Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện uông bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đường dây siêu cao áp 500 kv

kỹ thuật

1 LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nghành điện giữ vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Điện phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. Khi đời sống xã hội ngày càng cao, nhu cầu điện ngày càng tăng thì đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới cung cấp đủ điện năng cho phụ tải. Qua thời gian học tập và thực tập tại nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí em được giao đề tài tốt nghiệp:”Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đƣờng dây siêu cao áp 500 kV” Theo nhiệm vụ thiết kế, đồ án em được chia thành 2 phần: Phần 1:thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện Phần 2:chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV Để hoàn thành được đồ án, em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của các thầy cô giáo trong bộ môn Điện – Điện tử trường đại học Dân Lập Hải Phòng. Đặc biệt là thầy giáo GS. TSKH. Thân Ngọc Hoàn. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng bài làm của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn! 2 CHƢƠNG 1. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1 . TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1.1. Khái quát chung về nhà máy điện: Nhà máy nhiệt điện theo thiết kế có tổng công suất đặt là 1500 MW cung cấp công suất cho phụ tải trung áp 220 kV gồm 6 đường dây với tổng công suất cực đại là 750 MW. Ngoài ra nhà máy còn cấp điện cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22 kV với công suất 40 MW. Công suất thừa của nhà máy phát vào hệ thống nhờ 2 đường dây 500 kV nối nhà máy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km.với công suất lớn như vậy, nhà máy có 5 tổ máy phát công suất 300 MW, kiểu TGB-300-2, do CHLB Nga sản xuất, điện áp định mức là 220 kV. 1.1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất a. Công suất phát toàn nhà máy Biến thiên phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy cho theo thiết kế , ở đó ta có công suất phát của nhà máy tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P NM % = (P NM /P NMđm ). 100 Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến phát của nhà máy là: P NM = P NM %.P NMđm /100 và S NM = P NM /cos đm 3 kt qu tớnh toỏn cho trong bng 1-1: Bng 1-1 Da vo kt qu ny ta v c th ph ti ngy ton nh mỏy nh hỡnh 1-1: Hỡnh 1-1 : th ph ti ton nh mỏy b. Ph ti t dựng Nh mỏy thit k cú cụng sut t dựng cc i bng 5% tng cụng sut nh mc vi h s cụng sut cos tb = 0,85. ú l ngun cung cp nng lng cho cỏc c cu khỏc nhau phc v t ng húa cỏc t mỏy phỏt in . Cụng sut t dựng ca nh mỏy gm hai thnh phn: mt thnh phn khụng ph thuc vo cụng sut phỏt ,chim khong 40%, thnh phn th hai ph thuc vo cụng sut phỏt chim khong 60%. Vỡ vy ta cú th tớnh cụng sut t dựng ti cỏc thi im khỏc nhau theo cụng thc gn ỳng: S td =5%S NMm (0,4+0,6 NMdm NM S S ) Thi gian, h 0- 8 8-12 12-16 16- 24 P NM % 80 90 100 80 P NM ,MW 1200 1350 1500 1200 S NM ,MVA 1411,76 1588,24 1764,71 1411,76 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 0 300 600 900 1200 1500 1800 0 4 8 12 16 20 24 h S NM (MVA) 4 Trong đó S NMđm : là công suất đặt của nhà máy S NM : là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t S td :là công suất tự dùng của nhà máy ứng với công suất phát là S NM Từ đó tính được biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày như bảng 1-2: Bảng 1-2 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 S NM ,MVA 1411,76 1588,24 1764,71 1411,76 S td ,MVA 77,65 82,94 88,24 77,65 c. Phụ tải trung áp 220 kV Nhiệm vụ chính của nhà máy là cấp điện cho phụ tải trung áp bao gồm 6 đương dây với công suất cực đại mỗi đường la 125 MW và cos = 0,8 Biến thiên phụ tải trung áp hàng ngày của nhà máy theo như nhiệm vụ thiết kế, ở đó ta có công suất phụ tải trung áp tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P 220 % = (P 220 /P 220m ).100 Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải 220 kV nhà máy là: P 220 = P 220 %.P 220m /100 và S 220 = P 220 /cos tb kết quả tính toán cho ở bảng 1-3: 5 Bảng 1-3 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 P 220 % 70 100 80 70 P 220 ,MW 525 750 600 525 S 220 ,MVA 656,25 937,5 750 656,25 d. Phụ tải địa phƣơng cấp điện áp 22 kV: Ngoài việc cấp điện cho phụ tải trung áp 220 kV và liên lạc với hệ thống, nhà máy còn có phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22 kV. Phụ tải này gồm 4 đường cáp kép mỗi đường có công suất 10 MW và cos tb = 0,92. Biến thiên công suất phụ tải địa phương hàng ngày của nhà máy theo thiết kế, ở đó ta có công suất phụ tải địa phương tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P 22 % = (P 22 /P 22m ).100 Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải 22 kV nhà máy là: P 22 = P 22 %.P 22m /100 Và S 22 = P 22 /cos tb Kết quả tính toán cho ở bảng 1-4: Bảng 1-4 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 P 22 % 70 100 90 70 P 22 ,MW 28 40 36 28 S 22 ,MVA 30,43 43,48 39,13 30,43 e. Công suất phát vào hệ thống 6 Công suất thừa của nhà máy phát vào hệ thống qua 2 đường dây 500 kV nối nhà máy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km. Công suất phát vào hệ thống trong từng giờ được tính như sau: S 500 = S NM - S td - S 22 - S 220 Trong đó : S NM là công suất phát của nhà máy S td là công suất tự dùng của toàn nhà máy S 22 là công suất phụ tải cấp điện áp 22 kV S 220 là công suất phụ tải cấp điện áp 220 kV Theo công thức trên ta tính được công suất phát vào hệ thống như bảng 1-5: Bảng 1-5 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 S NM ,MVA 1411,76 1588,24 1764,71 1411,76 S td ,MVA 77,65 82,94 88,24 77,65 S 22 ,MVA 30,43 43,48 39,13 30,43 S 220 ,MVA 656,25 937,5 750 656,25 S 500 ,MVA 647,43 524,32 887,34 647,43 1.2. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN. 1.2.1. Đề xuất các phƣơng án Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất đã tính ở chương trước để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể. Ngoài số lượng công suất các máy phát điện, máy biến áp ta cũng cần phải quan tâm đến vị trí của nhà máy trong hệ thống tầm quan trọng đối với hệ thống, chế độ làm việc, tính chất sự phân bố và mức độ quan trộng cung cấp điện của các hộ tiêu thụ. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu 7 thụ và sơ đồ phải rõ ràng, đơn giản đến mức có thể, phải đảm bảo vận hành thuận tiện các thiết bị và hợp lí về kinh tế. Dựa vào các yêu cầu nêu trên và các thông số của nhà máy điện ta có 1 vài nhận xét sau: Theo thiết kế điện áp định mức của máy phát điện là 20 kV, trong khi đó phụ tải địa phương lại có điện áp là 22 kV. Do đó phụ tải địa phương phải được cung cấp điện từ máy biến áp tăng áp 20/22 kV. Vì vậy nhà máy không có thanh góp điện áp máy phát. Do phụ tải địa phương là các hộ loại 1 nên phải dùng 2 máy biến áp 20/22 kV. Bình thường mỗi máy cung cấp điện cho một nửa phụ tải địa phương, khi 1 máy biến áp bị sự cố, máy còn lại với khả năng quá tải, cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương Do nhà máy không có thanh góp điện áp máy phát, nên các máy phát điện được ghép bộ với các biến áp. Nhà máy có 2 cấp điện áp 220 kV và 500 kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp Dựa vào các nhận xét trên ta đưa ra được 1 số phương án như sau: 8 *. Phƣơng án 1: ( hình 1-2) Hình 1-2 : phương án 1 Do phụ tải trung áp 220 kV cực tiểu là 656,25 MVA, tương đương công suất của 2 bộ máy phát– máy biến áp nên ta ghép 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 220 kV. Mặt khác phụ tải cao áp cũng lớn lên ta ghép 1 bộ máy phát- máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 500 kV. Để cung cấp thêm cho phụ tải cao áp 500 kV và trung áp 220 kV cũng như để liên lạc giữa các cấp điện áp ta phải dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp tự ngẫu ( bộ G 1 - T 1 và G 2 - T 2 ). Phụ tải địa phương được cung cấp từ 2 máy biến áp tăng áp 20/22 kV nối với đầu cực 2 máy phát điện ghép bộ với máy biến áp tự ngẫu S 220max = 937,5 MVA S 220min = 656,25 MVA S 500max = 887,34 MVA S 500min = 524,32 MVA T 5 T 1 T 2 T 3 T 4 ~ 500 kV 220 kV HT G 5 G 1 G 2 G 3 G 4 Phụ tải 22 kV ~ ~ ~ ~ ~ 20 / 22 kV 22 kV 9 Ưu điểm của phương án này là bố tri nguồn và tải cân đối, tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy biến áp. *. Phƣơng án 2: ( hình 1-3) Hình 1-3 : phương án 2 Sự ghép nối các bộ máy phát, máy biến áp của phương án 2 cũng giống như phương án 1 chỉ khác là chuyển bộ G 5 - T 5 từ thanh góp 500 kV sang thanh góp 220 kV. Như vậy bên thanh góp 220 kV có 3 bộ máy phát, máy biến áp 2 dây quấn (G 3 - T 3 , G 4 - T 4 , G 5 - T 5 ). Ưu điểm của phương án này là giảm đươc chủng loại máy biến áp ( chỉ dùng 2 loại máy biến áp) vốn đầu tư cho bộ G 5 - T 5 rẻ hơn so với phương án 1. tuy nhiên do phụ tải cực tiểu phía trung áp nhỏ hơn công suất định mức của 3 bộ máy phát, máy biến áp, nên trong những giờ đó nễu hệ thống đòi hỏi 3 ~ 500 kV 220 kV Phụ tải 22 kV G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 ~ ~ ~ ~ ~ HT S 500max = 887,34 MVA S 500min = 524,32 MVA S 220max = 937,5 MVA S 220min = 656,25 MVA 20 / 22 kV 22 kV 10 bộ này phát công suất định mức thì công suất thừa truyền từ thanh góp 220 kV sang thanh góp 500 kV phải qua 1 lần biến áp nữa. *. Phƣơng án 3: ( hình 1-4) Hình 1-4 : phương án 3 Ta nhận thấy công suất dự trữ của hệ thống lớn hơn nhiều lần công suất định mức của các tổ máy nên có thể ghép chung 2 máy phát vào cùng bộ với 1 máy biến áp tự ngẫu. Tuy nhiên khi đó ta phải kiểm tra khả năng đóng máy phát bằng phương pháp tự đồng bộ của các máy phát này. Điều kiện kiểm tra là dòng điện quá độ khi 1 trong 2 máy phát hòa vào lưới bằng phương pháp tự đồng bộ phải nhỏ hơn 3,5 lần dòng định mức của máy phát: I qđ < 3,5 I Gđm S 220max = 937,5 MVA S 220min = 656,25 MVA S 500max = 887,34 MVA S 220min = 524,32 MVA ~ 500 kV 220 kV Phụ tải 22 kV G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 T 1 T 2 T 3 ~ ~ ~ HT ~ ~ 20 / 22 kV 22 kV