Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế phần điện của nhà máy điện pdf

Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 3 0 20 40 60 80 100 120 S(MVA) S(t) Chương 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1. Chọn máy phát điện: Theo yêu cầu của bài, nhà máy nhiệt điện công suất 220kw, gồm 4 tổ máy x 55 MW nên ta chọn các máy phát điện cùng loại có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 1 Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng(*) Loại máy kích thích n v/p S MVA P MW U kV cosϕ I kA X d " X d ' X d TBΦ.55. 2 3000 68,75 55 10,5 0,8 3,462 0,123 0,182 1,452 BT-450- 3000 2. Tính toán cân bằng công suất : a) Tính công suất phụ tải các cấp: - Phía trung 110kV: Với P max = 85 MW; cosϕ =0,88 ⇒ 591,96 88,0 85 S max == ( MVA) Và biến thiên phụ tải theo giờ P%(t), ta tính được S(t) theo công thức: () ( ) ( ) 100 t%P . 88,0 85 100 t%P . cos P tS max = ϕ = Bảng 2 t(h) 0-8 8-14 14-20 20-24 P% 80 100 80 70 P 68 85 68 59,50 S(t) 77,273 96,591 77,273 67,614 96,591 77,273 77,273 67,614 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S(MVA) t(h) S(t) b) Công suất phụ tải địa phương: Với U đm =10 kV; P max = 40 MW; cosϕ =0,85 ⇒ 059,47 85,0 40 S max == ( MVA) Và biến thiên phụ tải theo giờ P%(t), ta tính được S(t) theo công thức: () ( ) ( ) 100 t%P . 85,0 40 100 t%P . cos P tS max = ϕ = Bảng 3 t(h) 0-8 8-12 12-20 20-24 P% 70 80 100 80 P 28 32 40 32 S(t) 32,941 37,647 47,059 37,647 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: 47,059 37,647 37,647 32,941 c. Công suất phụ tải toàn nhà máy: Với ΣP=220 MW ; cosϕ =0,8 ⇒ 059,47 8,0 220 S max == ( MVA) Và biến thiên phụ tải theo giờ P%(t), ta tính được S(t) theo công thức: () ( ) ( ) 100 t%P . 8,0 220 100 t%P . cos P tS max = ϕ = Bảng 4 t(h) 0-8 8-18 18-24 P% 80 100 80 P 176 220 176 S(t) 220 275 220 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 5 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S(MVA) t(h) S(t) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S(MVA) t(h) S(t) Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy 275 220 220 d. Công suất tự dùng của nhà máy: Với α =6%, cosϕ =0,86 ta tính được S(t) theo công thức: ( ) ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ += ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +α= 275 tS .6,04,0275. 100 6 S S .6,04,0S.S tnm nm t nmtd Ta có bảng sau: Bảng 5 t(h) 0-8 8-18 18-24 S tnm 220 275 220 S td (t) 14,52 16,5 14,52 Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy 16,5 14,52 14,52 6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 024681012141618202224 S(MVA) t(h) S(t) e. Công suất phát về hệ thống: S VHT (t) =S tnm (t)-[S td (t) +S UF (t) +S T (t) +S c (t)] Trong đó S c (t) = 0 Ta có bảng sau: Bảng 6 t(h) 0-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-24 S tnm 220 275 275 275 220 220 S td 14,52 16,5 16,5 16,5 14,52 14,52 S UF 32,941 37,647 47,059 47,059 47,059 37,647 S T 77,273 96,591 96,591 77,273 77,273 67,614 S VHT 95,266 124,262 114,85 134,168 81,148 100,219 Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống: 134,168 124,262 114,85 100,219 95,266 81,148 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 7 Chương 2 XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP Theo chương 1 ta có kết quả tính toán sau: Phụ tải địa phương : S đpmax = 47,059 MVA S đpmin = 32,941 MVA Phụ tải trung áp : S Tmax = 96,591 MVA S Tmin = 67,614 MVA Phụ tải tự dùng : S Tdmax = 16,5 MVA S Tdmin = 14,52 MVA Phụ tải phát vào hệ thống : S HTmax = 284,88 MVA S HTmin = 163,14 MVA I. XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN Ta xây dựng các phương án theo các cơ sở sau: 1. Có hay không có thanh góp điện áp máy phát: Công suất phụ tải địa phương max : S uF max =47,059 > 15%.S mf =15%.68,75=10,3125 Vậy sơ đồ có sử dụng thanh ghóp điện áp máy phát. 2. Lưới cao áp 220kV và trung áp 110kV là lưới có trung tính trực tiếp nối đất, hệ số có lợi 5,0 220 110220 U C UU TC = − ==α − nên ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa 2 cấp đó. 8 3. S Tmax /S Tmin =96,591/67,614 mà S Fđm =68,75; cho nên số lượng bộ máy MF-MBA 2 cuộn dây phía trung áp sao cho tương ứng với công suất max cấp đó, do vậy có thể sử dụng 1 hay 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây. 4.Ghép 1 số MF với một MBA: phải đảm bảo công suất tổng của máy phát ghép nhỏ hơn công suất dự phòng của hệ thống. Từ đó ta vạch ra các phương án như sau. .PHƯƠNG ÁN 1 Phương án I, phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 2 máy biến áp tự ngẫu. Phía trung áp thanh góp 110kV được n ối với hai bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn. Sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung. Phụ tải tự dùng đựoc cấp từ phía hạ áp của các máy biến áp, riêng phụ tải địa phương phải được cấp điện từ phía hạ áp của máy biến áp liên lạc. .PHƯƠNG ÁN 2 Ghép m ột bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây lên thanh góp trung áp 110kV. Thanh ghóp 220kV ta cũng ghép một bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây Để liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 9 .PHƯƠNG ÁN 3 Thanh ghóp 220kV ta cũng ghép hai bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây Để liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu Ta thấy phương án này là không kinh tế ( vì phụ tải bên trung lớn). 10 II.CHỌN MÁY BIẾN ÁP: 1. Phương án 1: a.Chọn máy biến áp: - Chọn MBA B3,B4 trong bộ MF - MBA 2 cuộn dây bên trung được chọn theo điều kiện của sơ đồ bộ: S Fđm ≤ S B =68,75 ⇒ S Bđm = 80 (MVA) Đối với MBA 2 cuộn dây này ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố. - Chọn MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 theo công thức sau: max . 1 thuaBdm SS α ≥ (2-1) trong đó: α: hệ số có lợi, α = 0,5 S thừa max = S Fđm = 68,75 (MVA) Vậy ta có: 5,13775,68. 5,0 1 S Bdm =≥ (MVA) Kết quả chọn máy biến áp cho phương án 1 như sau: Bảng 2-1 Cấp điện áp, kV Loại S đm , MVA U, kV Tổn thất, kW U N % I 0 ,% Giá tiền, x10 3 Rúp P 0 (loạ i A) P N C T H C - T C - H T - H C- T C-H T- H 110 TДЦ 80 121 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55 100 220 ATДЦT H 160 230 121 10,5 85 380 - - 11 32 20 0,5 205 b. Kiểm tra quá tải của máy biến áp: b.1: Quá tải bình thường: Do máy biến áp có công suất định mức được chọn lớn hơn công suất thừa cực đại cho nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường. b.2: Quá tải sự cố: Xét khi S Tmax trong hai trường hợp sau - Sự cố hỏng một bộ MF - MBA bên trung: ta phải kiểm tra điều kiện: 2.K qt sc .α.S Bđm ≥ S Tmax - S bộ còn lại (2-2) Với: S bộ còn lại = S đmF - S td = 68,75 - 0,06.68,75 = 64,625 MVA Ta có: 2.1,4.0,5.160 ≥ 96,591- 64,625 → điều kiện được thoả mãn. - Sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: ta kiểm tra điều kiện sau: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 11 K qt sc .α.S Bđm ≥ S Tmax - ΣS bộ (2-3) Ta có: 1,4.0,5.160 ≥ 96,591 - 2.64,625 → điều kiện được thoả mãn. b.3:Kiểm tra điều kiện S dt ≥ S thiếu : -Hỏng một bộ bên trung: () 983,15966,31 2 1 SS 2 1 S bT max TCT ==−= MVA 096,415,16 2 1 059,4775,68.2 2 1 S 2 1 SS.2 2 1 S td max uFdmFCH = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −−= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −−= MVA 113,25983,15096,41SSS CTCHCC =−=−= MVA 055,109113,25168,134SSS CC max VHT thieu =−=−= MVA 2102100. 100 10 S dt == MVA Điều kiện S dt ≥ S thiếu thỏa mãn -Hỏng một máy liên lạc: 659,32625,64.2591,96SSS bt max TCT −=−=−= ∑ MVA 192,82S 2 1 SS.2S max td max dfdmFCH =−−= MVA 851,114659,32192,82SSS CTCHCC =+=−= MVA 173,5995,128168,134SSS CC max VHT thieu =−=−= MVA Điều kiện S dt ≥ S thiếu thỏa mãn 2. Phương án 2: a.Chọn máy biến áp: - Chọn MBA B3,B4 trong bộ MF - MBA 2 cuộn dây bên trung được chọn theo điều kiện của sơ đồ bộ: S Fđm ≤ S B =68,75 ⇒ S Bđm = 80 (MVA) Đối với MBA 2 cuộn dây này ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố. - Chọn MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 theo công thức sau: max . 1 thuaBdm SS α ≥ (2-1) trong đó: α: hệ số có lợi, α = 0,5 S thừa max = S Fđm = 68,75 (MVA) Vậy ta có: 5,13775,68. 5,0 1 S Bdm =≥ (MVA) [...]... 2 2 230 2 U cb1 2 - Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: X B3 = U N % Scb 10,5 100 = = 0,131 100 S Bdm 100 80 - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu UN-C% = 0,5.(UN.C-T + UN.C-H - UN.T-H) = 0,5.(11 + 32 - 20) = 11,5 UN-T% = 0,5.(UN.C-T + UN.T-H - UN.C-H) = 0,5.(11 + 20 - 32) = - 0,5 ≈ 0 UN-H% = 0,5.(UN.C-H + UN.T-H - UN.C-T) = 0,5.(32 + 20 - 11) = 20,5 Điện kháng qui đổi của máy biến áp tự ngẫu... 160 - Điện kháng qui đổi của kháng điện phân đoạn ở thanh góp điện áp máy phát: 26 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN xK = x K % I cb 6 5,5 = = 0,55 100 I Kdm 100 0,6 III TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 1 Điểm ngắn mạch N1 Sơ đồ thay thế dùng để tính toán điểm nhắn mạch N1 như sau: Do tính đối xứng của sơ đồ so với điểm ngắn mạch nên không có dòng qua kháng nên ta có thể bỏ qua kháng điện. .. (MVA) (kA) - Dòng cưỡng bức qua kháng điện phân đoạn: + Lúc bình thường: không có dòng công suất chạy qua kháng điện + Sự cố 1 máy phát điện: SKmax = 36,971 (MVA) + Sự cố 1 MBA liên lạc: SKmax = 71,65 (MVA) Vậy Icb(8) = 3,94 16 (kA) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN Vậy Icb(10,5) = 4,195 (kA) Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 1: Cấp điện áp, kV Dòng điện cưỡng... (MVA) (kA) - Dòng cưỡng bức qua kháng điện phân đoạn: + Lúc bình thường: không có dòng công suất chạy qua kháng điện + Sự cố 1 máy phát điện: SKmax = 36,971 (MVA) + Sự cố 1 MBA liên lạc: SKmax = 71,65 (MVA) Vậy Icb(8) = 3,94 (kA) Vậy Icb(10,5) = 4,195 (kA) Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 2: 22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN Bảng 34 Cấp điện áp, kV Dòng điện cưỡng... mềm ở điện áp từ 110 kV trở lên và thanh dẫn cứng, kháng điện ở điện áp 10 kV, máy biến dòng, máy biến điện áp và chống sét van trên thanh góp, trung tính máy biến áp I CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN VÀ CHỌN DAO CÁCH LY: 1.Chọn máy cắt điện: Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt điện: Chọn loại máy cắt bằng khí SF6 - Điện áp định mức: UđmMC ≥ Uđm - Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Icb 33 - Điều... suất định mức của hệ thống SHTđm = 2100 MVA Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về lượng cơ bản là: X HT = X HT1 S cb 100 = 1,2 = 0,057 S HTdm 2100 - Điện kháng của máy phát điện: Các máy phát điện đã cho là loại TB -5 5-2 cực ẩn và có điện kháng siêu quá độ dọc trục là Xd’’ = 0,123 Do đó điện kháng qui đổi về lượng cơ bản là: ' X F = X 'd S cb 100 = 0,123 = 0,179 S Fdm 75 - Điện kháng của đường dây... điện năng hàng năm trong các máy biến áp của phương án 2 là : ΔA2 = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 +ΔAB4 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN ΔA2 = 2385,295.103 +2530,059.103+ 2.1558,733.103 = 8032,82.103 (kWh) 3 Tính dòng điện cưỡng bức của mạch ở điện áp cao, trung, hạ a) Các mạch phía 220 kV - Đường dây kép nối vào hệ thống: I (1) = cb S VHT max 3.U dm = 134,168 3.230 = 0,352 (kA) - Bộ MFĐ -. .. Điểm ngắn mạch N2 Để tính toán điểm ngắn mạch tại N2 ta có thể lợi dụng kết quả tính toán, biến đổi sơ đồ ở một số bước của điểm ngắn mạch N1 H X1 X3 X2 28 X6 F1 X7 F2 N2 X8 F3 X9 F4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN X15 = X1 + X11 = 0,095 + 0,036 = 0,131 X13 = 0,077 Sơ đồ trở thành hình : X1 X10 X11 HT E34 N2 X12 E12 X15 HT X13 E1234 N2 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm... thang thiết bị lớn, dòng ngắn mạch nhỏ, thường chỉ chọn một loại máy cắt nên ta chỉ tính một điểm ngắn mạch: N1, N2 trên thanh góp, nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát điện của nhà máy và hệ thống Ở cấp UF: tính các điểm ngắn mạch như sau: Trong phạm vi đồ án môn học ta chỉ cần tính toán ngắn mạch ở điểm sự cố nặng nề nhất N6 : - Mạch máy phát điện tính 2 điểm ngắn mạch N5 và N5’ 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ... −T − N C − H + N 2 − H ⎟ 2 α α ⎝ ⎠ ΔP ΔP T ⎞ ⎛ ΔPN − H = 0,5.⎜ − ΔPN C −T + N C − H + N 2 − H ⎟ 2 α α ⎝ ⎠ Cho ΔPN.C-T = 380 (kW) (kW) → Từ đó ta tính được: ΔPN-C = ΔPN-T = 190 ΔPN.T-H = ΔPN.C-H = 0,5.ΔPN.C-T = 190 ΔPN-H = 570 (kW) 14 ( 2-9 ) (kW) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN ⎡⎛ 47,6332 25,989 2 31,644 2 ΔA B1 = ΔA B2 = 85.8760 + 365.⎢⎜190 + 190 + 570 2 2 ⎜ 160 160 160 2 ⎢⎝ ⎣ ⎞ ⎟.8 . Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 3 0 20 40 60 80 100 120. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN 17 Vậy I cb (10,5) = 4,195 (kA) Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 1: Bảng 3-2