chọn máy phát điện tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Trong mọi thời đại, năng lượng là một nhu cầu không thể thiếu của mọi người. Tồn tại rất nhiều loại năng lượng, điện năng là loại năng lượng mới được phát hiện cách đây hơn một thế kỷ. Đến ngày nay thì điện năng là nhu cầu không thể thiếu trong mọi hoạt động từ sản xuất đến sinh hoạt. Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, ngành điện là ngành hạ tầng quan trọng được ưu tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu năng lượng của đất nước. Nước ta là nước đang phát triển, nhu cầu phát triển phụ tải còn tăng nhiều nên việc thiết kế nhà máy điện để tăng công suất là việc quan trọng. Đồ án môn học Nhà máy điện giúp sinh viên áp dụng lý thuyết đ• học để áp dụng vào tính toán thực tế. Đồ án môn học là một phần rất quan trọng của sinh viên ngành hệ thống điện . Đồ án môn học là bước tập dượt của sinh viên, nó làm tiền đề của đồ án tốt nghiệp và là cơ sở cho công việc sau này. Trong quá trình thực hiện nếu không được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn và các thầy trực tiếp phụ trách bộ môn thì chắc chắn em không thể hoàn thành được đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Văn Hoà cùng các thầy trong nhóm Nhà máy điện đ• hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.

lời nói đầu Trong mọi thời đại, năng lợng là một nhu cầu không thể thiếu của mọi ngời. Tồn tại rất nhiều loại năng lợng, điện năng là loại năng lợng mới đợc phát hiện cách đây hơn một thế kỷ. Đến ngày nay thì điện năng là nhu cầu không thể thiếu trong mọi hoạt động từ sản xuất đến sinh hoạt. Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, ngành điện là ngành hạ tầng quan trọng đợc u tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu năng lợng của đất nớc. Nớc ta là nớc đang phát triển, nhu cầu phát triển phụ tải còn tăng nhiều nên việc thiết kế nhà máy điện để tăng công suất là việc quan trọng. Đồ án môn học Nhà máy điện giúp sinh viên áp dụng lý thuyết đã học để áp dụng vào tính toán thực tế. Đồ án môn học là một phần rất quan trọng của sinh viên ngành hệ thống điện . Đồ án môn học là bớc tập dợt của sinh viên, nó làm tiền đề của đồ án tốt nghiệp và là cơ sở cho công việc sau này. Trong quá trình thực hiện nếu không đợc sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn và các thầy trực tiếp phụ trách bộ môn thì chắc chắn em không thể hoàn thành đợc đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Văn Hoà cùng các thầy trong nhóm Nhà máy điện đã hớng dẫn em hoàn thành đồ án này. chơng I: 1 chọn máy phát điện 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 110 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: P = 110 MW, S = 130 MW, cos = 0.85, x d = 0.125, U đm = 13.8 kV, n = 3000 v/ph. 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 P* 100 %P )t(P = = Cos )t(P )t(S 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 địa phơng: U đm = 13.8 (kV); P max = 30 (MW); Cos = 0.85 Từ bảng số liệu tính toán ta có bảng kết quả sau: Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 70 80 70 80 90 100 90 70 P(MW) 21 24 21 24 27 30 27 21 S(MVA) 24.706 28.235 24.706 28.235 31.765 35.294 31.765 24.706 Ta có đồ thị phụ tải nh sau: 2 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t (h) S UF (MVA) 24.706 24.706 24.706 28.235 28.235 31.765 31.765 35.294 + Phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p trung : U ®m = 110 (kV); P max = 320 (MW); Cosϕ = 0.82 Tõ b¶ng sè liÖu tÝnh to¸n ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau: Giê 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 90 70 80 80 90 100 90 P(MW) 288 288 224 256 256 288 320 288 S(MVA) 351.22 351.22 273.17 312.2 312.2 351.22 390.24 351.22 Ta cã ®å thÞ phô t¶i nh sau: S T (MVA) 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t (h) 351.22 273.17 312.2 351.22 390.24 351.22 1.2.2. Phô t¶i toµn nhµ m¸y: Ta cã S ∑ ®mF = 4*130 = 520 (MVA) P ∑ ®mF =4*110 = 440 (MVA) Tõ b¶ng sè liÖu ta cã b¶ng tÝnh nh sau: : Giê 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 90 70 80 90 100 100 90 P(MW) 396 396 308 352 396 440 440 396 S(MVA) 468 468 364 416 468 520 520 468 3 Từ bảng số liệu ta có đồ thị phụ tải nh sau: 0 5 8 11 14 17 20 22 24 468 S TNM (MVA) 364 416 468 520 468 t (h) 1.2.3. Phụ tải tự dùng: Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lợng điện tự dùng chiếm 6% công suất định mức của toàn nhà máy, cos = 0.85. 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: Giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S(MVA) 468 468 364 416 468 520 520 468 S td (MVA) 29.195 29.195 25.468 27.332 29.195 31.059 31.059 29.195 Ta có đồ thị phụ tải nh sau: 4 0 5 8 11 14 17 20 22 24 TD (MVA) t (h) 29.195 25.468 27.332 29.195 31.059 29.195 1.2.4. C«ng suÊt ph¸t vÒ hÖ thèng: C«ng suÊt cña nhµ m¸y ph¸t vÒ hÖ thèng ®îc tÝnh theo c«ng thøc S VHT (t) = S TNM (t) - (S UF (t) + S T (t) + S TD (t)) Sau khi tÝnh to¸n ta cã b¶ng kÕt qu¶: Giê 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S TNM (MVA) 468 468 364 416 468 520 520 468 S UF (MVA) 24.706 28.235 24.706 28.235 31.765 35.294 31.765 24.706 S T (MVA) 351.22 351.22 273.17 312.2 312.2 351.22 390.24 351.22 S td (MVA) 29.195 29.195 25.468 27.332 29.195 31.059 31.059 29.195 S VHT (MVA) 62.879 59.35 40.655 48.238 94.845 102.43 66.933 62.879 5 0 5 8 1 1 1 4 1 7 2 0 2 2 2 4 4 6 8 3 6 4 4 6 8 4 1 6 5 2 0 4 6 8 S T N M S T S V H T S U F S T D t ( h ) S T N M ( M V A ) ch¬ng 2: 6 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 = 35.294 (MVA) S min = 24.706 (MVA) + Phụ tải trung áp: S Tmax = 390.24 (MVA) S Tmin = 273.17 (MVA) + Công suất phát vào hệ thống: S HTmax = 102.43 (MVA) S HTmin = 40.655 (MVA) Theo đề ra ta nhận thấy: + Dự trữ quay của hệ thống: S DT = 200 (MVA) + Phụ tải địa phơng có số đờng dây khá lớn(gồm 6 kép và 6 đơn) và công suất khá lớn (30 MW) nên nhà máy sử dụng thanh góp điện áp máy phát. + 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. + Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi một tổ máy nào có sự cố thì tổ máy còn lại phải đủ cung cấp cho tự dùng cực đại và phụ tải địa phơng cực đại. + Phụ tải trung áp: S max = 390.24 (MVA) S min = 273.17 (MVA) 7 Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện _ máy biến áp hai dây quốn 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: 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: Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. 8 B 3 B 2 B 1 F 4 F 3 F 2 F 1 220KV 110KV HT B 3 B 2 B 1 F 4 HT 220 kV 110 kV F 3 F 1 F 2 Nhợc điểm của phơng án là hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc phải chọn có công suất lớn hơn phơng án 1 2.1.3. Phơng án 3: Nhợc điểm của phơng án là khi bộ máy phát máy biến áp 4 bị sự cố thì sẽ không đủ công suất cung cấp cho phụ tải cấp trung vì nếu tự ngẫu có tải hết công suất của F 1 và F 2 thì cũng không đủ cung cấp cho tải trung phải tải khá nhiều công suất phía cao về. Mặt khác 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), vì vậy phơng án này không chấp nhận đợc. 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 qĩ lại hai phơng án này để tính toán kinh tế kỹ thuật từ đó chọ một phơng án tối u nhất cho nhà máy thiết kế. 2.2. Tính toán chọn MBA: 2.2.1. Phơng án 1: 9 B 4 B 1 F 4 F 1 220 kV 110 kV HT B 3 B 2 F 3 F 2 B 4 B 3 B 2 B 1 F 4 F 3 F 2 F 1 220KV 110KV HT 1. Chọn máy biến áp: a. Chọn biến áp bộ B 3 , B 4 Công suất của máy biến áp bộ B 3 , B 4 chọn theo điều kiện S B3 = S B4 S đmF = 130 (MVA) Tra bảng chọn máy biến áp ta thấy có 2 loại với S đm = 125 MVA và 200 MVA, nếu chọn S đm = 200 MVA thì sẽ non tải nhiều, ta chọn S đm = 125 MVA và kiểm tra điều kiện qúa tải bình thờng. Theo nguyên tắc 3% ta có Hệ số điền kín phụ tải % = %100 t*P t*P %100 t*P A max ii max = Trong đó : P max là công suất cực đại P i là công suất trog khoảng thời gian t i t = t i Thay số ta có: %02.78%100* 24*320 244*3256*6320*2288*13 % = +++ = 06594.03* 10 02.78100 3* 10 %100 K bt qt = = = K qt bt = 1+ 0.06594 = 1.06594 Kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng : K qt bt *S đmB 130 1.06594*125 = 133.24 130. 10