 1 .49 1. TÍNH VỐN ĐẦU TƯ CỦA THIẾT BỊ .49 1.1. Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp .49 1.2. Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối .50 2. TÍNH PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM 50 3. CHI PHÍ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN 50 II. PHƯƠNG ÁN 2 50 1. TÍNH VỐN ĐẦU TƯ CỦA THIẾT BỊ .50 1.1. Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp .51 1.2. Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối .51 2. TÍNH PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM 52 3. CHI PHÍ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN 52 III. SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 52 1. KẾT LUẬN VỀ TÍNH TOÁN KINH TẾ 52 2. SO SÁNH VỀ MẶT KỸ THUẬT 52 3. KẾT LUẬN .53 CHƯƠNG V .53 1. CHỌN DÂY DẪN PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT .53 1.1. Đường Dây Kép 54 1.2. Đường Dây Đơn 55 2. CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP .56 2.1. Chọn Thanh Dẫn Cứng .56 2.2. Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Cao Áp .58 3. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪN CỨNG 60 4. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN .61 5. CHỌN DAO CÁCH LY .61 6. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT 61 7. CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN .63 7.1. Cấp Điện Áp Máy Phát .63 7.2. Cấp Điện Áp 220 kV và 110kV 65 8. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 65 8.1. Cấp Điện Áp Máy Phát .65 8.2. Cấp Điện Áp Cao Và Trung 66 CHƯƠNG VI .66 1. SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG .67 2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP BẬC MỘT .67 2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰ TRỮ 68 3. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CÔNG TÁC BẬC HAI .68 4. CHỌN MÁY CẮT MẠCH TỰ DÙNG .68 4.1. Chọn MC - 1 68 4.2. Chọn MC - 2 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 BÙI GIA QUỲNH - 3 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng. Công suất do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải.Trong thực tế lượng điện năng luôn thay đổi do vậy người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp . 1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 180MW, gồm 3 máy phát điện 3 x 60MW, cos ϕ = 0,80, U đm = 10,5kV. Chọn máy phát điện loại TB θ − −60 2 có các thông số : bảng 1.1 S Fđm MVA P Fđm MW cosϕ đm U Fđm kV I đm KA X d ’’ X d ’ X d 75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,22 1,691 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại P max và hệ số công suất cosϕ của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến. 2.1. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT 10KV Phụ tải cấp điện áp máy phát có P UFmax = 32 MW, cosϕ = 0,86. Suy ra: UF UF P S MW ϕ max max 32 37,2093 cos 0,86 = = = Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: 5 đường dây kép x 4 MW 5 đường dây đơn x 2,5 MW Từ đồ thị phụ tải tính theo %P max , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: maxUFUF maxUFUF S).t(p)t(S P).t(p)t(P = = BÙI GIA QUỲNH - 4 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2 Thời gian, h Công suất 0_7 7_14 14_20 20_24 p, % 60 80 100 65 P UF , MW 19.2 25.6 32 20.8 S UF , MVA 22.3256 29.7674 37.2093 24.186 Đồ thị phụ tải điện áp máy phát: Hình 1.1 2.2. PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP TRUNG 110KV Phụ tải cấp điện áp trung có P UTmax = 65MW, cosϕ = 0,89. Suy ra: UT UT UT P S MW ϕ max max 65 73,0337 cos 0,89 = = = Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép x 27MW 2 đường dây đơn x 20MW Từ đồ thị phụ tải tính theo %P max , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: maxUTUT maxUTUT S).t(p)t(S P).t(p)t(P = = BÙI GIA QUỲNH - 5 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.3 Thời gian, h Công suất 0 - 8 8 - 14 14 - 18 18 - 24 p, % 60 100 80 70 P UT , MW 39 65 52 45.5 S UT , MVA 43.8202 73.0337 58.427 51.1236 Đồ thị phụ tải điện áp trung Hình 1.2 2.3. CÔNG SUẤT PHÁT CỦA NHÀ MÁY Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 3 tổ máy phát nhiệt điện có : P F = 60 MW, cosϕ = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : F F P S MVA ϕ 60 75 cos 0,8 = = = Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: NM F P P3.= = 3.60 = 180MW NM F S S3.= = 3.75 = 225MVA Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày: BÙI GIA QUỲNH - 6 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN NMNM NMNM S).t(p)t(S P).t(p)t(P = = Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy: bảng 1.4 h Thời gian 0_10 10_16 16_20 20_24 p, % 85 100 90 80 P NM , MW 153 180 162 144 S NM , MVA 191.25 225 202.5 180 Đồ thị phát công suất của nhà máy: Hình 1.3 2.4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng phát ra của nhà máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:         +α= NM NM NMTD S )t(S .6,04,0.S.S trong đó: S NM : công suất đặt của nhà máy, NM S = 225MVA α : tự dùng nhà máy, α = 6,4% Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy: bảng 1.5 BÙI GIA QUỲNH - 7 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN h Thời gian 0_10 10_16 16_20 20_24 S NM , MW 191.25 225 202.5 180 S td , MVA 13.31 14.63 13.75 12.87 Đồ thị phụ tải tự dùng: Hình 1.4 2.5. CÔNG SUẤT PHÁT VỀ HỆ THỐNG Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 46km. Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức: ( ) VHT NM UF UT TD S S t S S S( )= − + + Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính ở trong bảng 1.6 bảng 1.6 BÙI GIA QUỲNH - 8 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Thời gian, h 0.-7 7.-8 8.-10 10.-14 14.-16 16.-18 18_20 20_24 S NM , MVA 191.25 191.25 191.25 225 225 202.5 202.5 180 S UF , MVA 22.3256 29.7674 29.7674 29.7674 37.2093 37.2093 37.2093 24.186 S UT , MVA 43.8202 43.8202 73.0337 73.0337 58.427 58.427 51.1236 51.1236 S TD , MVA 13.31 13.31 13.31 14.63 14.63 13.75 13.75 12.87 S VHT , MVA 111.794 104.352 75.1389 107.569 114.734 93.1137 100.417 91.8204 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy: Hình 1.5 3. MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG  Nhà máy thiết kế có tổng công suất là 3.75 = 225 MVA so với hệ thống có tổng công suất là 2110MVA thì nhà máy thiết kế chiếm 10,66%,  Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống: BÙI GIA QUỲNH - 9 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Công suất đặt của nhà máy: 3 x 60MW Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): HT S = 2110MVA Dự trữ công suất hệ thống là : 7%(147,7MVA) Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là: VHT S = max 114,7337MVA tức là chiếm 114 7337 100 77 68 147 7 = , . , % , công suất dự trữ quay của hệ thống và chiếm 114 7337 100 5 44 2110 = , . , % công suất toàn hệ thống.  Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai Nhà máy có khả năng mở rộng trong tương lai và tăng lượng công suất phát về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải. CHƯƠNG II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN BÙI GIA QUỲNH - 10 - [...]... án này có 1 bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu dây liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2 Ưu... NHÀ MÁY ĐIỆN Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính toán thiết kế nhà máy điện Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế I ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau:  Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất. .. I0% 0,5 2.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA i Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng: ii Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 - Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân... cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống - Chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc: điểm ngắn mạch N3 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là máy phát điện F1( khi đó MBA B1 nghỉ) - Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện: điểm ngắn mạch N3’ Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ là các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát điện F1 - Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng : điểm... cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện BÙI GIA QUỲNH - 14 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 1 PHƯƠNG ÁN 1 HT 110 kV 220 kV B1 B2 B3 10kV df F1 F2 df F3 1.1 Chọn Máy Biến Áp  Chọn MBA... công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng: ii Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 - Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau : 1 SB C = Svht 2 - Công suất qua cuộn dây điện trung được phân bố theo biểu thức sau : SB T = 1 ( SUT − Sb3 ) 2 - Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được tính theo...  Công suất mỗi bộ máy phát điện -máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống  Chỉ được ghép bộ máy phát điện -máy biến áp 2 cuộn dây vào thanh góp điện áp mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này  Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau: 1.1 Phương án 1 HT 110 kV 220 kV df F1 F2 df F3  Nhận xét: BÙI GIA QUỲNH - 11 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN... Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA i Các máy biến áp nối bộ B3 Vì máy biến áp này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với máy biến áp B3 ta không cần phải kiểm tra quá tải ii Các máy biến áp liên lạc B1 và B2  Quá tải bình thường Từ bảng phân bố công suất các cuộn... GIA QUỲNH Máy biến áp nối bộ B3 - 16 - THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Vì máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với máy biến áp B3 ta không cần phải kiểm tra quá tải ii Các máy biến áp liên lạc B1 và B2 +)Quá tải bình thường Từ bảng phân bố công suất các... nên máy biến áp đã chọn thoả mãn Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá tải sự cố 2.4 Tính Tổn Thất Điện Năng  Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3 Do bộ máy biến áp – máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm Sb = 70,1233 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có hai cuộn dây phân chia điện . MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Cân bằng công suất tác dụng. 1,691 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại P max và hệ