BÀI tập lớn NMĐ TBA

CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT VÀ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NHÀ MÁY Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với

Trang 1

BÀI TẬP LỚN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Họ và tên: Trần Văn Nhất

MSV: 2017605034

Lớp: Điện 6-K12

GV hướng dẫn: Ninh Văn Nam

Đề tài: Nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất tổng là n x 30 MW gồm n tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 30 MW Các cấp điện áp: 110/35/6 kV

- Phụ tải địa phương

Các số liệu ban đầu: Uđm = 6 kV; Pmax = 5 MW; cosφ

= 0.86

t(h)

Công suất

0 ÷ 7 7 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

- Phụ tải cấp 35 kV

Các số liệu ban đầu: Uđm = 35 kV; Pmax = 20 MW; cosφ = 0.86

t(h)

Công suất

0 ÷ 8 8 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

- Phụ tải toàn nhà máy

Các số liệu ban đầu: Pmax = 60 MW; cosφ = 0.8

t(h)

Công suất

0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

Trang 2

- Công suất tự dùng

Các số liệu ban đầu: α=6%; cosφ = 0.8

1. Chọn máy phát

2. Vẽ đồ thị phụ tải nhà máy

3. Vạch phương án và chọn máy biến áp, kiểm tra quá tải máy biến áp, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

4. Tính toán dòng điện ngắn mạch

5. Tính chọn MC, DCL, BI các cấp điện áp

6. Vẽ sơ đồ nguyên lý

Ghi chú: n lấy như sau: nếu chữ số cuối cùng MSV lẻ thì lấy n= 3, chẵn lấy n=4, khi số cuối cùng MSV bằng 0 lấy n= 5

2 TRẦN VĂN NHẤT

Trang 3

CHƯƠNG 1:

CHỌN MÁY PHÁT VÀ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NHÀ MÁY

Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu dùng điện luôn thay đổi,

vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện

áp, phụ tải phát của hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy Công suất

tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu,

áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp) và chiếm khoảng 5÷8% tổng điện năng phát ra

Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo biểu thức sau: St, Snm

S tdt = α.S nm (0,4+0,6 S t S nm )

Trong đó: Stdt – Phụ tải tự dùng tại thời điểm t

Snm- Công suất đặt của toàn nhà máy

St – Công suất phát ra tại thời điểm t

α – Số phần trăm lượng điện tự dùng

Cần chú ý một số điểm sau:

 Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hàng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của nhà máy lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

 Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại

Trang 4

 Chọn điện áp định mức của máy phát càng lớn thì dòng định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí

cụ điện hơn

Từ các yêu cầu chọn số lượng và công suất của máy phát điện Ta chọn được loại máy phát sau Chọn 4 máy phát điện kiểu TBΦ – 30 – 2, có các thông số như bảng 1

Kí hiệu S

(MVA) (MWP

)

Cos

φ (KV)U (KA)I Điện kháng tươngđối

X’’d X’d Xd

TBΦ – 30 – 2 37,5 30 0,8 10,5 0,125

Bảng 1 Thông số của máy phát điện

Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ở các

hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng

Trong thực tế lượng điện năng tiêu tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải

mà ta có thể lựa chọn các phương án nối điện hợp lý, đảm bảo 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 chọn đúng công suất, phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau

Trong thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp 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 suất biểu kiến nhờ công thức sau:

Trang 5

với Trong đó:

St – là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t (MVA)

Cosφtb – là hệ số công suất trung bình của phụ tải

p% - công suất tác dụng thời điểm t tính bằng % công suất max

Pmax – công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW).cosφđm

2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

PMAX= 30(MW), cosφđm=0,8

Ta có : PNMmax =4x30=120(MVA);

với

Từ đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gianta tính được PNM(t),

SNM(t)

t(h)

Công suất

0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

Bảng 2 Kết quả tính toán phụ tải của nhà máy

Hình 1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy

Phần tự dùng lớn nhất của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của toàn nhà máy với cosφ = 0,8 và được xác định theo công thức sau:

Std(t) = α.Snm.(0,4+0,6 St /Snm ) Với α.Snm = 0,06.(120/0.8)=9

Trong đó:

Trang 6

Std(t) – phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

Snm – công suất đặt của toàn nhà máy

St – công suất phát ra tại thời điểm t

α – số phần trăm lượng điện tụ dùng

Từ các công thức trên ta có bảng 3 và đồ thị phụ tải tự dùng được trình bày trên hình 2

T(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12÷14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

Std(t) (MVA) 5.49 6.03 5.76 6.3 5.76

Bảng 3 Kết quả tính toán phụ tải tự dùng của nhà máy

Hình 2 Đồ thị phụ tải tự dùng của toàn nhà máy

2.3 Phụ tải địa phương

Với các thông số đã cho Uđm = 6 kV; Pmax = 5(MW) ;Cosφ = 0,86

Vì vậy áp dụng công thức sau:

Sđp(t) = Pđp(t) /cosφtb Với: Pđp(t) = Pđp%Pdpmax /100

Trong đó:

Sđp(t) – Công suất của địa phương phát ra tại thời điểm t;

Pdpmax – công suất của phụ tải địa phương cực đại tính bằng (MW) Cosφtb – Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải địa phương

Pđp% - công suất tác dụng của địa phương tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại của địa phương

Từ yêu cầu thiết kế và các công thức trên ta có kết quả ghi ở bảng 4 và

đồ thị phụ tải của địa phương được biểu diễn trên hình 3

t(h)

Công suất

0 ÷ 7 7 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

Trang 7

Pdp (t) (MVA) 3.5 5 4 5 3.5

Sdp (t) (MVA) 4.07 5.81 4.65 5.81 4.07

Bảng 4 Kết quả tính toán phụ tải của địa phương

Hình 3 Đồ thị phụ tải địa phương

2.4 Phụ tải cấp 35kV

Với các thông số đã cho Uđm = 35 kV; Pmax = 20 (MW) ;Cosφ = 0,86

Vì vậy áp dụng công thức sau:

Scấp(t) = Pcấp(t) /cosφtb Với: Pcấp(t) = Pcấp%Pcấpmax /100

Trong đó:

Scấp(t) – Công suất của cấp 35kV phát ra tại thời điểm t;

Pcấpmax – công suất của phụ tải cấp 35kV cực đại tính bằng (MW)

Cosφtb – Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải cấp 35kV

Pcấp% - công suất tác dụng của cấp 35kV tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại của địa phương

Từ yêu cầu thiết kế và các công thức trên ta có kết quả ghi ở bảng 5 và

đồ thị phụ tải của địa phương được biểu diễn trên hình 4

t(h)

Công suất

0 ÷ 8 8 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24

Pcấp (t) (MVA) 16 14.4 20 16

Scấp (t) (MVA) 18.6 16.74 23.26 18.6

Bảng 5 Kết quả tính toán phụ tải của cấp 35kV

Hình 4 Đồ thị phụ tải cấp 35Kv

CHƯƠNG 2:

Trang 8

≈ ≈

HT

B1

B2

B3

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Nó quy định dặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế Cơ sở để vạch ra các phương án là bảng phụ tải tổng hợp Đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 30 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau:

• Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 6 kV có:

Sdpmax = 5,81 MVA

Sdpmin = 4,07 MVA

• Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 35 kV có:

Scấpmax = 23,26 MVA

Scấpmin = 16,74 MVA

• Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 110 kV ( về hệ thống ) có:

SHTmax = 150 MVA

SHTmin = 105 MVA

A, phương án 1:

B4

Trang 9

F4

≈

HT

B1

B2

Nhận xét : 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 cao đắt tiền hơn, và phải sử dụng đến 3 loai máy biến áp, nhưng lại tránh được công suất tải qua 2 lần máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu

B, phương án 2:

Trang 10

Nhận xét: Phương án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp, khi bố trí từng nguồn và tải cân xứng Hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ, nhưng có nhược điểm là: khi phụ tải trung áp cực tiểu thì sẽ có 1 lượng công suất phải tải qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất ,tuy nhiên

do máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên ta có thể bỏ qua nhược điểm này

Trang 11

F1

≈

HT

F4

B1

B2

B3

C, phương án 3:

Nhận xét: Phương án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện

áp Có số lượng máy biến áp giảm so với các phương án trước Có nhược điểm là thiết bị phân phối điện áp máy phát phức tạp, có dòng cưỡng bức qua kháng lớn có thể không chọn được kháng

Tóm lại: Qua những phân tích trên đây để lại phương án I và phương án III

để tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

Trang 12

CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TOÁNTỔN THẤT

ĐIỆN NĂNG

I. PHƯƠNG ÁN 1

1 Chọn máy biến áp:

a Chọn máy biến áp B1,B4:

Các máy biến áp này được chọn theo điều kiện của sơ đồ bộ :

SB1 = SB4 ≥ SMFđm = = 37,5 MVA

Sđm

MVA

UC

KV

UH

KV

P0

KW

PN

KW

IN% UN%

Bảng 6: Thông số máy biến áp 1,4

b Chọn máy biến áp B2,B3:

Máy biến áp liên lạc này được chọn theo điều kiện công suất thừa:

Sthừa= ∑ SđmMF – (Sđpmin + n.Stdmax)

• SđmMF : Công suất định mức của 1 máy phát

• Stdmax: Công suất tự …ung cực đại tại 1 máy phát

•n : Số máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát

• Sđpmin : Công suất địa phương cực tiểu

Vậy ta có: Sthừa= 2x37,5 – (4,07 + ) = 67,78 (MVA)

Chọn công suất MBATN theo điều kiện :

SB3,B2 ≥ Sthừa

SB3,B2 ≥ = 52,14 (MVA)

Sđm

MVA

UC

KV

UT

KV

UH

KV

P0

KW

PN

KW

UN% I0%

C-T T-H C-H C-T T-H C-H

2. Tính tổn thất điện năng

* Tổn thất điện năng trong hai máy biến áp B3, B2 được tính theo công thức sau:

Trang 13

∆AB2,B3 = 2.(∆P0 T + 365 )

Trong đó:

Si – là công suất của máy biến áp trong thời gian ti lấy ở bảng 7

∆P0 = 45 (kW); ∆PN = 247 (kW)

Tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án này là:

∆AB2,B3 = 2.[0,045.8760 + 365 (76,52.8 + 106,52.4 + 91,52.2 + 121,52.6 +

91,52.4)] = 8192.9MWh

∆AB1,B4 = 2.(∆P0 T +∆PN .( )2.T)

= 2( 0,022.8760 + 0,15.()2 .8760)

= 1719,5MWh

Vậy tổng tổn thất phương án 1 là:

∆A = ∆AB1,B4 + ∆AB2,B3 = 9912,4MWh

II. PHƯƠNG ÁN 2:

1 Chọn máy biến áp:

a Chọn máy biến áp B3:

Các máy biến áp này được chọn theo điều kiện của sơ đồ bộ :

SB3≥ SMFđm = = 37,5 MVA

SđmB3

MVA

UC

KV

UH

KV

P0

KW

PN

KW

IN% UN%

Bảng 6: Thông số máy biến áp 3

b Chọn máy biến áp B1,B2:

Máy biến áp liên lạc này được chọn theo điều kiện công suất thừa:

Sthừa= ∑ SđmMF – (Sđpmin + n.Stdmax)

Vậy ta có: Sthừa= 2x37,5 – (4,07 + ) = 67,78 (MVA)

Chọn công suất MBATN theo điều kiện :

Trang 14

SB1,B2 ≥ Sthừa

SB1,B2 ≥ = 52,14 (MVA)

Sđm

MVA U

C

KV U

T

KV U

H

KV P

0

KW P

N

C-T T-H C-H C-T T-H C-H

2. Tính tổn thất điện năng

∆AB1,B2 = 2.(∆P0 T + 365 )

Tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án này là:

∆AB1,B2= 2.[0,045.8760 + 365 (76,52.8 + 106,52.4 + 91,52.2 + 121,52.6 +

91,52.4)] = 8192.9MWh

* Tổn thất điện năng trong hai máy biến áp B3 được tính theo công thức sau:

∆AB3 = (∆P0 T +∆PN .( )2.T)

= ( 0,022.8760 + 0,15.()2 .8760)

= 859,78MWh

Vậy tổng tổn thất phương án 3là:

∆A = ∆AB1,B2 + ∆AB3 = 9052,68MWh

KẾT LUẬN: PHƯƠNG ÁN 3 LÀ PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Trang 15

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN MC, DCL, BI CÁC CẤP ĐIỆN ÁP

1. Chọn dao cách ly

* Các điều kiện chọn dao cách ly

1) Điện áp: Uđmcl ≥Umg

2) Dòng điện: Iđmcl≥ Ilvcb

3) Ổn định nhiệt: I2

nh.tnh ≥BN 4) Ổn định lực điện động: ildd ≥ ixk

Từ các điều kiện trên ta chọn được dao cách ly có các thông số sau Cấp điện

áp (kV)

Loại dao cách ly

Đại lượng định mức

Uđm

đm

dd

(ixk) (kA)

Inh/tnh

(ildd) (kA/s;kA)

220

SGCP-250/1250

PBK-20/12500

2. Chọn máy cắt điện

* Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt điện

1) Loại máy cắt: Với cấp điện áp 110kV ta chọn cùng loại máy cắt khí để tận dụng máy nén khí Chọn máy cắt khí SF6 cho hai mạch, với mạch hạ áp ta chọn máy cắt điện ít dầu

2) Điện áp: Uđmmc ≥Ulưới

3) Dòng điện: Iđmmc ≥Ilvcb

4) Điều kiện cắt: Icắtđm ≥I”

5) Ổn định lực điện động: ilđ ≥ixk

Từ các điều kiện trên ta chọn được loại máy cắt có các thông số sau

Cấp điện

áp (kV)

Loại dao cách ly

Đại lượng định mức

Uđm

(kV) I

cắt

(kA) I

đm

(A) I

od

(kA) I

nh/tnh

(kA/s)

220

SGCP-250/1250 250 40 3150 102

Trang 16

3. Chọn máy biến dòng điện BI

* Điều kiện chọn máy biến dong điện

Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau:

 Điện áp: UđmBI ≥Umg = 10(kV)

 Dòng điện: IđmBI ≥Ilvcb = 4330(A)

 Phụ tải: Z2đmBI ≥Z2tt = r2

 Ổn định động: kldd.Ilđm ≥ixk

 Ổn định nhiệt: (Knh.Ilđm)2 tnh BN

 Sơ đồ nối dây: mắc sao trên cả 3 pha

 Cấp chính xác 0,5

 Phụ tải thứ cấp: tương ứng với mỗi cấp chính xác, biến dòng có một phụ tải định mức ZđmBI = 1,2 Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu thì tổng phụ tải thứ cấp Z2tt của nó không vượt quá phụ tải định mức

Z2tt = Z∑dc + Zdd ≤ZđmBI

Trong đó: Z∑dc – tổng phụ tải các dụng cụ đo

Zdd – tổng trở của các dây dẫn

Công suất tiêu thụ của các cuộn dây trong các dụng cụ đo lường được ghi ở bảng sau

Tên dụng cụ đo Kí hiệu Phụ tải (VA)

Oát kế phản

kháng

Công tơ tác

dụng

Công tơ phản

kháng

Z = = = 1,04(Ω)

Trang 17

Chọn dây dẫn bằng đồng và giả thiết chiều dài dây dẫn là: l = ltt = 30(m) Tiết diện dây dẫn là: F = ℓtt.ρ/( Zđm - Z∑dc) = 30.0,0175/(1,2-1,04)

= 3,27(mm2 )

Chọn dây dẫn ruột bằng đồng cách điện bằng PVC có F = 4(mm2 )

Trang 18

CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	317,79 KB