Đồ án môn học nhà máy điện

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng ... thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm: 6 chương. Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các 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 được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A0.

Đồ án môn học Nhà máy điện LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng . thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học được hoàn thành g ồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm: 6 chương. Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho ph ương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A 0 . Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Hoà và các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này. CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điệ n năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. 1.1CH ỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 50 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 kV: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: Bảng 1.1 Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MVA P MW U KV cosϕ I KA X” d X’ d X d TBΦ-60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,195 0,282 1,606 1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.2.1. Cấp điện áp máy phát Ta tính theo công thức P UF(t) = () 100 t%P P UF max S UF(t) = () ϕcos tP UF Trong đó: P(t) : công suất tác dụng của phụ tảI ở thời điểm t Q(t): công suất phản kháng của phụ tải ở thời điểm t cosϕ : Hệ số công suất phụ tải P max = 10 MW ; cosϕ = 0,85 ; U đm = 10,5 kV gồm 2 đường dây kép 3 2MW33km và 4 đường dây đơn 3 1,5 MW33km. Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80 P (MW) 8 8 8 7 7 8 9 10 9 9 8 S UF (MVA) 9,41 9,41 9,41 8,24 8,24 9,41 10,59 11,76 10,59 10,59 9,41 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) Phụ tải bên trung gồm 2 đường dây đơn P max = 110 MW, cosϕ = 0,87 Công thức tính P T (t) = ( ) 100 t%P .P Tmax S T (t) = ( ) ϕcos tP T Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 P (MW) 99 99 88 88 99 99 110 99 99 88 88 S UT (MVA) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 Từ đó ta có đồ thị phụ tải bên trung: t(h) 0 5 10 15 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 9,41 8,42 11,76 10,59 S (MVA) 1.2.3. Cấp điện áp cao (220KV) Gồm 1 đường dây đơn P mã = 60Mw ; Cos ϕ =0,89 Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 90 90 90 100 100 90 90 80 80 80 80 P (MW) 54 54 54 60 60 54 54 48 48 48 48 S UT (MVA) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 t(h) S (MVA) 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 113,8 101,2 126,4 S c (MVA) 0 8 12 16 24 t (h) 1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 5 máy phát có S đmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là: S NM = 5 x 75 = 375 MVA S nm (t) = ( ) 100 t%P .S NM Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy. t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 80 80 80 80 90 90 100 100 90 90 80 P (MW) 240 240 240 240 270 270 300 300 270 270 240 S TNM (MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 60,7 67,4 60,7 54 1.2.5. Tự dùng của nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% 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 NM NMtd S tS StS )( 6,04,0 100 % )( α 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 NM (t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t α : Phần trăm lượng điện tự dùng (α = 8 % ) Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 S TNM (MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 S TD (MVA) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 S (MVA) 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 300 337,5 375 1.2.6. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 90 km .Tổng công suất hệ thống S HT =3500MVA. Dự trữ quay của hệ thống S dtHT = 160 MVA. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: S NM (t) = S UF (t) + S T (t) + S C (t) + S VHT (t) + S td (t) Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: S VHT (t) = S NM (t) - S UF (t) - S T (t) - S C (t) - S td (t) Trong đó: S NM (t): Công suất nhà máy S UF (t): Công suất phụ tải máy phát S T (t) : Công suất phụ tải trung áp S C (t) = 0 . S td (t): Công suất tự dùng Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 0 2 4 6 8 1012141618202224 t(h) 26,4 28,2 25 30 S (MVA) S NM (t) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 S UF (t) 9.41 9.41 9.41 8,23 8,23 9.41 10,6 11,8 10,6 10,6 9.41 S T (t) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 S c (t) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 S td (t) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 S ht (t) 89,7 89,7 102,3 96,8 119,9 125,4 147,3 165,4 131 143,5 109 Đồ thị công suất phát về hệ thống t(h) S (MVA) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 89,7 102 96,8 119,4 125,4 147,3 165,4 Đồ thị phụ tải tổng hợp : . Đồ án môn học Nhà máy điện LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. . dùng của nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định mức của toàn nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các