Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Mục Lục. Tính toán ph t i v cân b ng công su tụ ả à ằ ấ .3 Nêu các ph ng án v ch n MBA.ươ à ọ .9 So sánh kinh t , k thu t ch n các ph ng án t i u.ế ỹ ậ ọ ươ ố ư .15 Tính toán dòng ng n m ch.ắ ạ 26 Ch n khí c i n v dây d n.ọ ụ đ ệ à ẫ .39 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Lời nói đầu. Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành phát dẫn điện em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5KV và phát vào hệ thống 220KV. Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Trần Bách đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ xung của các thầy cô giáo và các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh Viên: 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tại mổi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. I.1. Chọn máy phát điện. Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 4×100 MW = 400 MW. Chọn 4 máy phát điện kiểu TBΦ-100-2 có các thông số như bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 P đm (MW) U đm (KV) I đm (KA) COSϕ đm X d ” X d ’ 100 10,5 6,475 0,85 0,183 0,263 I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dưới dạng bảng theo % công suất tác dụng và hệ số cosϕ. Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau: TB t t Cos P S ϕ = với : 100 %. max Pp P t = . Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA). Cosϕ TB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải. I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Nhà máy gồm 4 tổ máy có: P Gđm = 100 MW, Cosϕ đm = 0,85 do đó .6,117 85,0 100 MVA Cos P S dm Gdm dm === ϕ Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm =4×P Gđm = 4×100 = 400 MW ⇒ S NMđm = 470,4 MW. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức: 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. TB t t Cos P S ϕ = với : 100 %. max Pp P t = . Ta tính được đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1. Bảng 1-2 T(giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 100 100 100 90 90 90 80 P NM (t) MVA 360 400 400 400 360 360 360 320 S NM (t) MVA 423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5 Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. I.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy: Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy với cosϕ = 0,85 được xác định theo công thức sau: . )( 6,04,0(.)( max NM NM NMdmtd S tS StS ×+= α Trong đó : S td (t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t. S NMđm : Tổng công suất của nhà máy MVA. S NM (t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t theo bảng 1-2. 4 S NM (t) MVA T (h) 0 470.4 423.5 376.5 423.5 5 13 22 24 500 400 300 200 100 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. α: Hệ số % lượng điện tự dùng. Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian như bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-1. Bảng 1-3 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S NM (t) MVA 423,5 470,4 470,4 470,4 425,5 423,5 423,5 376,5 S td (t) MVA 26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8 Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy. I.2.3. Phụ tải địa phương: Như nhiệm vụ thiết kế đã cho P max = 38 MW, Cosϕ = 0,85 với công thức sau: ( ) ( ) TB dp dp Cos tP tS ϕ = với: ( ) . 100 %. maxdpdp dp PP tP = Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3. Bảng 1-4 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P đp % 70 80 80 80 90 100 90 70 P đp (t)MW 26,6 30,4 30,4 30,4 34,2 38 34,2 26,6 S đp (t)MVA 31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3 5 S td (t) MVA T(h) 26.516.5 28.2 24.2 5 13 22 24 10 20 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phương. I.2.4. Đồ thị phụ tải điện áp cao (220kv). Phụ tải điện áp cao P max = 220 MW, Cosϕ = 0,87 với công thức sau: ( ) ( ) TB c c Cos tP tS ϕ = với: ( ) . 100 %. maxcc c PP tP = Ta có kết quả ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải cho ở hình 1-4. Bảng 1-5 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 100 100 90 90 90 90 80 P c (t)MW 198 220 220 198 198 198 198 176 S c (t)MVA 227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3 6 T(h) S đp (t)MVA 44.7 40.2 31.3 40.2 35.8 31.3 0 10 20 30 40 50 5 14 17 20 22 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp cao. I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống . Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: S NM (t) = S td (t) + S đp (t) +S c (t) +S HT (t). Ta bỏ qua tổn thất ∆S(t) trong máy biến áp. ⇒ S HT (t) = S NM (t) - [S td (t) + S đp (t) +S c (t) ]. Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hình 1-5. Bảng 1-6 MVA t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S NM (t) 423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5 S dp (t) 31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3 S td (t) 26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8 S c (t) 227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3 S HT (t) 138,1 153,5 153,5 153,5 129,2 124,7 129,2 118,1 7 T(h) S c (t) 0 100 200 300 5 13 22 24 252.9 227.6 202.3 227.6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống. I.4. Các nhận xét. I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp. Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy phát phụ tải P max = 38MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 100 MW và toàn nhà máy thiết kế. Phụ tải cấp điện áp trung không có. Phụ tải điện áp cao P max = 220MW, tương đối lớn. I.4.2. Dự trữ của hệ thống. Ta có dự trữ của hệ thống S = 200MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thông cũng tương đối lớn S HT = 300MVA. I.4.3. Điện áp. Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là: Cấp điện áp máy phát U đm = 10KV. Cấp điện áp cao có U đm = 220KV. Không có cấp điện áp trung. 8 T(h) S HT (t)MVA 0 200 150 100 5 14 17 20 22 24 153.5 138.1 129.2 124.7 118.1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. Ch¬ng II. Nêu các phương án và chọn MBA. II.1. Nêu các phương án. Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ nối điện chính. Vì khi chọn được sơ đồ nối điện chính hợp lý, không những đảm boả về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao. • Phương án I: Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phương án 1. • Phương án II: Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phương án II. 9 G 1 G 2 G 3 G 4 B 1 TD B 2 B 3 TD TD TD S đp S c 220kv G 2 G 3 G 4 B 1 TD B 2 B 4 TD TD TD S đp S c 220kv B 3 G 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ. II.2. Chọn máy biến áp cho các phương án. II.2.1. Chọn công suất máy biến áp. •Phương án I: ∗ Máy biến áp bộ. Được chọn theo công suất phát của máy phát S đmB1 ≥ S Gđm = 117,6 MVA. Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở bảng 2-1 sau: Loại TдЦ125/10,5 Bảng 2-1 S đm MVA U Cđm (Kv) U Hđm (Kv) ∆ P O (Kw) ∆ P N (Kw) U N % I O % Giá 125 242 10,5 115 380 11 0,5 ∗Máy biến áp liên lạc: Máy biến áp liên lạc B 2 , B 3 được chọn là máy biến áp điều áp dưới tải với điều kiện: S đmB = 1/2 S th . Với: S th là công suất còn lại đưa lên hệ thống. ( ) ∑ +−= TGF TD ngay UFdmFth SSSS max min = 3×11,7 - (35,8 +3/4.18,8) = 298,2 MVA. ⇒ S đmB = 298,2/2 =149,4 MVA. Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPдЦH 160/10,5 có các thông số như bảng 2-2 sau: Bảng 2-2 S đm MVA U Cđm (Kv) U Hđm (Kv) ∆ P O (Kw) ∆ P N (Kw) U N % I O % Giá 160 230 10,5 140 525 12 0,6 •Phương án II: ∗ Máy biến áp bộ B 1 ,B 2 được chọn như bộ máy biến áp bộ B 1 của phương án I. ∗ Máy biến áp liên lạc: 10 [...]... X 15 G1,2 ,4 Hình 4- 4c 2. 144 6 0.5885 HT N3 Hình 4- 3c X 13 = X 9 + X 10 + X 14 = X 1 + X 10 + X 9 × X 10 1.1 242 × 0.3057 = 1.1 242 + 0.3057 + = 1. 844 X1 0.8299 X 1 × X 10 0.8299 × 0.3057 = 0.8299 + 0.3057 + = 1.3613 X9 1.1 242 X 15 = X 8 + X 12 = 1.5561 + 0.5885 = 2. 144 6 Gộp nhánh G1,2, G4 lại với nhau ta có sơ đồ hình 4- 4c X 16 = X 14 × X 15 1. 844 × 2. 144 8 = = 0.9915 X 14 + X 15 1. 844 + 2. 144 8 Biến đổi... gian ti được lấy từ bảng 2-5 ∆PO = 94 KW ∆PN = 360 KW Tổn thất điện năng của máy biến áp B3,B4 là: 0.36  (57 .4 2 × 5 + 92.7 2 × 6 + 57 .4 2 ×11 + 49 .7 2 × 2) = ∆AB 3, B 4 = 2 × 0.0 94 × 8760 + 365 × 2  100   =45 17.1Mwh Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phương án II là: ∆A∑ = ∆AB1,B2 +∆AB3,B4 = 72 14. 42 +45 17.1 = 11735.52 Mwh Ta có bảng tóm tắt kêt quả tổn thất điện năng của các phương án như... 173×103 40 ×103 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1 .4 ⇒ VB= 2×1.1× 162×103 40 ×103 + 2×1 .4 173×103 40 ×103 =33632×106 VNĐ ∗ Vốn đầu tư máy cắt Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau: VTB=∑n2×v2 Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt n2 là số lượng máy cắt Phía điện áp cao có 5 bộ máy cắt loại FA- 245 -40 giá71×103 40 ×103VNĐ Phía hạ áp 4 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 15×103 40 ×103VNĐ 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ... 57 .4 17-20 110.5 57 .4 20-22 110.5 57 .4 22- 24 110.5 49 .7 Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố a Phương án I: • Sự cố 1 máy biến áp liên lạc: Công suất thiếu của phía cao áp khi sự cố máy biến áp B 2là: Sth = STGC - SBb – 1 .4 SđmB Trong đó: STGC = SPTCmax + SHT = 252.9 + 153.5 =40 6.4MVA SBb: công suất máy biến áp bộ SBb= 125MVA SđmB: công suất định mức của máy biến áp liên lạc ⇒ Sth = 40 6 .4 – 125 – 1 .4 160... 4- 3trên ∗ Trị số dòng xung kích khi ngắn mạch '' i xk = 2 × k xk × I N = 2 ×1.8 × 49 . 042 = 1 24. 841 KA Với kxk là hệ số xung kích, kxk= 1.8 ∗ Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch 35 1 0.1209 1.25 44 .192 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ 1 2 2 BN = × ∑ ( I CKi + I CKi+ 1 ) × ∆ ti = 2  ( 49 . 042 2 + 45 .1622 ) × 0.1 + ( 45 .1622 + 44 .1922 ) × 0.1 +  1 = × 2 = 2 2 2 2  ( 44 .192 + 44 .192 ) × 0.3 + ( 44 .192 + 44 .192... 220 = 0.3 24 KA ∗ Mạch máy biến áp liên lạc Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là: Kqtsc×SđmB = 1 .4 100 = 140 MVA Dòng cưởng bức qua máy biến áp ''' I cb' = 1 .4 × S dmB 3 × U cdm = 18 1 .4 100 3 × 220 = 0.367 KA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ Vậy dòng điện làm việc cưởng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là: Icb1 = 0.6 64 kA • Dòng cưởng bức ở cấp điện áp máy phát: ∗ Mạch máy biến... 160/10.5 có giá là: v B= 276×103 40 ×103 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1.3 ⇒ VB= 1.1× 162×103 40 ×103 + 1.3×2×276×103 40 ×103 =35832×106 VNĐ ∗ Vốn đầu tư máy cắt Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau: VTB=∑n1×v1 Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt n1 là số lượng máy cắt 23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ Phía điện áp cao có 4 bộ máy cắt loại FA- 245 -40 giá71×103 40 ×103VNĐ Phía hạ áp 5 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80... lạc là: +Khi phụ tải max: Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là S th = ∑S dmF − S dF max − 2 2 × S TD max = 2 ×117.6 − 44 .7 − × 28.2 = 176 .4 MVA 4 4 + Khi phụ tải min: Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ S th = ∑S dmF − S dF min − 2 2 × S TD max = 2 ×117.6 − 31.3 − × 28.2 = 182.75MVA 4 4 Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp Kqtsc×SđmB = 1 .4 100. .. với máy biến áp bộ B1, B2: X B1 = X B 2 = U n % S cb 11 1000 × = × = 0.88 100 U Bdm 100 125 ∗ đối với máy biến áp liên lạc: X B3 = X B 4 = U n % S cb 12 1000 × = × = 1.2 100 U Bdm 100 100 27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NMĐ • Điện kháng của máy phát ' X F = X d' × S cb 1000 = 0.183 × = 1.5561 S dm 117.6 • Điện kháng của kháng điện XK = IV.2.3 mạch X K % × S cb X K % S cb 12 × 1000 × = = = 2.31 100 S Bdm 100. .. 57.4MVA Ta thấy Sth = 57 .4 < Sdt =200MVA Vậy máy biến áp chọn không bị quá tải khi sự cố một máy biến áp liên lạc b Phương án II: • Sự cố 1 máy biến áp liên lạc: Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp B 3là: Sth = STGC – 2×SBb – 1 .4 SđmB= = 40 6 .4 – 2×125 –1 .4 100 = 16.4MVA Ta thấy Sth = 16 .4 < Sdt= 200MVA Vậy máy biến áp không bị quá tải khi sự cố máy biến áp liên lạc 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT . đư c nh trư ng và h m n H th ng i n giao nhi m vụ thi t k g m n i dung sau: Thi t k ph n i n trong nh m y i n ki u nhi t i n ng ng h i g m 4. N M N H C THI T K NMĐ. Ch ng II. N u c c ph ng n và ch n MBA. II.1. N u c c ph ng n. M t trong nh ng nhi m vụ quan tr ng thi t k nh m y i n l