LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống xã hội trong mỗi quốc gia. Do nhu cầu kinh tế và đời sống xã hội ngày một nâng cao, phụ tải ngày càng phát triển, nhất là trong công cuộc công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước, mức độ tiêu thụ năng lượng điện ngày càng tăng cao. Bởi vậy đòi hỏi hệ thống điện phải không ngừng phát triển và lớn mạnh. Để đáp ứng nhu cầu về sử dụng năng lượng điện ngày càng tăng đó thì cần phải xây dụng thêm các nhà máy điện và các đường dây truyền tải điện. Nhà máy điện là một phần tử quan trọng trong hệ thống điện, có vốn đầu tư khá lớn nên việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ đem lại hiệu quả kinh tế to lớn cho nền kinh tế quốc dân. Đồ án tốt nghiệp là một phần quan trọng trong quá trình học tập. Qua bản đồ án tốt nghiệp này sẽ giúp sinh viên ôn lại những kiến thức đã tích luỹ được đồng thời có cái nhìn tổng quan và hiểu biết về thực tế nhiều hơn. Bản đò án tốt nghiệp này của em được giao có nhiệm vụ là thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện. Với những nội dung được giao của bản đồ án em đã hoàn thành đúng khối lượng và thời gian. Trong quá trình thực hiện em cũng có nhiều cố gắng song khó có thế tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Kính mong được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô để bản thiết kế của em được hoàn thiện hơn. - 1 - LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo, các đơn vị tập thể trong và ngoài trường. Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến thầy giáo PGS. TS Nguyễn Hữu Khái đã trực tiếp hướng dẫn và dìu dắt em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Em xin cảm ơn sự nhiệt tình chỉ bảo, dạy dỗ của các thầy cô giáo trong khoa kỹ thuật công nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình. Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng toàn thể bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày 13 tháng 12 năm 2008 Sinh viên Phạm thị Ngọc Bích - 2 - CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1. Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là 63 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: Loại máy S MVA P MW U kV I kA Cosϕ X d ’’ X d ’ X d TBφ-63-2 78,75 63 10,5 4,33 0,8 0,153 0,224 2,199 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức: max . 100 % )( P P tP = ϕ Cos tP tS )( )( = Trong đó: S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t Cosϕ : Hệ số công suất phụ tải 1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương): U đm = 10,5 (kV); P max = 8 (MW); Cosϕ = 0,85 max . 100 % )( P P tP dp = ϕ Cos tP tS dp dp )( )( = Sau khi tính toán ta có bảng số liệu: - 3 - t(h) 0÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24 P% 65 90 80 100 65 P dp (MW) 5,2 7,2 6,4 8 5,2 S dp (MVA) 6,117 8,470 7,529 9,411 6,117 Đồ thị phụ tải địa phương: 1.2.2. Phụ tải trung áp: U đm = 110 (kV); P max = 100 (MW); Cosϕ = 0,85 max110 . 100 % )( P P tP = ϕ Cos tP tS )( )( 110 = Kết quả tính toán cân bằng công suất Thời gian 0÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24 P% 70 90 90 100 70 - 4 - 9.411 6.117 7.529 8.47 6.117 0 3 6 9 12 0 4 8 12 16 20 24 t(h) S(MVA) P 110 (MW) 70 90 90 100 70 S 110 (MVA) 82,352 105,882 105,882 117,647 82,352 Đồ thị phụ tải trung áp: 1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy P max =63.4= 252 (MW); cosϕ = 0,8 max 100 % )( P P tP NM = ϕ Cos tP tS NM )( )( = Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy Thời gian 0÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24 P% 70 90 80 100 70 P NM (MW) 176,4 226,8 201,6 252 176,4 S NM (MVA) 220,5 283,5 252 315 220,5 - 5 - 82.352 117.647 105.882 82.352 0 30 60 90 120 0 4 8 12 16 20 24 t(h) S(MVA) Đồ thị phụ tải: 1.2.4. Phụ tải tự dùng của nhà máy Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 7% công suất định mức của toàn nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau:         += NMdm NM nmtd S tS StS )( 6,04,0 100 % )( α Trong đó: S td (t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t S NMdm : Công suất đặt của toàn nhà máy S NM (t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t α : Số phần trăm lượng điện tự dùng Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24 S NM (t) 220,5 283,5 252 315 220,5 S td (t) 18,081 20,727 19,404 22,05 18,081 - 6 - 220.5 283.5 252 315 220.5 0 80 160 240 320 0 4 8 12 16 20 24 t(h) S(MVA) Đồ thị phụ tải: 1.2.5. Công suất phát về hệ thống Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức S VHT (t) = S NM (t) - {S đp (t) + S 110 (t) + S td (t)} Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24 S NM (MVA) 220,5 283,5 252 315 220,5 S dp (MVA) 6,117 8,470 7,529 9,411 6,117 S 110 (MVA) 82,352 105,882 105,882 117,647 82,352 S td (MVA) 18,081 20,727 19,404 22,05 18,081 - 7 - 18.081 22.05 18.081 19.404 20.727 0 6 12 18 24 0 4 8 12 16 20 24 t(h) S(MVA) S VHT (MVA) 113,95 148,421 119,185 165,892 113,95 Đồ thị công suất phát về hệ thống của nhà máy : - 8 - 113.95 119.185 165.892 148.421 113.95 0 30 60 90 120 150 180 0 4 8 12 16 20 24 t(h) S(MVA) Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy - 9 - 82.352 117.647 105.882 82.352 6.117 9.411 7.529 8.47 6.117 283.5 220.5 315 252 220.5 113.95 119.185 165.892 148.421 113.95 18.081 22.05 19.404 20.727 18.081 0 50 100 150 200 250 300 350 0 4 8 12 16 20 24 t(h) S(MVA) CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 63 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: + Phụ tải địa phương: S dpmax = 9,411 (MVA) S dpmin = 6,117 (MVA) + Phụ tải trung áp: S 110max = 117,647 (MVA) S 110min = 82,352 (MVA) + Công suất phát về hệ thống: S VHTmax = 165,892 (MVA) S VHTmin = 113,95 (MVA) Theo đề ra ta nhận thấy: + Dự trữ quay của hệ thống: S DT = 110 (MVA) + Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp. + Để hạn chế dòng ngắn mạch, trong chế độ làm việc bình thường hai máy biến áp cung cấp cho phụ tải địa phương làm việc riêng rẽ ở phía 10,5kV và mỗi máy cấp cho một nửa phụ tải địa phương. Khi một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương. - 10 - [...]... sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha Chọn các đại lượng cơ bản Scb = 100 MVA Ucb1 = 230 kV; Ucb2 = 115 kV; Ucb3 = 10,5 kV 4.1 Phương án 1 4.1.1 Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch... thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ∆AΣ = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4 - 26 - = 2×1233,225.103 + 2909,186.103 + 3050,273.103 = 8425,91 103 ( kWh) = 8425,91 (MWh) - 27 - CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện. .. 3 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng 3.1 Phương án 1 3.1.1 Chọn máy biến áp ~ ~ ~ ~ 1 Chọn máy biến áp bộ B3, B4 Công suất của máy biến áp bộ B3, B4 chọn theo điều kiện SB3 = SB4 ≥ SđmF = 78,75 (MVA) Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn. .. cấp điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ 2.2 Phương án 2 - 11 - Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp Tuy nhiên nhược điểm của phương án này là việc lắp đặt bộ MF_MBA ba pha 2 dây quấn lên lưới điện 220Kv sẽ khó khăn và đắt hơn rất nhiều 2.3 Phương án 3 ~ ~ ~ ~ Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện. .. luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải 3.2.4 Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến... ba cấp điện áp là 10,5 kV; 110kV; 220kV Trong đó lưới điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) đều là trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp Từ các nhận xét trên ta đưa ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 2.1 Phương án 1 HT 220 kV B1 110 kV B2 B4 B3 F2 F1 DP+TD DP+TD F3 TD F4 TD Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho... Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải 3.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp - 17 - Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy... Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán ~ ~ ~ - 28 - ~ Lập sơ đồ thay thế HT XHT XD N1 XC XC XH XT XB3 XB4 XH XT N3 N3 ’ XF N4 XF XF 1 F F2 F3 4.1.2 Tính điện kháng các phần tử • Điện kháng của hệ thống XHT = X*HT 1 XD = 2 Scb 100 = 0,8 = 0,053 S Ht 1500 1 S 1 100 X 0 L cb = 0,4.70 = 0,0264 2 2 U cb1 2 2302 • Điện kháng máy phát XF = X”d S S cb MFdm = 0,153 100 = 0,194 78,75 • Điện kháng... = 5,14 kA + Dòng điện xung kích ixkN1 = 2 kxk.I”N1(0) = 2 1,8.5,14 = 13,78 kA 2 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Ở cấp điện áp 110kV, tương tự như cấp điện áp 220kV nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống Sơ đồ thay thế: HT X HT X D N2 X X C C X T X X X X X H1 X B4 H2 B4 X T X X F F1 F F F2 F3 F F4 Ngắn mạch tại điểm N2 có tính chất đối xứng, các điện kháng được tính... = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,22 + 6,325 = 10,545 kA I”N2(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 4,67 + 3,795 = 8,465 kA + Dòng điện xung kích ixkN2 = 2 kxk.I”N2 = 2 1,8.10,545 = 16,84 kA 3 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Tính ngắn mạch tại điểm N3 nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F1 Sơ đồ thay thế HT X1 X2 XH X8 1 N3 NM Ta có: X8 = X4 // . phải xây dụng thêm các nhà máy điện và các đường dây truyền tải điện. Nhà máy điện là một phần tử quan trọng trong hệ thống điện, có vốn đầu tư khá lớn nên. PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương