đồ án môn học nhà máy điện

LỜI MỞ ĐẦU******* Điện năng là một phần không thể thiếu trong tất cả các lĩnh vực, từ côngnghiệp cho tới đời sống sinh hoạt, Trong nền kinh tế đang phát triển, ngành côngnghiệp điện năng

LỜI MỞ ĐẦU

*******

Điện năng là một phần không thể thiếu trong tất cả các lĩnh vực, từ côngnghiệp cho tới đời sống sinh hoạt, Trong nền kinh tế đang phát triển, ngành côngnghiệp điện năng càng đóng một vai trò quan trọng hơn bao giờ hết, Để xây dựngmột nền kinh tế phát triển thì không thể thiếu một nền công nghiệp điện năng vữngmạnh, do đó khi quy hoạch phát triển các khu dân cư, đô thị hay các khu côngnghiệp… thì cần phải hết sức chú trọng vào phát triển mạnh điện, hệ thống điện ở đónhằm đảm bảo cung cấp điện cho các khu vực đó, Hay nói cách khác, khi lập kếhoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước mộtbước, thoả mãn nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt mà còn cho sự phát triểntrong tương lai,

Khi xã hội phát triển, rất nhiều các nhà máy được xây dựng, việc quy hoạchthiết kế các nhà máy điện và các trạm biến áp…là một công việc vô cùng quan trọng,

Để thiết kế được một hệ thống điện trong các nhà máy điện và trạm biến áp một cáchhợp lý, an toàn và đảm bảo độ tin cậy cao đòi hỏi người kỹ sư điện phải có đượctrình độ và khả năng thiết kế, Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức tiếpthu được trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đểu được giao đồ ánmôn nhà máy điện để thiết kế phần điện trong nhà máy điện, Quá trình thực hiện đồ

án giúp chúng ta có hiểu biết tổng quan nhất về hệ thống điện cũng như các thiết bịtrong hệ thống,

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Văn Hoà, cùng toàn thể các thầy

cô trong khoa Hệ thống điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án,

Hà Nội, ngày 23 tháng 8 năm 2009,

SINH VIÊN

Nguyễn Thị Mai Lan

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT, ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG

ÁN NỐI DÂY

*******

Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệthống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng, Công suất do nhàmáy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải, Trong thực tế lượngđiện năng luôn thay đổi do vậy người ra phải dùng phương pháp thống kê dự báo lậpnên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điệnphù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện…Đồ thị phụ tải còn giúp ta chọn đúngcông suất máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữacác nhà máy khác,

1.1 Chọn máy phát điện

Theo đề bài yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy cócông suất là 50 MW, Tra bảng 1,1 trang 113 - Thiết kế phần điện nhà máy điện vàtrạm biến áp của PGS-TS Phạm Văn Hòa, ta chọn máy phát loại TB-50-3600 có cácthông số như bảng dưới đây:

1.2 Tính toán cân bằng công suất

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải cáccấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosϕ của

từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suấtbiểu kiến.Các tính toán được trình bày như sau:

1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức:

Stnm(t)- công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

P%(t)- phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

cosϕ- hệ số công suất định mức mủa MF

Sđm∑ - tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy

Đồ thị phụ tải

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

2 Đồ thị phụ tải tự dùng

Công suất tự dùng của nhà máy NĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Như dạng nhiên liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy… công suất tự dùngchiếm khoảng 5-15% tổng công suất phát, Công suất tự dùng gồm có 2 thành phần là:

• Thành phần không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm 40%

• Phần còn lại phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm 60%

Theo bài ra lượng điện phần trăm tự dùng là α = 8%ta xác định phụ tải dùng củanhà máy theo công thức:

α - lượng điện phần trăm tự dùng

cosϕTD - hệ số công suất phụ tải tự dùng

n- số tổ MF

PđmF, SđmF - công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của một tổ MF

Stnm(t)- công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

Số liệu ban đầu: α =8%, cosϕ=0,83

STD(0÷4) = 8 5.50 .(0, 4 0,6. 250 ) 21, 20

100 0,83 + 5.62,5 = MVA

Tương tự cho từng mốc thời gian ta có bảng số liệu

Trong đó:

s(t)- công suất phụ tải tại thời điểm t

pmax- công suất max của phụ tải

cosϕ- hệ số công suất

p%(t)- phần trăm công suất phụ tải thời điểm t

♦ Đối với phụ tải địa phương

Số liệu ban đầu: U = 10,5 kV, Pmax = 10MW, cosϕ=0,85

Bảng số liệu tính toán

Đồ thị phụ tải các cấp

♦ Đối với phụ tải cấp điện áp máy trung

Số liệu ban đầu: U = 110kV, Pmax = 120MW, cosϕ=0,89

Ta có bảng số liệu tính toán

107,8 7

107,8 7

121,3 5

121,3 5

134,8 3

121,3 5

121,3 5

SVHT(t)- công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Stnm(t)- công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

SĐP(t)- công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t

SUT(t)- công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

Thay số liệu vào tính toán ta có được bảng sau theo từng mốc thời gian :

107,8 7

107,8 7

121,3 5

121,3 5

134,8 3

121,3 5

121,3 5

107,8

7 107,87

S VHT 98,04 98,04 111,52 112,69 129,02 127,84 142,98 155,29 156,47 140,15 141,32

Đồ thị công suất phát về hệ thống

1.3 Xây dựng các phương án nối dây

1 Cơ sở để đề xuất các phương án nối dây

Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toànnhà máy ta có bảng tổng kết công suất sau :

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần đến thanh góp điện áp

MF, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực MF, phía trên máy cắt của MBAliên lạc Vậy lúc đó, giả thiết phụ tải địa phương lấy điện từ đầu cực 2 tổ MF, ta có:

Khi có cấp điện áp ( điện áp MF, điện áp trung, điện áp cao) thỏa mãn 2 điều kiện:

+ Lưới điện áp phía cao áp (220kV), điện áp phía trung áp (110kV) đều là trung tính trực tiếp nối đất

α = − = − =

⇒ Dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc

Phụ tải phía điện áp trung SUTmax /SUTmin=134,83/107,87 MVA,

Mà công suất 1 tổ máy là 62,5MVA

⇒ có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp phía trung.

Từ những nhận xét trên, ta đưa ra các phương án như sau:

Phương án 1

Phương án 2

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

*******

2.1 phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

1 MBA 2 cuộn dây

Công suất bộ MF-MBA 2 cuộn dây

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Công suất định mức được chọn theo công thức :

MBA

MBA

số

LoạiMBA

MBA

số

LoạiMBA

b Sự cố

 Sự cố 1: hỏng B4 tại S max =134,83 MVA

Khi đó ứng với thời điểm t =(14÷16)

SVHT =142,98 MVA

SĐP= 10,59 MVA + Điều kiện kiểm tra quá tải khi sự cố

2.Kqtsc 5 max

⇒ 2.1,4.0,5.125+ 57,68 =250,68 ≥ 134,83 MVA (đạt yêu cầu)

+ Phân bố công suất khi sự cố

Công suất cấp trung, hạ và cao của MBA tự ngẫu:

SCH = 52,385 < Kqtsc α SđmTN= 1,4.0,5 125 = 87,5MVA

⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

Ta có công suất về hệ thống lúc này là 142,98 MVA, vậy công suất thiếu là:

Sthiếu = SVHT - Sbộ - 2.SCC = 142,98 - 57,68 - 2 13,81 = 57,68 MVA

Sthiếu =57,68 MVA < SDPHT = 100MVA

 Sự cố 2: hỏng máy biến áp TN 2 tại SUT max =134,83 MVA

Ứng với thời điểm t =(14÷16)

SVHT =142,98 MVA

SĐP= 10,59 MVA

Điều kiện kiểm tra quá tải: Kqtsc.α .SđmTN+ 2Sbộ ≥SUTmax

⇒ 1,4.0,5.125+2.57,68= 202,86≥134,83MVA

Phân bố công suất sự cố

SCT = SUTmax - 2.Sbộ = 134,83-2.57,68 = 19,47 MVA

SCH = SđmF - SDPUTmax – STDmax = 62,5 - 10,59 - 24,1 =27,81 MVA

SCC = SCH - SCT = 27,81 - 19,47 =8,34 MVAVậy ở chế độ sự cố phân bố công suất tải từ hạ lên trung lên cao, nên cuộn hạ là nặng

lề nhất

SCH = 27,82 < Kqtsc α SđmTN= 1,4.0,5 125 = 87,5MVA

⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

Ta có công suất về hệ thống lúc này là 142,98 MVA, vậy công suất thiếu là:

Sthiếu = SVHT - Sbộ - SCC = 142,98 - 57,68 -8,34 = 76,96 MVA

Sthiếu =76,96 < SDPHT = 100MVA

Vậy phương án 1 hoàn toàn đảm bảo quá tải bình thường và quá tải sự cố

Loại MBA MVASđm ( kV)UC ( kV)UT ( kV)UH UN% Io%

C-T C-H T-H

b Sự cố

 Sự cố 1: hỏng B4 tại SUT max =134,83 MVA

Khi đó ứng với thời điểm t =(14÷16)

SVHT =142,98 MVA

SĐP= 10,59 MVA + Điều kiện kiểm tra quá tải khi sự cố

2.Kqtsc max

dmB UT

⇒ 2.1,4.0,5.125 =175 ≥ 134,83 MVA (đạt yêu cầu)

+ Phân bố công suất

Công suất bộ MF-MBA 2 cuộn dây:

Ở chế độ sự cố, phân bố công suất từ cao sang trung và hạ sang trung nên trường hợp này cuộn chung mang tải nặng nhất.

Schmax ≈ Max { (SCH(t)+ α SCT(t))}

Schmax = 52,385 + 0,5 67,415 =86,093 < Kqtsc α SđmTN= 1,4.0,5 125 = 87,5MVA

⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

Ta có công suất về hệ thống lúc này là 142,98 MVA, vậy công suất thiếu là:

Sthiếu = SVHT - 2Sbộ - 2.SCC = 142,98 – 2.57,68 - 2 (- 15,03) = 57,68 MVA

Sthiếu =57,68 MVA < SDPHT = 100MVA

 Sự cố 2: hỏng máy biến áp TN 2 tại SUT max =134,83 MVA

Ứng với thời điểm t =(14÷16)

SVHT =142,98 MVA

SĐP= 10,59 MVA

Điều kiện kiểm tra quá tải: Kqt α .SđmTN+ Sbộ ≥SUT

⇒ 1,4.0,5.125+57,68= 145,18≥134,83MVAPhân bố công suất sự cố

⇒ Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

Ta có công suất về hệ thống lúc này là 142,98 MVA, vậy công suất thiếu là:

Sthiếu = SVHT - 2.Sbộ - SCC = 142,98 - 2.57,68 - (- 49,34) = 76,96 MVA

Sthiếu =76,96 MVA < SDPHT = 100MVA

Vậy phương án 2 hoàn toàn đảm bảo quá tải bình thường và quá tải sự cố

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MFĐ- MBA hai cuộn dây

Do MBA mang tải bằng phẳng SBộ = 57,68 MVA trong suốt cả năm nên tổn thất điệnnăng trong máy biến áp hai cuộn dây là:

- MBA trong sơ đồ nối bộ MF-MBA phía trung áp

SCC, SCT’ SCH : công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu

trong khoảng thời gian ti

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH : tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ

∆PNT-H : tổn thất ngắn mạch giữa cuộn trung và cuộn hạ

∆PNC-H : tổn thất ngắn mạch giữa cuộc cao và cuộn hạ

∆PNC-T : tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn trung

ta tính toán cụ thể như sau

Phương án 1