Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Nhà máy thủy điện doc

Đồ án tốt nghiệp Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 0 LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng theo cách nhìn là vô tận. Tuy nhiên nguồn năng lượng mà còn người có thể khai thác hiện nay đang trở lên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới. Đó là bởi vì để có năng lượng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp phải trải qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến vận chuyển và phân phối. Các công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí v ề tài chính, kỹ thuật và các ràng buộc xã hội. Hiệu suất các công đoạn kể từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng nói chung là thấp. Vì vậy đề ra, lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi năng lượng từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối để đát hiệu quả kinh tế cao nhất và cũng là nhiệ m vụ của con người chúng ta. Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như than đa, dầu, khí đốt, thuỷ năng… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năng bởi các nhà máy nhiệt điện… thì việc củng cố xây dựng và dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện v ề mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi đi vào thực tế làm việc. Với yêu cầu như vậy đồ án tốt nghiệp được hoàn thành với nội dung gồm 6 chương, các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy đề ra các phương án nối điện, tính toán kinh tế - k ỹ thuật, so sánh lựa chọn phương án tối ưu và chọn các khí cụ điện cho phương án đã lựa chọn. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 1 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY Chất lượng điện năng là 1 yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích lu ỹ lên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lự a chọn được những phương án nối điện hợp lý. Dảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép đúng công suất mà MBA và phân bố tối ưu công suất giũa các tổ máy phát điện trong cùng 1 nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy với nhau. 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy thuỷ điện gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có P =50 MW Chọn máy phát điện đồng bộ có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đương n v/ph s MVA p MW U KV cosφ I KA X” d X’ d X d TB Ф-50-2 3000 62,5 50 10,5 0,8 5.73 0,135 0,3 1,84 1-2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Điện năng là một dạng năng lượng không dự trữ được nên việc sản suất và tiêu thụ phải luôn cân bằng để đảm bảo chất lượng điện năng do nhà máy sản xuất ra, phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải và điện năng do tổn thất. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 2 Hiên nay điện năng tiêu thụ của phụ tải là luôn luôn thay đổi ,vì vậy ta phải biết được biểu đồ phụ tải rồi từ đó có thể chọn các phương án vận hành hợp lý nhằm đảm bảo độ tin cậy của việc cung cấp điện va các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật khác . Do đó phải tính toán phụ tải và cân bằng công suất la nhiệm vụ thiết yế u khi thiết kế nhà máy điện. Từ bảng biến thiên phụ tải ở các cấp điện áp và hệ số cosφ đã cho ở trên ta xác định được công suất phụ tải ở từng thời điểm khác nhau. Theo công thức tb PPt tS .cos.100 max%. )( ϕ = Trong đó : S(t):Công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t (MVA) P max :Công suất tác dụng cực đại của phụ tải (MW) Cosφ tb : Hệ số cosφ trung bình của phụ tải a) Phụ tải của nhà máy : Nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện có tổng công suất định mức là P NMđm =200 MW cung cấp cho phụ tải và tự dùng với hệ số cosφ=0,85 - Phụ tải nhà máy tại từng thời điểm được xác đinh theo công thức : S NM (t) = ϕ cos100 %*. x PP dmMNMN Trong đó S NM(t) : Công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t P NM% : Công suất tác dụng của nhà máy tính theo phần trăm tại thời điểm t (MW) P NMđm :Công suất định mức của nhà máy ( MW) Cosφ :Hệ số công suất của nhà máy khi P NM %=80% ta có 8,0x100 200x80 S )t(M.N = kết qủa tính toán ở bảng 1-a và đồ thị 1-a B ảng 1-a Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 P NM % 80 80 80 80 90 90 100 100 90 90 80 S NM 200 200 200 200 225 225 250 250 225 225 200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 3 đồ thị 1-a S NM (MVA) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) b. Phụ tải tự dùng của nhà máy . Để cho các tổ máy hoạt động bình thường thì phần điện tự dùng la rât quan trọng , ở nhà máy nhiệt điện thì khoảng 40% công suất tự dùng là cố định còn 60% là thay đổi theo phụ tải .Việc xác định phụ tải tự dùng của nhà máy theo công thức : ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + ϕ α = dm.M.N M.NNM TD S )t(S .6,04,0 Cos.100 P%. )t(S Trong đó : S TD (t) : Phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA) S NMđm : Công suất định mức của toàn nhà máy (MVA) 62,5 x 4=250 S NM : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t (MVA) 225 225 200 200 250 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 4 α% : Số phần trăm tự dùng α%=8% Khi S NM (t)=200 (MVA) )MVA(17,17 250 200 x6,04,0 82,0x100 200x8 S TD = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ += Kết qủa tính toán cho ở bảng 1-b và đồ thị 1-b Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S NM (t ) 200 200 200 200 225 225 250 250 225 225 200 S TD 17,17 17,17 17,17 17,17 19,32 19,32 21,46 21,46 19,32 19,32 17,17 đồ thị 1-b S TD (MVA) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) c. Phụ tải điện áp máy phát Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải điện áp máy phát gồm 3 đường dây kép,mỗi đường dây là 3MW dài 3 Km 4 đường dây đơn, mỗi đường dây là 2MW dài 3 Km Điện áp máy phát (phụ tải địa phương ) tại từng thời điểm được tính 19,32 19,32 21,46 17,17 17,17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 5 ϕ = cos P x 100 p S maxdPdP )t(DP Trong đó : S dP(t) : Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t (MVA) P dPmax : Phụ tải địa phương cực đại (MW) P dP max = 17(MW) P dP% : Phụ tải địa phương tính theo % so với P dP max *cosφ =0,86 Khi P dP = 70% P F (t)= MW9,1117. 100 70 P. 100 %P max == )MVA(84,13 86,0 17 * 100 70 cos P * 100 p S maxdPdP )t(DP == ϕ = Kết quả tính toán ở bảng 1-c và đồ thị 1- Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S dP % 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80 S dP (t) 15,82 15,82 15,82 13,84 13,84 15,82 17,79 17,79 17,79 17,79 15,82 P F (t) 13,6 13,6 13,6 11.9 11.9 13,6 15,3 17 15,3 15,3 13,6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 6 đồ thị 1-c S D 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) d. Phụ tải trung áp 110 KV Phụ tải trung áp với P max =90MW, cosφ=0,84 Gồm 1 đường dây kép 60(MW) và một đường dây đơn là 30 (MW) Phụ tải trung áp tại từng thời điểm được tính theo công thức ϕ = cosx100 xP%P )t(S maxT T Trong đó : S T (t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm t(MVW) P Tmax : Phụ tải cực đại điện áp trung áp P T % : Phụ tải trung áp tính theo % với P Tmax cosφ= 0,84 Khi P T %=80 ; )MVA(71,85 84,0 90 x 100 80 )t(S T == Kết quả tính toán cho ở bảng 1-d và đồ thị 1-d Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S đp 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 19,77 17,79 17,79 15,82 15,82 13,84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 7 % S T(t) 96,42 96,42 85,71 85,71 96,42 96,42 107,14 96,42 96,42 85,71 85,71 đồ thị 1-d S T(t) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) e. Công suất của hệ thống S VHT(t) = S NM(t) - (S TD +S ĐP +S t ) Khi t=0-4h S VHT(t) = 200-(17,17+15,82+96,42)=70,59(MVA) Kết quả tính toán cho ở bảng 1-e và đồ thị 1-e Bảng 1-e Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S NM 200 200 200 200 225 225 250 250 225 225 200 S Đp 15,82 15,82 15,82 13,84 13,84 15,82 17,79 17,79 17,79 17,79 15,82 S TD 17,17 17,17 17,17 17,17 19,32 19,32 21,46 21,46 19,32 19,32 17,17 S T(t) 96,42 96,42 85,71 85,71 96,42 96,42 107,14 96,42 96,42 85,71 85,71 S VHT(t ) 70,59 70,59 81,30 83,28 95,42 93,44 103,61 122,35 91,47 102,18 81,30 g. công suất của thanh góp S TGcao =S VHT(t) 107,14 96,42 96,42 96,42 85,71 85,71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 8 [...]... −8,93(MVA) 2 ] Khi t= 0-4 h + Công suất cuộn hạ SHB1 = SHB2= SCB1 +STB1= SCB2 +STB2 Khi t= 0-4 h SHB1 = SHB2=35,30+ (-8 ,93)= 26,37(MAV) α Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau: Giờ 0-4 4-6 6-8 8-1 0 1 0-1 2 1 2-1 4 1 4-1 6 1 6-1 8 1 8-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 B1=S B2 35,30 35,30 40,65 41,64 47,71 46,72 51,81 56,18 45,74 51,09 40,65 STB1=STB2 -8 ,93 -8 ,93 -1 4,29 -1 4,29 -8 ,93 -8 ,93 -3 ,57 -8 ,93 -8 ,93 -1 4,29 -1 4,29 26,37 26,37 26,36... ∆AbộB3=∆AB4=[0,059+0,245.( 57,14 2 ) ]x8760=2282,35MWh 63 2 Máy biến áp tự ngẫu Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1,B2 đợc tính theo công thức : - AB1=∆AB2=∆P0t+ 365 Σ[∆PN-CSci2+∆PN-TSTi2+∆PN-H.SHi2] t 2 Trong đó : 20 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ∆PN-C-T=0,26(MW) + ∆PN-C-H=∆PN,T-H=1 ∆PN,C-T=0,13(MW) ∆P0= 65KW=0,065MW Trong công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trên thì ∆PNC, ∆PNT,... trí máy phát μF- MBA cân đối với phụ tải số lượng máy biến áp ít do đó vận hành dễ nhưng so với phương án 1 thì có nhược điểm thiết bị phân phối điện áp máy phức tạp, có số lượng máy biến áp giảm so với các phương án trước c) phương án 3 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện Phương án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp Nhưng so với phương án 1 thì có nhược điểm là máy biến áp phía... dụng đến 3 loại máy biến áp nhưng lại tránh được công suất tải qua hai lần máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu cuối cùng ta thấy phương án 1 và hai có nhiều ưu điểm hơn ta giữ lại để so sánh kinh tế kỹ thuật 13 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP Trong nhà máy điện, máy biến áp là một thiết bị quan trọng nó đảm bảo sự cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời nó... hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp 4 Phụ tải trung áp STmax= 107,14MVA; STmin=85,71MVA, SVF = 62,5MVA ST = 107,14 =1,25 MVA 85,71 Do đó ta ghép 1 đến hai bộ μF-MBA hai cuộn dây và thanh góp trung 10 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP a Phương án 1 HT 110KV 220KV B1 ∼ ∼ F1 B4 B3 B2 F3 F2 ∼ ∼ b Phương án 2 HT 220KV 110KV B3 B2 B1 10,5K ∼ F1 ∼ F2 ∼ F3 ∼ 11 F4 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT... như sau: 22 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP B1 B2 SquaB SquaK 1S Td 2 ∼ 1S UF 2 1 SUF 2 F1 ∼ 1 S 2 Td F2 SB = Kqt α Sđm = 1,4 0,5 100 = 70 (MVA) SquaK = Sb + = 70 + 1 1 S T max + S V max − SđmF 4 2 1 1 21,46 + 19,77 - 62,5 = 22,75 MVA 4 2 c Khi sự cố 1 máy phát (F1 hoặc F2) B1 B2 SquaB SquaK 23 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khi SVfmax = 19,77 (MVA) SquaB = = 1 1 (SđmMF - SVfmax - S Td max... tính toán trên ta có tổn thất điện hàng năm trong MBA của phương án 1 là: 21 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ∆A1=∆A(B1,B2)+∆A(B3,B4)=2∆AB1+2∆AB3 =3x1072,68+2x2282,35=6710,06(MWh) 2.3a Chọn kháng phân đoạn a Phân bố công suất - Kép đi từ hai phân đoạn - Ưu tiên phụ tải phân đoạn giữ nếu có 3 phân đoạn - Lấy đối xứng ∼ 4 đơn ∼ 3 kép 4 đơn b Chọn kháng phân đoạn + Tính dòng cưỡng bức qua kháng - Khi.. .Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sơ đồ phụ tải toàn nhà máy SVHT (MVA) SĐP + STD + SVHT + ST +SMN SĐP + HT ST SĐP + STD STD SĐP 15,82 0 2 4 13,84 6 8 17,7919,77 15,82 10 12 14 16 18 17,79 20 22 24 t(h) 1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Đây là nhiệm vụ chính trong thiết kế nhà máy điện Một phương án nối dây được coi là tối ưu khi phương án đó đáp ứng được nhiều yêu cầu như sơ đồ đơn giản... mức của máy phát Chọn máy biến áp liên lạc Các máy biến áp liên lạc là các máy biến áp tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải vì nếu ta điều chỉnh điện áp bằng kích thích từ máy phát sẽ không đảm bảo yêu cầu Điều kiện chọn : SđmB ≥ 1 × Sthừa α Trong đó: α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu α=0,5 14 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Căn cứ vào các điều kiện ta chọn các máy biến áp cho từng phương án như... Phương án1 1 Sơ đồ HT 110KV 220KV B1 ∼ ∼ F1 B4 B3 B2 F3 F2 ∼ ∼ 2.1a Chọn máy biến áp a) Chọn máy biến áp bộ Để vận hành thuận tiện và kinh tế ,các máy biến áp B3 và B4 được nối theo sơ đồ bộ và chọn theo điều kiện sau : SB3đm=SB4đm>SFđm=62,5MVA Tra bảng chọn máy biến áp loại TДЦ 63 (sách thiết kế nhà máy) bảng tham số MBA Loại Sđm MVA UC KV UH KV P0 KW PN KW UN% IN% Giá VNĐ 15 Nhà máy thủy điện ĐỒ ÁN TỐT . 96,42 96,42 85,71 85,71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy thủy điện 9 Sơ đồ phụ tải toàn nhà máy . 8,0x100 200x80 S )t(M.N = kết qủa tính toán ở bảng 1-a và đồ thị 1-a B ảng 1-a Giờ 0-4 4-6 6-8 8-1 0 1 0-1 2 1 2-1 4 1 4-1 6 1 6-1 8 1 8-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 P NM % 80 80 80 80