Đồ Án Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và TBA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.79 MB, 152 trang )
ĐỒ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN
1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ PHẦN
ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đình Hải
Lớp: Đ8H5
Ngành: Hệ Thống Điện
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi
tổ máy bằng PđmF = 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải
hạ áp, trung áp và phát về hệ thống.
Phụ tải cấp điện áp máy phát UMFĐ 10,5kV
1.
Pmax = 8 MW, cosϕ = 0,85. Gồm 2 lộ kép công suất 3 MW, dài 4 km; và 1 lộ
đơn công suất 2 MW, dài 3 km. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng.
tcắt
Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức Icắt = 20 kA và
= 0,7 s và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm2.
2.Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV)
Pmax = 160 MW, cosϕ = 0,83. Gồm 2 kép x 80 MW. Biến thiên phụ tải ghi
trên bảng.
3. Phụ
tải cấp điện áp cao 220kv :
Pmax = 120 MW , cosϕ = 0.84 gồm 1 lộ kép 120 MW.Biến thiên phụ tải theo
bảng thời gian bên dưới
4. Nhà
máy với hệ thống điện 220 kV dài 120 km , xo=0.4Ω/km Hệ thống có công
suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế): SđmHT = 4000 MVA, điện kháng
Sv: Nguyễn Đình Hải _ Đ8H5
Page 1
ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống: X*HT = 1, công suất dự phòng của hệ
thống: SdtHT = 200 MVA.
5.Phụ tải tự dùng:
Hệ số tự dùng αTD = 8%, cosϕ = 0,82.
6.Biến thiên công suất toàn nhà máy cho trong bản :.
Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
T(h)
0-5
5-8
8-11
11-14
14-18
18-20
20-24
PUF%
70
80
90
80
90
100
90
P110%
80
70
90
90
90
100
80
P220%
80
90
90
90
90
100
80
PNM%
80
90
95
90
95
100
90
PHẦN II: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NHÀ MÁY ĐIỆN
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..........................................................................................................
CHƯƠNG I.......................................................................................................
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
............................... I Chọn máy phát điện .
..............................................................................
II
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất . ..............................................
CHƯƠNG II......................................................................................................
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN
..................................... I
Lựa chọn các phương
án ........................................................................
II
Chọn phương án......................................................................................
1
Phương án I . .......................................................................................
2
Phương án II ........................................................................................
3
Phương án III.......................................................................................
4
Phương án IV. .....................................................................................
III
Chọn máy biến áp ...............................................................................
IV
Tính toán chi tiết cho từng phương án .
.............................................. 1
Phưong án I.
........................................................................................
2
Phương án II. .......................................................................................
V
Tính tổng tổn thất công suất và điện năng
............................................. 1
Phương án I.
........................................................................................
2
Phương án II. .......................................................................................
VI
Tính dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức .............................
1
Phương án I.
........................................................................................
2
Phương án II. .......................................................................................
CHƯƠNG III ....................................................................................................
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH .
.................................................. 3
Phương án I .
.......................................................................................
4
Phương án II. .......................................................................................
CHƯƠNG IV ....................................................................................................
SO SÁNH KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
.............. I Chọn máy cắt điện .
................................................................................
II
Chọn sơ đồ thanh ghóp. ..........................................................................
III
Tính toán kinh tế. ................................................................................
IV
Phương án I .........................................................................................
V
Phương án II. ..........................................................................................
CHƯƠNG V .....................................................................................................
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN
...................................................... I Chọn thanh dẫn .
.....................................................................................
1
Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát ( thanh dẫn cứng ).....................
2 Chọn sứ đỡ . ........................................................................................
3
Chọn thanh ghóp mềm phía cao áp ( 220 KV) ...................................
4
Chọn thanh ghóp mềm phía trung áp (110KV)...................................
5 Chọn dao cách ly. ................................................................................
6
Chọn máy biến điện áp........................................................................
7
Chọn máy biến dòng điện BI ..............................................................
I
Chọn cáp và kháng điện đường dây .......................................................
1
Chọn cáp cho phụ tải địa phương .......................................................
2
Chọn kháng điện..................................................................................
3
Chọn chống sét van. ............................................................................
CHƯƠNG VI ....................................................................................................
SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VẠ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG .
.................................... ISơ đồ nối điện tự dùng
...........................................................................
II
Chọn máy biến áp tự dùng .....................................................................
1
Chọn máy biến áp tự dùng cấp I . .......................................................
2
Chọn máy biến áp tự dùng cấp II. .......................................................
3
Chọn máy cắt.......................................................................................
4Sơ đồ nối điện tự dùng :
………………………………………………………………………………
………………
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy ............................................................
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải tự dùng ............................................................................
Hình 1.3. Đồ thị phụ tải địa phương cấp điện áp máy phát 10,5kV ......................
Hình 1.4. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV .................................................
Hình 1.6. Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy .....................................................
Hình 1.7. Phương án nối điện 1 .............................................................................
Hình 1.8. Phương án nối điện 2 .............................................................................
Hình 1.9. Phương án nối điện 3 ...........................................................................
Hình 1.10. Phương án nối điện 4 .........................................................................
Hình 1.7. Phương án nối điện 1 ...........................................................................
Hình 2.1. Sơ đồ nối điện phương án 1khi sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp
..............................................................................................................................
Hình 2.2. Sơ đồ nối điện phương án 1khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc (B1) ứng
với phụ tải phía trung cực đại ...............................................................................
Hình 2.3. Sơ đồ nối điện phương án 1khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc (B1) ứng
với phụ tải phía trung cực tiểu .............................................................................
Hình 2.4. Sơ đồ phân bố phụ tải địa phương cho các phân đoạn .........................
Hình 2.5. Sơ đồ phân bố công suất qua kháng khi sự cố máy biến áp liên lạc B1
Hình 2.6. Sơ đồ phân bố công suất qua kháng khi sự cố máy phát F1 .................
Hình 2.7.Sơ đồ nối điện phương án 2 khi sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp
ứng với phụ tải phía trung cực đại .......................................................................
Hình 2.8.Sơ đồ nối điện phương án 2 khi sự cố 1 MBA liên lạc (B2) ứng với phụ
tải phía trung cực đại ............................................................................................
Hình 3.1.Sơ đồ các điểm ngắn mạch đã chọn để tính toán trong phương án 1 ...
Hình 3.2.Sơ đồ thay thế của phương án 1 ............................................................
Hình 3.3.Sơ đồ các điểm ngắn mạch đã chọn để tính toán trong phương án 2 ...
Hình 3.4.Sơ đồ thay thế của phương án 2 ............................................................
Hình 4.1.Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 ...................................................
Hình 4.2.Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 ...................................................
Hình 5.1.Sơ đồ mặt cắt thanh dẫn hình máng bằng đồng ....................................
Hình 5.2.Sơ đồ mặt cắt sứ đỡ ...............................................................................
Hình 5.3.Sơ đồ cấp điện bằng kháng điện kép .....................................................
Hình 5.4. Sơ đồ bố trí các thiết bị đo lường .........................................................
Hình 6.1.Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy .....................................................
Hình II.1.Sơ đồ thay thế trong tính toán ổn định tĩnh ..........................................
Hình II.2.Đường đặc tính công suất trong tính toán ổn định tĩnh ......................
Hình II.3.Sơ đồ tính toán xác định đặc tính công suất của nhà máy khi ngắn mạch
3 pha trên 1 lộ đường dây nối nhà máy với hệ thống .........................................
Hình II.3.Các đường cong đặc tính công suất P ............................................
Hình II.4.Đồ thị theo thời gian t .....................................................................
PHẦN I. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ
MÁY NHIỆT ĐIỆN
CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN PHƯƠNG ÁN
NỐI DÂY
Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải hiểu rõ công việc
thiết kế cũng như các số liệu đã cho của nhà máy để đảm bảo tốt yêu cầu
về kỹ thuật. Công việc tính toán xác định các phụ tải ở các cấp điện áp và
lượng công suất lắp đặt nhà máy là cực kỳ quan trọng. Nó là cơ sở giúp ta
xây dựng được bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy, từ
đó rút ra các điều kiện về kinh tế – kỹ thuật để chọn ra các phương án nối
điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế.
Do đó, chương này nhằm mục đích tính toán cân bằng phụ tải các cấp
điện áp và từ đó đề ra các phương án nối dây sơ bộ.
CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt
điện gồm 4 tổ máy x 100 MW. Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải
địa phương có Uđm= 10,5 kV, phụ tải trung áp là 110 kV và phát về hệ
thống ở cấp điện áp 220 kV. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như
vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại.
Từ đó ta tra trong tài liệu ’’ Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm
biến áp – PGS.TS Phạn Văn Hòa’’ được loại máy phát sau :
Loại
máy
TBφ 100-2
S(MVA) P(MW) U(kV) I(kA)
117.5
100
10,5
6.475
Cosϕ
Xd’’
Xd’
Xd
0,85
0,183
0,263
1,79
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ 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. Trong
phần này, đồ thị phụ tải các cấp điện áp được tính toán nhằm xác định các
thông số cho việc thiết kế nhà máy điện. Dựa vào đồ thị phụ tải cho phép
chọn đúng công suất các máy biến áp và 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.
Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy
-phụ tải toàn nhà máy:Stnm(t)
PNM%=����(�).100% →P
����
→StNM(t)=
����(�)
����
(t)=P NM%.Pmax
tNM
→StNM(t)=
���%.∑ ����
����
-Nhà máy gồm 4 tổ máy phát , công suất mỗi tổ là 100MW. Công suất đặt vào của
toàn nhà máy PNMmax=4×100=400MW
-Bảng 1 :công suất của toàn nhà máy
t
0-5
5-8
8-11
11-14
14-18
18-20
20-24
PNM%
80
90
95
90
95
100
90
PtNM
320
360
380
360
380
400
360
StNM
376,470 423,529 447,059 423,529 447,059 470,588 423,529
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
30
Hình 1.đồ thị phị tải toàn nhà máy
I.2.2-Phụ tải tự dùng
-Điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức của
nhà máy .
Phụ tải tự dùng của các nhà máy tại thời điểm được xác định theo công thức sau :
td
��� %
����(�)
)
��đ�� ×(0.4+0.6×
100 × �����
��đ��
S (t)=
Trong đó : α –số phần trăm tự dùng nhà máy α=8% , cosφtd =0.82
Std(t)-công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t ,MVA
0.4-lượng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát
0.6-lượng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát
SNMmax=4×11.95=487.8 MVA
Sv: Nguyễn Đình Hải _ Đ8H5
Page 10
2.Bảng phụ tải tự dùng
t
0-5
5-8
8-11
11-14
14-18
18-20
20-24
StNM(t) 376,470588 423,529 447,059 423,529 447,059 470,588 423,529
Std(t)
33,680
35,938
37,068
35,939
37,068
38,197
35,939
Đồ thị phụ tải tự dùng
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
Hình 2.Đồ thị phụ tải tự dùng
I.2.3-Đồ thị phụ tải các cấp điện áp
�(�)
P%=����
→P(t)=P%(t)×P
max
���(�)
→S(t)= ����
Trong đó :
S : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t .
Sv: Nguyễn Đình Hải _ Đ8H5
Page 14
P : Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t .
cos
: Hệ số công suất phụ tải .
ϕ
1.2.3.1-Phụ tải địa phương
Suf(t)= ���(�)
����
t
0-5
5-8
8-11
11-14
14-18
18-20
20-24
Puf%
70
80
90
80
90
100
90
Puf(t)
5,6
6,4
7,2
6,4
7,2
8,0
7,2
Suf(t)
6,588
7,529
8,470
7,529
8,470
9,411
8,470
Đồ thị phụ tải địa phương
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
Hình 3.1.Đồ thị phụ tải địa phương
30
I.2.3.2-phụ tải trung
S110(t)=
�110(�)
����
Bảng 3.2:
t
0-5
5-8
8-11
11-14
14-18
18-20
20-24
P110%
80
70
90
90
90
100
80
P110(t)
128
112
144
144
144
160
128
S110(t)
154,216 134,94
173,494 173,494 173,494 192,771 154,217
Đồ thị phụ tải trung
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
30
I.2.3.3-Phụ tải cao
S220(t)=
�220(�)
����
Bảng 3.3:
t
0-5
5-8
8-11
11-14
14-18
18-20
20-24
P220%
80
90
90
90
90
100
80
P220(t)
96
108
108
108
108
10
96
S220(t)
114,286 128,571 128,571 128,571 128,571 142,857 114,286
Đồ thị phạu tải cao
160
140
120
100
80
60
40
20 0
5
10
15
20
25
0
I.2.3.4-Công suất phát về hệ thống
SVHT(t)=StNM(t) – [(SUF(t) + STD(t) + SUC(t) + SUT(t) ]
Bảng 4 :
30
T(t)
0-5
5-8
8-11
11-14
StNM(t)
376,468
423,527
447,058
423,528 447,058 470,586 423,528
SUF(t)
6,588
7,529
8,470
7,529
8,470
9,411
8,470
STD(t)
33,680
35,938
37,068
35,939
37,068
38,197
35,939
SUC(t)
114,285
128,571
128,571
128,571 128,571 142,857 114,286
SUT(t)
154,216
134,94
173,494
173,494 173,494 192,771 154,217
116,549
99,455
77,995
SVHT(t) 67,699
14-18
18-20
99,455
87,350
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
Bảng đồ thị tổng hợp công suất về hệ thống
Nhận xét .
30
20-24
110,616
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định
mức của mỗi tổ máy là 100MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở
các cấp điện áp sau:
Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 10,5 kV có: SUĐPmax = 9,411 MVA
Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 KV có:
SUĐPmin = 6,588 MVA
SUTmax = 192,771 MVA
SUTmin = 134,94 MVA
Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 KV có: SVHTmax = 116,549MVA
SVHTmin = 67,699 MVA
Tổng công suất định mức của hệ thống là 4000 MVA, công suất dự
phòng của hệ thống SdpHT= 200 MVA.
Phụ tải về hệ thống chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung
cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng
CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Nhà máy có ba cấp điện áp là 10,5 KV; 110KV; 220KV,
trong đó lưới 110KV và 220KV đều là lưới có trung tính trực
tiếp nối đất.
a.
Ta có
Sdp max
=
2. SdmF
.100
9, 411 .100 = 4〈15%
2×117,
5
Không có thanh góp điện áp MF.
b.
Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính
trực tiếp nối đất, lại có
Hệ số có lợi:
α=
Uc −Ut
−110
= 0, 5
=
220
Uc
220
→ Dùng 2 mba tự ngẫu làm liên lạc.
c.
Ut :
771
Sut max
Sut min
=
192,
mà SđmF = 117,5 MVA
134, 94
Có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MF – MBA hai cuộn dây lên thanh góp điện
áp phía trung.
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án
như sau:
Nhận xét:
+ Hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha liên lạc giữa 3 cấp
điện áp.
+ Hai máy biến áp 3 pha hai dây quấn nối bộ với máy phát
F3 và F4 để cung cấp điện cho phụ tải 110kV.
+ Các máy phát F1, F2 được nối trực tiếp vào vào máy biến
áp tự ngẫu áp tự ngẫu
- Phương án này có ưu điểm:
+ Chỉ sử dụng 2 loại máy biến áp thuận tiện trong vận
hành bảo dưỡng sửa chữa.
+ Do nối bộ ở cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn
nên giảm được vốn đầu tư.
- Nhược điểm:
+ Phần công suất luôn thừa bên trung (vì tổng công suất
các bộ bên trung luôn lớn hơn phụ tải cực đại bên trung) nên
công suất luôn phải qua 2 lần biến áp làm tổn thất trong các
MBA tăng lên. Tuy nhiên, MBA tự ngẫu khuyến khích truyền
công suất từ phía trung lên cao nên tổn thất trong MBA không
tăng nhiều.
*Nhận xét:
+ Ghép bộ máy phát - máy biến áp (F1+B1) lên thanh góp điện áp
220 kV.
+ Các máy phát F2, F3 được nối lên thanh góp điện áp máy phát.
+ Hai máy biến áp tự ngẫu B2, B3 làm nhiệm vụ liên lạc giữa các
cấp điện áp.
+ Bộ máy phát - máy biến áp (F4+B4) được ghép lên thanh góp
điện áp 110 kV.
- Phương án này có ưu điểm:
+ Vì công suất bộ bên trung luôn bé hơn phụ tải cực tiểu bên trung
nên đây là trường hợp công suất truyền tải từ hạ lên cao và trung
áp => công suất không bị truyền qua 2 lần MBA như phương án 1.
Nhược điểm của phương án
+ MBA bộ B4 phải chọn với cấp điện áp cao 220 (kV), phải dùng
đến ba loại máy biến áp dẫn đến vận hành và sửa chữa khó khăn,
vốn đầu tư lớn.
Sv: Nguyễn Đình Hải _ Đ8H5
Page 20
Phương án 3
- Phương án này có ưu điểm:
+ Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở
các cấp điện áp.
+ Công suất định mức của tự ngẫu không lớn.
-Nhược điểm:
+ Chỉ áp dụng trong trường hợp khi lượng công suất trao đổi giữa
các phía cao - trung là không lớn.
+ Số lượng, loại máy biến áp nhiều => Tổn thất công suất qua các
MBA lớn.
+ Bên cao dùng 2 bộ MF-MBA là tốn kém.
Sv: Nguyễn Đình Hải _ Đ8H5
Page 25
