Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 112 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
112
Dung lượng
1,17 MB
Nội dung
Đồán tốt nghiệp ThiếtkếnhàmáyđiệnĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 1 --- LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có năng lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vậ n chuyển, phân phối,… Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác. Hiệu suất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung là còn thấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuố i cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con người. Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhàmáy điện, mạng điện, . đến các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhàmáyđiện có nhiệm vụ bi ến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhàmáy nhiệt điện không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước. Tuy nhiên, với thế mạ nh về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhàmáy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhàmáy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Vì vậy, thiếtkế phần điệnnhàmáy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhàmáyđiện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế công việc. Với yêu cầu như vậy, ĐồánmônhọcThiếtkếNhàmáyđiện được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhàmáy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuy ết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A 1 . Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn GS.TS Lã Văn Út, PGS Nguyễn Hữu Khái cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồán này. Hà nội, ngày 19, tháng 9, năm 2005 Sinh viên: Đỗ Hồng Anh. ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 2 --- MỤC LỤC Trang Chương I. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3 1.1. Chọn máy phát điện 3 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3 Chương II. Lựa chọn sơ đồ nối điện của nhàmáy 10 2.1. Đề xuất các phương án 10 2.2. Chọn máy biến áp cho các phương án 15 2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 18 2.4. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 25 2.5. Tính dòng điện làm việc cưỡ ng bức của các mạch 29 Chương III. Tính dòng điện ngắn mạch 39 3.1. Chọn các đại lượng cơ bản 39 3.2. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 1 39 3.3. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 2 55 Chương IV. So sánh kinh tế- kỹ thuật các phương án, lựa chọn phương án tối ưu 71 4.1. Chọn máy cắt điện 71 4.2. Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu 77 Chương V. Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn 85 5.1. Chọn thanh dẫn, thanh góp 85 5.2. Chọn máy cắt, dao cách ly 93 5.3. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 94 5.4. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương 100 Chương VI. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 106 6.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp I 106 6.2. Chọn máy biến áp dự trữ cấp I 107 6.3. Chọn máy biến áp tự dùng c ấp II 108 6.4. Chọn máy biến áp dự trữ cấp II 108 6.5. Chọn máy cắt phía mạch tự dùng cấp 10 kV 108 6.6. Chọn máy cắt phía mạch 6.3 kV 109 6.7. Chọn ap-to-mat cho phụ tải tự dùng cấp 0.4 kV 109 ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 3 --- CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ điện luôn luôn thay đổi theo thời gian. Do vậy người ta phải dùng các phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải từ đó lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện chính hợp lý đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Người thiế t kế căn cứ vào đồ thị phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến hành lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý. 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆNNhàmáyđiện gồm 4 máy phát, công suất mỗi máy là 50 MW, hệ số công suất cosφ= 0.8. Công suất biểu kiến định mức c ủa mỗi máy là: S đmF = 5.62 8.0 50 cos == ϕ đmF P MVA. Chọn các máy phát điện tua-bin hơi cùng loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ lục II, trang 99, sách “Thiết kếnhàmáyđiện và trạm biến áp”(Nguyễn Hữu Khái, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004). Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau. Bảng 1.1. Các tham số chính của máy phát điện Loại máy phát Các thông số ở chế độ định mức Điện kháng tương đối n, v/ph S, MVA P, MW U, kV cosφ I đm , kA X d ” X d ’ X d TBФ-50-3600 3000 62.5 50 10.5 0.8 5.73 0.1336 0.1786 1.4036 1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10.5 kV) Phụ tải cấp điện áp máy phát: P UFmax = 17.6 MW; cosφ= 0.8 → S UFmax = 22 8.0 6.17 cos max == ϕ UF P MVA. Áp dụng các công thức: ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 4 --- max 100 )%( )( P tP tP = , MW ϕ cos )( )( tP tS = , MVA Trong đó: P max : công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW P(t) : công suất tác dụng của phụ tảitại thời điểm t, MW S(t) : công suất biểu kiến của phụ tảitại thời điểm t, MVA cosφ : hệ số công suất của phụ tải. Sẽ tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày. B ảng 1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Thời gian, (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 Công suất P, (%) 70 80 100 85 65 P, (MW) 12.32 14.08 17.6 14.96 11.44 S, (MVA) 15.4 17.6 22 18.7 14.3 Từ đó vẽ được biểu đồ phụ tải. Hình 1.1. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.2. Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) Phụ tải cấp điện áp trung: P UTmax = 85 MW, cosφ= 0.8 → S UTmax = 25.106 8.0 85 cos max == ϕ UT P MVA Tính toán tương tự như với cấp điện áp máy phát. Các số liệu tính toán được cho trong bảng sau. ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 5 --- Bảng 1.3. Công suất phụ tải cấp điện áp trung Thời gian, (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 Công suất P, (%) 80 90 80 100 75 P, (MW) 68 76.5 68 85 63.75 S, (MVA) 85 95.625 85 106.25 79.6875 Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 1.2.3. Tính toán công suất phát của nhàmáyđiệnNhàmáy gồm 4 máy phát, mỗi máy có công suất định mức P Fđm = 50 MW. Công suất đặt của toàn nhàmáy là: P NMmax = 4 × 50= 200 MW. Công suất phát của Nhàmáyđiện được tính theo công thức: max 100 % )( NMNM P P tP = , MW ϕ Cos tP tS NM NM )( )( = , MVA P NMmax = 200 MW;Cosϕ = 0.8 ; S NMmax = 250 8.0 200 cos max == ϕ NM P MVA Từ bảng số liệu biến thiên phụ tải toàn nhà máy, áp dụng công thức trên tính cho từng khoảng thời gian ta có bảng biến thiên công suất phát của nhà máy. Bảng 1.4. Công suất phát của nhàmáy Thời gian, (h) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 Công suất P, (%) 70 85 95 100 75 P, (MW) 140 170 190 200 150 S, (MVA) 175 212.5 237.5 250 187.5 ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 6 --- Hình 1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhàmáy 1.2.4. Tính toán công suất tự dùng của nhàmáyĐiện tự dùng nhàmáy nhiệt điệnthiếtkế chiếm 8% công suất định mức của nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhàmáytại các thời điểm được xác định theo công thức sau: S td (t) = () .0.40.6 NM NM NM St S S α ⎛⎞ ×+× ⎜⎟ ⎝⎠ Trong đó : • α - số phấn trăm lượng điện tự dùng , α =8% Cosϕ td = 0.8. • S td (t) : công suất tự dùng của nhàmáytại thời điểm t, MVA. • S NM (t) : công suất nhàmáy phát ra tại thời điểm t, MVA. 0.4 - lượng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát. 0.6 - lượng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát. Từ số liệu về công suất phát của nhàmáy áp dụng công thức(1.4) ta có bảng biến thiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng. Bảng 1.5. Công suất tự dùng của nhàmáy Thời gian, (h) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 Công suất S NM (t) , (%) 70 85 95 100 75 S NM (t) , (MVA) 175 212.5 237.5 250 187.5 S td (t) , (MVA) 16.4 18.2 19.4 20 17 ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 7 --- Hình 1.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhàmáy 1.2.5. Công suất phát về hệ thống điện. Công suất của nhàmáy phát về hệ thống tại thời điểm t được tính theo công thức: S VHT (t) = S NM (t) – [S td (t) + S UF (t) + S UT (t)] Trong đó: S VHT (t) – Công suất nhàmáy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy. Bảng 1.5. Bảng cân bằng công suất toàn nhàmáy Thời gian, (h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 S NM (t), (MVA) 175 175 175 212.5 212.5 237.5 250 250 187.5 S UF (t), (MVA) 15.4 15.4 17.6 17.6 22 22 18.7 14.3 14.3 S UT (t), (MVA) 85 95.625 95.625 95.625 85 85 106.25 79.6875 79.6875 S td (t), (MVA) 16.4 16.4 16.4 18.2 18.2 19.4 20 20 17 S VHT (t), ( MVA) 58.2 47.575 45.375 81.075 87.3 111.1 105.05 136.0125 76.5125 ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 8 --- Hình 1.5. Đồ thị phụ tải toàn nhàmáy NHẬN XÉT : • Phụ tải cấp điện áp maý phát và tự dùng khá nhỏ (S UFmax =22 MVA, S UFmin =14.3 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (S UTmax =106.25 MVA,S UTmin =79.6875 MVA), tuy nhiên nhàmáy vẫn đáp ứng đủ công suất yêu cầu. Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung đều là các phụ tải loại 1, được cung cấp điện bằng các đường dây kép. • Công suất của hệ thống (không kểnhàmáy đang thiết kế) là 2400 MVA, dự trữ công suất của hệ thống là 15% tức là 360 MVA, giá trị này lớn hơn công suất cực đại mà nhàmáy có thể phát về hệ thống S VHTmax =136.0125 MVA nên trong trường hợp sự cố hỏng 1 hoặc vàitổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ cho phụ tải của nhà máy. Công suất phát của nhà S (t) S (t) S (t) S (t) S (t) ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện --- 9 --- máy vào hệ thống tương đối nhỏ so với tổng công suất của toàn hệ thống ⇒ nhàmáy chỉ có thể chạy vận hành nền và không có khả năng điều chỉnh chất lượng điện năng cho hệ thống. • Khả năng mở rộng và phát triển của nhàmáy không cao.Ta tiếp tục duy trì vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứ ng một phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống. [...]... (phương án 1) Thờigian, h SC(t), MVA ST(t), MVA SH(t), MVA 0-4 4-6 6-8 8-1 0 1 0-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 4 29.1 23.7875 22.6875 40.5375 43.65 55.55 52.525 68.00625 38.25625 -1 5 -9 .6875 -9 .6875 -9 .6875 -1 5 -1 5 -4 .375 -1 7.65625 -1 7.65625 14.1 14.1 13 30.85 28.65 40.55 48.15 50.35 20.6 Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả - 18 -ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáy điện. .. của các máy biến áp cho phương án 1 Điện áp cuộn dây, Cấp điện áp, Loại Sđm MVA kV 110 kV C T H Po Io % PN C-T A Тдц 220 ATдцтH UN % Tổn thất công suất, kW C-T C-H C-H T-H Giá, 103R T-H 80 115 - 10.5 70 - 310 -- 10.5 - 0.55 91 125 230 121 11 75 290 145 145 11 32 20 0.5 185 2.2.1 Chọn máy biến áp cho phương án 2 - 16 -ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện HTĐ Hình 2.6 Các máy biến áp cho phương án 2... - 11 - Đồ ánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhàmáythiết kế: 2.1.1 Phương án 1 HTĐ Hình 2.1 Sơ đồ nối điện phương án1 Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát -máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với các phân đoạn của thanh góp UF Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện. .. ΔPN(T), ΔPN(H): ΔPN(C) = 0.5(ΔPN(C-T) + ΔPN(C-H) - PN(T-H) ) ΔPN(T) = 0.5(ΔPN(C-T) +ΔPN(T-H) - PN(C-H) ) ΔPN(H) = 0.5(ΔPN(C-H) +ΔPN(T-H) - ΔPN(C-T) ) - 26 - Đồ ánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện Thay số liệu từ bảng thông số của máy biến áp tự ngẫu (bảng 2.3) vào tính toán ΔPN(C) = 1 (290 + 14 5-1 45) = 145 kW 2 ΔPN(T) = 1 (290 + 14 5-1 45) = 145 kW 2 ΔPN(H) = được: 1 (145+14 5-2 90) =0 2 Từ bảng phân bố công... bản của các máy biến áp cho phương án 2 Điện áp cuộn dây, Cấp điện áp, Loại Sđm MVA kV 110 kV T Io % PN Po C C-T H A Тдц 220 ATдцтH UN % Tổn thất công suất, kW C-T C-H C-H T-H Giá, 103R T-H 80 115 - 10.5 70 - 310 -- 10.5 - 0.55 91 160 230 121 11 85 380 190 190 11 32 20 0.5 200 - 17 - Đồ ánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện 2.3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG MANG TẢI CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 2.3.1 Phương án 1 1 Tính phân... và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV” (Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002), bảng7.7, trang 368, chọn kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm loại PБA -1 0-3 00 0-1 0 Các thông số kỹ thuật của kháng điện này: Uđm =10 kV IKđm = 3 kA XK% = 10% - 33 - Đồ ánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện 2.4.2 Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức cho phương án 2 Sơ đồ: HTĐ Phụ tải cấp điện áp máy phát bao.. .Đồ ánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện CHƯƠNG II LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀMÁY 2.1 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN Đây là một khâu quan trọng trong thiếtkếnhàmáy Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có hiệu quả kinh tế cao Theo kết quả tính toán chương I Phụ tải cấp điện áp máy phát : SUFmax = 22 MVA SUFmin... các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư Công suất của các bộ máy phát -máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc rất nhỏ dođó giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành 2.1.2 Phương án 2 HTĐ - 12 -ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện Trong phương án này dùng 1 bộ máy. .. 23.7875 22.6875 40.5375 43.65 55.55 52.525 68.00625 38.25625 -1 5 -9 .6875 -9 .6875 -9 .6875 -1 5 -1 5 -4 .375 -1 7.65625 -1 7.65625 14.1 14.1 13 30.85 28.65 40.55 48.15 50.35 20.6 248.043 118.438 117.745 133.036 138.363 154.357 294.278 176.385 267.106 Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp tự ngẫu: - 27 -ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện ΔATN = ΔATN (t1)+ ΔATN (t2)+ ΔATN (t3)+ ΔATN (t4)+ ΔATN... gian t ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất qua các phía của các máy biến áp như sau - 22 -ĐồánmônhọcThiếtkếnhàmáyđiện Bảng 2.4 Bảng phân bố công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong chế độ làm việc bình thường Thờigian, (h) SC(t), (MVA) ST(t), (MVA) SH(t), (MVA) 0-4 4-6 6-8 8-1 0 1 0-1 2 1 2-1 4 1 4-1 8 1 8-2 0 2 0-2 4 13.75 19.0625 19.0625 19.0625 13.75 13.75 24.375 11.09375 11.09375 . Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện -- - 6 -- - Hình 1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.2.4. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy Điện tự dùng nhà máy. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện -- - 1 -- - LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng, theo cách