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

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 n ớc 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 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 môn học đợc hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện Bản thuyết minh gồm: 6 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 đ- ợc lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A 0 . Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hoà 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. Sinh viên :Nguyễn Hoàng Minh Đồ án môn học nhà máy điện Mục lục Trang Chơng I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Chọn máy phát điện 3 I.1 Chọn máy phát điện và cân bằng công suất .3 I.2 Nhận xét .8 Chơng II: Chọn sơ đồ nối điện chính .9 II.1.Đề xuất các phơng án thiết kế nhà máy .9 II.2.Chọn máy biến áp tăng áp 12 Chơng III: Tính toán dòng điện ngắn mạch 27 III.1.Tính ngắn mạch 27 III.2.Chọn máy cắt của các phơng án 39 Chơng IV: Tính toán kinh tế kĩ thuật chọn phơng án tối u 40 IV.1.Phơng án 1 42 Iv.2.Phơng án 2 .43 Chơng V: Chọn khí cụ điện dây dẫn và thanh góp 45 V.1.Chọn máy cắt điện và dao cách ly .45 V.2.Chọn thanh dẫn cứng .47 V.3.Chọn sứ đỡ thanh dẫn 50 V.4.Chọn dây dẫn và thanh góp mềm 50 V.5.Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện .54 V.6.Chọn cáp ,kháng ,máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng 57 V.7.Chọn chống sét van .62 Chơng VI: Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị tự dùng .64 VI.1.Chọn máy biến áp tự dùng 64 VI.2.Chọn khí cụ điện tự dùng 67 Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 2 Đồ án môn học nhà máy điện Chơng I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất-Chọn máy phát điện I.1Chọn máy phát điện và cân bằng công suất 1.Chọn máy phát điện Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy 110MW.Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải địa phơng cấp điện áp máy phát điện ,phụ tải trung áp 110kVvà phát về hệ thống ở cấp điện áp 220kV.Do đã biết số lợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau: +Chọn điện áp định mức của máy phát điện lớn thì dòng điện định mức ,dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp +Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại .Từ đó tra sổ tay đợc loại máy phát điện sau 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-110-2 3000 125 110 10,5 0,88 6,873 0,183 0,263 1,79 2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Để đảm bảo vận hành an toàn ,tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng .Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi .Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành .Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lí ,đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật ,nâng cao độ tin cậy cung cấp điện .Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất biểu kiến S max và hệ số cos tb của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ các công thức sau: max 0 0 t S. 100 S S = với tb max max cos P S = Trong đó : S t :công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng MVA Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 3 Đồ án môn học nhà máy điện S%: công suất biểu kiến tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại P max :công suất của phụ tải cực đại tính bằng MW cos tb :hệ số công suất trung bình của từng phụ tải . Ta có tổng công suất phát của toàn nhà máy phải bằng tổng công suất tiêu thụ: )t(S)t(S)t(S)t(S)t(S VHTTUFTDTNM +++= Trong đó : a.Công suất toàn nhà máy Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là : 375125.3S.3S FdmNMdm === MVA Nhà máy phát công suất theo bảng sau Ta xây dựng đợc đồ thị công suất phát của toàn nhà máy b.Công suất phụ tải các cấp +Phụ tải cấp điện áp máy phát Phụ tải cấp máy phát điện có U đm =10,5 kV P UFmax =10MW,cos tb =0,85 Để xác định đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát điện ta phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và dựa vào công thức: Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 S NM % 90 90 80 80 80 90 S NM (t) MVA 337,5 337,5 300 300 300 337,5 Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S NM % 100 100 100 100 90 S NM (t) MVA 375 375 375 375 337,5 4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 h S, MVA 300 200 100 400 Đồ án môn học nhà máy điện maxUF 0 0 UF S. 100 S )t(S = với tb maxUF maxUF cos P S = Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho trong bảng Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 S UF % 70 70 70 80 80 90 P UF (t)MW 7 7 7 8 8 9 S UF (t) MVA 8,235 8,235 8,235 9,412 9,412 10,588 Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S UF % 100 100 90 80 70 P UF (t)MW 10 10 9 8 7 S UF (t) MVA 11,765 11,765 10,588 9,412 8,235 Ta xây dựng đợc đồ thị công suất phát của toàn nhà máy +Công suất phụ tải phía trung áp 110kV Nhiệm vụ thiết kế đã cho P 110max =180MW và cos tb =0,88 S 110max =204,545MVA Tính toán tơng tự ta lập đợc bảng Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 S NM % 90 70 70 70 70 80 S NM (t) MVA 184,091 143,182 143,182 143,182 143,182 163,636 Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S NM % 80 80 100 100 90 S NM (t) MVA 163,636 163,636 204,545 204,545 184,091 Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 5 140 2 4 86 10 12 5 15 h 2016 18 22 24 S, MVA 10 Đồ án môn học nhà máy điện Ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải phía trung áp +Công suất tự dùng của nhà máy Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức ) S )t(S .6,04,0.(S.)t(S NM NM NMtd += Trong đó : Hệ số tự dùng =6% Sau khi tính toán ta lập đợc bảng Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 S TD (t) MVA 21,15 21,15 19,8 19,8 19,8 21,15 Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S TD (t) MVA 22,5 22,5 22,5 22,5 21,15 Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 6 140 2 4 86 10 12 h2016 18 22 24 S, MVA 200 150 100 50 250 Đồ án môn học nhà máy điện Ta có đồ thị phụ tải nh sau +Công suất phát về hệ thống Công suất của nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo biểu thức sau )t(S)t(S)t(S)t(S)t(S TDTUFTNMVHT = Sau khi tính toán ta có bảng kết quả sau Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 S NM (MVA) 337,5 337,5 300 300 300 337,5 S UF (MVA) 8,235 8,235 8,235 9,412 9,412 10,588 S UT (MVA) 184,091 143,182 143,182 143,182 143,182 163,636 S TD (MVA) 21,15 21,15 19,8 19,8 19,8 21,15 S VHT (MVA) 124,024 164,933 128,783 127,606 127,606 142,126 Giờ 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S NM (MVA) 375 375 375 375 337,5 S UF (MVA) 11,765 11,765 10,588 9,412 8,235 S UT (MVA) 163,636 163,636 204,545 204,545 184,091 S TD (MVA) 22,5 22,5 22,5 22,5 21,15 S VHT (MVA) 177,099 177,099 137,367 138,543 124,024 Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 7 140 2 4 86 10 12 h 2016 18 22 24 S, MVA 25 20 15 10 5 Đồ án môn học nhà máy điện Ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy I.2.Nhận xét : - Phụ tải điện áp trung nhỏ nhất là 143,182 MVA, gần bằng công suất định mức của một máy phát (117,5MVA) nên có thể ghép một máy phát vào phiá thanh góp này và cho vận hành định mức liên tục. - Phụ tải điện áp máy phát không lớn, dmF maxUF S.2 S .100% = 4,7% - Cấp điện áp cao (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 sẵn có. Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 8 140 2 4 86 10 12 h2016 18 22 24 S, MVA 150 400 350 300 250 200 100 50 S S S S S Đồ án môn học nhà máy điện Chơng II Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện II.1Đề xuất các phơng án thiết kế nhà máy Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đợc tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Khi xây dựng phơng án sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau: +Có hay không có thanh góp điện áp máy phát điện nếu S UF max 25%S đmTM thì không dùng thanh góp điện áp máy phát điện +Nếu có thanh góp điện áp máy phát điện thì số lợng máy phát điện nối vào thanh góp phải đảm bảo khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát điện còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát điện và phụ tải điện áp trung (trừ phần phụ tải do các bộ hoặc các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp đợc) +Nếu phía điện áp cao ,trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi 0,5 thì nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp +Công suất mỗi bộ máy phát điện máy biến áp không đ ợc lớn hơn dự trữ quay của hệ thống +Chỉ đợc ghép bộ máy phát điện máy biến áp 2 cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này +Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt ít nhất 2 máy biến áp +Có thể ghép chung một số máy phát điện với một máy biến áp nhng phải đảm bảo DTHTbộ SS trong đó S bộ :công suất của tổ máy nối với máy biến áp S DTHT :công suất dự trữ quay của hệ thống Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 3 tổ máy phát ,công suất định mức của mỗi tổ máy là 110MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp sau + Phụ tải cấp điện áp máy phát điện U=10,5kVcó: S max = 11,765 (MVA) Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 9 Đồ án môn học nhà máy điện S min = 8,235 (MVA) + Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110kV có: S Tmax = 204,545 (MVA) S Tmin = 143,182 (MVA) + Công suất phát vào hệ thống: S HTmax = 177,099 (MVA) S HTmin = 124,024(MVA) Theo đề ra ta nhận thấy: + Dự trữ quay của hệ thống: S DT = 150 (MVA) + Phụ tải cấp điện áp máy phát điện nhỏ nên nhà máy không sử dụng thanh góp điện áp máy phát. + Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp. + Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đợc trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Phụ tải trung áp: S max = 204,545(MVA) S min = 143,182(MVA) Do vậy có thể ghép một bộ máy phát điện _ máy biến áp hai cuộn dây lên thanh góp trung áp hoặc không Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế: Phơng án 1 Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 10 SUF [...]... quan trọng trong hệ thống điện. Tổng công suất của 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 lợng ,công suất định mức và hệ số biến áp Máy biến áp đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện nặng nề nhất Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trớc tiên chọn SBđmcông suất cực đại có thể qua máy biến áp trong điều kiện... giữa điện áp cao và điện áp trung ,công suất có thể truyền từ cao sang trung và ngợc lại tuỳ thuộc vào sự biến đổi công suất của lới,sự thay đổi công suất làm việc của nhà máy ,thay đổi sơ đồ hệ thống điện và các nguyên nhân khác Cuộn dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu nối vào lới cấp điện áp máy phát điện Nhợc điểm của phơng án này là máy biến áp nhiều cả về số lợng và chủng loại và số lợng,tổn thất công. .. chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài Nguyễn Hoàng Minh HTĐ3 K45 25 Đồ án môn học nhà máy điện Chơng III Tính toán dòng điện ngắn mạch III.1 .Tính ngắn mạch Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện. .. cấp là nhà máy điện và hệ thống Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện phía 110kV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống Chọn điểm ngắn mạch N3: để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc coi nh G2 nghỉ, nguồn cung cấp là các máy phát điện khác và hệ thống Chọn điểm ngắn mạch N4: Khi tính toán chỉ kể thành phần do G2 cung cấp Điểm ngắn mạch N5 để chọn khí cụ điện cho mạch... Sthiếu . máy điện Chơng I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất- Chọn máy phát điện I. 1Chọn máy phát điện và cân bằng công suất 1 .Chọn máy phát điện Theo yêu. 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