Đồ Án môn học Đồ Án hệ thống Điện Đề tài thiết kế phần Điện nhà máy nhiệt Điện

Việc tính toán,xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệthống điện cực kì quan trọng, là cơ sở giúp chúng ta xây dựng được bảng phân phối vàc

Chọn phương án nối dây 1 Phương án 1 (Sơ đồ 1) 2 Phương án 2 (Sơ đồ 2) 2.2 Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu 2.3 Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối công suất cho các máy biến áp 2.3.1 Chọn công suất máy biến áp 2.3.2 Phân phối công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp: 2.3.3 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 2.4 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2.4.1 Phương án 1 2.4.2 Phương án 2 CHƯƠNG 3

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện

Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho đảm bảo các yêu cầu sau:

- Với cấp điện áp trung là 110kV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn lớn hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc lại tự ngẫu

- Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 kV vì phụ tải cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát

- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát - máy biến áp, nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vượt quá 15% công suất của bộ

- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

- Sơ đồ nối điện chính của nhà máy gồm có 3 cấp điện áp là 10,5kV, 110kV, 220kV nên để liên lạc giữa các cấp điện áp ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu vì trung tính của lưới trung áp và cao áp cùng nối đất trực tiếp

- Vì công suất phát lên hệ thống của nhà máy rất lớn so với công suất dự trữ quay của hệ thống nên ta sử dụng hai máy biến áp liên lạc

Theo đề tài: UC = UHT = 220kV

UT = 110kV ; STmax / STmin = 78,65 / 47,19 MVA

UH = UMF = 10,5kV; SĐPmax / SĐPmin = 42,68 / 25,61 MVA

Ta có: SCmax  3S MF  (S Tmin S ĐPmin )  368,75  (47,19  25,61)  133,45 MVA

SCmin  3S MF  (S Tmax S ĐPmax )  368,75  (78,6542,68)  84,92 MVA

68 , 75 =1 ,24 a: số máy phát lên MBA trực tiếp về cao áp.

68 , 75 +1 =1 , 62 b: số máy phát lên TBPP hạ áp của MBA liên lạc.

68 , 75 = 0 , 69 c: số máy phát lên MBA trực tiếp về trung áp.

Vì UT = 110 kV nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu thay cho máy biến áp 3 cuộn dây.

Từ kết quả đã tính được ta nêu ra một số sơ đồ cấu trúc như sau:

Bảng 2.1 Các sơ đồ cấu trúc có thể sử dụng trong nhà máy nhiệt điện.

- Dùng 3 MBA tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp.

 Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong mọi trường hợp, độ tin cậy cũng như sự liên lạc giữa các cấp điện áp với nhau và giữa nhà máy với hệ thống.

 Cùng 1 loại máy biến áp nên dễ dàng trong quá trình vận hành.

 Số lượng MBA bằng số lượng nguồn nên nhà máy dễ dàng vận hành linh hoạt, kinh tế

 Khi 1 MBA tự ngẫu bị sự cố, không những mất công suất máy phát nối vào nó mà việc truyền tải công suất thừa hoặc thiếu phía trung áp sẽ bị hạn chế.

 Số lượng máy biến áp tự ngẫu nhiều => làm cho dòng ngắn mạch lớn.

 Nhiều hơn 2 MBA tự ngẫu nên sơ đồ thiết bị phân phối sẽ rất phức tạp.

Hình 2.1 Sơ đồ nối điện phương án 1.

- Dùng 1 bộ máy phát – máy biến áp F1 - B1 nối bộ phía cao áp.

- Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp.

 Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong mọi trường hợp, độ tin cậy cũng như sự liên lạc giữa các cấp điện áp với nhau và giữa nhà máy với hệ thống.

 Ít loại máy biến áp nên dễ dàng vận hành.

 Số lượng MBA bằng số lượng nguồn nên nhà máy dễ dàng vận hành linh hoạt, kinh tế

 Khi 1 MBA tự ngẫu bị sự cố, không những mất công suất máy phát nối vào nó mà việc truyền tải công suất thừa hoặc thiếu phía trung áp sẽ bị hạn chế.

 Số lượng MBA tự ngẫu nhiều làm cho dòng ngắn mạch lớn.

 Nhiều hơn 2 MBA tự ngẫu nên sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp.

Hình 2.2 Sơ đồ nối điện phương án 2.

2.2 Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu.

Các phương án đã nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật tuy nhiên mỗi phương án đều có những ưu nhược điểm riêng Do đó cần phải phân tích kĩ sơ bộ để loại trừ phương án ít được sử dụng và giữ lại các phương án thông dụng nhất, sau đó tính toán cụ thể tìm ra phương án tối ưu.

Qua phân tích ưu và nhược điểm của 2 phương pháp, ta nhận thấy phương án 1 và phương án 2 đảm bảo về mặt kỹ thuật, tính kinh tế hơn so với các phương pháp còn lại Vì vậy ta chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán cho các phần tiếp theo.

2.3 Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối công suất cho các máy biến áp.

2.3.1 Chọn công suất máy biến áp.

Máy biến áp là 1 thiết bị chính trong nhà máy điện,vốn đầu tư máy biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của nhà máy điện, vì vậy chọn số lượng máy biến áp và công suất định mức của chúng là việc làm rất quan trọng Trong thiết kế nhà máy điện, ta luôn luôn mong muốn công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để giảm tổn thất điện năng nhưng vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh công suất của chúng. Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là chọn công suất định mức của máy biến áp lớn hơn hoặc bằng công suất cực đại, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải.

- Chọn bộ máy phát - máy biến áp F1 - B1 2 cuộn dây ( phía thanh góp 220kV):

SđmB1 ≥ SđmF = 68,75 MVA Vậy ta chọn máy biến áp TД Sđm= 70 MVA (Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS.TS Huỳnh Đức Hoàn trang 240) có các thông số sau:

Bảng 2.2 Thông số máy biến áp 2 cuộn dây phía 220kV.

Cấp điện áp khu vực Loại

MVA Điện áp khu vực (KV)

- Chọn bộ máy phát – máy biến áp F3 – B3 2 cuộn dây (phía thanh góp 110kV):

Vậy ta chọn máy biến áp ONAF Sđm= 80 MVA (Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS.TS Huỳnh Đức Hoàn trang 238) có các thông số như trong bảng 2.3.

Bảng 2.3 Thông số máy biến áp 2 cuộn dây phía 110kV.

Cấp điện áp khu vực Loại

MVA Điện áp khu vực

- Chọn bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu:

 SđmF1: là công suất định mức của máy phát F1

 α : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.

Như vậy, công suất của máy biến áp liên lạc B2 , B3 là:

Chọn các đại lượng cơ bản: 4.2 Chọn điểm ngắn mạch tính toán: 4.3 Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối 4.4 Lập sơ đồ thay thế và tính toán ngắn mạch 4.5 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy: 4.6 Sơ đồ nối điện chính của nhà máy: KẾT LUẬN

- Công suất cơ bản: Scb = 1000 MVA

- Điện áp cơ bản: Lấy theo từng cấp và chọn bằng điện áp trung bình định mức của cấp ấy.

 Cấp điện áp 220 kV → Ucb = 230 kV

 Cấp điện áp 110 kV → Ucb = 115 kV

 Cấp điện áp 10,5 kV → Ucb = 10,5 kV

 Dòng điện cơ bản cấp 10,5 kV:

 Dòng điện cơ bản cấp 110 kV:

 Dòng điện cơ bản cấp 220 kV:

4.2 Chọn điểm ngắn mạch tính toán.

SVTH : Nguyễn Quí Đô 53 Lớp : Kỹ Thuật Điện K44A Đồ án môn học Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

- Cấp điện áp 220kV: ta chọn điểm ngắn mạch N1 trên thanh góp 220kV, nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy

 Tác dụng: Dùng để chọn và kiểm tra khí cụ điện và dây dẫn các mạch phía cao áp.

- Cấp điện áp 110kV: ta chọn điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110kV, nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy.

 Tác dụng: Dùng để chọn và kiểm tra khí cụ điện và dây dẫn các mạch phía trung áp.

- Cấp điện áp 10,5kV: Nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát cần tính 2 điểm ngắn mạch N2 và N222’ Sau đó so sánh 2 giá trị dòng điện ngắn mạch trên,lấy trị số lớn hơn để chọn khí cụ điện Chọn điểm ngắn mạch N4 dùng để chọn và kiểm tra các khí cụ điện mạch tự dùng và mạch đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát Nguồn cung cấp gồm tất cả máy phát của nhà máy và hệ thống.

 Tác dụng: Dùng để chọn và kiểm tra khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc.

- Nguồn cung cấp cho điểm N3 gồm các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát F3 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ chỉ riêng máy phát F1.

Sơ đồ dùng để tính toán ngắn mạch tương ứng với lúc tất cả các máy phát và hệ thống đang vận hành, riêng điểm N3 chỉ có máy phát F3 làm việc, điểm N3’ máy phát F3 nghỉ các máy phát còn lại làm việc bình thường

- Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế:

 Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán:

Hình 4.1 Sơ đồ nối điện và tính toán ngắn mạch.

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch.

4.3 Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối.

- Điện kháng hệ thống là:

- Điện kháng đường dây nối với hệ thống:

- Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B3:

- Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B1:

- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2:

4.4 Lập sơ đồ thay thế và tính toán ngắn mạch

Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Đặt: X1 = XHT + XD = 0,23 + 0,412 = 0,642

Ngắn mạch tại điểm N1 có tính chất đối xứng nên ta có:

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N 1

Hình 4.4 Sơ đồ thay thế rút gọn tính ngắn mạch tại N 1

Ghép các nguồn phía nhà máy ta có:

Hình 4.5 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch điểm N 1

- Điện kháng tính toán nhánh hệ thống:

1000= 1,61 Tra đường cong tính toán (Tr.48 Sách thiết kế PĐ NMĐ&TBA – PGS.TS Phạm Văn Hòa) ta có:

0,64 ; 0,69 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp:

I HT '' =I }} rsub {*} {{S} rsub { HT }} over {sqrt {3} {U} rsub {dm }} =0,64 {2500} over {sqrt {3} 230 } =4 ,01 ¿ ¿ kA

- Điện kháng tính toán phía nhà máy:

1000 = 0,18 Tra đường cong tính toán (Tr.48 Sách thiết kế PĐ NMĐ&TBA – PGS.TS Phạm Văn Hòa) có:

Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy cung cấp:

I NM '' = I }} rsub {*} {{S} rsub {NM }} over {sqrt {3} {U} rsub {dm }} =3 ,3 {3.68,75} over {sqrt {3} 230 } =0,68 ¿ ¿ kA

√ 3 230 =0,48 kA Dòng điện ngắn mạch tổng tại N1:

= 4,33 + 0,48 = 4,81 kA Dòng điện xung kích tại N1:

Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát của nhà máy thiết kế và hệ thống.

Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của diểm N1 ta rút gọn cho điểm ngắn mạch N2.

X12 = X11 //X8 Biến đổi Y( X1, X9 , X10 ) thành sơ đồ tam giác hở (X13, X14)

Vì XttHT > 3 nên ta áp dụng công thức:

3 , 53 = 0 , 28 Đổi ra đơn vị có tên ta được:

1000 = 0,20kA Tra đường cong tính toán ta có:

- Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy cung cấp:

I NM '' = I }} rsub {*} {{S} rsub {NM }} over {sqrt {3} {U} rsub { dm }} =2 ,88 {206,25} over {sqrt {3} 115 } =2,98 ¿ ¿kA

- Dòng điện ngắn mạch tổng tại N2:

- Dòng điện xung kích tại N2:

Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát

X 9 X10 Hình 4.9 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N 3

Biến đổi Y(X1, X9, X10) thành sơ đồ tam giác hở (X11, X12) bỏ qua nhánh cân bằng:

Biến đổi Y(X13, X12, X6) thành sơ đồ tam giác hở (X14, X15) bỏ qua nhánh cân bằng:

Vì XttHT >3 nên áp dụng công thức:

19 , 15 = 0,052 Đổi ra đơn vị có tên ta được :

1000 = 1,378 Tra đường cong tính toán ta có:

- Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy cung cấp:

I NM '' = I }} rsub {*} {{S} rsub {NM }} over {sqrt {3} {U} rsub {dm }} =0,545 {3.68,75} over {sqrt {3} 10 ,5 } =6 ,18 ¿ ¿kA

- Dòng điện ngắn mạch tổng tại N3:

- Dòng điện xung kích tại N3:

Nguồn cung cấp chỉ có máy phát F3.

Hình 4.12 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N 3 ’. Điện kháng tính toán:

Xtt = XF = 1,79 = 0,123 Tra đường cong tính toán ta có:

Dòng điện ngắn mạch tại điểm N3 ’ là: kA kA Dòng điện xung kích tại N3 ’:

Dòng điện Điểm ngắn mạch I’’(kA) I ∞ (kA) I xk (kA)

Bảng 4.1.Kết quả tính toán ngắn mạch

4.5 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy:

Hình 4.13 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện.

4.6 Sơ đồ nối điện chính của nhà máy

Hình 4.14 Sơ đồ nối điện chính của nhà máy nhiệt điện.

Sau một khoảng thời gian làm đồ án môn học với đề tài “Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện” với sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy trong khoa và đặc biệt là thầy PGS TS Huỳnh Đức Hoàn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học. Đồ án của em gồm 4 chương với mỗi chương là các đề mục phù hợp với nội dung từng chương.

Bản thân em đã nỗ lực, cố gắng trong suốt quá trình làm đồ án môn học của mình để hoàn thành, xong trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô.

Một lần nữa em xin cảm ơn thầy!

Tiêu đề	Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Tác giả	Nguyễn Quí Đô
Người hướng dẫn	PGS.TS. Huỳnh Đức Hoàn
Trường học	Trường Đại Học Quy Nhơn
Chuyên ngành	Đồ Án Hệ Thống Điện
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2025
Thành phố	Quy Nhơn

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	1,62 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] PGS.TS Huỳnh Đức Hoàn, Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp (phần điện), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2016	Khác
[2] Nguyễn Hữu Khái, Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp (phần điện), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2006	Khác
[3] Nguyễn Văn Đạm, Mạng Lưới Điện. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2005	Khác
[4] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2010	Khác
[5] PGS.TS Lã Văn Út, Ngắn mạch trong hệ thống điện. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2002	Khác
[6] TS. Ngô Minh Khoa, Giáo trình Ngắn mạch trong hệ thống điện	Khác
[7] PGS.TS Phạm Văn Hòa, Sách thiết kế Phần điện nhà máy điện & trạm biến áp	Khác