Thiết kế phần điện cho nhà mày nhiệt điện công suất 240MW

Thiết kế phần điện cho nhà mày nhiệt điện công suất 240MW

Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện Công suất : 240MW chơng I tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.1. Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là 60 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: Loại máy S MVA P MW U kV I kA Cos X d X d X d TB-60-2 75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức: max . 100 % )( P P tP = Cos tP tS )( )( = Trong đó: S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. Cos : Hệ số công suất phụ tải. 1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp + Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phơng): U đm = 10 (kV); P max = 8 (MW); Cos = 0,86 max . 100 % )( P P tP = Cos tP tS )( )( = Sau khi tính toán ta có bảng số liệu: t(h) 0--8 814 1420 20--24 P% 60 90 100 70 P(MW) 4,8 7,2 8 5,6 S(MVA) 5,58 8,37 9,3 6,5 Đồ thị phụ tải địa phơng: Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 1 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp s (MW) t (h) 0 7 14 20 24 5,58 8,37 9,3 6,5 + Phụ tải trung áp: U đm = 110 (kV); P max = 120 (MW); Cos = 0,86 max . 100 % )( P P tP = Cos tP tS )( )( = Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp: Thời gian 0--7 7--14 14--20 20--24 P% 70 90 100 70 P(MW) 84 108 120 84 S(MVA) 97,67 125,58 139,53 97,67 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp: s(MW) t(h) 0 7 14 20 24 97,67 125,58 139,53 97,67 + Phụ tải toàn nhà máy: Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 2 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp P max = 240 (MW); cos = 0,8 max 100 % )( P P tP = Cos tP tS )( )( = Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy Thời gian 0--7 7--14 14--20 20--24 P% 70 80 100 70 P(MW) 168 192 240 168 S(MVA) 210 240 300 210 Đồ thị phụ tải: s(MW) t(h) 0 7 14 20 24 210 240 300 210 1.2.2. Phụ tải tự dùng Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lợng điện tự dùng chiếm 7% công suất định mức của toàn nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: += nm nmtd S tS StS )( 6,04,0 100 % )( Trong đó: S td (t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t S NM : Công suất đặt của toàn nhà máy S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t : Số phần trăm lợng điện tự dùng Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: t (h) công suất 0-7 7-14 14-20 20-24 S NM (t) 210 240 300 210 Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 3 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp S td (t) 15,54 16,8 19,32 15,54 Đồ thị phụ tải tự dùng: s (MW) t (h) 0 7 14 20 24 15,54 16,8 19,32 15,54 1.2.3. Công suất phát về hệ thống Công suất của nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức: S HT (t) = S NM (t) [S đf (t) + S T (t) + S td (t)] Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: t (h) công suất 0 - 7 7 - 8 8 - 14 14 -20 20-24 S NM (t) (MVA) 210 240 240 300 210 S đf (t) (MVA) 5,58 5,58 8,37 9,3 6,5 S T (t) (MVA) 97,67 125,58 125,58 139,53 97,67 S td (t) (MVA) 15,54 16,8 16,8 19,32 15,54 S HT (t) (MVA) 91,21 92,04 89,25 131,85 90,29 Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy : Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 4 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p (MW) t (h) 0 7 14 20 24 8 s NM s T s HT s TD s ÐF Sinh viªn: NguyÔn Minh TuÊn 5 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp chơng 2 chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện 2.1. Đề xuất các phơng án 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 phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đợc tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy. Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chơng 1 ta có: + Phụ tải địa phơng: S max = 9,3 (MVA) S min = 5,58 (MVA) + Phụ tải trung áp: S Tmax = 139,53 (MVA) S Tmin = 97,67 (MVA) + Công suất phát vào hệ thống: S HTmax = 131,85 (MVA) S HTmin = 89,25 (MVA) Theo đề ra ta nhận thấy: + Dự trữ quay của hệ thống: S DT = 110 (MVA). + Phụ tải địa phơng : P max = 9,3 MW. + Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp. + Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đợc trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Phụ tải trung áp: S max = 139,53 (MVA) S min = 97,67 (MVA) Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện _ máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp trung áp. + Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế: 2.1.1. Phơng án 1 Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 6 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ. 2.1.2. Phơng án 2 Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 7 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhợc điểm của phơng án là so với phơng án 1 thì bộ máy biến áp - máy phát điện có B 4 phải chọn với cấp điện áp cao 220 (kV). 2.1.3. Phơng án 3 Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhợc điểm của phơng án là điện áp bên cao và bên trung không chênh nhau nhiều nên việc sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc không có hiệu quả là bao. Trong khi đó bên cao dùng 2 bộ MF-MBA là tốn kém ,số lợng máy biến áp nhiều. Nhận xét: Qua phân tích sơ bộ các phơng án đa ra ta nhận thấy phơng án 1và phơng án 2 có nhiều u điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phơng án này để tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phơng án tối u nhất cho nhà máy thiết kế. 2.2. Tính toán chọn MBA 2.2.1. Phơng án 1: Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 8 ~ ~~ ~ §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p 1. Chän m¸y biÕn ¸p a. Chän biÕn ¸p bé B 3 , B 4 C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p bé B 3 , B 4 chän theo ®iÒu kiÖn S B3 = S B4 ≥ S ®mF = 75 (MVA) Tra b¶ng chän m¸y biÕn ¸p ta chän m¸y biÕn ¸p lo¹i: TP ДцH 80000/110 cã c¸c th«ng sè chÝnh sau: S ®m (MVA) U C (kV) U H (kV) ∆P 0 (kW) ∆P n (kW) Un% I 0 % Lo¹i 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55 TP ДцH 80000/110 b. Chän c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B 1 , B 2 C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ®îc chän theo ®iÒu kiÖn: thdmbdmb SSS ⋅≥= α 1 21       −−∑= maxmin tduFdmFth SSSS Trong ®ã: α: HÖ sè cã lîi cña MBATN Sinh viªn: NguyÔn Minh TuÊn 9 ~ ~ ~ ~ Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp 5,0 220 110220 = = = C TC U UU Thay số ta có: )(38,6732,19 4 1 2 58,5 75 MVAS th = = )(76,13438,67 5,0 11 21 MVASSS thdmBdmB === Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATTH có S đm = 160 (MVA), với các thông số cơ bản sau: U C U T U H P 0 P N (kW) U N % I 0 % (kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW ) 230 121 11 85 380 11 32 20 0,5 2. Phân bố công suất cho các máy biến áp Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho hai MBA bộ B 3 và B 4 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm nh sau: S B3 = S B4 = S đmF - 4 maxtd S = 75 - 4 32,19 = 70,17 (MVA) Đồ thị phụ tải của B 3 và B 4 : Ta thấy S B3 = S B4 = 70,17 < S đmB3 = 80 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thờng máy biến áp B 3 và B 4 không bị quá tải. Đối với các máy biến áp tự ngẫu B 1 và B 2 công suất truyền tải lên các cấp điện áp đợc tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: S CB1 = S CB2 = 2 1 (S HT ) Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 10 S(MVA) t(h) 0 70,17 24 [...]...Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: S TB1 = S TB 2 = S110 ( S B 3 + S B 4 ) 2 + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1 = SCB2 +STB2 Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính đợc công suất truyền tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có: SMVA 0 7... > 0,81 MVA Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải khi sự cố: Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải - Phân bố công suất khi sự cố MBA B1: Công suất trên cuộn trung của B1 (B2) là: STB1(B2) = 139,53 - (2ì70,17) = -0,81 MVA Lợng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2 là: SHB2 = SđmF - SUF = 75 - 9,3 - 1 4 1 4 Stdmax 19,32 = 60,87 MVA Lợng công suất phát lên... bố công suất khi sự cố B1: Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lợng công suất: STB2(B3) = STmax - SB4 = 139,53 70,17 = 69,36 MVA - Lợng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2: SHB2(B3) = SđmF - SUF - 1 4 Stdmax = 75 - 9,3 - 1 4 19,32 = 60,87 MVA - Lợng công suất phát lên phía cao của B2: SCB2 = SHB2 - STB2 = 60,87 69,36 = -8,49 MVA - Lợng công suất toàn bộ nhà. .. Để chọn khí cụ điện phía 220KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống Chọn điểm ngắn mạch N2: để chọn khí cụ điện cho mạch 110KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống Chọn điểm ngắn mạch N3: để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc coi nh F2 nghỉ, nguồn cung cấp là các máy phát điện khác và hệ thống Chọn điểm ngắn mạch N3: Khi tính toán chỉ kể thành phần do F2 cung... 0,25.19,32 = 65,52 MVA Lợng công suất phát lên phía cao của B1 (B2): SCB1(B2) = SHB1(B2) - STB1(B2) = 65,52 - 69,77 = -4,25 MVA Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB4 + (SCB1 + SCB2) = 70,17 + 2.(-4,25) = 61,67 MVA Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thờng là: Sthiếu = S 220 - 61,67 = 131,85 - 61,67 = 70,18 MVA TG - Công suất dự trữ của hệ thống... PNH = 0,5 Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 14 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp 0,5.380 0,5.380 + 380 = 570 2 2 0,5 0,5 = 0,5 Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó Sb = 70,17 MVA trong cả năm Do... Tuấn 23 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp 3.1.2 Tính điện kháng các phần tử Điện kháng của hệ thống S cb XHT = X*HT S XD = = 0,65 Ht 100 = 0,026 2500 S 1 1 100 X 0 L cb = 0,4.98 = 0,037 2 2 U TB 2 230 2 Điện kháng máy phát S cb XF = Xd S = 0,146 dmF 100 75 = 0,195 Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây 110 XB = U N % Sc 10,5 100 = = 0,131 100 S dmB 100 80 Điện kháng của máy biến... tải một lợng công suất là: ST max 139,53 = = 69,77 MVA 2 2 S= Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải đợc một lợng công suất là: SB2(B3) = SđmB = 0,5.160= 80 MVA Ta thấy: SđmB2 = 80 > 69,77 MVA Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải - Phân bố công suất khi sự cố B3 Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lợng công suất là: STB1(B2) = 1 2 STmax = 0,5.139,53 = 69,77 MVA Lợng công suất từ máy phát... ngắn mạch N4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, thực ra có thể lấy IN4 = IN3 + IN3 220KV N1 B4 110KV N2 B3 B2 B1 SuF F1 F2 F3 F4 3.2.2 Tính điện kháng các phần tử Điện kháng của hệ thống S cb XHT = X*HT S Ht = 0,65 100 = 0,026 2500 S cb 1 1 100 XD = X 0 L 2 = 0,4.98 = 0,037 2 U TB 2 230 2 Điện kháng máy phát Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 32 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp S cb... 60,87 - (-0,81) = 61,68 MVA Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 13 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thờng là: 220 Sthiếu = S tg - SCB2 = 131,85 - 61,68 = 70,17 MVA Ta thấy SdtHT > Sthiếu thoả mãn điều kiện Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy,