Thiết kế nhà máy nhiệt điện

Thiết kế nhà máy nhiệt điện

Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 1 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Chơng 1 : Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.1.Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 50 MW. Ta chọn 4 máy fát đồng bộ tua bin khí TB-50-2 để thuận tiện cho vận hành và sửa chữa sau này. MF TB-50-2 có các thông số sau : Bảng 1-1 Loại máy S (MVA) P (MW) U (KV) I (KA) Cos X d '' X d ' X d TB-50-2 62.5 50 10.5 5.95 0.8 0.135 0.3 1.84 1.2.Tính toán phụ tải & cân bằng công suất. Từ bảng biến thiên phụ tải ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp trong các thời điểm khác nhau theo công thức: P(t) = 100 %P * P đm S(t) = Cos )t(P Trong đó: P(t) là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. Cos là hệ số công suất phụ tải. 1.2.1.Phụ tải địa phơng. U đm = 10 KV P max = 10 MW Cos tb = 0.86 áp dụng công thức trên ta có: P đp (t) = 100 %P dp *P đpm S đp (t) = Cos )t(P dp Bảng biến thiên công suất của phụ tải địa phơng theo thời gian nh sau: Bảng 1-2 Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 2 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp t P 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P đp % 65 100 80 65 P đp (t) (MW) 6.5 10 8 6.5 S đp (t) (MVA) 7.558 11.628 9.302 7.558 Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải địa phơng với thời gian nh hình 1-1. 7.558 9.302 11.628 7.558 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-1 1.2.2.Phụ tải trung áp. U đm = 110 KV P Tmax = 110 MW Cos tb = 0.87 áp dụng công thức ta đợc: P T (t) = 100 %P T * P Tmax S T (t) = Cos )t(P T Bảng biến thiên công suất của phụ tải trung theo thời gian áp nh sau: Bảng 1-3 Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 3 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp t P 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P đp % 67 85 100 75 P T (t) (MW) 82.5 93.5 110 82.5 S T (t) (MVA) 94.828 107.471 126.437 94.828 Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải trung áp với thời gian nh hình 1-2. 94.828 126.437 107.471 94.828 0 20 40 60 80 100 120 140 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-2 1.2.3.Công suất toàn nhà máy. U đm = 10 KV P NMđm = n*P Gđm = 4*50 = 200 MW Cos đm = 0.8 Ta có: P NM (t) = 100 %P NM * P NMđm S NM (t) = Cos )t(P NM Bảng biến thiên công suất phát của toàn nhà máy theo thời gian nh sau. Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 4 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Bảng 1-4 t P 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P đp % 80 85 100 75 P NM (t) (MW) 160 170 200 150 S NM (t) (MVA) 200 212.5 250 187.5 Đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phát của toàn nhà máy theo thời gian nh hình vẽ 1-3. 187.5 250 212.5 200 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-3 1.2.4.Phụ tải tự dùng: Tính gần đúng theo công thức. S td (t) = S TD * ( 0.4 + 0.6 * NM S )t(S ) Trong đó: S td (t) là công suất tự dùng tại thời điểm t, MVA. S NM là công suất đặt của toàn nhà máy, MVA. S(t) là công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t, MVA % là phần trăm lợng điện tự dùng. Bảng biến thiên công suất của phụ tải tự dùng nh sau. Bảng 1-5 t(h) P 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 S NM (t) (MW) 200 212.5 250 187.5 S td (t) (MVA) 14.4 15.925 17.5 14.875 Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 5 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Đồ thị phụ biểu diễn quan hệ giữa công suất của phụ tải tự dùng với thời gian nh hình 1- 4. 14.875 17.5 15.925 14.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-4 1.2.5.Công suất phát về hệ thống. Công suất phát về hệ thống đợc tính theo công thức sau: S HT = S NM - (S đp + S td + S T + S c ) ; với S c = 0 Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống. Bảng 1-6 t(h) P 0 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 S NM (MVA) 200 212.5 250 187.5 S đp (MVA) 7.558 11.628 9.302 7.558 S T (MVA) 94.828 107.471 126.437 94.828 S td (MVA) 14.4 15.925 17.5 14.875 S HT (MVA) 82.214 77.476 96.761 70.239 Đồ thị biểu diễn quan hệ công suất tổng hợp theo thời gian nh hình 1-5. Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 6 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp 70.239 96.761 77.476 82.214 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-5 Nhận xét : - Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy nhà máy luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải và phát công suất thừa lên lới. - Công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên khi có sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn định hệ thống. Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 7 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Chơng 2 : Xác định các phơng án * Chọn sơ đồ nối điện chính phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và thể hiện tính khả thi, đem lại hiệu quả kinh tế cao. Theo chơng 1 ta có kết quả tính toán sau: Phụ tải địa phơng : S đpmax = 11.628 MVA S đpmin = 7.558 MVA Phụ tải trung áp : S Tmax = 126.437 MVA S Tmin = 94.828 MVA Phụ tải tự dùng : S Tdmax = 17.5 MVA S Tdmax = 14.875 MVA Phụ tải phát vào hệ thống : S HTmax = 96.761 MVA S HTmin = 70.239 MVA Ta có dự trữ quay của hệ thống là S DT = 100 MVA Tỉ lệ phần trăm phụ tải địa phơng so với công suất định mức máy phát là : P % = 100* 50*2 10 = 10 % < 15 % dùng sơ đồ bộ máy phát máy biến áp. Công suất một bộ MF-MBA = 62.5 MVA nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên có thể dùng sơ đồ bộ. Cấp điện áp cao và trung la 220 kV và 110 kV có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc, tiết kiệm chi phí và giảm đợc tổn hao MBA. Từ đó ta vạch ra các phơng án nh sau : 2.1.Phơng án 1. Phơng án I, phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 3 máy biến áp gồm 2 máy biến áp tự ngẫu và 1 máy biến 3 pha 2 dây quấn. Phía trung áp thanh góp 110kV đợc nối với 1 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn G3-T3. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (G 1 -T 1 và G 2 -T 2 ). Phụ tải địa phơng 10 kV đợc cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát điện G 1 ,G 2 thông qua 2 kháng đờng dây. Ưu điểm của ph ơng án: - cung cấp đủ công suất cho phụ tải các cấp điện áp. Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 8 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Nh ợc điểm : - bộ máy phát máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vận hành bảo dỡng sửa chữa. Hình 2-1 2.2.Phơng án 2. Để khắc phục nhợc điểm trên, chuyển bộ G 4 -T 4 từ thanh góp 220kV sang phía 110kV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I. Ưu điểm - chỉ sử dụng 2 loại máy biến áp thuận tiện trong vận hành bảo dỡng sửa chữa. - khắc phục đợc phần lớn các nhợc điểm của phơng án I. Nh ợc điểm - khi phụ tải bên trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc dịnh mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của MBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA. S đp HT ~ ~ ~ ~ S T 220KV 110KV T 4 T 1 T 2 T 3 S TD G 5 G 1 G 2 G 3 S TD S TD S TD S đp Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 9 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Hình 2-2 2.3.Phơng án 3 Sử dụng 4 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phơng. Phơng án này sử dụng nhiều MBA gây tốn kém vốn đầu t, gây tổn thất công suất trong MBA lớn. Hình 2-3 S T D HT 220K V ~ T 3 S T D G 3 ~ T 1 G 1 S đp ~ S T 110K V T 4 G 4 S T D ~ T 2 G 2 S T D S đp HT S T 220KV 110KV T 3 T 4 ~ T 2 S TD G 5 ~ T 5 G 3 S TD ~ T 1 S TD G 5 ~ T 6 G 3 S TD Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 Trang 10 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp * Qua phân tích sơ bộ 3 phơng án nêu trên ta thấy phơng án 1 và 2 có nhiều u điểm nên đợc giữ lại để tính toán so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật để chọn phơng án nối điện tối u cho nhà máy. [...].. .Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Chơng 3 : Chọn máy biến áp 3.1.Phơng án 1 3.1.1.Chọn máy biến áp 3.1.1.1 .Máy biến áp T3 (Phía trung áp có cấp điện áp 110KV) Máy biến áp này là máy biến áp hai dây quấn nên chọn theo điều kiện: PGdm 50 = = 62.5 (MVA) Cos dm 0.8 ST3đm SGđm = Chọn máy biến áp kiểu TD-80/121 3.1.1.2 .Máy biến áp T4 (Phía cao áp có cấp điện áp 220KV) Đây cũng là loại máy. .. chọn đợc 2 máy biến áp tự ngẫu loại ATDTH-125 Cụ thể máy biến áp T1 & T2 là máy biến áp tự ngẫu kiểu ATDTH-125 Máy biến áp T3, T4 là máy 2 dây quấn kiểu TD-80 Bảng thông số kỹ thuật của các máy biến áp của phơng án 2 nh sau: Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 14 Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Bảng 3-3 Điện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) Po Máy T3 biến áp & Cấp điện áp (KV)... các điện kháng trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản 4.1.1 .Điện kháng của hệ thống điện Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tơng đối định mức của hệ thống thứ tự thuận của hệ thống là XHTdm = 0.55 và công suất định mức của hệ thống S HTđm = 2200 MVA Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về lợng cơ bản là: XHT = XHTdm* S cb 100 = 0.55 * = 0.025 S HTdm 2200 4.1.2 .Điện kháng của máy phát điện Các máy phát điện. .. dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện ngắn mạch ba pha Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phơng pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình của mạng Chọn các lợng cơ bản: Công suất cơ bản: Scb =100MVA; Các điện áp cơ bản: Ucb1... và hạ của máy i i i biến áp tự ngẫu trong khoảng thời gian thứ ti Sđm là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu C T H PN , PN , PN là tổn thất công suất khi ngắn mạch trên cuộn cao, trung Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 13 Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp và hạ của máy biến áp tự ngẫu Dựa vào thông số máy biến áp và các bảng số liệu ta tính ra đợc tổn thất điện năng... TB-50-2 cực ẩn và có điện kháng siêu quá độ dọc trục là Xd = 0.135 Do đó điện kháng qui đổi về lợng cơ bản là: XG = Xd S cb 100 = 0.135 * = 0.216 S Gdm 62.5 4.1.3 .Điện kháng của đờng dây 220kV XD = S cb 1 *X0 *L* 2 2 U cb 1 = 1 100 * 0.4 * 95 * = 0.0359 2 230 2 4.1.4 .Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 19 Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến... Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Nh vậy trong điều kiện làm việc bình thờng các máy biến áp đã đợc chọn không bị quá tải 3.1.3.2.Khi sự cố Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung Điều kiện : 2* K sc **S đmTN STmax qt 2*1.4*0.5*125 = 175 (MVA) > STmax = 126.437 (MVA) khi sự cố 1 bộ MF-MBA bên trung vẫn đảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải bên trung Sự cố một máy biến... 3.3.1.1.Cấp điện áp 220 kV Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 16 Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Mạch đờng dây : Phụ tải cực đại của hệ thống là S 220max = 96.761 MVA Vì vậy dòng điện làm việc cỡng bức của mạch đờng dây đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt Khi đó I lvcb = S 220 max 3U dm 96.761 = 3 * 220 = 0.254 KA Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây : Dòng điện làm việc... Mạch máy biến áp tự ngẫu : Công suất tải sang trung áp lớn nhất khi T3 bị sự cố Smax = S T max 126.37 = = 63.185 MVA 2 2 Do đó dòng điện cỡng bức là: I lvcb = S max 3 * U dm = 63.185 3 * 110 = 0.332 KA Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía 220 kV đợc lấy là : Ilvcb = 0.442 KA Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 17 Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp 3.3.1.3.Cấp điện. .. 0.2438 100 S Tdm 100 80 4.2.Tính toán dòng điện ngắn mạch Hệ thống đã cho có công suất tơng đối lớn, do đó các tính toán ngắn mạch coi hệ thống nh một nguồn đẳng trị Hơn nữa trong tính toán, biến đổi sơ đồ không nhập hệ thống với các máy phát điện 4.2.1.Phơng án 1: Sơ đồ nối điện ( Hình 4-1) Sinh viên: Mai Xuân Trờng HTĐ2 K44 20 Trang Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp HT 220KV 110KV N1 . công suất 1.1.Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 50 MW. Ta chọn 4 máy fát đồng bộ tua. Trang 8 Thiết kế đồ án môn học Nhà máy điện & Trạm biến áp Nh ợc điểm : - bộ máy phát máy biến áp