Thiết kế nhà máy nhiệt điện

Thiết kế nhà máy nhiệt điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện nhiệm vụ thiết kế Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 55 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV. 1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV: P max = 12 MW; cos = 0,87 Gồm 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 70 80 100 70 Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec, dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm 2 . Điện tự dùng của nhà máy là 5%. 2. Phụ tải điện áp trung 110 kV: P max = 180 MW; cos = 0,85 Gồm 3 đờng dây kép Biến thiên phụ tải theo thời gian : Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 80 90 100 80 3. Phụ tải toàn nhà máy : Thời gian 0 - 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P(%) 70 80 100 70 4. Hệ thống : Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 2000 MVA, dự trữ quay của hệ thống là 200 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài 80 km. Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là X đm = 2,5 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 1 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện lời nói đầu Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao. Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn . Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trớc khi xâm nhập thực tế . Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS TS Nguyễn Hữu Khái đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Nguyễn Tuấn Hiệp Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 2 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện CHƯƠNG I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v v .) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày. 1.1 Chọn máy phát điện : Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số 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-100-2 3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : % (t) = 100. P )t(P max P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 3 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos : là hệ số công suất phụ tải. 1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) : U đm = 10 KV ; P max = 12 MW ; Cos = 0,87 Gồm : 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km ; - Ta có bảng phụ tải : t(h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 70 80 100 70 P (t) (MW) 8,4 9,6 12 8,4 S (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66 Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là 20 kA, thời gian cắt là 0,4 sec .Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm 2 . - Đồ thị phụ tải địa phơng : S (MVA) 13,79 11,03 9,66 9,66 t(h) 0 7 14 20 24 2. Phụ tải điện áp trung : Uđm = 110 KV ; Pmax = 180 MW ; Cos = 0,85 ; Gồm 3 đờng dây kép ; P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 4 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 80 90 100 80 P (t) (MW) 144 162 180 144 S (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41 - Đồ thị phụ tải trung áp : S (MVA) 211,76 190,59 169,41 169,41 t(h) 0 7 14 20 24 3. Phụ tải toàn nhà máy : P NMmax = P đm = n.P đmF = 4.100 = 400 (MW) . S NMmax = S đm = n.S đmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) . Cos = 0,85. P (t) = max P. 100 )t%(P ; S (t) = Cos )t(P . Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 5 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 P % (t) 70 80 100 70 P (t) (MW) 280 320 400 280 S (t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 t(h) 0 7 14 20 24 4. Công suất tự dùng : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = . S NMmax . ( 0,4 + 0,6. maxNM NM S )t(S ) ; - Trong đó : S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lợng điện tự dùng. S NMmax = 470,6 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 5 % ; Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 6 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : t (h) công suất 0 7 7 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) 329,41 376,47 470,6 329,41 S td (t) 19,29 20,71 23,53 19,29 - Đồ thị phụ tải tự dùng : S (MVA) 23,53 20,71 19,29 19,29 t(h) 0 7 14 20 24 5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : S NM (t) = S đf (t) + S T (t) + S td (t) + S HT (t) - Công suất phát vào hệ thống : S HT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t (h) công suất 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24 S NM (t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41 S đf (t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66 S T (t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41 S td (t) (MVA) 19,29 20,71 23,53 19,29 S HT (t) (MVA) 131,05 154,14 221,52 131,05 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 7 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau : S (MVA) 470,6 376,47 329,41 329,41 221,52 190,59 211,76 169,41 169,41 154,14 131,05 131,05 23,53 19,29 20,71 19,29 13,79 9,66 11,03 9,66 t(h) 0 7 14 20 24 1.3 Nhận xét : - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : S NMđm = S đm = n.S đmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) - So với công suất hệ thống S HT = 2000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 23,53 % công suất của hệ thống. - Công suất phát vào hệ thống: max = 221,52 MVA từ :14 h - 20 h min = 131,05 MVA từ : 0 h 7 h và 20 h-24 h Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 8 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Phụ tải trung áp : + S Tmax = 211,76 MVA từ 14 h 20 h chiếm 44,99 % công suất nhà máy. + S Tmax = 169,41 MVA từ 0 h 7 h và 20h 24h chiếm 35,99 % công suất nhà máy. - Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) - Phụ tải địa phơng có : S đfmax = 13,79 MVA Với: S đmF = 117,65 MVA. - Ta có : dmF maxdf S S = 65,117 79,13 = 0,117. Công suất địa phơng cực đại (S đfmax ) chỉ bằng 11,7 % công suất định mức phát (S đmF ). * Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn 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 Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 9 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện ch ơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy 2.1 Đề xuất phơng án : A. Sơ đồ nối điện chính : Thiết bị, MFĐ, MBA, đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện : + Về kỹ thuật : - đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu. - Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị. + Về kinh tế : - Vốn đầu t ít . - Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa. - Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp). - Có khả năng phát triển về sau. 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 vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v . - Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với công suất không quá 15 % công suất bộ. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Từ đó ta đề xuất các phơng án : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 10 - [...]... cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phơng án này để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 13 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế 2.2 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 rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy phát điện Do đó vốn đầu t cho máy biến... các máy Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể + Nhợc điểm : Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 12 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế 3 Phơng án III: ST HT 220 KV 110 KV F3 F4 F2 F1 Nhận xét : Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp đều nối vào thanh góp điện. .. tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế B Các phơng án : 1 Phơng án I : HT 220 KV F1 F2 ST F3 110 KV F4 + Ưu điểm : Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt kinh tế Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị... công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử Ta chọn : Scb =100 MVA Ucb = Utb = Uđmtb Cấp điện áp 220 KV có Utb = 230 KV Cấp điện áp 110 KV có Utb = 115 KV Cấp điện áp 10 KV có Utb = 10,5 KV 3.1 Xác định tham số : - Điện kháng của hệ thống : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 27 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế Scb XHT*cb = xHT*đm S 100 = 2,5 2000 = 0,125 ht - Điện kháng của đờng... ngắn mạch N1 : Cấp điện áp 220 KV, các thiết bị nh : máy cắt ,dao cách ly ta nên chọn cùng một loại Vì vậy, ta chọn N1 là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 KV Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống Sơ đồ : EHT X1/ 0,125 Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 29 E1 XE2 6 4 E3 X7 E4 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế X2/ 0,03 N1 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 X9/0,156... chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp Trong hệ thống điện ngời ta thờng dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2 cuộn dây và 3 cuộn dây Các máy biến áp... 0,082 - Điện kháng của máy phát điện : XF = Xd 3.2 Phơng án I : + Sơ đồ nối điện : Chọn các điểm ngắn mạch : HT 110 KV - Sơ đồ thay thế : Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ - 28 F1 N4 F2 F3 F4 Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế EHT X1 X2 N1 X3 N2 X4 X7 X5 X8 X11 X12 X6 N3 N4 N3 X10 X9 E2 E1 E3 E4 + Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán : * Điểm ngắn mạch N1 : Cấp điện áp 220 KV, các thiết. .. : - Sơ đồ nối dây : ST HT 220 KV F3 110 KV F4 F2 F1 1 Chọn máy biến áp cho phơng án II : - Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung : SđmB SđmF = 117,65 (MVA) - Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên cao : SđmB SđmF = 117,65 (MVA) - Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu : SđmB 1 117,65 = 0,5 235,3 (MVA) - Bảng tham số máy biến áp cho phơng án II : Loại MBA Sđm MVA Uđm (KV) C T... Đồ án tốt nghiệp nhà máy điện Thiết kế - Điện kháng tính toán : S 117,65 dmF Xtt = Xd = XF S = 0,156 100 = 0,183 cb Tra đờng cong tính toán ta có : I CK(0) = 5,4 ; I CK() = 2,55 - Dòng ngắn mạch tại N3 : IN3 = I CK(0) S dmF 3.U cb = 5,4 S 117,65 3.10,5 = 34,93( KA ) 117,65 dmF IN3() = I CK() 3.U = 2,55 3.10,5 = 16,5(KA ) cb - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk... Điểm ngắn mạch N4 : Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế Do đó ta có : IN4 = IN3 + IN3 = 40 + 34,93 = 74,93 (KA) IN4() = IN3() + IN3() = 41,55 + 16,5 = 58,05 (KA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN3 = 101,82 + 94,35 = 196,17 (kA) bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phơng án I Dòng điện I (KA) Điểm NM Nguyễn Tuấn Hiệp . Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện nhiệm vụ thiết kế Thiết kế phần điện nhà. Thiết kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện nhà máy điện - Bộ máy phát điện máy biến áp