Hướng dẫn đồ án môn học Nhà máy điện

Hướng dẫn đồ án môn học Nhà máy điện cung cấp cho các bạn những kiến thức về thiết kế phần thủy công của nhà máy thủy điện, thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: ThS Lê Tiên Phong A Cách thức thực - Trình bày đồ án: + Viết tay giấy A4 nội dung thuyết minh theo đề tài giao Mỗi buổi thơng qua phải mang tồn phần làm + Hoặc đánh máy (để in trước thơng qua nộp quyển) Trường hợp có đánh máy phải đăng ký đánh máy từ đầu buổi thông qua in phần làm sửa để đối chiếu - Yêu cầu: + Trình bày theo nội dung thuyết minh theo yêu cầu (cho phần B đây) + Thông qua hàng tuần nội dung thực khoảng thời gian từ 7h30 đến 10h sáng thứ sáng thứ hàng tuần phòng 402 nhà A4 (chọn buổi buổi tốt) Trong trường hợp SV trùng lịch học vào sáng thứ qua phòng gửi lại đồ án để thầy thông qua cuối quay lại lấy B Nội dung thuyết minh Phần 1: Thiết kế phần thủy công nhà máy thủy điện I Xác định công suất lắp máy tối ưu 1.1 Xác định công suất lắp máy tối ưu nhà máy - Xác định công suất điều tiết ( Nđt ) Nđt = *Qđt *Hđt Trong thiết kế NMTĐ việc xác định công suất lắp máy tối ưu công việc quan trọng vì: - Nếu cơng suất nhà máy lớn công suất mà phụ tải u cầu dẫn đến nhà máy vận hành khơng kinh tế gây lãng phí thiết bị vốn đầu tư - Nếu cơng suất q nhỏ khơng khai thác hết nguồn lượng thuỷ dòng sông không đáp ứng yêu cầu phụ tải Do ta phải xác định công suất lắp máy tối ưu Công suất lắp máy xác định: Nlm = NCT + NLT Nlm : Công suất lắp máy NMTĐ NCT : Công suất cần thiết (MW) -1- (MW) NLT : Công suất lắp thêm (MW) * Xác định công suất cần thiết: NCT = Nđt + NDT (MW) Trong đó: NDT cơng suất dự trữ NMTĐ bao gồm: - Dự trữ tải (25)%Nđt để đảm bảo chế độ làm việc bình thường nhà máy phụ tải tăng đột ngột - Dự trữ kỹ thuật trình làm việc xảy cố máy phát, MBA, Đường dây Do cần có dự trữ cơng suất để thay phần bị hư hỏng thường lấy từ (810)%Nmax - Dự trữ cho sửa chữa bảo quản - Dự trữ cho phát triển để đảm bảo vấn đề an ninh lượng cho quốc gia ( NDT sửa chữa bảo quản + NDT phát triển = ) NDT = NDTquá tải + NDT kỹ thuật = 15%Nđt * Xác định công suất lắp thêm Công suất lắp thêm lượng công suất để tận dụng lượng nước thừa thời kỳ mùa lũ không dùng để thay cho phần công suất cần thiết NMTĐ Ta lắp thêm tiền đầu tư cho lắp thêm chi phí vận hành riêng cho cân với tiền đầu tư cho khai thác nhiên liệu chi phí vận hành giảm tương ứng NMNĐ (có thể coi NLT = 0) II Xác định số lượng thông số turbine 2.1 Chọn số lượng Turbine cho NMTĐ Khi số lượng tổ máy nhiều dẫn đến tăng vốn đầu tư cho thiết bị xây dựng khơng gian lắp máy tăng lên Nhưng số lượng tổ máy nhiều trình vận hành khai thác nhà máy điện linh hoạt Giả sử ta đưa tổ máy vào bảo dưỡng sửa chữa tổ máy lại đảm bảo cung cấp đủ lượng công suất cần thiết cho hệ thống Số lượng tổ máy không nhỏ để đảm bảo yêu cầu kinh tế – kỹ thuật hệ thống điện lớn Nếu số lượng tổ máy cơng suất tổ máy tăng lên dẫn đến tăng kích thước tải trọng bị hạn chế lực chế tạo điều kiện chuyên chở Số lượng tổ máy NMTĐ số lượng turbine Mỗi turbine nối đồng trục với máy phát điện 2.2 Xác định thông số turbine -2- Tuỳ theo kiểu tác động dòng nước BXCT mà ta chọn hai loại turbine chủ yếu turbine phản kích turbine xung kích phù hợp với cột nước công suất NMTĐ đem lại hiệu đầu tư cao (tra đồ thị giảng NMĐ) a Công suất turbine N TB  N lm  mf m Trong đó: - NTB : Cơng suất Turbine - Nlm : Công suất lắp máy NMTĐ - m : Số lượng tổ máy - mf : Hiệu suất máy phát (Hiệu suất Turbine) b Xác định hệ số tỷ tốc tính tốn (ns) Mỗi kiểu Turbine có phạm vi tỷ tốc định thích ứng với phạm vi cột nước định Do chưa xác định tốc độ quay Turbine, nên phải từ cột nước tính tốn Htt NMTĐ ta xác định trị số ns dựa theo công thức kinh nghiệm ứng với loại turbine c Xác định tốc độ quay Turbine (n) Ta có: n  ns H 1,25 N TB Trong đó: H = Hđt So sánh tốc độ quay vừa tính với tốc độ tiêu chuẩn để chọn tốc độ quay đồng xác định lại ns d Xác định đường kính bánh xe công tác turbine H n D1  (293  2.7 * ns ) * 10 3 * 84.6 * Chọn đường kính bánh xe cơng tác theo tiêu chuẩn gần e Xác định hệ số khí thực turbine Hệ số khí thực đại lượng đặc trưng cho khả xuất khí thực turbine   75.4 *106 * (ns )1, 41 g Xác định chiều cao cột hút cho phép Là khoảng cách từ mép cao cánh bánh xe công tác đến mực nước hạ lưu mà không xảy tượng khí thực Turbine H s   10  TB 900  K *  * H -3- (m) Trong đó: [Hs] Chiều cao cột hút cho phép turbine (m) K : Hệ số dự trữ khí thực (1.11.2) Chọn K = 1.2 TB: Cao trình đặt bánh xe cơng tác Turbine H: Chiều cao cột nước tính tốn Turbine : Hệ số khí thực h Xác định cao trình thực Turbine Cao trình đặt Turbine để khơng xảy tượng khí thực Turbine TB    TB  H S  k Xác định tốc độ quay lồng Turbine Tốc độ quay lồng Turbine tượng phụ tải tổ máy bị cắt đột ngột mà phận hướng dòng khơng kịp đóng lại tốc độ quay Turbine tăng lên sau khoảng thời gian đạt giá trị max (n1) n1  n11' Trong đó: H max D1 n1: Tốc độ quay lồng n’11: Tốc độ quay lồng quy dẫn a0: Độ mở cánh hướng dòng Ta chọn Turbine thoả mãn thông số sau: Kiểu Turbine Số Turbine NTB(MW) H(m) D1(m) s Tra bảng thông số tiêu chuẩn ta chọn Turbine có thơng số sau: Bảng thơng số Turbine: Kiểu Turbine Hmax Hmin(m) D0/D1 b0/D1 smax Q'1.ln (l/s) Q'1.max (l/s) ns III Xác định thông số máy phát điện 4.1 Xác định số cặp cực máy phát Từ kết tính tốn mục II ta có tốc độ quay tiêu chuẩn Turbine nTC Số vòng quay MF phụ thuộc vào số vòng quay Turbine, MF Turbine nối đồng trục số vòng quay Turbine số vòng quay -4- MF Ở VN, tần số dòng điện MF xoay chiều pha quy định f = 50Hz Quan hệ n f theo cơng thức sau: n 60 f (v/p) P Trong đó: P số đôi cực MF 4.2 Xác định đường kính ngồi máy phát Da = Di +D (m) D = (0,50,9) Di : Đường kính Roto máy phát Di    * (m) 2P  2P : Số cặp cực máy phát * : Chiều dài cung tròn vành bố trí cực Roto    A * (S  ) Trong đó: A,  hệ số phụ thuộc vào chế độ làm mát máy phát Trong trình làm việc máy phát có tượng bị nóng lên điện trở vật liệu làm dây dẫn, có tượng từ trễ dòng xốy lõi thép Do MF cần phải có hệ thống làm mát để đảm bảo nhiệt độ MF không lớn nhiệt độ cho phép vật liệu cách điện S  S MF 2P Với S MF  N MF cos . MF NMF : Công suất máy phát cần thiết kế MF : Hiệu suất MF Trong tính toán sơ coi MF = NMF = NTB cos : Hệ số công suất máy phát cần thiết kế Đường kính Di Roto phải đảm bảo vận tốc dài phận quay lớn không vượt phạm vi cho phép Turbine quay lồng Di  Dgh Trong đó: D gh  60.VP .k P n VP : Vận tốc dài quay lồng cho phép lớn với SMF > 175 MVA ta chọn KP : Hệ số quay lồng Turbine kP  ' n11 n1' n’11 : Tốc độ quay lồng quy dẫn n’1 : Tốc độ quay quy dẫn thực tế Turbine n : Tốc độ quay định mức máy phát, tốc độ quay Turbine -5- Với độ mở cánh hướng dòng a0 (mm) Tra đường đặc tính Turbine Tâm trục ta n11' (v/p) n 1'  n TC D1 H 4.3 Xác định chiều cao lõi thép máy phát 30.C A S la   n.Di2 Trong đó: S0 Cơng suất tính tốn điều chỉnh hệ số phụ S0 = K.SMF CA  R ( S  )Y So sánh với chiều cao tiêu chuẩn máy phát để chọn la 4.4 Xác định cấp điện áp máy phát: Tùy theo công suất đặt để chọn Uđm 4.1.5 Xác định loại máy phát Ta lập tỷ số L  Di la L : Hệ số sử dụng máy phát Di : Đường kính Roto la : Chiều cao lõi thép máy phát Tùy theo L để chọn kiểu máy phát Thông số cần chọn máy phát điện: Số Kiểu Máy máy phát phát Udm(kV) Sdm(MVA) NF(MW) 2P Da(m) la(m) cos Ta chọn máy phát có thơng số sau: (Thiết kế Nhà Máy Điện Trạm Biến Áp – Nguyễn Hữu Khái – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật) Mã hiệu Uđm Công suất biểu kiến Iđm MF -6- cos X d” X d’ Xd Phần Thiết kế phần điện nhà máy thủy điện (Tham khảo thêm thiết kế phần điện nhà máy điện – PGS Nguyễn Hữu Khái) I Tính tốn phụ tải cân công suất Nhà máy cung cấp cho cung cấp cho phụ tải cấp điện áp + Cấp điện áp phụ tải địa phương + Cấp điện áp phụ tải trung áp + Cấp điện áp phụ tải cao áp + Phụ tải tự dùng Từ bảng 2, 3, 4, ta thực công việc sau: Lập bảng công suất phụ tải địa phương, trung áp, cao áp theo mẫu sau: Thông số nhà máy cấp điện áp cho dạng bảng theo % công suất tác dụng Pmax hệ số costb phụ tải tương ứng Từ ta tính phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến S theo công thức sau: S( t )  P% * Pmax 100 * costb Trong đó: S (t) : Công suất biểu kiến phụ tải thời điểu t (MVA) P% : Công suất tác dụng thời điểm t tính %Pmax (MW) Pmax : Cơng suất tác dụng cực đại phụ tải (MW) T(h) 05 10 1018 18  24 P(%) S (MVA) Vẽ đồ thị biểu diễn biến thiên công suất phụ tải địa phương, trung áp, cao áp theo mẫu sau: -7- S (MVA) 80 53.735 60 53.735 53.735 47.413 40 20 10 18 24 T (h) Lưu ý với phụ tải tự dùng: PTD  PTD % Pdm 100 Với: PTD%là cơng suất tự dùng tính theo % công suất đặt, Pđm công suất đặt tổ máy nhà máy, tổng công suất định mức máy phát nhà máy Xây dựng đồ thị phụ tải tổng hợp NMĐ Lập bảng theo mẫu sau c«ng t 0-6 6-7 - 12 suÊt SNM(t) MVA Std(t) MVA S®p(t) MVA ST(t) MVA SHT(t) MVA Vẽ đồ thị tổng hợp theo mẫu sau: -8- 12 - 15 15 - 21 21 - 24 S (MVA) 213.147 207.264 201.302 199.354 184.06 178.172 175.186 168.289 161.967 110 100 93.895 88.372 90 82.848 80 70 66.279 65.517 60 53.735 50 55.172 53.735 53.735 51.724 48.275 47.413 40 30 20 10 10 12 14 17 18 20 24 T (h) II Lựa chọn phương án nối điện nhà máy Phân tích yêu cầu thiết lập sơ đồ nối điện nhà máy Đề xuất phương án nối điện cho nhà máy Chọn kiểm tra khả tải máy biến áp phương án Lưu ý phải kiểm tra khả tải cho tất máy biến áp trường hợp nhà máy vận hành bình thường có cố Máy biến áp lựa chọn phải có cơng suất cho đáp ứng cho trạng thái vận hành Tính tốn tổn thất công suất tổn thất điện cho phương án Lựa chọn phương án tối ưu Nếu có phương án dùng phương pháp thu hồi vốn đầu tư chênh lệch hàm chi phí tính tốn Nếu có nhiều phương án dùng hàm chi phí tính tốn -9- Hai phương án có hàm chi phí tính tốn chênh lệch khơng q 5% coi tương đương kinh tế Lúc phân tích kỹ yếu tố kỹ thuật để chọn phương án tối ưu Để thực so sánh kinh tế cần thực sau: + Tính tốn phí tổn vận hành hàng năm + Tính vốn đầu tư ban đầu (chỉ tính cho thiết bị chính) III Chọn kiểm tra thiết bị điện Tính tốn dòng điện bình thường cưỡng vị trí Chọn thiết bị điện chính: máy cắt, dao cách ly, Kiểm tra thiết bị điện: Để kiểm tra khả ổn định động ổn định nhiệt, ta phải tính tốn ngắn mạch, ta xét tới ngắn mạch pha đối xứng Ta chọn đại lượng Scb, Ucb1, Ucb2, Ucb3 - Thiết lập sơ đồ thay phần tử (máy biến áp, hệ thống điện) - Tính toán giá trị điện kháng phần tử hệ đơn vị tương đối - Tính tốn giá trị dòng điện vị trí quan trọng: cao áp, trung áp, hạ áp sở phép biến đổi tương đương sơ đồ sử dụng đồ thị tra giá trị dòng điện ngắn mạch nhà máy thủy điện hệ đơn vị tương đối - Lập bảng tổng kết giá trị dòng điện ngắn mạch - Kiểm tra khả ổn định động ổn định nhiệt cho thiết bị chọn Hoàn thiện sơ đồ thành vẽ sau: Bản vẽ 1: Sơ đồ bố trí thiết bị phần thủy cơng nhà máy Bản vẽ 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phân phối nhà máy Chú ý: có khung tên, bố trí kích thước vẽ cỡ chữ phù hợp - 10 - ... án nối điện nhà máy Phân tích yêu cầu thiết lập sơ đồ nối điện nhà máy Đề xuất phương án nối điện cho nhà máy Chọn kiểm tra khả tải máy biến áp phương án Lưu ý phải kiểm tra khả tải cho tất máy. .. phần điện nhà máy thủy điện (Tham khảo thêm thiết kế phần điện nhà máy điện – PGS Nguyễn Hữu Khái) I Tính tốn phụ tải cân cơng suất Nhà máy cung cấp cho cung cấp cho phụ tải cấp điện áp + Cấp điện. .. lượng tổ máy nhiều dẫn đến tăng vốn đầu tư cho thiết bị xây dựng khơng gian lắp máy tăng lên Nhưng số lượng tổ máy nhiều trình vận hành khai thác nhà máy điện linh hoạt Giả sử ta đưa tổ máy vào