Thiết kế phần Điện của nhà máy điện

Điện năng được sản xuất từ các nhà máy và được truyền tải đến các hộ tiêu dùng nhờ các trạm biến áp.

Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.Chọn máy phát điện 2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3.Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện CHƯƠNG 2: Tính toán chọn máy biến áp 1.Chọn MBA cho phương án I 2.Chọn MBA cho phương án II CHƯƠNG 3: Tính toán kinh tế và xác định phương án tối ưu 1. Tính cho phương án I 2. Tính cho phương án II CHƯƠNG 4:Tính toán ngắn mạch và chọn các thiết bị 1.Tính toán ngắn mạch 2.Chọn thiết bị phân phối CHƯƠNG 5: Chọn khí cụ điện 1. Chọn thanh góp, thanh dẫn 2. Chọn máy cắt, dao cách ly 3. Chọn cáp và kháng điện cho mạch 10.5 KV 4. Chọn máy biến áp đo lường 5. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng Sinh Viên:Phạm văn Thảo 1 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ lời mở đầu Điện năng được sản xuất từ các nhà máy và được truyền tải đến các hộ tiêu dùng nhờ các trạm biến áp. Nhà máy điện và các trạm biến áp là khâu không thể thiếu trong hệ thống điện . Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta hệ thống điện cũng phát triển với nhiều nhà máy và trạm biến áp với công suất lớn. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại những lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế nói chung và hệ thống điện nói riêng. Muốn giải quyết tốt các vấn đề đã nêu cần có những hiểu biết toàn diện, sâu sắc về nhà máy điện. Sau quá trình học tập nghiên cứu ở trường, tôi được thầy cô giáo giao nhiệm vụ thiết kế phần Điện của nhà máy điện. Do thời gian ít , trình độ còn nhiều hạn chế mặc dù đã cố gắng với tất cả khả năng của mình nhưng chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót trong khi thiết kế. Vì vậy tôi rất mong được sự giúp đỡ và góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của tôi được hoàn chỉnh. Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này. Sinh Viên:Phạm văn Thảo 2 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Chương 2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất chọn phương án nối dây Để đảm bảo chất lượng điện năng , tại mỗi thời điểm công suất do các nhà điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ " kể cả công suất tổn thất . Như vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là một điều vô cùng quan trọng . Trong thực tế , mức tiêu thụ điện năng tại các phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, do đó việc nắm được qui luật này , tức là tìm được dạng đồ thị phụ tải là một điều vô cùng quan trọng đối với người thiết kế và vận hành bởi vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn được phương án, sơ đồ nối điện phù hợp . Để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện . ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lượng máy biến áp , phân bố được tối ưu công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện. I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Thiết bị điện chiếm vị trí quan trọng nhất trong nhà máy điện là máy phát điện , nó trực tiếp biến đổi cơ năng thành điện năng.Ngoài điều chỉnh công suất của mình , máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong công việc đảm bảo chất điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có công suất P = 100 MW, điện áp định mức 10,5kV. Theo tài liệu tham khảo chọn máy phát điện có ký hiệu : TBΦ-100-2 (Sách thiết kế mạng và hệ thống điện – Bộ môn Hệ Thống Điện) có các thông số sau: Bảng 1.1 S MVA P MW U kV Cosϕ I kA X" D X' D X D 62,5 50 10,5 0,8 3,437 0,1336 0,1786 1,4036 II. TÍNH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Để chọn dung lượng và tính toán tổn thất trong máy biến áp cần thiết lập đồ thị phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp được chọn theo công suất biểu kiến , mặt khác hệ Sinh Viên:Phạm văn Thảo 3 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ số cosϕ các cấp khác nhau nên cân bằng công suất được tính theo công suất biểu kiến . Sau đây tiến hành tính công suất các cấp của nhà máy. Công thức chung để tính tính toán công suất như sau: S = ϕ cos.100 %p P max ( 1 - 1) Trong đó : S - Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp P max - công suất cực đại P% - Công suất tính theo phần trăm công suất cực đại. cosϕ - hệ số công suất phụ tải. 1. Đồ thi phụ tải toàn nhà máy: Bỏ qua tổn thất của các máy biến áp điện lực và các biến áp tự dùng , phụ tải nhà máy theo thời gian xác định là : S (t) = .100 %S S đặt với S đặt = 312,5 MVA Kết quả tính theo công thức được ghi bảng sau : Bảng 1.2 t(h) 0 ÷7 7÷15 15÷21 21÷24 S% 80 90 100 75 S(MVA) 250 281,25 312,5 234,375 Sinh Viên:Phạm văn Thảo 4 352,5 423 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S NM (MVA) t( h) 399,5 475 450 425 400 375 350 325 300 470 329 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ 2. Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (10.5kV) : Đồ thị phụ tải máy phát xác định như trên với : P max = 8 MW, cosϕ = 0,87 Kết quả tính được ghi trong bảng sau : Bảng 1.3 t(h) 0 ÷8 8÷15 15÷21 21÷24 P% 65 80 100 70 S(MVA) 5,977 7,356 9,195 6,44 3 .Đồ thị phụ tải tự dùng: Đồ thị phụ tải tự dùng xác định theo công thức sau : S td = α.S nm .(0,4 + 0,6. nm s ts )( ) ( 1- 2 ) Trong đó S td : Công suất tự dùng . S nm : Công suất đặt toàn nhà máy S(t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t α : Phần trăm điện tự dùng. NM được thiết kế là nhà máy nhiết điện với hệ số tự dùng là 8% Kết quả tính được ghi trong bảng sau : Bảng 1.4 Sinh Viên:Phạm văn Thảo 5 Biểu đồ công suất phát toàn nhà máy điện Biểu đồ phụ tải điện áp máy phát 8.7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S UF (MVA) t(h) 11.6 16 14 12 10 8 6 4 2 12.325 9.425 14.5 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24 S nm(t) MVA 250 281,25 312,5 234,375 S tdt MVA 22 23,5 25 21,25 4. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV : Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV xác định theo công thức (1-1) : P max = 120 MW, cosϕ = 0,86 Suy ra S max = P max / cosϕ =139,53 MVA Kết quả tính được ghi trong bảng sau : Bảng 1.5 T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24 S 110 % 75 85 100 80 S 110(t) MVA 104,65 118,60 139,53 111,63 5 .Công suất phát về hệ thống . Công suất phát về hệ thống được tính theo công thức sau .Tính gần đúng trên cơ sở tương đương về hệ số công suất: S ht = S nm - ( S td + S 110kV + S uF ) Trong đó S ht :Công suất phát về hệ thống Sinh Viên:Phạm văn Thảo 6 34.22 31.96 35.34 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S TD (MVA) t(h ) 40 35 30 25 20 15 10 5 37.60 30.83 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ S nm :Công suất đặt toàn nhà máy S 110kV : Công suất phụ tải cao áp 110kV S td : công suất tự dùng S UF : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát. Tổng hợp các kết quả tính toán trên được ghi ở bảng 1.6 Bảng 1.6 T(h) 0-7 7-8 8-15 15-21 21-24 S nm(t) MVA 250 281,25 281,25 312,5 234,375 S td(t) MVA 22 23,5 23,5 25 21,25 S 10(t) MVA 5,977 5,977 7,356 9,195 6,44 S 110(t) MVA 104,65 118,60 118,60 139,53 111,63 S 220(t) MVA 117,373 133,173 131,794 138,775 95,055 Nhận xét: Theo kết quả tính toán được trong bảng (1-6) và qua các đồ thị phụ tải, ta nhận thấy: - Chọn công suất mỗi tổ máy phát điện là hợp lý. - Nhà máy có đủ công suất cung cấp cho các phụ tải ở các cấp điện áp. - Công suất phát về hệ thống nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (540 MVA), do đó sự ảnh hưởng của nhà máy điện đối với hệ thống là không đáng kể. Sinh Viên:Phạm văn Thảo 7 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Chương 2 Lựa chọn sơ đồ nói điện chính chọn máy biến áp III .CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán được ở phần trước, ta tiến hành vạch một số phương án nối điện của nhà máy. Việc đưa ra các phương án nối điện phải đảm bảo sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất đồng thời thuận tiện cho công tác vận hành cũng như sửa chữa sau này có tính tới nhu cầu phát triển trong tương lai. Trước tiên ta có một số nhận xét sau dây: - Nhà máy được thiết kế có hai cấp điện áp 10.5 kV, 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220kV do đó để liên lạc giữa các cấp điện áp ta sử dụng máy biến áp ba pha tự ngẫu có 3 cấp điện áp:10.5, 110 và 220kV. Theo tính toán thì công suất phụ tải cấp điện áp máy phát - S uF MAX = 9,195 MVA < 15% S F ĐM = 9,375MVA nhưng phụ tải ở cấp điện áp máy phát có số lộ nhiều (3 kép+ 1 đơn) nên trong sơ đồ nối điện ta sử dụng nối bộ máy phát- máy biến áp kết hợp với sơ đồ có hệ thống thanh góp điện áp máy phát. - Công suất phát vào( hệ thống) phía cao áp: S Cmax = 138,775 MVA . S C min = 95,055 MVA Dự trữ quay của hệ thống S DT Q = 95 MVA Phương án một: ở phương án này dùng 2 bộ MF-MBA ba pha hai cuộn dây nối với thanh góp điện áp trung và 2 MF nối với thanh góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự ngẫu Sinh Viên:Phạm văn Thảo 8 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Phương án hai : ở phương án này dùng bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối với thanh cái điện áp cao, 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây phát lên thanh cái điện áp trung và sử dụng 2 MF nối với thanh góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự ngẫu Sinh Viên:Phạm văn Thảo 9 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Nhận xét chung : Ta thấy hai phương án đều dễ vận hành và đảm bảo khi mùa khô cho một tổ máy ngừng làm việc dễ dàng. • Phương án một . phải dùng - Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 2 Máy - Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy * Phương án hai phải dùng - Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp cao : 1 Máy - Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 1 Máy - Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy Chương:II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP I. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 1 1. Chọn máy biến áp AT 1 , AT 2 Chọn máy biến áp ba pha tự ngẫu theo điều kiện sau: S AT1 = S AT2 = Sthừa*1/2α=1/2α*(ΣSđmF -Stdmax -SUFmin) Sinh Viên:Phạm văn Thảo 10 [...]... – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện 220kV Đồ án môn NMĐ 110kV TGV TGII TGI 10,5kV * Nhận xét chung: Mạch cấp cho phụ tải và cho hệ thống của các phương án là như nhau nên ta không so sánh Thấy rằng ở phương án I : + Mạch 220 KV có 3 máy cắt điện + Mạch 110 KV có 5 máy cắt điện + Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện Thấy rằng ở phương án II: + Mạch 220 KV có 4 máy cắt điện + Mạch 110 KV có 4 máy cắt điện +... vốn đầu tư thiết bị phân phối Từ sơ đồ nối điện của hai phương án thấy rằng thiết bị phân phối hai phương án giống nhau tức là: Đối với thiết bị phân phối cao áp 220KV dùng hệ thống hai thanh góp có máy cắt nối Do đó đối với hai phương án I và II chúng chỉ khác nhau ở thiết bị máy cắt vì vậy khi tính toán vốn đầu tư thiết bị phân phối chỉ tính toán giá thành đối với máy cắt điện ở các cấp điện áp: -... thời gian phục vụ Do đó đối với khí cụ điện và dây dẫn phải quy định nhiệt độ cho phép và trong vận hành bình thường cũng như khi ngắn mạch nhiệt độ của chúng không được quá thị số cho phép Những thiệt bị chính trong nhà máy điện (máy phát, máy biế áp, máy bù ) cùng với các khí cụ điện (máy cắt, dao cách ly, kháng điện) được nối nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực Thanh dẫn, thanh góp có hai... tNH ≥ BNH Tuy nhiên đối với máy cắt điện nói chung thì khả năng ổn định nhiệt của chúng khá lớn đặc biệt đối với những loại có dòng điện định mức lớn hơn 100KA Khi chúng ta đã ổn định động thì cũng thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt Vì vậy lúc này không cần xét đến điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt điện nữa Từ các kết quả tính toán ở trên chọn được các loại máy cắt điện của các mạch có các thông số... chỉ tiêu kinh tế của một phương án cần tính vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hàng hàng năm do sửa chữa thay thế chỉ cần xét đến những phần tử thiết bị khác nhau trong các phương án như máy biến áp, máy cắt điện Như vậy vốn đầu tư các phương án chỉ tính đến tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và tiền xây lắp Còn đối với các thiết bị phân phối thì tiền chi phí thiết bị dựa vào số mạch của thiết bị phân... BẢNG TỔNG KẾT DÒNG NGẮN MẠCH Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP Cấp điện áp (kV) Điểm Ngắn mạch I”(0) (kA) IXK (kA) 220 N1 5,36 13,65 110 N2 11,86 29,9 10,5 N3 57,9 146 Chương V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN Nói chung khi lựa chọn dây dẫn và khí cụ điện cần phải xét đến tác dụng của dòng điện đối với khí cụ điện và dây dẫn nhiệt độ của nó sẽ tăng lên do tổn thất công Sinh Viên:Phạm văn Thảo 30 Trường ĐHBK Hà Nội – Khoa Điện – Bộ... phối ứng với các cấp điện áp tương ứng và chủ yếu là do chủng loại máy cắt quyết định → Vốn đầu tư của một phương án được tính theo biểu thức: V = ∑KB VB + ∑VTBPP Trong đó: - VB: Vốn đầu tư máy biến áp - KB: Hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp - VTBPP: Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối... thỏa mãn 3 Chọn thanh dẫn mềm Vì trong nhà máy điện khoảng cách giữa các máy biến áp với hệ thống thanh góp điện áp cao cũng như chiều dài của các thanh góp nhỏ nên dây dẫn mềm được chọn dựa vào dòng điện làm việc lâu dài cho phép: IHCCPID ≥ ILVCB Trong đó: -IHCCPLD là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt -ILVCB dòng điện làm việc cưỡng bức Và cũng phải... Nội – Khoa Điện – Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Với: V - Vốn đầu tư của một phương án a - Số phần trăm định mức khấu hao PP: Chi phí phục vụ thiết bị gồm sửa chữa thường xuyên và tiền lương công nhân chi phí này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và nhỏ,do đó khi đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương án này có thể bỏ qua chi phí này Pt: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện Pt =... cứng thường làm bằng đồng hoặc nhôm và được dùng để nối từ đầu cự máy phát điện đến gian máy dùng làm thanh góp điện áp máy phát Còn thanh dẫn mềm dùng để làm thanh dẫn thanh góp cho thiết bị ngoài trời I CHỌN THANH DẪN THANH GÓP Thanh dẫn thanh góp để nối từ các máy phát lên các máy biến áp ta dùng thanh dẫn cứng Tất cả các dây dẫn từ máy biến áp lên thanh góp cao áp và trung áp chọn là thanh dẫn mềm . trong m t nh m y i n. I. CH N M Y PH T I N Thi t bị i n chi m vị trí quan trọng nh t trong nh m y i n là m y ph t i n , n tr c tiếp bi n đ i c n ng. ki n ki m tra n đ nh động: I LĐĐ ≥ I XK + i u ki n ki m tra n đ nh nhi t: I NH . t NH ≥ B NH Tuy nhi n đ i v i m y c t i n n i chung thì khả n ng