BÀI tập lớn NMĐ TBA

BÀI TẬP LỚN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Họ tên: Trần Văn Nhất MSV: 2017605034 Lớp: Điện 6-K12 GV hướng dẫn: Ninh Văn Nam Đề tài: Nhà máy thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng có cơng suất tổng n x 30 MW gồm n tổ máy, tổ máy có cơng suất 30 MW Các cấp điện áp: 110/35/6 kV Phụ tải địa phương Các số liệu ban đầu: Uđm = kV; Pmax = MW; cosφ = 0.86 - t(h) 0÷7 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 70 100 80 100 70 Cơng suất P% Phụ tải cấp 35 kV Các số liệu ban đầu: Uđm = 35 kV; Pmax = 20 MW; cosφ = 0.86 - t(h) Cơng suất P% 0÷8 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 80 90 100 80 Phụ tải toàn nhà máy Các số liệu ban đầu: Pmax = 60 MW; cosφ = 0.8 - t(h) Cơng suất P% TRẦN VĂN NHẤT 0÷8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 70 90 80 100 80 Công suất tự dùng Các số liệu ban đầu: α=6%; cosφ = 0.8 - Chọn máy phát Vẽ đồ thị phụ tải nhà máy Vạch phương án chọn máy biến áp, kiểm tra tải máy biến áp, tính tổn thất điện máy biến áp Tính tốn dịng điện ngắn mạch Tính chọn MC, DCL, BI cấp điện áp Vẽ sơ đồ nguyên lý Ghi chú: n lấy sau: chữ số cuối MSV lẻ lấy n= 3, chẵn lấy n=4, số cuối MSV lấy n= TRẦN VĂN NHẤT CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT VÀ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NHÀ MÁY Trong thực tế điện tiêu thụ hộ tiêu dùng điện thay đổi, việc tìm đồ thị phụ tải quan trọng việc thiết kế vận hành Dựa vào đồ thị phụ tải cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng toàn nhà máy, phần phụ tải hộ tiêu thụ cấp điện áp, phụ tải phát hệ thống, cịn có phụ tải tự dùng nhà máy Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực ban đầu, loại tuabin công suất chúng, loại truyền động máy bơm cung cấp) chiếm khoảng 5÷8% tổng điện phát Một cách gần xác định phụ tải tự dùng nhà máy nhiệt điện theo biểu thức sau: St, Snm Stdt = α.Snm(0,4+0,6 St.Snm ) Trong đó: Stdt – Phụ tải tự dùng thời điểm t Snm- Cơng suất đặt tồn nhà máy St – Công suất phát thời điểm t α – Số phần trăm lượng điện tự dùng CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN Cần ý số điểm sau: Máy phát điện có cơng suất lớn vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để  sản xuất đơn vị điện chi phí vận hành hàng năm nhỏ Nhưng mặt cung cấp điện địi hỏi công suất nhà máy lớn  không lớn dự trữ quay hệ thống Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hành sau, nên chọn máy phát điện loại TRẦN VĂN NHẤT  Chọn điện áp định mức máy phát lớn dịng định mức, dịng điện ngắn mạch cấp điện áp nhỏ dễ dàng chọn khí cụ điện Từ yêu cầu chọn số lượng công suất máy phát điện Ta chọn loại máy phát sau Chọn máy phát điện kiểu TBΦ – 30 – 2, có thơng số bảng Kí hiệu TBΦ – 30 – S P (MVA) (MW ) 37,5 30 Cos φ U (KV) 0,8 10,5 I (KA) Điện kháng tương đối X’’d X’d Xd 0,125 Bảng Thơng số máy phát điện TÍNH TỐN PHỤ TẢI Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP Để đảm bảo vận hành an toàn, thời điểm điện máy phát điện phát phải hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện Trong thực tế lượng điện tiêu hộ dùng điện luôn thay đổi Việc nắm quy luật biến đổi tức tìm đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn phương án nối điện hợp lý, đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngồi dựa vào đồ thị phụ tải cịn cho phép chọn công suất, phân bố tối ưu công suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy điện với Trong thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax hệ số cosφ phụ tải tương ứng, từ ta tính phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau: TRẦN VĂN NHẤT với Trong đó: St – cơng suất biểu kiến phụ tải thời điểm t (MVA) Cosφtb – hệ số cơng suất trung bình phụ tải p% - công suất tác dụng thời điểm t tính % cơng suất max Pmax – cơng suất phụ tải cực đại tính (MW).cosφđm 2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy PMAX= 30(MW), cosφđm=0,8 Ta có : PNMmax =4x30=120(MVA); với Từ đồ thị phụ tải nhà máy theo thời gian ta tính PNM(t), SNM(t) t(h) 0÷8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 70 90 80 100 80 PNM (t) (MW) 84 108 96 120 96 Công suất SNM(t) (MVA) 135 120 150 105 Bảng Kết tính tốn phụ tải nhà máy 120 Hình Đồ thị phụ tải tồn nhà máy 2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy Phần tự dùng lớn toàn nhà máy 6% cơng suất định mức tồn nhà máy với cosφ = 0,8 xác định theo công thức sau: Std(t) = α.Snm.(0,4+0,6 St /Snm ) Với α.Snm = 0,06.(120/0.8)=9 Trong đó: TRẦN VĂN NHẤT Std(t) – phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm t Snm – cơng suất đặt tồn nhà máy St – công suất phát thời điểm t α – số phần trăm lượng điện tụ dùng Từ công thức ta có bảng đồ thị phụ tải tự dùng trình bày hình 0÷8 ÷ 12 12÷14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 T(h) 67.5 60 75 60 S(t) (MVA) 52.5 6.03 5.76 6.3 5.76 Std(t) (MVA) 5.49 Bảng Kết tính tốn phụ tải tự dùng nhà máy Hình Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy 2.3 Phụ tải địa phương Với thông số cho Uđm = kV; Pmax = 5(MW) ;Cosφ = 0,86 Vì áp dụng cơng thức sau: Sđp(t) = Pđp(t) /cosφtb Với: Pđp(t) = Pđp%Pdpmax /100 Trong đó: Sđp(t) – Công suất địa phương phát thời điểm t; Pdpmax – công suất phụ tải địa phương cực đại tính (MW) Cosφtb – Hệ số cơng suất trung bình phụ tải địa phương Pđp% - công suất tác dụng địa phương thời điểm t tính phần trăm cơng suất cực đại địa phương Từ yêu cầu thiết kế cơng thức ta có kết ghi bảng đồ thị phụ tải địa phương biểu diễn hình t(h) Cơng suất P% TRẦN VĂN NHẤT 0÷7 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 70 100 80 100 70 Pdp (t) (MVA) Sdp (t) (MVA) 5 3.5 3.5 5.81 4.65 5.81 4.07 4.07 Bảng Kết tính tốn phụ tải địa phương Hình Đồ thị phụ tải địa phương 2.4 Phụ tải cấp 35kV Với thông số cho Uđm = 35 kV; Pmax = 20 (MW) ;Cosφ = 0,86 Vì áp dụng công thức sau: Scấp(t) = Pcấp(t) /cosφtb Với: Pcấp(t) = Pcấp%Pcấpmax /100 Trong đó: Scấp(t) – Cơng suất cấp 35kV phát thời điểm t; Pcấpmax – công suất phụ tải cấp 35kV cực đại tính (MW) Cosφtb – Hệ số cơng suất trung bình phụ tải cấp 35kV Pcấp% - công suất tác dụng cấp 35kV thời điểm t tính phần trăm cơng suất cực đại địa phương Từ yêu cầu thiết kế công thức ta có kết ghi bảng đồ thị phụ tải địa phương biểu diễn hình t(h) 0÷8 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 Công suất 90 100 80 P% 80 14.4 20 16 Pcấp (t) (MVA) 16 16.74 23.26 18.6 Scấp (t) (MVA) 18.6 Bảng Kết tính tốn phụ tải cấp 35kV Hình Đồ thị phụ tải cấp 35Kv CHƯƠNG 2: TRẦN VĂN NHẤT XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Chọn sơ đồ nối điện nhà máy khâu quan trọng q trình thiết kế nhà máy điện Nó quy định dặc 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 Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có tổ máy phát, công suất định mức tổ máy 30 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ba cấp điện áp sau: • • • Phụ tải địa phương cấp điện áp kV có: Sdpmax = 5,81 MVA Sdpmin = 4,07 MVA Phụ tải trung áp cấp điện áp 35 kV có: Scấpmax = 23,26 MVA Scấpmin = 16,74 MVA Phụ tải cao áp cấp điện áp 110 kV ( hệ thống ) có: SHTmax = 150 MVA SHTmin = 105 MVA A, phương án 1: HT N1 N2 B3 B1 B4 B2 ≈ TRẦN VĂN NHẤT F1 ≈ F2 ≈ ≈ F3 F4 Nhận xét : Phương án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp Nhưng so với phương án có nhược điểm là: máy biến áp phía cao đắt tiền hơn, phải sử dụng đến loai máy biến áp, lại tránh công suất tải qua lần máy biến áp phụ tải trung áp cực tiểu B, phương án 2: HT N1 N2 B2 B1 B4 B3 TRẦN VĂN NHẤT ≈ ≈ ≈ ≈ F1 F2 F3 F4 Nhận xét: Phương án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp, bố trí nguồn tải cân xứng Hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ, có nhược điểm là: phụ tải trung áp cực tiểu có lượng công suất phải tải qua lần máy biến áp làm tăng tổn thất ,tuy nhiên máy biến áp liên lạc máy biến áp tự ngẫu nên ta bỏ qua nhược điểm TRẦN VĂN NHẤT 10 C, phương án 3: HT B2 B1 B3 ≈ F2 ≈ F1 ≈ ≈ F3 F4 Nhận xét: Phương án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp Có số lượng máy biến áp giảm so với phương án trước Có nhược điểm thiết bị phân phối điện áp máy phát phức tạp, có dịng cưỡng qua kháng lớn khơng chọn kháng Tóm lại: Qua phân tích để lại phương án I phương án III để tính tốn, so sánh cụ thể kinh tế kỹ thuật nhằm chọn sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện TRẦN VĂN NHẤT 11 CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỐNTỔN THẤT ĐIỆN NĂNG PHƯƠNG ÁN 1 Chọn máy biến áp: a Chọn máy biến áp B1,B4: Các máy biến áp chọn theo điều kiện sơ đồ : SB1 = SB4 ≥ SMFđm = = 37,5 MVA I Sđm MVA 40 UC KV 115 UH KV 10.5 P0 KW 22 PN KW 150 IN% UN% 20 12 Bảng 6: Thông số máy biến áp 1,4 b Chọn máy biến áp B2,B3: Máy biến áp liên lạc chọn theo điều kiện công suất thừa: Sthừa= ∑ SđmMF – (Sđpmin + n.Stdmax) • SđmMF : Công suất định mức máy phát • Stdmax: Cơng suất tự …ung cực đại máy phát •n : Số máy phát nối vào góp điện áp máy phát • Sđpmin : Cơng suất địa phương cực tiểu Vậy ta có: Sthừa= 2x37,5 – (4,07 + ) = 67,78 (MVA) Chọn công suất MBATN theo điều kiện : SB3,B2 ≥ Sthừa SB3,B2 ≥ = 52,14 (MVA) Sđm UC MVA KV UT KV 75 115 230 UH KV P0 KW PN UN% I0% KW C-T T-H C-H C-T T-H C-H 22 45 247 10 16 0.06 Bảng 7: Thông số máy biến áp 2,3 Tính tổn thất điện * Tổn thất điện hai máy biến áp B3, B2 tính theo cơng thức sau: TRẦN VĂN NHẤT 12 ∆AB2,B3 = 2.(∆P0 T + 365 ) Trong đó: Si – công suất máy biến áp thời gian ti lấy bảng ∆P0 = 45 (kW); ∆PN = 247 (kW) Tổn thất điện máy biến áp phương án là: ∆AB2,B3 = 2.[0,045.8760 + 365 (76,52.8 + 106,52.4 + 91,52.2 + 121,52.6 + 91,52.4)] = 8192.9MWh * Tổn thất điện hai máy biến áp B1, B4 tính theo công thức sau: ∆AB1,B4 = 2.(∆P0 T +∆PN ( )2.T) = 2( 0,022.8760 + 0,15.()2 8760) = 1719,5MWh Vậy tổng tổn thất phương án là: ∆A = ∆AB1,B4 + ∆AB2,B3 = 9912,4MWh II PHƯƠNG ÁN 2: Chọn máy biến áp: a Chọn máy biến áp B3: Các máy biến áp chọn theo điều kiện sơ đồ : SB3≥ SMFđm = = 37,5 MVA SđmB3 MVA 40 UC KV 115 UH KV 10.5 P0 KW 22 PN KW 150 IN% UN% 20 12 Bảng 6: Thông số máy biến áp b Chọn máy biến áp B1,B2: Máy biến áp liên lạc chọn theo điều kiện công suất thừa: Sthừa= ∑ SđmMF – (Sđpmin + n.Stdmax) Vậy ta có: Sthừa= 2x37,5 – (4,07 + ) = 67,78 (MVA) Chọn công suất MBATN theo điều kiện : TRẦN VĂN NHẤT 13 SB1,B2 ≥ Sthừa SB1,B2 ≥ = 52,14 (MVA) Sđm UC MVA KV UT KV 75 115 230 UH KV P0 KW PN UN% I0% KW C-T T-H C-H C-T T-H C-H 22 45 247 10 16 0.06 Bảng 7: Thông số máy biến áp 1,2 Tính tổn thất điện * Tổn thất điện hai máy biến áp B1, B2 tính theo cơng thức sau: ∆AB1,B2 = 2.(∆P0 T + 365 ) Tổn thất điện máy biến áp phương án là: ∆AB1,B2= 2.[0,045.8760 + 365 (76,52.8 + 106,52.4 + 91,52.2 + 121,52.6 + 91,52.4)] = 8192.9MWh * Tổn thất điện hai máy biến áp B3 tính theo cơng thức sau: ∆AB3 = (∆P0 T +∆PN ( )2.T) = ( 0,022.8760 + 0,15.()2 8760) = 859,78MWh Vậy tổng tổn thất phương án 3là: ∆A = ∆AB1,B2 + ∆AB3 = 9052,68MWh KẾT LUẬN: PHƯƠNG ÁN LÀ PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH TRẦN VĂN NHẤT 14 CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN MC, DCL, BI CÁC CẤP ĐIỆN ÁP Chọn dao cách ly * Các điều kiện chọn dao cách ly 1) Điện áp: Uđmcl ≥Umg 2) Dòng điện: Iđmcl≥ Ilvcb 3) Ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥BN 4) Ổn định lực điện động: ildd ≥ ixk Từ điều kiện ta chọn dao cách ly có thông số sau Cấp điện áp (kV) Loại dao cách ly 220 SGCP250/1250 PBK20/12500 10 Đại lượng định mức Iđm Idd (kA) (ixk) (kA) 1250 31.5 Uđm (kV) 250 20 12500 Inh/tnh (ildd) (kA/s;kA) 80 320 125/4 Chọn máy cắt điện * Các điều kiện chọn kiểm tra máy cắt điện 1) Loại máy cắt: Với cấp điện áp 110kV ta chọn loại máy cắt khí để tận dụng máy nén khí Chọn máy cắt khí SF6 cho hai mạch, với mạch hạ áp ta chọn máy cắt điện dầu 2) Điện áp: Uđmmc ≥Ulưới 3) Dòng điện: Iđmmc ≥Ilvcb 4) Điều kiện cắt: Icắtđm ≥I” 5) Ổn định lực điện động: ilđ ≥ixk Từ điều kiện ta chọn loại máy cắt có thông số sau Cấp điện Loại dao áp (kV) cách ly 220 10 TRẦN VĂN NHẤT SGCP250/1250 PBK- Đại lượng định mức Icắt Iđm Iod (kA) (A) (kA) 40 3150 102 Uđm (kV) 250 20 90 15 1120 125 Inh/tnh (kA/s) 125/4 20/12500 Chọn máy biến dòng điện BI * Điều kiện chọn máy biến dong điện Máy biến dòng điện chọn theo điều kiện sau:         Điện áp: UđmBI ≥Umg = 10(kV) Dòng điện: IđmBI ≥Ilvcb = 4330(A) Phụ tải: Z2đmBI ≥Z2tt = r2 Ổn định động: kldd.Ilđm ≥ixk Ổn định nhiệt: (Knh.Ilđm)2 tnh BN Sơ đồ nối dây: mắc pha Cấp xác 0,5 Phụ tải thứ cấp: tương ứng với cấp xác, biến dịng có phụ tải định mức ZđmBI = 1,2 Để đảm bảo độ xác yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp Z2tt không vượt phụ tải định mức Z2tt = Z∑dc + Zdd ≤ZđmBI Trong đó: Z∑dc – tổng phụ tải dụng cụ đo Zdd – tổng trở dây dẫn Công suất tiêu thụ cuộn dây dụng cụ đo lường ghi bảng sau Tên dụng cụ đo Kí hiệu Ampe mét Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng Э - 302 Д - 341 Д – 342/1 Phụ tải (VA) Pha A 0,1 5 Pha B 0 Pha C 5 Д - 33 Д - 670 10 2.5 0 10 2.5 Иz - 672 2.5 2.5 25.1 26 Z = = = 1,04(Ω) TRẦN VĂN NHẤT 16 Chọn dây dẫn đồng giả thiết chiều dài dây dẫn là: l = ltt = 30(m) Tiết diện dây dẫn là: F = ℓtt.ρ/( Zđm - Z∑dc) = 30.0,0175/(1,2-1,04) = 3,27(mm2 ) Chọn dây dẫn ruột đồng cách điện PVC có F = 4(mm2 ) TRẦN VĂN NHẤT 17 CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ TRẦN VĂN NHẤT 18 ... điện có cơng suất lớn vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để  sản xuất đơn vị điện chi phí vận hành hàng năm nhỏ Nhưng mặt cung cấp điện địi hỏi cơng suất nhà máy lớn  không lớn dự trữ quay hệ... xây dựng vận hành sau, nên chọn máy phát điện loại TRẦN VĂN NHẤT  Chọn điện áp định mức máy phát lớn dòng định mức, dòng điện ngắn mạch cấp điện áp nhỏ dễ dàng chọn khí cụ điện Từ yêu cầu chọn... nhà máy 120 Hình Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy Phần tự dùng lớn tồn nhà máy 6% cơng suất định mức toàn nhà máy với cosφ = 0,8 xác định theo công thức sau: Std(t)