Chương 1.Docx

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kĩ thuật nhằm mục đích đẩy
mạnh cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước . Bên cạnh những ngành cơng nghiệp
khác thì ngành cơng nghiệp năng lượng của những năm gần đây đạt được những
thành tựu đáng kể, đáp ứng được nhu cầu đất nước. Cùng với sự phát triển của hệ
thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầu điện năng trong các hoat động dịch
vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát
triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện
tăng lên do đó phụ tải điện ngày càng phát triển. Vì vậy, việc xây dựng thêm các
nhà máy điện là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của phụ tải. Việc quan tâm quyết
định đúng đắn vấn đề kinh tế kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận
hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích khơng nhỏ đối với nền kinh tế quốc doanh.
Do đó việc tìm hiểu hiểu nắm vững cơng việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo
độ tin cậy cung cấp điện , chất lượng điện, an toàn và kinh tế là yêu cầu quan trọng
đối với người kỹ sư
Nhiệm vụ đồ án thiết kế của em là “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện”
kiểu “NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI”. Với những kiến thức được học dưới sự chỉ
dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô trong bộ mơn đến nay em đã
hồn thành nhiệm vụ thiết kế.
Vì thời gian làm đồ án có hạn nên khơng thể tránh khỏi những sai sót xảy
ra , mong thầy cơ góp ý chỉ bảo để em có thể hồn thành tốt đồ án và kiến thức của
mình.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Đình Dương đã giảng dạy ,
truyền đạt kiến thức để em có thể hồn thành nhiệm vụ thiết kế.


CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN
I.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
-Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: “NHIỆT ĐIỆN

NGƯNG HƠI”, công suất: 220MW , gồm có: 4 tổ máy 55MW. Việc chọn số
lượng và công suất máy phát điện cần chú ý các điểm sau đây:
- Máy phát có cơng suất càng lớn thì vốn đầu tư càng lớn, tiêu hao nhiên liệu để
sản xuất một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hang năm càng nhỏ. Nhưng về
mặt cung cấp điện thì địi hỏi cơng suất của máy phát lớn nhất không hơn dự trữ
quay về của hệ thống
- Để thuận tiện trong việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn máy phát
cùng loại.
- Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dịng định mức và dòng ngắn mạch
ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn.
Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta cần thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng
hơi nên chọn máy phát là kiểu tua bin hơi.
Với công suất của mỗi tổ máy đã có nên ta chọn chỉ việc chọn máy phát có cơng
suất tương ứng và chọn máy phát có cơng suất cùng loại.
Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 kV vì cấp điện áp này thông dụng.
TLTK [1] “ Phụ lục II.trang 99 ”, ta chọn được máy phát điện theo bảng 1.1.
Bảng 1.1: Thông số MF
Thông số định mức
Pđ m
Uđ m
Loại MF N
cosφ
kV
v/p MVA MW
TB- Φ3000 68,75
55
0,8
11,5
Sđ m

Điện kháng tương đối
Iđm

X ' 'd

X ' 'd

Xd

kA
3,462

0,123

0,182

1,452

55-2

Như vậy cơng suất đặt tồn nhà máy là: S NM = 68,75 . 4 = 275 (MVA)


II, TÍNH TỐN CƠNG SUẤT MÁY PHÁT
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát (11,5kV)
Việc tính tốn cân bằng cơng suất trong nhà máy điện giúp ta xây dựng được đồ thị
phụ tải tổng cho nhà máy.
Theo nhiệm vụ ta có: PUF max = 60 MW, cosφφ UF = 0,85
Đồ thị phụ tải H:1

H:1
Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát được tính theo cơng thức sau:
SUF (t )=P %

PUFmax
(1.1)
cos φUF

Trong đó:
SUF (t ) là cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t

P% là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian
PUFmax , cos

phát

φUF

là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy


Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với (H:1), ta có bảng phân bố cơng suất phụ
tải cấp điện áp máy phát như bảng 1.2:
t(h)

0÷2

2÷4

4÷8

8 ÷ 14

14 ÷ 18

18 ÷ 20

20 ÷ 24

P%

60

70

90

100

80

70

60

SUF ( t )

42,353

49,412

63,529

70,855

56,471

49,412

42,353

(MVA)
Bảng 1.2: Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp MF.

Công suất cực đại: SUFmax = 70,855
Công suất cực tiểu: SUFmin = 42,353

2.Phụ tải cấp điện áp trung 110kV
Theo nhiệm vụ ta có: PUF max = 60 MW, cosφφ UF = 0,85

H:2


Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát được tính theo cơng thức sau:
SUT (t)=P %

PUTmax
(1.2)
cos φUT

Trong đó:
SUT (t) là công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t

P% là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian
PUTmax ,cos

φUT

là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với (H:2), ta có bảng phân bố cơng suất phụ
tải cấp điện áp trung như bảng 1.3:
t(h)

0÷2

2÷6

6 ÷ 10

10 ÷ 12

12 ÷ 16

16 ÷ 20

20 ÷ 24

P%

70

80

100

80

90

80

70

SUT ( t )

74,118

84,706

105,882

84,706

95,294

84,706

74,118

(MVA)
Bảng 1.3: Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp trung 110kV
Công suất cực đại: SUTmax = 105,882 (MVA)
Công suất cực tiểu: SUTmin = 74,118 (MVA)

3. Công suất tự dùng trong nhà máy
-Phụ tải tự dùng của nhà máy được xác định theo công thức sau:


(

Std ( t )=α . S NM . 0,4+ 0,6.

SF ( t )
S NM

)

(1.3)

Trong đó:
Std (t) là cơng suất tự dung của nhà máy tại thời điểm t.
α

là hệ số tự dung cho nhà máy α =7%

S F (t ) là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t.
S NM

là cơng suất đặt tồn nhà máy S NM =275 MVA

Vì nhà máy ln phát hết cơng suất nên công suất phát của nhà máy tại
mọi thời điểm t là: S F (t ) = S NM = 275MVA
Áp dụng cơng thức (1.3) ta có cơng st tự dùng của nhà máy tại mọi thời
275
điểm t đều cực đại: Std ( t )=S max =7 % .275 . 0,4 +0,6 275 =19,25 (MVA)

(

)

4. Công suất dự trữ của hệ thống
SdtHT ∑=S dtHT + S dtNM

Trong đó:
SdtHT =S dt 1 % . S HT 1 + Sdt 2 % . S HT 2
1100
=6 % .1150 +7 % . 0,8 =165,5(MVA)
SdtNM =S NM −∑ S pt
¿ S NM −¿ )
¿ 275−(70,855+105,882+19,25)=79,013(MVA)

Vậy SdtHT ∑=S dtHT + S dtNM =165,5+79,013=244,51(MVA)

5. Tổng hợp đồ thị phụ tải
Nhà máy ta liên hệ với hệ thống và luôn phát hết công suất. Với phụ tải


ln biến động theo thời gian vì vậy giữa nhà máy và hệ thống có liên hệ với
nhau 1 lượng công suất và được xác định như sau:

Sth =S NM − [ S UF ( t ) + SUT ( t ) +S td ( t ) ]=S NM −S∑ (t )

(1.4)

Qua tính tốn ở trên, ta lập được bảng số liệu cân bằng cơng suất của tồn
nhà máy theo thời gian trong một ngày như bảng 1.4.
t(h)
SUF

0÷2

2÷4

4÷6

6÷8

8 ÷ 10

10 ÷ 12

12 ÷ 14

14 ÷ 16

16÷ 18

18÷ 20

20÷ 24

42,353

49,412

63,529

63,529

70,855

70,855

70,855

56,471

56,471

49,412

42,353

SUT

74,118

84,706

84,706

105,882

105,882

84,706

95,294

95,294

84,706

84,706

74,118

Std

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

19,25

188,611

195,987

174,766

185,399

171,015

160,427

153,368

135,721

S∑ Pt 135,721 153,368 167,485
S NM

275

275

275

275

275

275

275

275

275

275

275

Sth

139,279

121,632

107,515

86,398

79,013

100,234

89,601

103,985

114,573

121,632

139,279

Bảng 1.4: Bảng số liệu cân bằng công suất.


Hình1.3: Đồ thị tổng hợp phụ tải
Với:

Std : Đường đặc tính cơng suất tự dùng

SUF : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp máy phát
SUT : Đường đặc tính công suất cấp điện áp trung
S∑ Pt : Đường đặc tính cơng suất tổng phụ tải
S NM : Đường đặc tính cơng suất nhà máy

III, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

- Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng
trong q trình tính tốn thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần nghiên
cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu. Dựa vào
bảng 1.4 và các nhận xét tổng quát, ta tiến hành đề xuất các phương
án nối dây có thể. Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp
điện liên tục cho các phụ tải, phải khác nhau về cách ghép nối các
máy biến áp với các cấp điện áp, về số lương và dung lượng của
máy biến áp, về số lượng máy phát điện,… Sơ đồ nối điện giữa các
cấp điện áp phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp phát phải thoả mãn
điều kiện khi ngừng một máy phát lớn nhất thì các máy phát cịn lại
vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ
tải cấp điện áp trung.
-Công suất bộ máy phát- biến áp không được lớn hơn dữ trữ quay
của hệ thống
SdtHT =6 % .1150 +7 % .

1100
=159,6( MVA )
0,85

- Chỉ được ghép bộ máy phát điện- máy biến áp hai cuộn dây vào
thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất
của bộ này.
- Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẻ nhánh từ bộ
máy phát- máy biến áp nhưng công suất lấy rẻ nhánh không được
vượt quá 15% của bộ. Nếu lớn hơn 15% thì phải dùng hệ thống
thanh góp.

- Máy biến áp 3 cuộn dây chỉ sử dụng khi công suất truyền tải qua
cuộn dây này không nhỏ hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây
kia. Nếu công suất trên lớn hơn 15% và có cấp điện áp gần nhau thì
nên dùng máy biến áp tự ngẫu.
- Không nên dùng quá 2 máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu để
liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp.
- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả 2 phía điện áp cao và
trung áp có trung tính trực tiếp nối đất (U 110 kV).
- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ
thống thì phải đặt ít nhất 2 máy biến áp.


- Không nên chọn nối song song 2 máy biến áp 2 cuộn dây và
máy biến áp 3 cuộn dây vì thường khơng chọn được 2 máy
biến áp phù hợp với điều kiện để vận hành song song.

- Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy
phát so với cơng suất của tồn nhà máy:
SUF %=

S UFmax
70,855
.100=
.100 ≈ 25,77 %
S NM
275

-

Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớn

hơn 15% tổng công suất của tồn nhà máy nên để cung
cấp cho nó ta phải xây dựng thanh góp cấp điện áp máy
phát.
Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất ra một số
phương án nối điện chính cho nhà máy như sau:
1. Phương án I :
Mô tả phương án:
-Sơ đồ gồm 4 máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp
máy phát.
-Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp
và giữa nhà máy và hệ thống


* Ưu điểm :
- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ
thống.
- Nếu hỏng 1 máy thì các tổ máy khác vẫn làm việc song song.
- Số lượng máy biến áp tương đối ít nên giá thành khơng cao, đơn giản trong
việc lắp đặt, mặt bằng lắp đặt ngoài trời nhỏ.

* Nhược điểm:
- Vì nhiều tổ máy được nối vào thanh góp nên phải bố trí mạch vịng do đó hệ
thống thanh góp cấp điện áp máy phát rất phức tạp.
- Thanh góp cấp điện áp máy phát nối vịng nên tính tốn bảo vệ rơle phức
tạp.

2. Phương án II


Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát.
- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và
giữa nhà máy với hệ thống.
- Một bộ máy phát F4 - máy biến áp hai cuộn dây B3 nối vào thanh góp cấp
điện áp trung.

Hình 1.5: Sơ đồ nối điện Phương Án II
*Ưu điểm:
- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ
thống.


- Máy biến áp nối vào thanh góp cấp điện áp trung nên giá thành máy biến áp
và các thiết bị ít tốn kém hơn so với bên cao áp.
- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh góp
đơn giản.

*Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến vốn đầu tư tăng, mặt bằng phân bố thiết
bị ngoài trời lớn.

3.Phương án III
Mô tả phương án:
- Sơ đồ gồm 2 máy phát F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát.
- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B2, B3 để liên lạc giữa các cấp điện áp và
giữa nhà máy với hệ thống.
- Hai bộ máy phát F4-B4 , F1-B1 tương ứng nối vào thanh góp cấp điện áp
trung và cấp điện áp cao.

Hình 1.6: Sơ đồ nối điện Phương Án III
*Ưu điểm:
- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện, độ tin cậy cũng như sự liên lạc giữa
các cấp điện áp với nhau và giữa nhà máy với hệ thống.
- Máy biến áp tự ngẫu được chọn có cơng suất nhỏ do có thêm bộ máy phát
máy biến áp nối bên cao.
- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh góp
đơn giản.

*Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt bằng phân bố thiết bị ngồi trời lớn
và sẽ khó khăn hơn cho việc bảo dưỡng định kỳ MBA liên lạc.


- Vì có bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối ở phía cao nên tốn kém vì
phải dùng thiết bị có cách điện cao.
- Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốn kém.

4.Phương án IV
Mô tả phương án:
- Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát.
- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp
và giữa nhà máy với hệ thống.
- Hai bộ máy phát F3 - B3, F4-B4 nối vào thanh góp cấp điện áp trung.

Hình 1.7: Sơ đồ nối điện Phương Án IV
*Ưu điểm:
- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ
thống.

- Số lượng máy phát nối vào góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh góp đơn
giản.

*Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt bằng phân phối thiết bị ngoài trời
lớn.
- Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốn kém.

 Nhận xét chung:
-Qua phân tích ưu và nhược điểm của từng phương án, ta nhận thấy phương
án II đảm bảo về mặt kỹ thuật và có nhiều ưu điểm hơn nên ta chọn phương
án II để tính tốn cho các phần tiếp theo.