Thiết kế nhà máy điện trong hệ thống điện

Trường đại học bách khoa hà nội Khoa điện Bộ môn hệ thống điện - - Đề Tài: Trường đại học bách khoa hà nội thiết kế nhà máy điện HA lời nói đầu lượng,theo cách nhìn tổng quát rộng lớn, vô tận.Tuy nhiên nguồn nă ng lượng mà người khai thác phổ biến trở lên khan trở thành vấn đề lớn giới.Đó đẻ có lượng dùng hộ tiêu thụ, lương sơ cấp phải trải qua nhiều công đoạn khai thác, trế biến , vận chuyển phân phối Các công đoạn đòi hỏi nhiều chi phí tài kĩ thuất, ràng buộc xã hội.Hiệu suất công đoạnkể tư nguồn Trang : - - Trường đại học bách khoa hà nội lượng sơ cấp đến lượng cuối để đạt hiệu kinh tế cao nhu cầu nhiệm vụ người Hệ thống điện phận hệ thống lượng, bao gồm nhà máy điện ,mạng điện, hộ dùng điện Trong nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi lượng sơ cấp : than, dầu ,khí đốt thuỷ thành điện năng.Hiện nước ta lượng điện sản suất hàng năm nhà máy nhiệt điện không chiếm tỷ trọng lớn thập kỉ 80 Tuy nhiên , với mạnh nguồn nguyên liệu nươc ta , tính chất phụ tải đáy nhà máy nhiệt điện việc củng cố xây dựng nhà máy nhiệt điện nhu cầu dối với giai đoạn phát triển Trong bối cảnh , thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , tính toán chế độ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt không nhiệm vụ mà củng cố toàn diện kiến thức đối vối sinh viên nghành hệ thống điện trrước thâm nhập vào thực tế Được hướng dẫn thầy nguyễn hữu khái em hoàn thành song đồ án tốt nghiẹp nhà máy Với yêu cầu đồ án môn học gồm thuyết minh,kem theo phần nhà máy điện Bản thuyết minh gồm chương chương trình bày toàn trình tính toán, từ chọn máy phát điện ,tính toán công suất phụ tải cấp điện áp , cân công suất toàn nhà máy, đề suất phương án nối điện , tính toán kinh tế _ kĩ thuật , so sánh chọn phương án tối ưuđén chọn khí cụ điện cho phương án lựa chọn Trong trinh làm đồ án , em xin chân thành cảm ơn thây nguyễn hữu khái thầy môn hệ thống điện hướng đãn cách tận tình để em hoàn thành đồ án Trang : - - Trường đại học bách khoa hà nội Chương i Tính toán phụ tải cân công suất     -Để đảm bảo chất lượng điện năng, thời điểm điện nhà máy điện phát phải hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ hộ dùng điện, kể tổn thất điện Như điều kiện cân công suất hệ thống điện quan trọng Trong thực tế điện hộ tiêu thụ luôn thay đổi, việc nắm quy luật biến đổi tức tìm đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành, nhờ vào đồ thị phụ tải chọn phương án nối điện hợp lý, đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo chất lượng điện Đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp phân bố tối ưu công suất nhà máy điện tổ máy phát nhà máy với Căn vào đồ thị phụ tải, người vận hành chủ động lập kế hoạch sửa chữa đại tu định kỳ thiết bị I – Chọn máy phát điện : Trang : - - Trường đại học bách khoa hà nội Theo đề nhà máy có tổ máy máy có công suất 60 MW Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hành sau ta chọn máy phát điện loại với thông số kỹ thuật bảng sau : Bảng:1-1 Kiểu máy Thông số định mức Điện không tương phát điện đối N Sđm V/ph TBΦ - 60 – MV út A 3000 75 Pđm Uđm Cosϕ MW KV 60 10,5 0,8 Iđm X’’d X’d Xd 0,22 1,691 KA 4,125 0,146 II – Tính toán phụ tải cân công suất: 2.1 Tính toán phụ tải toàn nhà máy : Từ yêu cầu thiết kế cho ta có công suất đặt toàn nhà máy : (Snm) Pnmđm = ∑ ΣP đmF = 4.60 = 240 MW , với Cosϕ = 0,8 Pnmdm 240 Snmđm = cos ϕ = 0.8 =300 MW + Công suất biểu kiến toàn nhà máy : + Công suất biểu kiến Snm (t) = Với Pnm (t) = Pnmđm Pnm (t ) CosϕF Pnm % 100 Trang : - - MVA Trường đại học bách khoa hà nội Với Pnm (t) thời điểm tính theo công thức sau : áp dụng công thức ta tính phụ tải nhà máy theo thời gian (t) bảng –1 Bảng – 1: t (h) 0-6 6-7 7-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 75 75 90 90 85 100 75 Pnm(t)MW 180 180 216 216 204 240 180 Snm(t)MVA 225 225 270 270 255 300 225 Từ bảng –1 ta có đồ thị phụ tải toàn nhà máy sau : Snm(t) 300 300 270 225 225 255 Trang : - T(h) 678 12 14 20 24 Trường đại học bách khoa hà nội 2- : Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát : Trong nhiệm vụ thiết kế cho PmaxuF = 10MW , Cosϕ = 0,87 Để xác định phụ tải điện áp máy phát ta vào bảng biến phụ tải ngày cho nhờ công thức SuF(t) = PUF (t ) MVA Cosϕ tb với PUF(t) = Pnm % 100 PmaxUF MW Kết tính toán phụ tải điện áp máy phát theo thời điểm T ghi bảng –2 Bảng – : t (h) 0-6 6-7 7-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 65 100 100 100 80 100 70 PuF(t)MW 6,5 10 10 10 10 SuF(t)MVA 7,471 11,494 11,494 11,494 9,195 11,494 8,045 Trang : - - Trường đại học bách khoa hà nội Từ bảng – ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát SuF (t) 11,494 11,494 11,49 9,19 8,05 7,47 7,471 7,471 9,195 T(h) 12 14 20 24 2- : Tính toán phụ tải cấp điện áp trung : Phụ tải trung áp có Pmax = 100MN , Cosϕ = 0,86 Căn vào bảng biến phụ tải hàng ngày ta áp dụng công thức : PT (t ) ST = Cosϕ t với PT(t) = PT % 100 Pmax Kết tính toán phụ tải trung áp theo thời điểm ghi bảng – sau : Bảng – 3: Trang : - - Trường đại học bách khoa hà nội T (h) 0-6 6-7 7-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 80 80 80 90 85 100 80 PT(t)MW 80 80 80 90 85 100 80 ST(t)MVA 93,023 93,023 93,023 104,651 98,837 116,279 93,023 Từ bảng –3 ta vẽ đồ thị phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian t ST (t) 116,28 104,65 93,02 116,279 104,651 93,023 93,023 98,837 t(h) 12 14 2- : Phụ tải tự dùng toàn nhà máy : Trang : - - 20 24 Trường đại học bách khoa hà nội Phụ tải tự dùng toàn nhà máy theo nhiệm vụ thiết kế 7% công suất định mức với Cosϕ = 0,8 Nên công suất tự dùng nhà máy xác định theo công thức STD (t) = α SNMđm (0,4 + 0,6 Trong : SNMđm = S Rm t S NMdm 4.60 240 = 0,8 0,8 MVA = 300 MVA STD(t) : Là công suất tự dùng nhà máy thời điểm T α = 7%: Là hệ số tự dùng nhà máy theo yêu cầu thiết kế từ kết tính toán phụ tải nhà máy bảng – công thức ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian ghi bảng sau : Bảng – 4: T (h) 0-6 6-7 7-8 SNM(t)STD (t) 225 225 270 21 19,74 STD(t) 19,11 17,85 19,74 17,85 17,85 17,85 21 19,74 19,11 8-12 12-14 14-20 20-24 270 255 300 225 19,11 21 17,85 19,74 17,85 Từ bảng –4 ta vẽ đồ thị phụ tải dùng nhà máy Trang : - 10 T(h) 12 14 20 24 Trường đại học bách khoa hà nội Bảng phân bố công suất: Bảng 5-4 Công suất Kháng I Kháng II Bình thường 5 Sự cố kháng I 10 Sự cố kháng II 10 Chọn kháng với mục đích hạn chế dòng ngắn mạch hệ tiêu thụ chọn cáp có tiết diện bé mà đảm bảo ổn định nhiệt mang lại lợi ích kinh tế Dòng cưỡng qua kháng điện dòng điện cực đại qua kháng SUF max 3.U tb IcbK= = 11,494 3.10,5 = 0,632 KA Dựa vào Uđm , Icb ta chọn loại kháng PBA – 10 – 750 có Uđm= 10KV ; Iđm= 750A * Xác định Xk% Theo chương III tính toán ngắn mạch ta có I'’N4=59,576KA Chọn hệ đơn vị tương đối c tính toán Scb = 100MVA S cb Icb = 3.U cb = 100 3.10,5 = 5,49KA Ta có điện kháng hệ thống đơn vị tương đối là: Trang : - 108 - Trường đại học bách khoa hà nội I cb 5,49 = = 0,092 '' I N 59,576 XHT= cáp chọn có s = 70mm2 X0= 0,086 S.C Inhc = t dòng ổn định nhiệt cáp Trong : -S- tiết diện cáp C – Hệ số cáp đồng 141 t: thời gian cắt ngắn mạch bảo vệ rơ le 70.141 0,9 InhC1= =10,403 KA t1= t + ∆t= 0,4 + 0,5 = 0,9s 50 × 85 0,4 InhC2 = =6,719 KA (đây cáp nhôm nên C =85) Điện kháng tính toán tới điểm ngắn mạch N6 I cb XΣ= I nhc XC1= X0.l = 5,49 = 0,817 6,719 S cb 100 = 0,086 = 0,145 U cb 10,5 XK = XΣ- XHT- XC1= 0,817.0,92 – 0,145 = 0,58 Trang : - 109 - Trường đại học bách khoa hà nội Vậy: XK%= XK I dmK 0,75 100 = 0,58 .100 = 7,92% I cb 5,49 Vậy ta chọn kháng điện bê tông có cuộn dây nhôm σ P A – 10-750-8 có thông số bảng sau: Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương (MC hợp bộ): Máy cắt chọn theo điều kiện , dòng điện làm việc bình thường 10 Ilvbt= 3.10,5.0,87 = 0,623KA Dòng ngắn mạch N5 I’’N5 = I cb 5,49 = = 8,049KA X HT X K 0,092 + 0,59 iXkN6 = 8,049 1,8 = 20,489 KA Máy cắt chọn theo điều kiện Iđm ≥ Ilvcb ; Icắt ≥ I’’n5 , Ilđđ ≥ iXkN5 Vậy MC1 chọn loại: BM ∏ 10.1000 –31,5 có Uđm= 10KV Icđm= 31,5, ilđđ = 80KA , Inhđm = 315KA Ta kiểm tra lại MC –1 cáp 1: I’’N5 = 8,049 KA < Icđm = 31,5 KA = 8,049 KA < Inhc1 = 10,403 KA Trang : - 110 - Trường đại học bách khoa hà nội Máy cắt chọn theo điều kiện sau: Iđm ≥ Ilvcb, Icắt ≥ I’’N6, Ilđđ >iXKN6 Dòng ngắn mạch N6 : ’’ I = X HT I cb 5,49 = = 6,638KA + X K + X C1 0,092 + 0,59 + 0,145 N6 iXKN6= 6,638 1,8 = 16,89 KA Vậy ta chọn loại MC2 : BM ∏ - 10 – 630 –20 Có Uđm= 10KV ; Iđm = 630 , Icắtđm= 20 KA ; ilđđ = 64 KA Kiểm tra lại Mc2và cáp 2: I’’N6= 6,638 KA < IcđmNC1= 20KA, I’’N6 = 6,638 < INhC2= 6,719KA Chọn chống sét van đầu cao áp cấp 220 KV, 110KV Trên góp 220 KV, 110KV, đặt CSV với nhiệm vụ quan trọng chống điện áp truyền từ đường dây vào trạm Các CSV chọn theo điện áp định mức mạng Trên góp 220 KV chọn CSV loại PBC – 220M Có Uđm= 220KV Trên góp 110KV chọn CSV loại BBC – 110 có U đm= 110 KV tất đặt pha Chọn CSV cho MBA : a) CSV cho MBA tự ngẫu : Trang : - 111 - Trường đại học bách khoa hà nội Các máy biến áp tự ngẫu có liên hệ điện cao áp trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngược lại Vì đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu phải đặt chống sét van Phía cao áp MBA tự ngẫu ta chọn CSV loại PBC – 220 có U đm= 220KV Đặt pha Phía trung áp MBA tự ngẫu ta đặt loại PBC – 110KV có U đm= 110KV đặt pha b) Chống sét van cho MBA hai cuộn dây : Mặc dù góp 220 KV đặt chống sét van có đường sét có biến độ lớn truyền vào trạm, CSV phóng điện, điện áp dư lại truyền tới cuộn dây MBA lớn phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện gần trung tính (nếu trung tính cách điện) Vì tải trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí CSV Tuy nhiên điện cảm cuộn dây MBA,biên độ đường sét tới điểm trung tính giảm phần Do chống sét van đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Từ ta chọn CSV loại : PBMI – 110 có Uđm= 110 KV Chương VI Chọn sơ đồ thiết bị tự dùng     -Điện tự dùng điện phần điện tương đối nhỏ tiêu thụ nhà máy giữ vai trò quan trọng Nó định trực tiếp đến làm việc bình thường nhà máy Vì sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy phải có độ tin cậy Trang : - 112 - Trường đại học bách khoa hà nội cao Vì nhà máy góp điện áp máy phát, nên điện tự dùng cho tổ máy lấy từ đầu cực máy phát qua máy biến điện áp giảm áp Trong nhà máy nhiệt điện này, điện tự dùng sử dụng hai cấp điện áp 6,3KV, 0,4KV Giả sử tổ máy tương ứng với lò lò cung cấp điện từ phân đoạn Mỗi phân đoạn cung cấp máy biến áp 10,5/6KV, cấp điện áp 0,4KV không thiết phải phân đoạn theo số lò Để dự trữ cho cấp điện áp 6,3KV ta dùng máy biến áp nối với cuộn hạ áp máy biến áp tự ngẫu phía máy cắt Dự trữ cho cấp điện áp 0,4KV ta dùng MBA nối với góp dự trữ 6,3 Kv I Chọn máy biến áp tự dùng : Chọn máy biến áp tự dùng bậc : Theo nhiệm vụ thiết kế, công suất tự dùng nhà máy 7% Vì công suất tự dùng max nhà máy : STdmax = α Sđặt= 7% 300 = 21MVA ta chọn máy biến áp tự dùng theođiều kiện: SBđm ≥ S tb max 21 = = 5,25MVA n n: tổ máy (n = 4) Căn vào ta chọn máy biến áp loại : TM – 6,3 –10,5 /6,3 Sđm = 6,3 MVA ;UđmCS = 10,5 KV ; UđmTC= 6,3KV Thông số ghi bảng (6 – 1) 2.Chọn máy biến áp tự dùng bậc : Giả sử công suất tiêu thụ cấp 0,4 8% Công suất tự dùng toàn nhà máy tổng công suất tự dùng cấp : Stdmax(0,4)= 0,08.21= 1,68 MVA Công suất MBA tự dùng cấp : SB = Trang : - 113 - 1,68 = 0,42 MVA = 420 KVA Trường đại học bách khoa hà nội Căn vào ta chọn MBA Việt Nam chế tạo Số phân đoạn góp tự dùng 0,4KV Thông số máy biến áp ghi bảng (6-1) Bảng (6-1) Sđm UCđm UHđm ∆P0 ∆PN TM-6,3- MVA 6,300 KV 10 KV 6,3 KW 7,65 KW 46,5 10,5/6,3 TM-6,3-0,4 0,560 6,3 0,4 2500 9400 Loại UN% Tv% 6,5 0,8 55 II- Tính toán ngắn mạch để chọn thiết bị tự dùng : Để chọn MC dao cách ly cho mạch 6,3KV, cần phải xác định dòng ngắn mạch ngắn mạch sau máy biến áp tự dùng N7 ta xét ngắn mạch N7 XHT HT XB N7 Ta có điện kháng MBA tự dùng: U N %.S cb 6,5%.100 = = 1,031 100.S dm 6,3 XB = X1 HT N7 X1 = XHT + XB= 0,092 + 1,031 = ,123 I’’N7 = I CB 5,49 = X 1,123 = 4,888 Trang : - 114 - Trường đại học bách khoa hà nội Dòng xung kích N-7 IXKN7 = K XK I ‘’ N7 = 1,8.4,888 = 12,444 Ta coi dòng điện làm việc cưỡng dòng điện làm việc mạch dự phòng khởi động dừng lò S dmB1 − 6,3 Ilvcb = = 6,3 − 6,3 = 0,57735KA III – Chọn máy cắt vào dao cách ly cho mạch tự dùng : Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch tự dùng cấp 10,5 KV: Theo tính toán chương III IN4’’ = 59,576 KA ; iXKN4 = 151,655 KA ; Ilvcb = 4,33KA Căn vào ta chọn loại máy cắt dao cách ly có thông số bảng sau : Bảng 6-2 Thông số tính toán UKV Ilvcb KA I’’ (KA iXK KA 10,5kv 4,33 59,576 151,655 Kiểu MC Thông số định mức BK40 Uđm KV Iđm KA Icắt KA ilđđKA Trang : - 115 - 12KV 5KA 63KA 160KA Kiểu dao cách ly PBK -20 15000 Thông số định mức Uđm KV Iđm KA ilđđKA 20KV 5KA 200 Trường đại học bách khoa hà nội Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch tự dùng 6,3 KV với tham số tinh toán: I’’N7 = 4,888 KA ; iXKN7 = 12,444KA ; Ilvcb = 0,57735 KA Căn vào ta chọn MC dao cách ly có thông số bảng sau: Bảng 6-3 Thông số tính toán UKV 6,3 Ilvcb (KA) I’’ (KA) 0,577 4,888 iXK (KA) 12,444 Kiểu MC Thông số định mức Uđm ∏∃ (KV) BM Iđm(KA) -10Icắt 1600-20 (KA) ilđđ (KA) Trang : - 116 - 10 1,6 20 52 Kiểu Thông số định dao mức cách ly PB∏3-2 Uđm KV 10 - III –10 2000 Iđm KA ilđđKA 85 Trường đại học bách khoa hà nội f1 f2 f3 f4 mục lục số trang Lời nói đầu Chương I: tính toán phụ tải cân công suất .3 I- Chọn máy phát điện II-Tính toán phụ tải cân công suất Trang : - 117 - Trường đại học bách khoa hà nội 2.1-Tính toán phụ tải toàn nhà máy 2.2-Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát 2.3-Tính toán phụ tải cấp điện áp trung 2.4-Phụ tải tự dùng toàn nhà máy .7 2.5-Phụ tải cấp điện áp cao 2.6-Nhận xét chung 10 Chương II: Lựa chọn phương án nối điện 12 2.1-phương án I .13 2.2-phương án II .14 2.3-phương án III .15 Chương III: Chọn máy biến áp tính tổn thất điện 16 I-Chọn máy biến áp phân phối công suất cho máy biến áp 1-Phương án I 1.1-Chọn máy biến áp 1.2-Phân bối công suất cho máy biến áp .17 1.3-kiểm tra khả mang tải máy biến áp 18 1.4-Tính toán tổn thất điẹn máy biến áp .20 2-Phương án II 22 2.1-chọn máy biến áp 2.2-Phân bố công suất cho máy biến áp 23 2.3-Kiểm tra khả mang tải máy biến áp 24 2.4-Tính toán tổn thất điện máy biến áp 27 Trang : - 118 - Trường đại học bách khoa hà nội II-Tính dòng cưỡng 29 1-Phương án I 30 2-Phương án II 31 III-Tính toán dòng điện ngắn mạch cho phương án 33 1-Phương án I 2-Phương án II 44 IV-chọn máy cắt cho phương án 56 Chương IV: Chọn phương án tối ưu 57 I-Tính toán kinh tế cho phương án I II-Tính toán kinh tế cho phương án II .59 III- Nhận xét chung 62 Chương V: Chọn thiết bị điện dây dẫn 63 I-Chọn dẫn góp 1-Chọn dẫn cứng 2-Chọn sứ đỡ cho dẫn cứng 66 3-Chọn góp mềm 67 4-Kiểm tra ổn đinh nhiệt ngắn mạch 70 II-Chọn máy biến điện áp máy biến dòng điện 74 1-Chọn máy biến điện áp cho mạch máy phát 2-Chọn máy biến dòng điện cấp 10,5kv .76 3-Chọn máy biến điện áp máy biến dong điện cho cấp220kv 78 4- Chọn máy biến điện áp máy biến dong điện cho cấp110kv 79 Trang : - 119 - Trường đại học bách khoa hà nội III-Chọn máy căt dao cách ly cho cấp điện áp .80 IV-Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương 81 1-Chọn cáp cho phụ tả địa phương 2-Chọn kháng điện 82 3- Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương .85 4-Chọn chống sét van đầu cao áp cấp 220kv, 110kv .87 5-Chọn chống sét van cho máy biến áp 87 Chương VI: sơ đồ tự dùng thiết bị tự dùng 88 I-Chọn máy biến áp tự dùng 1-Chọn máy biến áp tự dùng bậc 2-Chọn máy biến áp tự dùng bậc II-Tính toán ngắn mạch đẻ chọn thiết bị tự dùng .89 III-Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch tự dùng 90 Trang : - 120 - Trường đại học bách khoa hà nội Trang : - 121 -