ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN

Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Phần điện nhà máy điện Đại học bách khoa hà nội 1 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 MỤC LỤC M C L CỤ Ụ .2 PH N I: THI T K PH N I N NHÀ MÁY I NẦ Ế Ế Ầ Đ Ệ Đ Ệ .3 CH NG I:T NH TOÁN CÂN B NG CÔNG SU T L A TR N PH NG ÁN ƯƠ Í Ằ Ấ Ự Ọ ƯƠ N I DÂYỐ .3 CH NG II: T NH TOÁN CH N MÁY BI N ÁPƯƠ Í Ọ Ế .12 I. T NH TOÁN DÒNG I N C NG B CÍ Đ Ệ ƯỠ Ứ .26 CH NG III:T NH NG N M CHƯƠ Í Ắ Ạ 28 28 I.CH N I M NG N M CHỌ Đ Ể Ắ Ạ 28 .29 III.T NH NG N M CH THEO I MÍ Ắ Ạ Đ Ể .30 .30 X47= XK +X44 = 0,165+0,06=0,225 44 CH NG IVƯƠ .48 CH NG V: CH N KH C I N THANH D N VÀ THANH GÓPƯƠ Ọ Í ỤĐ Ệ Ẫ 53 II. DÒNG I N C NG B C THEO KHÁNG CÓ PH T I L N NH TĐ Ệ ƯỠ Ứ Ụ Ả Ớ Ấ .60 CH NG VIƯƠ .67 T NH TOÁN T D NGÍ Ự Ù .67 PH N IIẦ .70 PH N CHUYÊN Ầ ĐỀ .70 NHI M VỆ Ụ 70 CH NG 1: ƯƠ .70 T NH TOÁN PH T I.Í Ụ Ả 70 CH NG 2ƯƠ .74 S C P I N VÀ CH N CÁC THI T B I NƠĐỒ Ấ Đ Ệ Ọ Ế Ị Đ Ệ 74 I. UN KV .74 Ki m tra cáp u ra MBAể đầ .78 CH NG 3ƯƠ .81 T NH TOÁN N I TÍ Ố ĐẤ 81 Đại học bách khoa hà nội 2 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT LỰA TRỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt là giữ vững tần số công nghệ 50HZ điện năng do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ( kể cả tổn thất). Như vậy điều kiện cân bằng công suất là rất quan trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc biết được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với người thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện , từ đó người vận hành sẽ chọn được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện. Theo nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho ta lập được đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp. I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Căn cứ vào yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi cho sẵn gồm 4 tổ máy công suất mỗi tổ máy là 50MW.cung cấp cho phụ tải địa phương, phụ tải trung áp,còn thửa phát lên cao áp Ta tra bảng chọn máy phátTB-50-2các thông số như sau: Bảng 1_1: loại thông số định mức Điện kháng tương đối TB   N v/phút S(MVA) P(MW) U(KV) Cos I KA Xd" Xd' Xd 3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84 II. TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1. PHỤ TẢI ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT (PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG) ĐIện áp địa phương U đP =10 (KV) Công suất tác dụng lớn nhất P đP max =18 (MW) Hệ số Cosϕ =0,82 Bao gồm 3 kép x 3MW và 6đơn x 2MW x 3 km Đồ án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % tính toán về dạng có tên sau. 18 100 % 100 % 100% max ⋅=⋅=⇒⋅= dP dp dp dp dPm dpt dP P P p P P P P Và : 82,0 dPtdPt dPt P Cos P S == ϕ (MVA) Đại học bách khoa hà nội 3 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 86,0 TtTt Tt P Cos P S == ϕ Trong đó: P đPt , S đPt là công suất tác dụng biểu kiến tại thời điểm t, căn cứ vào cách tính ta có: Bảng 1_2_1: Giờ 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20÷22 22÷ 24 P đP % 100 90 90 100 90 80 80 100 P đPt (MW) 18 16,2 16,2 18 16,2 14,4 14,4 18 S đP (MVA ) 21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải ngày sau: S(MVA) 21,95 21,95 21,95 19,76 19,76 17,56 0 2. PHỤ TẢI TRUNG ÁP: Điện áp trung: U T =100 (kV) Công suất tác dụng phía trung lớn nhất: P Tmax =110(MW) Cosϕ = 0,86 Bao gồm 1 lộ đường dây kép 75 (MW) Đề án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % , tính toán về dạng có tên như sau: Và : (MVA) Trong đó : P Tt ; S Tt là công suất tác dụng , công suất biểu kiến tại thời điểm t căn cứ vào cách tính ta tính được Đại học bách khoa hà nội 4 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 110 100 % 100 % 100% max max ⋅=⋅=⇒⋅= T T T Tt T Tt T P P P P P P P Bảng 1_2_2: Giờ 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 22 22÷ 24 P T % 70 80 80 90 90 100 90 70 P Tt MW 77 88 88 99 99 110 99 77 S Tt MVA 89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải sau: 3. PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY )(200. 100 % . 100 % 100.% MW P P P P P P P nm nmdm nm nmt nmdm nmt nm ==⇒= Và: 8,0 =⇒= ϕ ϕ Cos Cos P S Tt Tt Trong đó: P nmt ; S nmt là công suất tác dụng, công suất biểu kiến tại thời điểm t Công suất nhà máy định mức P nmđm =200 (MVA) Căn cứ vào cách tính toán ta có bảng sau: Bảng 1_2_3 Giờ 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20÷22 22÷24 P nm % 80 90 80 90 100 100 90 80 P nmt (MW) 160 180 160 180 200 200 180 160 S nmt (MVA ) 192,8 216,9 192,8 216,9 241 241 216,9 192,8 Đại học bách khoa hà nội 5 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 Từ bảng công suất ta có đồ thị phụ tải như sau: 4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG TOÀN NHÀ MÁY: Phụ tải tự dùng toàn nhà máy được xác định theo công thức sau: ) 2,289 6,04,0( 83,0 240 08,0)6,04,0( cos nmt nmdm nmt td nmdm tdt S S SP S ⋅+⋅=⋅+⋅= ϕ α (MVA) Trong đó: S tdt : là công suất biểu kiến dùng toàn nhà máy tại thời điểm t α: là số phần trăm lượng điện tự dùng so với công suất định mức toàn nhà máy α =8% Dựa vào công thức trên và bảng 1_2_3 ta có: Bảng 1_2_4 Giờ 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 20 20÷22 22÷24 S nmt (MVA ) 192,8 216,87 192,8 216,87 216,87 241 216,87 192,8 S tdt (MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải dùng toàn nhà máy như sau: Đại học bách khoa hà nội 6 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 5.CÔNG SUẤT PHÁT LÊN HỆ THỐNG Trong yêu cầu thiết kế không có phụ tải cao áp 220 kV nên công suất phát lên hệ thống là lượng công suất thừa khi đã cung cấp đủ cho phụ tải Ở đây điện áp hạ, trung và tự dùng Công suất phát lên hệ thống là S HT )( tdtTtdptnmtHT SSSSS ++−= Trong đó: S HT : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. S nmt : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. S Tt : Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t. S tdt : Công suất tự dùng tại thời điểm t. Từ công thức trên ta có các giá trị sau. Bảng 1_2_5: T(h) 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11÷ 14 14 ÷17 17÷ 20 20÷ 22 22÷24 S nmt (MVA ) 192,77 216,87 192,77 216,87 216,87 241 216,87 192,77 S đPt (MVA) 21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95 S Tt (MVA) 89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53 S tđt (MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96 S HT (MVA) 64,33 76,66 53,72 61,68 63,87 76,25 66,07 64,33 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải nhà máy phát lên hệ thống như sau: Nhận xét: Nhà máy có 4 tổ máy với công suất mỗi tổ 60 MW bình thường nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện áp, thừa mới phát lên hệ thống. Đại học bách khoa hà nội 7 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 Nhà máy cung cấp cho phụ tải trung áp là lớn nhất 53% (127,91/241) trong tổng công suất với yêu cầu là phải cung cấp cho phụ tải trung áp liên tục vì S T max lớn hơn dự trữ quay của hệ thống phụ tải địa phương cao nhất chiếm 9,1% (21,95/241) gồm 3 đường dây kép và 6 dây đơn nên số mạch phân ra nhiều mức độ quan trọng cao đối với 3 đường dây kép nên cũng phải cung cấp điện liên tục . Do phụ tải cao áp không có nên lượng công suất thừa được phát về hệ thống bù cao nhất đạt 35,35 (76,66/216,87*100) Lượng công suất này sẽ làm cho hệ thống tăng thêm dự trữ quay và phân bố công suất tối ưu ,vận hành kinh tế hệ thống III. LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Nhà máy phải thiết kế có phụ tải địa phương lớn nhất: S đm max = 21,95 (MVA) là lượng công suất lớn của một tổ máy S Fđm =62,5 (MVA) %12,35100. 5,62 95,21 == α nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp điện cho phụ tải địa phương trên thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một máy phát điện, số tổ máy nối trên một máy phát đảm bảo sao cho khi một máy phát lớn nhất ngừng làm việc thì các máy khác còn lại phải cung cấp đủ điện cho phụ tải cực đại của địa phương và tự dùng giữa các thanh góp phân đoạn máy phát điện phải có kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch S đm max + S tđ max =21,95+19,28=41,23(MVA) S Fđm = 62,5 vậy ta ghép được lớn hơn hoặc bằng hai máy phát lên thanh góp điện áp máy phát Nhà máy có trung tính lưới phát áp 220 kV, trung áp 110 kV là trung tính nối đất trực tiếp nên ta phải dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc phụ tải trung áp có đặc điểm 43,1 53,89 91,127 min max == T T S S nên ta ghép một đến hai bộ máy phát điện, máy biến áp hai quộn dây bên trung áp Công suất còn thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với cực tiểu là. 43,1 72,53 66,76 min max == HT HT S S do vậy để cấp công suất lên hệ thống ta cần hai đến ba bộ trong đó bao gồm cả hai bộ máy phát máy biến áp tự ngẫu Phụ tải địa phương lấy bên cao qua một kháng điện trường dòng nối với hai thanh góp điện áp máy phát kiểu này rất thuận lợi vì nếu hỏng một trong số máy phát ghép trên thanh góp điện áp máy phát thì công suất từ hệ thống sẽ cấp cho phụ tải địa phương chỉ qua một lần máy biến áp tự ngẫu 1. CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Dựa vào nhận xét ở trên ta đưa ra bốn phương án nối dây sau.  PHƯƠNG ÁN I: Đại học bách khoa hà nội 8 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37  Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp  Có bốn mạch nối vào thanh góp trung áp  Hai máy phát góp trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát máy biến áp, hai dây quấn đặt bên trung  Bố trí nguồn phụ tải cân xứng  Khi phụ tải trung áp cực tiểu S T min =89,53(MVA) < 2.S Fđm =125(MVA) nên công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này hợp lý đối với máy biến áp tự ngẫu  PHƯƠNG ÁN II  Có ba mạch nối vào thành góp cao áp  Có ba mạch nối vào thành góp trung áp  Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát máy biến áp 2 dây quấn đặt bên trung áp, máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp  Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật nhưng bộ máy phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp 220 kV đắt tiền hơn so với lối bên trung áp 110kV  Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận tiện lắp ghép và vân hành Đại học bách khoa hà nội 9 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37  PHƯƠNG ÁN III Nhận xét:  Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp  Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp  Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ máy phát máy biến áp đặt bên trung  Phương án đảm bảo cung cấp điện  Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu lớn vì phải tải công suất của ba máy phát  Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản hơn Đại học bách khoa hà nội 10 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 [...]... cấp điện  Số máy biến áp giảm đi, chỉ còn hai máy biến áp bên cao áp 220 kV và số công suất rất lớn, rất cồng kềnh  Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản  Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều so với phương án trên vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le phức tạp  Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn và có thể không chọn được kháng điện phân đoạn KẾT... Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức tạp, thiết kế bảo vệ Rơ le sẽ phức tạp hơn so với phương án trên  Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại với khả năng quá tải máy biến áp bộ vẫn có thể cấp cho phụ tải phía trung vì công suất máy biến áp lớn  Dòng điện cướng bức qua kháng lớn  PHƯƠNG ÁN VI Nhận xét:... nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống trừ máy phát F 1 nghỉ và (IN5 = IN3 - IN4’ )  N6 nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống INb = IN4+IN4’ II LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ  Tính điện kháng tương đối cơ bản Chọn: Scb=100(MVA) ; Ucb=UTb (230; 115; và 10,5 KV)  Điện kháng của máy phát điện: 4 tổ máy phát giống nhau S cb X1 = X2 = X3 = X4 = X4’ = Xd” S dm = 0,146 100 = 0,216 62,5 Điện kháng của đường... lượng 10,5 0,6 giá 103 rúp 0,2 Kiểm tra quá tải Máy biến áp troang sơ đồ nối bộ không cần kiểm tra quá tải vì khi hỏng máy phát hay máy biến áp của thì cả bộ đều phải ghỉ Do vậy máy biến áp không bị quá tải b Chọn máy biến áp tự ngẫu B1_B2: • Chọn công suất định mức: Khi bình thường máy biến áp phải được hết công suất thừa lớn nhất từ thanh góp điện áp máy phát chọn B1 - B2 cùng loại theo điều kiện... Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP I PHƯƠNG ÁN I 1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP a Chọn máy biến áp_B3_B4: B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều kiện SB3đm = SB4đm ≥ SFđm SFđm =62,5(MVA) nên ta chọn máy biến áp loại TPDU-63/115/10,5 Tra bảng thông số sau: Bảng II_1 điện áp cuộn dây kV Sđm (MVA) C T H P0 PN TPDU... 230 3 max cb Kết luận: dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là: max I cb = 0,192( KA) Đại học bách khoa hà nội 27 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 CHƯƠNG III:TÍNH NGẮN MẠCH A PHƯƠNG ÁN 1: I CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH  N1, N2 có nguồn cung cấp các máy phát lên hệ thống  N3 có nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống với giả thiết lúc đó máy biến áp B1 nghỉ  N4 có nguồn cung cấp gồm các máy phát trừ máy phát F1...  Phía trung 110kV Dòng điện cưỡng bức của thanh góp điện áp trung • Về phía cấp cho phụ tải trung áp căn cứ vào giả thiết cho phụ tải cấp điện áp trung ta có: Dòng điện lớn nhất một đường dây kép: P 75 cos φ 0,83 I cb = 2.I bt = = = 0,438( kA ) U 3 115 3 Đại học bách khoa hà nội 26 çỗChiÕế Th¾ắg HT§Đk37 • Về phía trung áp máy biến áp tự ngẫu Theo kết quả đã tính ở mục trọn máy biến áp tự ngẫu (II.1a2)... góp điện áp trung Về phía phụ tải trung áp: Căn cứ vào giả thiết ở phụ tải cấp điện áp trung ta có dòng điện lớn nhất một đường dây kép: I cb P 75 cos φ 0,86 = 2.I bt = = = 0,438( KA) U 3 115 3  Về phía máy biến áp nội bộ: I Cb = 1,05 S Fdm 62,5 = 1,05 = 0,344 (kA) 115 3 115 3  Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu: Theo kết quả tính toán ở mục máy biến áp tự ngẫu (chương II_I_2 ) và phân bố công suất... kV sang thanh góp 220kV qua máy biến áp liên lạc 2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP a máy biến áp nối bộ B3, B4 B3, B4 được tính tổn thất điện năng theo công thức sau: ∆Abé = n.∆P0 T + 1 ∑S bé ) 2 × T (kWh) ∆PN ( n S Bdm Trong đó: n :là số máy biến áp hai cuộn dây, vận hành song song (n=2) T: Thời gian vận hành trong năm (T=8760 giờ) ΣSbộ: là công suất tải của máy biến áp nối bộ bên trung... 2.U cb 2 230 2  Điện kháng của hệ thống: S cb XHT = XHT S = 0,12 HT 100 = 0,004 3000  Điện kháng của kháng điện PbA-10-1500-10 (XK% = 10) X % I 10 100 1 cb K = 0,3,67 XK = 100 I = 100 3.10,5 1,5 dmK Trong đó: Icb = S cb 3.U cb = 100 3.10,5 = 5,505  Điện áp của máy biến áp ba pha hai cuộn dây: U N % S cb 10,5 100 XB3 = XB4 = 100 S = 125 63 = 0,1667 Bdm  Điện áp ngắt mạch của máy biến áp tự ngẫu: . nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho ta lập được đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp. I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Căn cứ vào yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện. điện. Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy