Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Nhiệt Điện

ồ Án Môn Học Thi ết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Nhiệt Điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA: Hệ Thống Điện CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHÃ VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

- Nhu cầu điện năng theo sự phát triển kinh tế của đất nước ngày một tăng , do đó việc phát triển các nhà máy điện là một việc rất cần thiết Việc tìm hiểu nghiên cứu tính toán thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp là điều rất cần thiết

- Có thể nói điện năng luôn sát cánh cùng với sự phát triển của công nghệp hóa hiện đại hóa đất nước, bảo vệ tổ quốc.

- Điện năng giữ một vai trò rất quan trọng , như vậy nghành điện cần phải được sự quan tâm ưu đãi và đầu tư của nhà nước.

- Hiểu rõ thực trạng như vậy , chúng em những sinh viên ngành Hệ

Thống Điện đã và đang tích lũy những kiến thức cơ bản trong quá trình

học tập tại nhà trường , đây chính là nền tảng ,là cơ sở để nghành điện ngày một phát triển

- Đồ án môn học là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học một cách tốt nhất.

- Với đề tài được giao: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện :

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2009

Sinh viên

Nguyễn Đình Huy

Trang 2

ồ Án Môn Học Thi ết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Nhiệt Điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA: Hệ Thống Điện

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHÃ VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Họ Tên : Nguyễn Đình Huy(43)

Lớp : C7LT – H2

Ngành : Hệ Thống Điện

Giáo Vên Hướng Dẫn : ThS Phùng Thị Thanh Mai

Đề số 7:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy x50 (MW)

Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp đện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát:

Trang 3

Tự dùng : α = 7% , Cosφ= 0,8Công suất phát của toàn nhà máy : ghi trên bảng ( Tính theo công suất đặt )

(Bảng biến thiên công suất)

Nội dung tính toán

1 Tính cân bằng công suất , chọn phương án nối dây

2 Tính toán chọn máy biến áp

3 Tính toán ngắn mạch

4 Tính toán kinh tế, kỹ thuật chọn phương án tối ưu

5 Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

6 Tính toán tự dùng

Bản vẽ sơ đồ nối điện chính có cả tự dùng

Giáo viên hướng dẫn

Th.S Phùng Thị Thanh Mai

Chương I

Trang 4

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Khi tính toán thiết kế nhà máy điện thì điều đầu tiên cần chú ý đó là sự cân

bằng công suất giữa lượng điện năng phát ra với lượng điện năng tiêu thụ và lượng điện năng tổn thất

Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi Vì vậy cần phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên sơ đồ phụ tải để từ đó lựa chọn phương thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lí để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế ,

 Phụ tải cấp điện áp máy phát

 Phụ tải cấp điện áp cao 220 (KV)

Trang 5

( ) ( )

S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm (t):

P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm (t):

Cosφ : Là hệ số công suất của phụ tải :

a Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát:

0,8 15

13,953( )

m UP

P

C

α ϕ

S UF(t) 13,95

3

13,953

12,209

17,441

13,953

17,441

15,697

13,953

(Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại )

Đồ thị phụ tải:

Trang 6

 Điện năng tiêu thụ trong một năm của phụ tải:

110,589

0,841 131, 4

n dk m

Phụ tải đường dây bao gồm:

1 kép x 60 MW , 1 đơn x30 MW ( Tính theo %Pmax )

Tính theo công thức ( 1.1 ) và ( 1.2 )

Thời gian từ 0-4(h) : P% = 80% =>α = 0,8

Trang 7

ax (0 4)

0,8 90

85,714( )

m UC

P

C

α ϕ

96,428

107,142

96,428

85,714

Trang 8

am ax

696, 420

0,883 788, 400

n dk m

0,9 150

168,75( )

m NM

P

C

α ϕ

(Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại )

( Đồ thị phụ tải trang sau )

Trang 9

0,887 1314,000

n dk m

d Tính toán phụ tải tự dùng toàn nhà máy:

Với nhà mày nhiệt điện thì điện năng tự dùng rất quan trọng , trong đó điệnnăng dùng để chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt , bơm nước tuần hoàn…vv

Điện năng tự dùng chiếm từ (5 ÷ 8)% tổng điện năng phát ra của toàn nhà máy:

Điện năng tự dùng được tính theo công thức sau:

( ) (0, 4 0,6. TNM t )( )

Trang 10

STNM : Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy

STNM(t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm (t)

Khoảng thời gian từ (0-4)

( ) (0, 4 0,6. TNM t )( )

Trang 11

e Tính toán phụ tải phát về hệ thống:

Nhà máy phải luôn đảm bảo cân bằng công suất:

S VHT(t) = S TNM(t) – S UC(t) – S UF(t) – S td(t) Công thức (1.4)

Trong đó:

S VHT(t) : Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm (t)

S TNM(t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điểm (t)

S UC(t) : Là công suất phụ tả phía cao tại thời điểm (t)

S UF(t) : Là công suất phụ tải cấp điện áp máy phát (t)

S td(t) : Là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm (t)

Trang 14

f Nhận xét:

- Nhà máy cung cấp đủ điện năng cho các loại phụ tải

- Công suất thừa của nhà máy lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi thời điểm, ta có thể cho một tổ máy luôn vận hành với công suất định mức và phát công suất về hệ thống:

1.3Nêu các phương án:

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng , trong thiết kế nhà máy điện sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích thật là lớn lao :

Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp , về số lượng , dung lượng máy bến áp , số lượng máy phát nố vào thanh góp điện áp máy phát,

số máy phát ghép bộ với máy biến áp:

Khi xây dựng phương án nối điện ta cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

Nguyên tắc 1:

Số lượng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thỏa mãm điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất , thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát :

Công suất mỗi bộ máy phát điện , máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quaycủa hệ thống:

Chỉ được ghép bộ máy phát đện – máy biến áp hai dây quấn vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này, có như vậy mới tránh được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu bộ này không phát hết công

suất ,hoặc công chuyển qua hai lần biến đổi sẽ làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp hai cuộn dây :

Trang 15

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:

Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt

ít nhất hai máy biến áp:

Sau khi đã chọn được một số phương án , cần phân tích sơ bộ các phương án

về mắt kỹ thuật và kinh tế để loại trừ một số phương án không rõ ràng bất hợp lí

và chỉ giữ lại các phương án hợp lý:

Qua các nguyên tắc trên ta có các phương án sau:

a Phương án 1:

( Sơ đồ nối điện của phương án 1 )

b Phương án 2:

SV: Nguyễn Đình Huy – C7LT-H2

Trang 16

Sc 220kV

B2

Đ

( Sơ đồ nối điện của phương án 2 )

Đại Học Điện Lực

Trang 17

Chương II

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

VÀ TÍNH TỔN THẤT TRONG MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện , tổng công suất các máy biến áp gấp từ ( 4-5) lần tổng công suất các máy phát điện Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều

Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất:

Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp trước tiên chọn SđmB ≥ Công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện bình thường , sau đó kiểm tra lại điệu kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp

Xác định công suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống Ta lần lượt chọn máy biến áp cho từng phương án

Công suất của máy biến áp: SđmB = 81,083 (MVA)

Vậy ta chọn máy biến áp ATДДTH – 100 có công suất SđmB =100 (MVA)

Trang 18

Do đó ta chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn loại T Д Д-80 có các giá trị

cho trong bảng sau:

b Máy biến áp liên lạc B 2 và B 3

Ta chọn máy biến áp có bộ điều áp dưới tải có công suất định mức được tính theo công thức sau:

UF dmF

th 3

B , 2

2

1S

2

1S

Trang 19

Công suất tải lên cao ( Bảng 10 )

S VHT(t) 57,27

1

46,557

30,863

49,79

4 45,16

43,069

38,089

46,808

39,833

S B1=B2 28,63

5

23,278

15,431

24,89

7 22,58

21,534

19,044

23,404

19,916

Từ kêt quả (bảng 10)ta thấy : SB1=B2max =24,897 (MVA) < 100 (MVA)

Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường

Đối với máy phát và máy biến áp hai cuộn dây ( F1 và B1 ) để thuận tiện cho việc vận hành cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc cả năm :

SB1 = SFđm – STdmax = 62,5 – 1/3.13,125 = 58,125 (MVA)Phụ tải qua hai máy biến áp( B2 ,B3 ) được tính như sau

- Công suất truyền lên cao:

58,125

S VHT(t) 57,27

2

46,557

30,863

49,79

4 45,16

43,069

38,089

46,808

39,833

S CaoB2=B3 0,427 5,784 13,631 4,165 6,482 7,528 10,018 5,658 9,146

Từ kết quả tính được trong (bảng 11)

S Caomax = 13,631 (MVA) < 63 (MVA)

Như vậy máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường:

2.3 Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố:

SV: Nguyễn Đình Huy – C7LT-H2

Trang 20

- Công suất thiêú của phía cao áp là:

SThiếu = SVHTmax – 1,4 SđmB1 = 57,272 – 1,4 100 = -82,728 (MVA)

Ta thấy : SThiếu = -82,728 ( MVA) < SDP(HT) =120 ( MVA)Vậy máy biến áp ta chọn không bị quá tải khi sự cố một máy biến áp:

Sự cố một máy biến áp liên lạc B 2 :

- Công suất thiếu phía cao áp của máy biến áp :

2.4 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp:

P A

Trang 21

S P

T P A

dmB

b N

Trong đó:

T : Là thời gian làm việc của máy biến áp ( T = 8760 h)

Sb : Là phụ tải của máy biến áp trong thời gian TMáy biến áp B1 có các số liệu sau:

dm

N O

) 3 B 2 B

S

P 365 T

P ( 2 A

Trong đó :

Si : Là công suất của máy biến áp trong thòi gian (t)

Máy biến áp B2 , B3 có các số liệu sau:

+ ∆PO = 67 (kW).

+ ∆PN = 300 (kW).

Trang 22

+ Tổn thất điện năng của máy biến áp B2 , B3 là:

2 0,067.8760 365 4,165 2 6,482 4 7,528 2 14,724.10 (MWh)

6310,018 2 5,658 2 9,146 2

Trang 23

Chương III

TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xẩy ra trong hệ thống điện Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua của nhà máy theo điều kiện đảm bảo các yêu cầu ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch ( dòng tính toán ngắn mạch là dòng ngắn mạch 3 pha)

Để đơn giản tất cả các giá trị ta đều tính trong hệ đơn vị tương đối Chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản Ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định

mức trung bình ( U Cb = U tb ) , Công suất cơ bản S cb = 100 ( MVA)

Đã cho: X HT =1 , Công suất hệ thống S đmHT = 3500 (MVA)

Ta có điện kháng tương đối của hệ thống:

100

1 0,02853500

Trang 24

• Điện kháng tương đối của hệ thống:

100

1 0,0285 3500

Trang 27

Sơ đồ có hai cấp biến đổi:

- Phía hệ thống công suất của hệ thống là : SHT = 3500 (MVA)

* 1 1

35000,0738 2,583

100

HT tt

X*tt1 = 2,583 , tại thời điểm (t=0) suy ra( I*1’’ =0,4 )

X*tt1 = 2,583 , tại thời điểm (t=∞) suy ra( I∞1’’ =0,42 ) Dòng ngắn mạch về phía hệ thống:

'' '' (0) *1

3500

HT HT

3500

HT HT

X*tt2 = 0,558 , tại thời điểm (t=∞) suy ra( I∞2’’ =1,7 )

Trang 28

NM NM

187,5

NM NM

Trang 29

2 3

0,654.0,2128

0,1289 0,654 0,2128 0,2128

K F

X X X

2 3

0,654.0,2128

0,12890,654 0,2128 0,2128

X X X

2 3

0,2128.0,2128

0,04190,654 0,2128 0,2128

X X X

Trang 31

F F

Sơ đồ có hai cấp biến đổi:

- Phía hệ thống công suất của hệ thống là : SHT = 3500 (MVA)

* 1 8

35003,961 138,635

100

HT tt

100

dmF tt

Dòng ngắn mạch về phía máy biến áp:

'' '' (0) *2

187,5 3,3 1,5531( )

NM NM

Trang 32

'' '' ( ) 2

187,52,3 1,0825( )

NM NM

Điểm ngắn mạch N3 là điểm ngắn mạch đầu cực máy phát vì thê ta

để nguyên một biến đổi :

X1 = XHT + Xd = 0,0285 +0,0453 = 0,0738

Ta dùng biến đổi Δ( XF2 , XF3 ,Xk ) sang Y( X2 , X3 , X4 )

Trang 33

2 2

X X X

3 3

3 2

0,12890,654 0, 2128 0, 2128

X X X

3 2 4

3 2

0,2128.0,2128

0,04190,2128 0,2128 0,654

X X X

Trang 34

1 5 7

1 5 6

0,31.0, 438

0,08870,31 0, 438 0,782

B B

X X X

5 6 8

X X X

6 1 9

0,782.0,31

0,15840,31 0,782 0, 438

B B

X X X

Trang 35

Do điểm ngắn mạch là đầu cực máy phát, nên ta để nguyên một biến đổi :

Ta có sơ đồ như sau:

Trang 36

Sơ đồ có ba biến đổi:

- Phía hệ thống công suất của hệ thống là : SHT = 3500 (MVA)

* 1 12

3500 0,5678 19,9045

100

HT tt

100

dmF tt

Dòng ngắn mạch về phía nhà máy:

'' '' (0) *2

125

NM NM

125

1, 64 11, 2720( )

NM NM

Trang 37

'' '' (0) *3

62,5

NM NM

62,5

NM NM

I’’

N3(∞) = I’’

HT(∞) + I’’

NM(∞) + INM(∞) = 9,6686 + 11,2720+7,9024 = 28,843 (KA)

Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N1 : Lấy Kxk =1,8

Trang 38

X X X

3 3

3 2

0,12890,654 0, 2128 0, 2128

X X X

3 2 4

3 2

0,2128.0,2128

0,04190,2128 0,2128 0,654

X X X

Trang 39

1 5 6

0,31.0, 438

0,08870,31 0, 438 0,782

B B

X X X

5 6 8

X X X

6 1 9

0,782.0,31

0,15840,31 0,782 0, 438

B B

X X X

Trang 40

Ta có sơ đồ như sau:

Trang 41

Ta có sơ đồ như sau:

Sơ đồ có hai biến đổi:

- Phía hệ thống công suất của hệ thống là : SHT = 3500 (MVA)

* 1 12

3500 0,5678 19,9045

100

HT tt

100

dmF tt

'' '' (0) *2

125

NM NM

Trang 42

'' '' ( ) 2

125

1, 64 11, 2720( )

NM NM

I’’

N3(∞) = I’’

HT(∞) + I’’

NM(∞) = 9,6686 + 11,2720 = 21 (KA)

Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N1 : Lấy Kxk =1,8

I N4 = I N3 – N’3 ( Bảng tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch phương án 1)

Trang 43

N3 Đ ồ Án Môn Học Thi ết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Nhiệt Điện

3.11 Chọn dạng ngắn mạch và điểm ngắn mạch

Ta tính cho trường hợp nặng nề nhất là ngắn mạch 3 pha tại các điểm

N1 , N2 , N3 , N4 như hình vễ sau:

• Điện kháng tương đối của hệ thống:

100

1 0,0285 3500

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	2,46 MB