Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có công suất p = 63 MW
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (724.45 KB, 105 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUI NHƠN
KHOA KỸ THUẬT VÀ CƠNG NGHỆ
-------------------- --------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN
Sinh viên thực hiện
Lớp
Giáo viên hướng dẫn
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
: Nguyễn Thiện Thảo
: Điện Kỹ Thuật – K27
: TS. Huỳnh Đức Hồn
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
Khoa Kỷ thuật & Cơng nghệ
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp: Điện kỹ thuật
Khóa 27
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Nhà máy gồm 4 tổ máy, cơng suất mỗi máy là 63 MW. Nhà máy có nhiệm
vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, 110kV, 220kV và phát cơng suất
vào hệ thống 220kV.
1. Phụ tải điện áp máy phát:
Pmax = 14 MW; cosφ = 0,85
Gồm 3 đường dây kép x 3 MW x 2 km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
t (giờ)
0–6
6 – 12
12 – 18
18 - 24
P/Pmax(%)
70
80
2. Phụ tải điện áp 110 kV:
Pmax = 140 MW; cosφ = 0,8
Gồm 4 đường dây kép x 30 MW x 50 km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
t (giờ)
0–6
6 – 12
P/Pmax(%)
65
100
3. Phụ tải điện áp 220 kV:
Pmax = 40 MW; cosφ = 0,8
Gồm 3 đường dây kép x 10 MW x 60 km
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
t (giờ)
0–6
6 – 12
P/Pmax(%)
65
100
100
70
12 – 18
18 - 24
100
80
12 – 18
18 - 24
100
80
4. Hệ thống:
Tổng cơng suất hệ thống la 2000 MVA, dự trữ quay của hệ thống la 10%.
Nhà máy nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 80 km. Điện kháng tính
đến thanh cái hệ thống la Xdm = 1,5.
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
5. Phụ tải tồn nhà máy:
Phụ tải của nhà máy: tự dùng 5%, cosφ = 0,85
Biến thiên phụ tải theo thời gian:
t (giờ)
0–6
6 – 12
12 – 18
P/Pmax(%)
70
100
100
18 - 24
80
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:
- Tính tốn phụ tải và cân bằng cơng suất
- Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy
- Tính tốn ngắn mạch
- So sánh kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu
- Tính chọn khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua
- Tính chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
BẢN VẼ
4 bản vẽ A0
- Đồ thị phụ tải tổng hợp
- Sơ đồ các phương án
- Sơ đồ tính tốn ngắn mạch
- Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng
Ngày giao đồ án tốt nghiệp:
Ngày hồn thành đồ án tốt nghiệp:
Cán bộ hướng dẫn: TS Huỳnh Đức Hồn
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống ngày nay, năng lượng là yếu tố quyết đònh trong mọi quá
trình sản xuất, lao động cũng như sinh hoạt của con người. Từ công ngiệp,
nông nghiệp, dòch vụ thậm chí đến nguyên cứu khoa học, khám phá thiên
nhiên đều cần năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện.
Hiện nay nước ta là một nước đang phát triển, đang trong quá trình thưc
hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Do vậy vấn đề đảm bảo cung
cấp điện năng cho các quá trình sản xuất rất được chú trọng. Là nước có
nguồn tài nguyên than đá dồi dào nên ngoài việc xây dựng các nhà máy thủy
điện thì các nhà máy nhiệt điện cũng được chú trọng phát triển. Qua quá trình
học tập, em được nhận đề tài tốt nghiệp có nội dung:
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy mỗi tổ
máy có công suất P = 63 MW .
Với những kiến thức đã, cộng với sự chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ
môn, đặc biệt là sự hướng dẩn tận tình, chu đáo của thầy giáo T.S HUỲNH
ĐỨC HOÀN đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Tuy nhiên, vì chỉ
mới là sinh viên sắp ra trường nên kinh nghiệm lẫn kiến thức chuyên môn
còn chưa có nên đồ án của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, vì
vậy em rất mong có được những lời nhận xét và chỉ dẩn thêm của các thầy cô
để khi ra trường em có được một số kinh nghiệm dể khỏi bỡ ngỡ khi bước đầu
nhận công tác.
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
MỤC LỤC
Lời nói đầu……………………………………………………………………...1
Chương 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT
1.1: Chọn máy phát điện…………………………………………………..2
1.2: Tính tốn phụ tải và cân bằng cơng suất……………………………...3
1.2.1: Phụ tải địa phương……………………………………………..3
1.2.2: Phụ tải cấp điện áp 110kV……………………………………..4
1.2.3: Phụ tải cấp điện áp 220kV……………………………………..5
1.2.4: Phụ tải tồn nhà máy…………………………………………..6
1.2.5: Phụ tải tự dùng…………………………………………………7
1.2.6: Cơng suất phát về hệ thống…………………………………….8
Chương 2: CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
2.1: Chọn phương án nối dây……………………………………………...11
2.1.1: Phương án 1……………………………………………………12
2.1.2: Phương án 2……………………………………………………13
2.1.3: Phương án 3……………………………………………………13
2.2: Sơ bộ so sánh các phương án đã nêu trên…………………………….14
2.3: Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối cơng suất…...….15
2.3.1: Chọn cơng suất máy biến áp…………………………………..15
2.3.1.1: Phương án 1…………………………………………….15
2.3.1.2: Phương án 2…………………………………………….16
2.3.2: Phân bố cơng suất cho các MBA và các cuộn dây MBA……...17
2.3.2.1: Phương án 1…………………………………………….17
2.3.2.2: Phương án 2…………………………………………….17
2.3.3: Kiểm tra khả năng mang tải của máy biến áp…………………18
2.3.3.1: Phương án 1…………………………………………….18
2.3.3.2: Phương án 2…………………………………………….21
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
2.4: Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ………………..…………24
2.4.1: Phương án 1 …………………………………………………..24
2.4.2: Phương án 2……………………………………………………27
Chương 3: XÁC ĐỊNH DỊNG LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC VÀ TÍNH TỐN
NGẮN MẠCH
3.1: Xác định dòng làm việc cưỡng bức…………………………………..29
3.1.1: Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 1………………….29
3.1.2: Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 2………………….30
3.2: Tính tốn dòng ngắn mạch……………………………………………31
3.2.1: Phương án 1 …….……………………………………………..31
3.2.1.1: Chọn các đại lượng cơ bản……………………………….31
3.2.1.2: Chọn điểm ngắn mạch tính tốn………………………….32
3.2.1.3: Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối ...33
3.2.1.4: Lập sơ đồ thay thế và tính tốn ngắn mạch………………34
3.2.2: Phương án 2……………………………………………………42
3.2.2.1: Chọn điểm ngắn mạch tính tốn………………………….42
3.2.2.2: Lập sơ đồ thay thế và tính tốn ngắn mạch………………43
Chương 4: TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
4.1: Chọn máy cắt cho mạch………………………………………………51
4.2: Chọn sơ đồ thiết bị phân phối………………………………………...52
4.2.1: Phương án 1……………………………………………………52
4.2.2: Phương án 2……………………………………………………53
4.3: Tính tốn kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu………………….53
4.3.1: Vốn đầu tư của các phương án ………………………………..54
4.3.2: Phí tổn vận hành hằng năm……………………………………54
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
4.3.3: Tính chi phí từng phương án…………………………………..55
4.3.3.1: Phương án 1…………………………………………….55
4.3.3.2: Phương án 2…………………………………………….56
4.3.4: So sánh các phương án, chọn phương án tối ưu……………….57
Chương 5: LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GĨP
5.1: Chọn dao cách ly……………………………………………………...59
5.2: Chọn dây dẫn và thanh góp…………………………………………...59
5.2.1: Chọn dây dẫn và thanh góp mềm……………………………...60
5.2.1.1: Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch………………....61
5.2.1.2: Kiểm tra điều kiện vầng quang………………………....67
5.2.2: Chọn thanh dẫn cứng…………………………………………..68
5.2.2.1: Chọn tiết diện thanh dẫn cứng………………………….68
5.2.2.2: Kiểm tra ổn định động………………………………….69
5.3: Chọn sứ đỡ cách điện…………………………………………………71
5.3.1: Kiểm tra ổn định động…………………………………………71
5.4: Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện………………………72
5.4.1: Cấp điện áp 220 kV…………………………………………....73
5.4.2: Cấp điện áp 110 kV…………………………………………....73
5.5: Mạch máy phát………………………………………………………..74
5.6: Chọn chống sét van…………………………………………………...77
5.7: Chọn cáp cho phụ tải địa phương……………………………………..79
5.7: Chọn kháng điện, máy cắt cho phụ tải địa phương…………………...81
Chương 6: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG
6.1: Chọn máy biến áp cấp một……………………………………………87
6.1.1: Máy biến áp cơng tác…………………………………………..87
6.1.2: Máy biến áp dự trữ…………………………………………….88
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
6.2: Chọn máy biến áp cấp hai…………………………………………….88
6.3: Chon áptơmát cho tự dùng, cho thanh góp 0,4 kV…………………...89
6.4: Chọn máy cắt………………………………………...……………….90
6.4.1: Chọn máy cắt cho mạch tự dùng cấp điện áp 10 kV…………..90
6.4.2: Chọn dao cách ly………………………………………………91
6.4.3: Chọn máy cắt cho mạch tự dùng cấp điện áp 6,3 kV………….92
6.5: Sơ đồ nối điện tự dùng………………………………………………..94
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Chương 1:
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững các số liệu đã
cho cũng như xác định các u cầu kĩ thuật đòi hỏi trong q trình thiết kế. Việc
tính tốn, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng cơng suất nhà máy thiết kế
trao đổi với hệ thống điện cực kì quan trọng, nó là cơ sở giúp ta xây dựng được
bảng phân phối và cân bằng cơng suất tồn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện
kinh tế kĩ thuật để chọn các phương án nối điện tồn nhà máy tối ưu với thực tế
u cầu thiết kế.
1.1. Chọn máy phát điện:
Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta ngày
càng xây dựng thêm nhiều nhà máy điện va trạm biến áp có cơng suất lớn, đây là
một phần khơng thể thiếu trong hệ thống năng lượng. Thiết bị quan trọng nhất
trong các nhà máy điện là máy phát điện, các máy phát điện biến đổi năng thành
điện năng tạo thành các nguồn cung cấp cho hệ thống. Ngồi ra, máy phát điện
có khả năng điều chỉnh cơng suất của mình do đó giữ vai trò quan trọng trong
việc đảm bảo chất lượng điện năng ( điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống ).
Theo u cầu nhiệm vụ thiết kế đồ án là thiết kế phần điện nhà máy nhiệt
điện ngưng hơi có tổng cơng suất là 252MW gốm 4 tổ máy cơng suất 63MW, ta
chọn máy phát điện có các thơng số cho ở bảng 1.1. [ TL1 _ Tr 100]
Bảng 1-1
Loại máy
TB-63-2
S
P
U
I
MVA
MW
KV
KA
78,75
63
10,5
4,33
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Cosϕ
Xd''
0,8
0,153
Xd'
Xd
0,224 2,199
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
1.2. Tính toán phụ tải & cân bằng công suất:
Khi vận hành một hệ thống điện ta thấy mức độ tiêu thụ điện năng ln thay
đổi theo thời gian, qui luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được biểu diễn
trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải. Như vậy đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế
và vận hành hệ thống điện. Khi có đồ thị phụ tải tồn bộ hệ thống thì có thể phân
bố tối ưu cơng suất cho các nhà máy điện trong hệ thống, xác định được mức
tiêu hao nhiên liệu…
Đồ thị phụ tải ngày của nhà máy hay trạm biến áp còn được dùng để chọn
dung lượng máy biến áp, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn sơ đồ
nối dây. Từ các giá trị Pmax ở các cấp điện áp cho trước, kết hợp với bảng biến
thiên cơng suất ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp. Cơng thức chung để
tính tốn :
P(t) =
P%
× Pđm
100
với
S(t) =
P(t)
Cosϕ
( 1.1)
Trong đó:
P(t) là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
Cosϕ : là hệ số công suất phụ tải .
1.2.1.Phụ tải đòa phương:
m
= 10,5 kV
Pmax
= 14 MW
Cosϕtb = 0,85
Từ ( 1.1 ) tính phụ tải từng thời điểm ta có bảng biến thiên công suất của
phụ tải đòa phương theo thời gian như sau:
Bảng biến thiên phụ tải
t(h)
0 – 6 6 – 12 12 – 18 18 - 24
P/PMAX(%)
70
80
100
70
Pdp( t )(MW)
9,8
11,2
14
9,8
Sdp ( t )(MW) 11,529 13,176 16,471 11,529
Bảng 1-2
Đồ thị phụ tải
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
1.2.2.Phụ tải cấp điện áp 110 kV: ST
Ta có: Uđm = 110 kV
PTmax = 140 MW
Cosϕtb = 0,8
Từ ( 1.1 ) tính phụ tải từng thời điểm ta có bảng biến thiên công suất của
phụ tải theo thời gian như sau:
Bảng biến thiên phụ tải
t(h)
PT%
PT ( t )(MW)
ST ( t )(MVA)
0-6
6-12 12 -18 18 -24
65
100
100
80
91
140
140
112
113,75 175
175
140
Bảng 1-3
Đồ thị phụ tải
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
1.2.3: Phụ tải cấp điện áp 220 kV: SC
Ta có: Udm = 220 kV ; PMAX = 40 MW ; Cosϕđm = 0.8
Từ ( 1.1 ) tính phụ tải từng thời điểm ta có bảng biến thiên công suất của
phụ tải theo thời gian như sau:
Bảng biến thiên phụ tải
6 – 12 12- 18
18 -
t(h)
0-6
P/PMAX%
70
100
90
24
70
PC(t ) (MW)
28
40
36
28
SC( t )(MVA)
35
50
45
35
Bảng 1-4
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Đồ thò phụ tải
60
50
50
40
45
35
35
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24
1.2.4: Phụ tải tồn nhà máy: SNM
Ta có : PNM = 4 . 63 =252 (MW) ; cosφ = 0,85
Từ ( 1.1 ) tính phụ tải từng thời điểm ta có bảng biến thiên công suất của
phụ tải theo thời gian như sau:
Bảng biến thiên phụ tải
t(h)
0-6
6 – 12 12- 18 18 - 24
P/PMAX%
70
100
100
80
PNM(t ) (MW)
176,4
252
252
201,6
SNM( t )(MVA) 207,529 296,471 296,471 237,176
Bảng 1-5
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Đồ thò phụ tải
1.2.5.Phụ tải tự dùng :
Vì nhà máy ta thiết kế là nhà máy nhiệt điện nên yêu cầu thiết kế điện tự
dùng chiếm 5% tổng số công suất toàn bộ nhà máy.
Tự dùng của nhà máy được xác đònh theo công thức sau:
Std (t) =
∑P
đmF
cos ψ td
.
S (t)
µ%
.(0, 4 + 0, 6. tnm )
100
∑ SđmF
Trong đó: α - số phần trăm lượng điện tự dùng α =5%
Cos φ =0,85
Từ các kết quả tính tốn phụ tải nhà máy phần ( 3 ) và cơng thứ trên ta có
phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian như bảng sau.
Bảng biến thiên phụ tải
t(h)
P%
Stnm(MVA)
Std
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
0-6
6 -12
12- 18 18 - 24
70
100
100
80
207,529 296,471 296,471 237,176
12.526 15,194 15,194 13,415
Bảng 1-6
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Đồ thò phụ tải
1.2.6. Công suất phát về hệ thống:
- Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần tự dùng, một phần cung cấp
cho phụ tải trung áp 110kV, và cao áp 220kV, phần còn lại là phát vào hệ thống .
Công suất phát về hệ thống được tính theo công thức sau:
SHT = SNM - (Suf + Std + ST + Sc)
Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống.
Bảng1-7
t (h)
0-6
6-12
12-18
18-24
SNM (MVA)
207,529
296,471
296,471
237,176
STD (MVA)
12,526
15,194
15,194
13,415
SC (MVA)
35
50
45
35
SdïP (MVA)
11,529
13,176
16,471
11,529
ST (MVA)
113,75
175
175
140
SVHT(MVA)
34,724
43,101
44,806
37,232
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Đồ thò phụ tải tổng hợp
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nhận xét chung:
Từ đồ thò phụ tải tổng hợp ta thấy nhà máy luôn cung cấp đủ công suất cho
các phụ tải và phát công suất thừa lên lưới.
Công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ quay của hệ
thống nên khi có sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn đònh
hệ thống.
* Tình hình phụ tải các cấp điện áp:
. Phụ tải địa phương và trung áp được truyền qua đường dây đơn ( phụ tải
khơng quan trọng ) và đường dây kép ( phụ tải quan trọng ).
. Phụ tải địa phương và tự dùng của nhà máy chiếm một lượng nhỏ cơng
suất của nhà máy
. Sdp max = 16,471 MVA ; Sdp min = 11,529 MVA
. ST max = 175 MVA
; ST min = 113,75 MVA
. SC max = 50 MVA
; SC min = 35 MVA
. STD max = 15,194 MVA ; STD min= 12,526 MVA
. SNM max= 296,471 MVA ; SNM min = 207,529 MVA
. SVHT max =44,806 MVA ; SVHT min = 34,724 MVA
. Sdtq = 10% *2000 = 200 MVA
Phụ tải điện áp trung nhỏ nhất là 113,75 MVA lớn hơn công suất của một
máy phát (78,75 MVA) nên có thể ghép một máy phát vào phía thanh góp và
cho vận hành đònh mức liên tục.
Cấp điện áp cao(220KV) và trung áp (110KV) là lưới trung tính trực tiếp
nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi hơn
về mặc kinh tế.
Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vò trí
nhà máy, đòa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu… Riêng về phần điện nhà
máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Chương 2:
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
2.1: Chọn phương án nối dây .
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là khâu quan trọng trong q
trình thiết kế nhà máy điện. Căn cứ vào u cầu cung cấp điện của các hộ phụ tải
và u cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho
đảm bảo những u cầu sau:
● Khi làm việc bình thường phải cung cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tải
theo u cầu.Khi có sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho
các phụ tải quan trọng tránh trường hợp cơng suất tải qua nhiều lần máy biến áp
gây ra tổn thất điện năng.
●Cơng suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp khơng được lớn hơn dự trữ
quay của hệ thống.
● Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ,để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ
đầu máy phát điện nhưng khơng được vượt q 15% cơng suất của bộ.
● Khơng nên dùng q hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc
hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn.
● Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và cao đều
có trung tính trực tiếp nối đất.
● Khi cơng suất tải lên cao áp lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt ít
nhất hai máy biến áp.
* Nhận xét:
- Phụ tải địa phương có cơng suất bằng 10,46% <15% cơng suất của bộ
máy phát điện. Do đó, khơng cần thiết dùng hệ thống thanh góp ở cấp điện áp
máy phát để cung cấp điện cho phụ tải địa phương.
- Vì cấp điện áp cao áp (220KV) và trung áp( 110KV) là lưới có trung tính
trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa ba cấp điện áp
với nhau.
- Vì cơng suất của một máy phát nhỏ hơn cơng suất dự trữ quay cả hệ
thống nên có thể dùng sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp trong các phương án .
- Với những nhận xét sơ bộ như trên, ta có thể đề xuất một số phương án
sơ đồ điện chính của nhà máy như sau:
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
2.1.1. Phương án 1:
Phương án này phía 220 kV ghép một bộ máy phát điện-máy biến áp để
làm nhiệm vụ liên lạc phía cao áp và trung áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu.
Phía 110 kV ghép một bộ máy phát điện – máy biến áp.
SC
H
T
ST
B2
B1
F1
F2
B4
B3
F4
F3
Ưu - nhược điểm:
- Cung cấp đủ cơng suất cho các phụ tải các cấp điện áp
- Bộ MP – MBA khơng đồng bộ gây khó khăn cho lắp đăt, vận hành, bão
dưỡng và sữa chữa.
- Bộ MP – MBA lên 220kV được truyền trực tiếp, nên giảm được tổn thất
tuy nhiên đầu tư lớn.
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
2.1.2. Phương án 2:
Phương án này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp
liên lạc. Còn phía 110KV được ghép hai bộ máy phát điện-MBA
H
T
SC
ST
Ưu - nhược điểm:
- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong mọi trường hợp.
- Dung lượng các máy biến áp phải chọn khơng lớn .
B
B
3
- Đầu tư cho
áp2 hai dây quấn nối vào thanh góp 110
KV sẽ rẻ 4
B hai máy biến B
1
tiền hơn so với phương án I.
2.1.3: Phương án 3:
Phương án này ta dùng hai bộ máy phát – máy biến áp F 3 – B3 và F4 – B4
ghép vào thanh cái điện áp trung 110KV. Thanh góp 10,5 KV
F3 được ghépF4hai
F1
F2
HT
máy phát điện F1, F2 ở giữa có đặt kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch.
T
Để liên lạc giữa cấp điện áp cao 220 KV và cấp điện áp Strung
110 KV sử
dụng 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2.
110KV
220KV
B1
B4
HT
B3
HT
B2
10,5KV
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
∼
F1
∼
F2
F3
∼
Lớp ĐKT - K27
∼
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Ưu -Nhược điểm:
- Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong mọi trường hợp.
- Dung lượng các máy biến áp phải chọn không lớn.
- Số lượng máy biến áp hơi nhiều làm tăng vốn đầu tư và tỏn thất điện
năng trong máy biến áp
2.2: Sơ bộ so sánh giữa các phương án đã nêu trên :
Các phương án nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật ,tuy nhiên mỗi phương án
đều có ưu nhược điểm riêng.Do đó cần phải phân tích kĩ sơ bộ để loại trừ
phương án ít được sử dụng và giữ lại các phương án thơng dụng nhất,sau đó tính
tốn cụ thể tìm ra phương án tối ưu.
So sánh giữa phương án 1,2 và 3 ta thấy sơ đồ nối dây của hai phương án 1 và
2 đơn giản như nhau, độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo về mặt kỹ thuật,
phương án 3 có dung lượng máy biến áp tự ngẫu lớn. Do vậy ta chọn phương án
1 và 2 đưa vào tính tốn.
2.3: Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối cơng suất cho các
máy biến áp:
2.3.1. Chọn cơng suất máy biến áp :
Điện năng sản xuất ở các nhà máy điện được truyền tải đến hộ tiêu thụ
thường qua nhiều lần biến đổi bằng các máy biến áp do vậy máy biến áp là một
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
thiết bị quan trọng. Trong hệ thống điện tổng cơng suất của các máy biến áp rất
lớn và bằng vào khảng 4-5 lần tổng cơng suất của máy phát điện. Vì vậy vốn đầu
tư cho máy biến áp rất nhiều .Người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp
ít, cơng suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an tồn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Do
đó khi chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn chủng loại,
số lượng, cơng suất định mức và hệ số biến áp .
Để chọn các máy biến áp làm việc cho các phương án thiết kế thì mỗi loại
máy cần thoả mãn các điều kiện nhất định. Ngun tắt chung đẻ chọn máy biến
áp là chọn cơng suất định mức của máy biến áp lớn hơn hoặc bằng cơng suất cực
đại, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số q tải.
2.3.1.1. Phương án 1 :
• Bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây
Đk :
SđmB1 , B4 ≥ SđmF = 78, 75MVA
• Máy biến áp tự ngẫu
Với :
220 − 110
= 0,5
220
µ=
S đmB2 = SđmB3 ≥
=
1
S
µ
1
78, 75 = 157, 5MVA
0, 5
Từ đó ta tra bảng tham số máy biến áp cho phương án I như sau:
Cấp
điện áp
khu vực
Loại
220
TДц
110
TPДцH
220
Sđm Điện áp cuộn
Tổn thất KW
U N%
I
MV
dây KV
P0
PN
C-T C-H T-H %
A
C
T
H
A C-T C-H T-H
80 242 - 10,5 80 - 320 - 11 - 0,6
80
115
-
10,5 70
ATДцTH 160 230 121 11
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
-
310 -
85 380 -
-
-
10,5 15 0,55
11 32
20 0,5
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Bảng 2.1
2.3.1.2. Phương án 2:
• Bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây
Đk :
SđmB1 , B4 ≥ SđmF = 78, 75MVA
• Máy biến áp tự ngẫu
Với :
220 − 110
= 0,5
220
µ=
S đmB2 = SđmB3 ≥
=
1
S
µ
1
78, 75 = 157, 5MVA
0, 5
Từ đó ta tra bảng tham số máy biến áp cho phương án II như sau:
Cấp
Sđm
Điện áp
Tổn thất KW
U N%
I%
điện áp
Loại
MVA cuộn dây KV P0
PN
C-T C-H T-H
khu vực
C
T H A C-T C-H T-H
110
TPДцH
80
115 - 10,5 70 - 310 - 10,5 15 0,55
220
ATДцTH 160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5
Bảng 2.2
2.3.2. Phân bố cơng suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp:
2.3.2.1. Phương án 1:
* Máy biến áp hai cuộn dây :
Ở phương án này có 2 bộ máy biến áp 2 cuộn dây trong đó có 1 bộ nối trực
tiếp vào thanh góp 110kV, còn 1 bộ nối trực tiếp vào thanh góp 220kV. Để vận
hành thuận tiện và kinh tế ta cho B 1,B4 làm việc với đồ thò phụ tải bằng
phẳng suốt năm.
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
S B1 = S B4 = S đmF −
Std max
15,194
= 78, 75 −
= 74,951MVA
4
4
* Máy biến áp tự ngẫu B2, B3 theo thời gian t:
1
( S HT − S B1 + Sc)
2
1
T
Phía trung: Stn (t ) = ST − S B4
2
H
C
T
Phía hạ: Stn (t ) = Stn (t ) + Stn (t )
C
Phía cao: Stn (t ) =
Ta có bảng phân bố công suất:
S
Thời gian
MBA (MVA)
0–6
6 – 12
12 – 18
B1,B4 SbC(t)
74,952
74,952
74,952
SbT(t)
74,952
74,952
74,952
C
- 2,614
9,075
7,427
SC tn ( t )
B2,B3
T
19,399
50,024
50,024
ST tn ( t )
SH tn ( t )
H
16,785
59,099
57,451
Bảng 2.3
18 - 24
74,952
74,952
-1,36
0,524
31,164
2.3.2.2. Phương án 2:
* Máy biến áp hai cuộn dây :
Phương án này co hai máy biến áp nối vào thanh góp 110kV. Khi phụ tải
trung áp nhỏ nhất nhưng lại bé hơn cơng suất của hai bộ máy biến áp nên sẽ có
một lượng cơng suất truyền qua 2 lần máy biến áp.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B 3,B4 làm việc với đồ thò phụ tải
bằng phẳng suốt năm.
S B3 = S B4 = S đmF −
Std max
15,194
= 78, 75 −
= 74,952MVA
4
4
* Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t
1
StnC (t ) = ( Sc + Svht )
Phía cao:
2
T
Phía trung: Stn (t ) =
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
1
ST − ( S B3 + S B4 )
2
Lớp ĐKT - K27
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
H
Phía hạ: Stn (t ) = ST (t ) + SC (t )
Ta có bảng phân bố công suất:
S
MBA (MVA)
B1,B4 SbC(t)
SbT(t)
0–6
74,952
74,952
34,862
Thời gian
6 – 12
12 – 18
74,952
74,952
74,952
74,952
46,551
44,903
18 - 24
74,952
74,952
36,116
ST tn ( t )
T
-18,077
12,548
12,548
-4,952
SH tn ( t )
16,785
59,099
57,451
31,164
SC tn ( t )
C
B2,B3
H
Bảng 2.4
2.3.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:
2.3.3.1. Phương án 1:
* Khi làm việc bình thường:
+ Máy biến áp hai cuộn dây:
SdmB1 = SdmB4 = 80 MVA > SBT = 74,952 MVA
+ Máy biến áp tự ngẫu :
Từ 6 ÷ 12h các máy biến áp tự ngẫu B2 , B3 làm việc với hạ áp cực đại. Khi
đó, cuộn dây nối tiếp có tải lớn nhất và ta có :
SHdm = 59,099 MVA < SHdm =0,5.160 = 80 MVA
Nên B2, B3 khơng bị q tải lúc làm việc bình thường.
H
T
S
ST
C
*Khi làm
việc lúc sự cố :
a.Giả sử sự cố máy B4:
B2
B1
Lớp ĐKT - K27
SVTH: Nguyễn Thiện Thảo
F1
F2
B4
B3
F3
F4
