Đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240 MW

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240 MW Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn : HỆ THỐNG ĐIỆN Ngành học : HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP I TÊN ĐỀ TÀI Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240 MW I CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: - Số tổ máy phát điện: 4x60 MW; cosϕ = 0,80; Uđm = 10,5KV - Nhà máy nối với hệ thống lộ đường dây 220 KV, chiều dài lộ 90 Km - Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kế): 2800 MVA - Dự trữ công suất hệ thống: 12%/ - Điện kháng ngắn mạch (tính hệ thống nối với đường dây): 0,7 - Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải sau: Phụ tải cấp điện áp máy phát Pmax = 9MW; cosϕ = 0,84 Phụ tải bao gồm đường dây: kép x MW x km đơn x 1,5 MW x km Đồ thị phụ tải (tính theo % Pmax) Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 Công suất (%) 50 80 100 100 70 Phụ tải cấp điện áp trung 110KV: Pmax = 120 MW; cosϕ = 0,80 Phụ tải bao gồm đường dây: kép + đơn Đồ thị phụ tải (tính theo % Pmax) Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 Công suất (%) 70 80 100 90 70 Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất (tổng) theo biểu đồ sau: (tính theo % công suất đặt) Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 Công suất (%) 70 100 100 90 80 Các điều kiện khác: - Tự dùng nhà máy: 8% - Tại trạm địa phương đặtc loại máy cắt BMΠ-10 có Icắt = 20 KA, thời gian cắt ngắn mạch tcắt = 0,5 sec III NỘI DUNG CÔNG VIỆC: - Tính cân công suất, vạch phương án nối dây chọn sơ đồ thiết kế - Chọn máy biến áp tính tổn thất công suất, điện phương án - Tính toán ngắn mạch, lựa chọn thiết bị sơ đồ nối điện phương án - Tính toán thiết kế, xác định phương án tối ưu - Chọn sơ đồ tự dùng số thiết bị phụ - Vẽ vẽ: Sơ đồ nối điện vẽ cần thiết cho thuyết minh * Xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy theo phương pháp quy hoạch động B/P 30 35 40 45 50 55 60 B1 16.7 18.7 20.5 24.3 28.6 33.5 39.7 B2 15.5 16.2 18.3 21.6 26.7 31.7 39.7 B3 17.8 19.3 21.5 23.7 26.5 30.5 37.3 B4 13.3 15.9 17.6 20.3 23.9 28.9 36.5 Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị toàn nhà máy tương ứng với chi phí nhiên liệu cực tiểu Thiết lập bảng phân bố tối ưu công suất gữa tổ máy, theo bậc công suất phát tổng nhà máy Xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy ứng với biểu đồ công suất cho (biểu đồ phát công suất tổng ngày) Xác định chi phí nhiên liệu tổng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện So sánh chi phí nhiên liệu xác định theo chế độ vận hành tối ưu chế độ phân bổ công suất cho tổ máy Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát rộng lớn, vô tận Tuy nhiên, nguồn lượng mà người khai thác phổ biến trở nên khan trở thành vấn đề lớn giới Đó để có lượng dùng hộ tiêu thụ, lượng sơ cấp phải trải qua nhiều công đoạn khai thác, chế biến, vận chuyển phân phối Các công đoạn đòi hỏi nhiều chi phí tài chính, kỹ thuật ràng buộc xã hội Hiệu suất công đoạn kể từ nguồn lượng sơ cấp đến lượng cuối nói chung thấp Vì đề lựa chọn thực phương pháp biến đổi lượng từ nguồn 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 tiêu thụ điện Trong nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ … thành điện Hiện nước ta lượng điện sản xuất hàng năm nhà máy nhiệt điện không chiếm tỉ trọng lớn thập kỷ 80 Tuy nhiên, với mạnh nguồn nguyên liệu nước ta, tính chất phụ tải đáy nhà máy nhiệt điện… việc củng cố xây dựng nhà máy nhiệt điện nhu cầu giai đoạn phát triển Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện tính toán chế độ vận hành tối ưu nhà máy điện không nhiệm vụ mà củng cố toàn diện mặt kiến thức sinh viên ngành hệ thống điện trước thâm nhập vào thực tế ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện Với yêu cầu vậy, đồ án tốt nghiệp hoàn thành gồm thuyết minh kèm theo vẽ phần nhà máy nhiệt điện phần chuyên đề Bản thuyết minh gồm hai phần: Phần với nội dung thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện chia làm sáu chương Các 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 xuất phương án nối điện, tính toán kinh tế kỹ thuật, so sánh chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án lựa chọn Phần có kèm theo vẽ A4 Phần hai tính toán chế độ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện phương pháp quy họch động Nội dung phần gồm: chương trình bày lý thuyết phương pháp quy hoạch động dùng để giải toán phân bố tối ưu công suất nhà máy điện chương hai tính toán cụ thể theo yêu cầu đề tài Trong trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Lã Văn Út thầy cô môn Hệ thống điện hướng dẫn cách tận tình để em hoàn thành đồ án Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN Chương 1: Tính toán phụ tải cân công suất 1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tính toán phụ tải cân công suất 1.2.1 Cấp điện áp máy phát 1.2.2 Cấp điện áp trung (110KV) 1.2.3 Phụ tải toàn nhà máy 1.2.4 Tự dùng nhà máy điện 1-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P (%) 70 100 100 90 80 ST(MVA) 210 300 300 270 240 Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SUF (MVA) 300 270 240 105 12 14 20 24 t (h) 1.2.4 Tự dùng nhà máy điện Ta có Std(t) = ⎛ S (t ) ⎞ α% SNM ⎜⎜ 0,4 + 0,6 nm ⎟⎟ 100 S NM ⎠ ⎝ Trong α = 8% Từ ta có bảng biến thiên công suất đồ thị điện tự dùng sau: Bảng 1.5 Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 Công suất (%) 70 100 100 90 80 Std(MVA) 19,68 24 24 22,56 21,12 Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SUF (MVA) 240 22,56 19,68 12 14 21,12 20 24 t (h) 1.2.5 Cân công suất toàn nhà máy, công suất phát hệ thống Bỏ qua tổn thất công suất, từ phương trình cân công suất ta có công suất phát hệ thống SVHT(t) = Snm(t) - SUF(t) - ST(t) - Std(t) Từ ta có bảng tính phụ tải cân công suất toàn nhà máy: Bảng 1.6 T(H) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-22 SNM 210 210 210 300 300 300 270 270 240 SUF 5.36 5.36 8.57 8.57 10.7 10.7 10.7 7.5 7.5 ST 105 120 120 120 150 150 135 105 105 24 24 24 STD 19.68 19.68 19.68 22.56 22.56 21.12 SHT 79.96 64.96 61.75 147.43 115.3 115.3 101.74 134.94 106.38 Đồ thị công suất phát hệ thống Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SUF (MVA) 147,43 134,94 115,3 106,38 101,74 79,96 64,9661,75 10 12 14 18 20 24 t (h) Đồ thị phụ tải tổng hợp SUF (MVA) 300 270 SHT SNM 240 210 184.7 168.26 152.57 145.04148.25 130.4 ST 28.25 32.57 25.04 34.7 10 12 14 (STD + SUF + ST) 135.06 133.62 33.26 30.06 18 20 (STD + SUF) SUF 28.62 24 t (h) Nhận xét chung: - Phụ tải điện áp trung nhỏ 105 MVA, lớn công suất định mức máy phát (75MVA) nên ghép máy phát vào phiá góp cho vận hành định mức liên tục ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Phụ tải điện áp máy phát không lớn, Thiết kế nhà máy điện S UF max 100% = 7,1% 2.S ® mF - Cấp điện áp trung cap (220 KV) trung áp (110 KV) lưới trung tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc máy biến áp tự ngẫu có lợi - Khả phát triển nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu… Riêng phần điện nhà máy hoàn toàn có khả phát triển thêm phụ tải cấp điện áp sẵn có 1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Nó định đặc tính kinh tế kỹ thuật nhà máy thiết kế Cơ sở để vạch phương án bảng phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo yêu cầu kỹ thuật chung - Với cấp điện áp trung 110KV công suất truyền tải lên hệ thống lớn dự trữ quay hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc lại tự ngẫu - Có thể ghép máy phát - máy biến áp vào góp 110 KV phụ tải cực tiểu cấp lớn công suất định mức máy phát - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ với công suất không 15% công suất - Không nối hai máy phát với máy biến áp công suất lớn dự trữ quay hệ thống Như ta đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn: • Phương án 1: Phương án phía 220KV ghép máy phát điện - máy biến áp để làm nhiệm vụ liên lạc phía cao trung áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu Phía 110KV ghép máy phát điện - máy biến áp Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HT B1 ST B4 B3 B2 SuF • Phương án 2: Phương án hai tổ máy nối với góp 220KV qua máy biến áp liên lạc Còn phía 110KV ghép máy phát điện - máy biến áp HT ST B2 B1 B3 B4 SuF • Phương án 3: Ghép vào phía 220KV 110KV phía máy phát điện - máy biến áp Liên lạc cao trung áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu, phía hạ máy biến áp liên lạc cung cấp cho phụ tải địa phương Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HT • Phương án 4: Phương án phương án chuyển máy phát điện máy biến áp sang phía 220KV HT ST SuF Nhận xét: Phương án - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo - Công suất từ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV truyền trực tiếp lên hệ thống, tổn thất không lớn - Đầu tư cho cấp điện áp cao đắt tiền Phương án Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm vốn đầu tư nỗi cấp điện áp thấp hơn, thiết bị rẻ tiền Phương án - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trình vận hành phức tạp xác suất cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn - Khi cố bên trung máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất Phương án - Liên lạc phía cao áp phía trung áp - Các máy phát điện - máy biến áp nối bên phía 220KV đắt tiền tiền đầu tư cho thiết bị điện áp cao đắt tiền - Sơ đồ góp 220KV phức tạp số đường dây vào tăng lên bên 110 KV có đơn giản - Khi cố máy phát - máy biến áp liên lạc lại chịu tải lớn yêu cầu phụ tải bên trung lớn Tóm lại: Qua phân tích ta chọn phương án phương án để tính toán tiếp, phân tích kỹ kỹ thuật kinh tế nhằm chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện thiết kế 10 Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp thiết bị quan trọng hệ thống điện, công suất chúng lớn, khoảng đến lần tổng công suất máy phát điện Do vốn đầu tư cho máy biến áp nhiều nên ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít, công suất nhỏ mà đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ A PHƯƠNG ÁN I HT B1 ST B4 B3 B2 SuF 2.1.a Chọn máy biến áp • Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây SđmB1, B4 ≥ SđmF = 75MVA • Máy biến áp tự ngẫu SđmB2 = SđmB3 ≥ Sthừa max 0,5 Với Sthừamax = SđmF = 75MVA α= 220 − 110 = 0,5 220 SđmB2 = SđmB3 ≥ 75 = 150 MVA 0,5 11 .. .Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn : HỆ THỐNG ĐIỆN Ngành học : HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP I TÊN ĐỀ TÀI Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240. .. phương án phương án để tính toán tiếp, phân tích kỹ kỹ thuật kinh tế nhằm chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện thiết kế 10 Thiết kế nhà máy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy. .. thực tế ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện Với yêu cầu vậy, đồ án tốt nghiệp hoàn thành gồm thuyết minh kèm theo vẽ phần nhà máy nhiệt điện phần chuyên đề Bản thuyết minh gồm hai phần: Phần