Xem mẫu
- Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện Nhà
máy điện
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG
ÁN NỐI DÂY
Chúng ta biết rằng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay
đổi. Do vậy người ta phải dùng các phương pháp thống kê, dự báo, lập nên đồ
thị phụ tải từ đó lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện hợp lý,
đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế. Người ta căn cứ vào
đồ thị phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến
hành chọn thiết bị, khí cụ, sơ đồ nối điện hợp lý.
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.
- Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện có công suất đặt là 400MW,
gồm 4 tổ máy phát điện, mỗi tổ máy có công suất định mức là 100MW
- Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau:
S P U I
Loại máy cosϕ X"d X'd Xd
(MVA) (MW) (KV) (KA)
TBΦ-100-2 117,5 100 10,5 6,475 0,85 0,183 0,263 1,79
II. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
Từ các giá trị Pmax ở các cấp điện áp đã cho trước, kết hợp với bảng
biến thiên công suất ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, công thức
chung để tính toán như sau:
P%
P(t) = .Pmax
100
P(t)
S(t) =
cos ϕ
Trong đó:
- 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.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 1
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
- Cosϕ: Là hệ số công suất của phụ tải.
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: SuF.
Uđm = 10,5 kV ; Pmax = 10MW ; cosϕ = 0,83
Ta có kết quả tính toán được ghi trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷1 10÷1 12÷1 14÷1 16÷1 18÷2 20÷2 22÷2
0 2 4 6 8 0 2 4
P(%) 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80
PUF(MW) 8 8 8 7 7 8 9 10 9 9 8
SUF(MV 9,6 9,6 9,6
8,43 8,43 9,64 10,84 12,05 10,84 10,84 9,64
A) 4 4 4
- Đồ thị phụ tải địa phương như sau:
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 2
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
2. Phụ tải trung áp: ST.
Uđm = 110kV; Pmax = 160MW ; cosϕ = 0,84
Ta có kết quả tính toán được ghi trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1 12÷1 14÷1 16÷1 18÷2 20÷2 22÷2
2 4 6 8 0 2 4
P(%) 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80
PT(MW
144 144 128 128 144 144 160 144 144 128 128
)
ST(MV 171,4 171,4 152,3 152,3 171,4 171,4 190,4 171,4 171,4 152,3 152,3
A) 3 3 8 8 3 3 8 3 3 8 8
- Đồ thị phụ tải trung áp.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 3
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
3. Phụ tải điện áp cao: Sc.
Uđm = 220kV; Pmax = 100MW ; cosϕ = 0,88
Ta có kết quả tính toán được ghi trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1 12÷1 14÷1 16÷1 18÷2 20÷2 22÷2
2 4 6 8 0 2 4
P(%) 710 80 80 80 80 90 90 90 100 90 80
Pc(MW) 70 80 80 80 80 90 90 90 100 90 80
Sc(MVA 79,5 90,9 90,9 90,9 102,2 102,2 102,2 113,6 102,2
90,91 90,91
) 5 1 1 1 7 7 7 4 7
- Đồ thị phụ tải điện áp cao như sau:
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 4
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
4. Phụ tải toàn nhà máy
Pmax = 4.100 = 400MW ; cosϕ = 0,85
P% P(t)
P(t) = .Pmax ; S(t) =
100 cosϕ
Ta có kết quả tính toán công suất của toàn nhà máy trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1 12÷1 14÷1 16÷1 18÷2 20÷2 22÷2
2 4 6 8 0 2 4
P(%) 80 80 80 80 90 90 100 100 90 90 80
Pnm(MW
320 320 320 320 360 360 400 400 360 360 320
)
Snm(MV 376,4 376,4 376,4 376,4 423,5 423,5 470,5 470,5 423,5 423,5 376,4
A) 7 7 7 7 3 3 9 9 3 3 7
- Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:
5. Phụ tải tự dùng.
Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được tính theo công thức sau:
Pnm®m 400
Stdmax = α . = 7. = 34,15MVA.
100. cosϕtd 100.0,82
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 5
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
⎛ S (t) ⎞
Std(t) = S td max . ⎜ 0,4 + 0,6 nm ⎟
⎝ S nm®m ⎠
Pnm®m 400
S nm®m = = = 470,59 MVA = 470,59MVA.
cosϕ 0,85
Trong đó:
Cosϕtd = 0,82.
Pnmdđ: Công suất của nhà máy.
Std(t): Phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
Snm(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
Snmđm: Công suất định mức của nhà máy.
α: Hệ số % lượng điện tự dùng (Đầu bài đã cho α = 7%).
- Từ đó ta có kết quả tính toán công suất tự dùng trong bảng sau:
t(h 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1 12÷1 14÷1 16÷1 18÷2 20÷2 22÷2
) 2 4 6 8 0 2 4
Sn 376,4 376,4 376,4 376,4 423,5 423,5 470,5 470,5 423,5 423,5 376,4
m 7 7 7 7 3 3 9 9 3 3 7
Std 30,05 30,05 30,05 30,05 32,10 32,10 34,15 34,15 32,10 32,10 30,05
- Đồ thị phụ tải tự dùng.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 6
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
6. Cân bằng công suất cho toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống.
Một cách gần gần đúng ta có thể xác định công suất của toàn nhà máy
theo biểu thức sau:
Sht(t) = Snm(t) - (Std + SUF + SC + ST)
Từ đó ta có kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất cho toàn
nhà máy trong bảng sau:
t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
Snm(MVA) 376,47 376,47 376,47 376,47 423,53 423,53 470,59 470,59 423,53 423,53 376,47
ST(MVA) 171,43 171,43 152,38 152,38 171,43 171,43 190,48 171,43 171,43 152,38 152,38
Std (MVA) 30,05 30,05 30,05 30,05 32,10 32,10 34,15 34,15 32,10 32,10 30,05
SUF(MVA) 9,64 9,64 9,64 8,43 8,43 9,64 10,84 12,05 10,84 10,84 9,64
Sc(MVA) 79,55 90,91 90,91 90,91 90,91 102,27 102,27 102,27 113,64 102,27 90,91
Sht (MVA) 85,80 74,44 93,49 94,70 120,66 108,09 132,85 150,69 95,52 125,94 93,49
- Đồ thị phát về hệ thống.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 7
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 8
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
- Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 9
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
III. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY.
Một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong việc thiết kế nhà
máy điện là chọn sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ hợp lý không những đảm bảo về
mặt kỹ thuật mà còn đảm bảo hiệu quả kinh tế.
Nhà máy thiết kế gồm 4 tổ máy, công suất định mức mỗi tổ máy là
100MW cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp điện áp sau.
- Phụ tải cấp điện áp 10kV có:
S10max = 12,05 MVA.
S10min = 8,43 MVA.
- Phụ tải cấp điện áp 110kV có:
S110max = 190,48MVA.
S110min = 152,38 MVA.
- Phụ tải cấp điện áp 220kV có:
S220max = 113,64 MVA
S110min = 79,55MVA
- Trước hết thấy rằng phụ tải địa phương khá nhỏ so với công suất của
một máy phát điện (PUF = 10MW, PFđm = 100MW) như vậy phụ tải địa
phương chỉ chiếm 10% công suất của 1 máy phát điện. Do đó nhà máy không
cần dùng thanh góp điện áp máy phát.
- Có UC, UT là lưới trung tính trực tiếp nối đất nên có thể dùng máy
biến áp tự ngẫu để liên lạc.
- ST = 190,5/152,4 nên có thể sử dụng 1 đến 2 bộ máy phát - máy biến
áp lên thanh góp trung áp.
- Với những nhận xét sơ bộ như trên ta có thể vạch ra một số phương
án nối điện chính của nhà máy như sau:
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 10
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
1. Phương án I:
Nhận xét:
- Ưu điểm: Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp nên giá
thành rẻ có lợi về mặt kinh tế, mặt khác chủng loại máy biến áp ít cho nên sơ
đồ rễ lựa chọn thiết bị cũng như lắp đặt, vận hành. Về mặt cung cấp, đảm bảo
độ tin cậy cao.
- Nhược điểm: SUT = 152,38/190,48 mà Sđm = 117,5 MVA. Do đó công
suất của 2 bộ sau khi cấp cho phụ tải SUT còn thừa và cấp về hệ thống qua
máy biến áp tự ngẫu nên tổn thất điện năng sẽ lớn.
2. Phương án II.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 11
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
Nhận xét:
- Ưu điểm: Về mặt công suất khắc phục được nhược điểm của phương
án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù một trong các
máy bị sự cố do đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
- Nhược điểm: Sử dụng nhiều loại máy biến áp gây khó khăn trong vận
hành và sửa chữa, hơn nữa đầu tư cho bộ ở cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền
hơn.
3. Phương án III.
Nhận xét:
- Các bộ máy phát - máy biến áp nối bên 220kV sẽ đắt tiền hơn do đầu
tư cho thiết bị ở điện áp cao hơn đắt tiền hơn.
- Sơ đồ thanh góp 220kV phức tạp hơn do số đường dây vào ra tăng lên
tuy bên 110kV có đơn giản hơn.
- Khi sự cố bộ máy phát - máy biến áp liên lạc thì bộ còn lại chịu quá
tải lớn do yêu cầu phụ tải bên trung lớn.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 12
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
Kết luận: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án I và II để tính toán
tiếp, phân tích kỹ hơn về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế nhằm chọn ra được sơ
đồ nối điện chính tối ưu của nhà máy.
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 13
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng. Vốn đầu từ cho máy biến áp
cũng chiếm tỷ lệ vốn lớn. Vì vậy cần tính toán lựa chọn máy biến áp để bảo
đảm an toàn cung cấp điện với số lượng máy biến áp ít nhất, công suất nhỏ
nhất. Trong tính toán ta giả thiết các máy biến áp được chọn chế tạo theo môi
trường lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh lại công suất của máy biến áp.
I. PHƯƠNG ÁN I
1. Chọn máy biến áp cho phương án I
a. Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây B3 và B4
Điều kiện chọn:
SđmB ≥ SFđm = 117,5
Căn cứ vào điều kiện trên ta chọn máy biến áp B3, B4 có ký hiệu TДЦ-
125/121. Có các thông số kỹ thuật trong bảng sau:
Loại Sđm(MVA) Uc(KV) UH(KV) ΔP0 (KW) ΔPN(KW) UN% I0%
TДЦ 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5
b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
Điều kiện chọn
1
S®mTN ≥ .S®mF
α
α: hệ số có lợi
Uc − U T 220 − 110
α= = = 0,5
UC 220
Ta có
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 14
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
1
S®mB = S®mB ≥ .117,5 = 235 MVA
1 2
0,5
Vậy ta chọn máy biến áp tự ngẫu B3, B4 có ký hiệu ATДЦTH-250 có
các thông số kỹ thuật trong bảng sau:
Điện áp cuộn Tổn thất (KW) UN%
Sđm dây
Loại MBA I0%
(MVA) C T H ΔP0 C- C- T- C- C- T-
T H H T H H
ATДЦTH 250 230 121 11 120 520 260 260 11 32 20 0,5
2. Kiểm tra quá tải các máy biến áp.
Công suất định mức của các máy biến áp lớn hơn công suất thừa cực
đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường.
Kiểm tra sự cố
Ta cần kiểm tra sự cố trong các trường hợp sau:
- Sự cố hỏng một máy phát – máy biến áp bên trung khi ST = STmax
- Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi ST = STmax
- Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi ST = STmin
a. Sự cố hỏng một máy phát – máy biến áp bên trung khi ST = STmax
Khi đó: STmax = 190,48MVA; SUC =102,27MVA
Sht = 132,85MVA; SUF =10,84MVA
Hình vẽ:
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 15
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
HT STmax = 190,48MVA
62,78 40,76
B1 B2 B3 B4
103,54 108,96
F1 F2 F3 F4
+ Điều kiện kiểm ra sự cố:
2.α.kqt . SđmTN ≥ STmax - Sbt
1 1
Sbt = S®mF − STD max = 117,5 − .34,15 = 108,96 MVA
4 4
⇔ 2. 0,5. 1,4. 250 = 350> 190,48 – 108,96 =81,52
⇒ Đạt yêu cầu.
+ Phân bố công suất khi xảy ra sự cố
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu
1 1
ST = ( ST max − Sbt ) = (190, 48 − 108,96 ) = 40,76 MVA
2 2
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu
1 1 1 1
SH = SF ®m − STD max − S®p = 117,5. .34,15 − .10,84 = 103,54 MVA
4 2 4 2
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu
SC = SH − ST = 103,54 − 40,76 = 62,78 MVA
Ta có:
SCC = 62,78 MVA < SđmTN =250 MVA
SCT = 40,76 MVA < Stt =125 MVA
SCH = 103,54 MVA < Stt = 125 MVA
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 16
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
⇒ Không cấp nào bị quá tải
+ Khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SHT = 132,85 MVA. Lượng
công suất bị thiếu là:
SthiÕu = SHT − ( 2 SC − Sptc ) = 132,85 − ( 2.62,78 − 102,27 ) = 109,56 MVA
Sthiếu = 109,56< Sdt = 200 MVA
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
b. Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi ST = STmax
+ Điều kiện kiểm ra sự cố:
α.kkt . SđmTN ≥ STmax – 2. Sbt
⇔ 0,5. 1,4. 250 = 175 > 190,48 – 108,96. 2 = -27,44
⇒ Đạt yêu cầu.
Hình vẽ
HT STmax
125,56 -27,44 108,96
B1 B2 B3 B4
98,12 108,96
F1 F2 F3 F4
+ Xét phân bố công suất khi xảy ra sự cố
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu
ST = ST max − 2.Sbt = 190, 48 − 2.108,96 = −27, 44
Công suất truyền từ bên trung sang nên mang dấu âm
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 17
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu
1 1
SH = SF ®m − STD max − SUF = 117,5 − .34,15 − 10,84 = 98,12 MVA
4 4
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu
SC = SH − ST = 98,12 − ( −27,44 ) = 125,56 MVA
Ta có:
SCC = 125,56 MVA < SđmTN =250 MVA
SCT = 27,44 MVA < Stt =125 MVA
SCH = 98,12 MVA < Stt = 125 MVA
⇒ Không cấp nào bị quá tải
+ Khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SHT = 132,85 MVA. Lượng
công suất bị thiếu là:
Sthiếu = SHT - (SC – Sptc) = 132,85 – (125,56 – 102,27) = 109,56 MVA
Sthiếu = 109,56< Sdt = 200 MVA
Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
c. Sự cố một máy biến áp tự ngẫu khi ST = STmin
STmin =152,38 MVA
HT STmax =152,38
166,07 65,54 108,96
B1 B2 B3 B4
100,53
F1 F2 F3 F4
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 18
- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện Nhà máy điện
+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây khi xảy ra sự cố
- Cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ tải lượng công suất là:
ST = STmin = 2. Sbt = 152,38 – 2.108,96 = -65,54 MVA
- Công suất tải qua cuộn hạ:
1 1
SH = SF ®m − STD max − SUF = 117,5 − .34,15 − 8,43 = 100,53 MVA
4 4
- Công suất tải qua cuộn cao:
SC = SH − ST = 100,53 − ( −65,44 ) = 166,07 MVA
Ta có:
SCC = 166,07 MVA < SđmTN =250 MVA
SCT = 65,54 MVA < Stt =125 MVA
SCH = 100,53 MVA < Stt = 125 MVA
⇒ Không cấp nào bị quá tải
3. tính toán dòng phân bố cho các máy biến áp và các cuộn dây.
- Các bộ máy phát – máy biến áp cho vận hành với phụ tải bằng phẳng
suốt trong năm do đó:
1 1
Sbt = SB3 = SB4 = SđmF - STD max = 117,4 − 34,15 = 108,96 MVA
4 4
- Phần công suất còn lại do các máy biến áp tự ngẫu đảm nhận
+ Phía trung của máy biến áp tự ngẫu
1
ST ( t ) = ⎡ ST ( t ) − 2 Sbt ⎤
⎣ ⎦
2
+ Phía cao của máy biến áp tự ngẫu
1
SC ( t ) = ⎡ SHT ( t ) + Sptc ⎤
⎣ ⎦
2
+ Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu
SH ( t ) = SC ( t ) + ST ( t )
Trần Nam Hà - Lớp HTĐ - N1 - K39 19
nguon tai.lieu . vn
