Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240 MW pptx

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

ngưng hơi, công suất 240 MW

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

Bộ môn : HỆ THỐNG ĐIỆN

Ngành học : HỆ THỐNG ĐIỆN

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

I. TÊN ĐỀ TÀI

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240 MW

I. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

- Số tổ máy phát điện: 4x60 MW; cosϕ = 0,80; Uđm = 10,5KV

- Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220 KV, chiều dài mỗi lộ

90 Km

- Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 2800 MVA

- Dự trữ công suất hệ thống: 12%/

- Điện kháng ngắn mạch (tính tại thanh cái hệ thống nối với đường dây): 0,7

- Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau:

1. Phụ tải cấp điện áp máy phát Pmax = 9MW; cosϕ = 0,84.

Phụ tải bao gồm các đường dây:

1 kép x 3 MW x 4 km

4 đơn x 1,5 MW x 3 km

Đồ thị phụ tải (tính theo % Pmax)

Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24

Công suất (%) 50 80 100 100 70

2. Phụ tải cấp điện áp trung 110KV: Pmax = 120 MW; cosϕ = 0,80

Phụ tải bao gồm các đường dây: 2 kép + 1 đơn

Đồ thị phụ tải (tính theo % Pmax)

Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24

Công suất (%) 70 80 100 90 70

3. Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất (tổng) theo biểu đồ sau: (tính

theo % công suất đặt)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24

Công suất (%) 70 100 100 90 80

4. Các điều kiện khác:

- Tự dùng nhà máy: 8%

- Tại các trạm địa phương đặtc các loại máy cắt BMΠ-10 có Icắt = 20 KA,

thời gian cắt ngắn mạch tcắt = 0,5 sec.

III. NỘI DUNG CÔNG VIỆC:

- Tính cân bằng công suất, vạch phương án nối dây chọn sơ đồ thiết kế.

- Chọn máy biến áp và tính tổn thất công suất, điện năng các phương án.

- Tính toán ngắn mạch, lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính các

phương án.

- Tính toán thiết kế, xác định phương án tối ưu.

- Chọn sơ đồ tự dùng và một số thiết bị phụ

- Vẽ các bản vẽ: Sơ đồ nối điện chính và các bản vẽ cần thiết cho thuyết

minh.

* Xác định chế độ vận hành tối ưu của nhà máy theo phương pháp quy

hoạch động

B/P 30 35 40 45 50 55 60

B1 16.7 18.7 20.5 24.3 28.6 33.5 39.7

B2 15.5 16.2 18.3 21.6 26.7 31.7 39.7

B3 17.8 19.3 21.5 23.7 26.5 30.5 37.3

B4 13.3 15.9 17.6 20.3 23.9 28.9 36.5

1. Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị của toàn nhà máy tương

ứng với chi phí nhiên liệu cực tiểu.

2. Thiết lập bảng phân bố tối ưu công suất gữa các tổ máy, theo bậc công

suất phát tổng của nhà máy.

3. Xác định chế độ vận hành tối ưu của nhà máy ứng với biểu đồ công suất

đã cho (biểu đồ phát công suất tổng trong ngày). Xác định chi phí nhiên

liệu tổng.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

4. So sánh chi phí nhiên liệu xác định được theo chế độ vận hành tối ưu và

chế độ phân bổ đều công suất cho các tổ máy.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy

nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay

đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới. Đó là

bởi vì để có năng lượng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp phải trải

qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển và phân phối. Các

công đoạn này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật và các ràng buộc

xã hội. Hiệu suất các công đoạn kể từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng

lượng cuối nói chung là thấp. Vì vậy đề ra lựa chọn và thực hiện các phương

pháp biến đổi năng lượng từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối

để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con

người.

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các

nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện

có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng

… thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng

năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ

80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ

tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà

máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện

nay.

Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán

chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự

củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống

điện trước khi thâm nhập vào thực tế.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

Với yêu cầu như vậy, đồ án tốt nghiệp được hoàn thành gồm bản

thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần

chuyên đề.

Bản thuyết minh gồm hai phần:

Phần một với nội dung thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện được

chia làm sáu chương. Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán

từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng

công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế -

kỹ thuật, so sánh chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án

được lựa chọn. Phần này có kèm theo 4 bản vẽ A4.

Phần hai là tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy nhiệt điện

bằng phương pháp quy họch động. Nội dung phần này gồm: chương một là

trình bày lý thuyết về phương pháp quy hoạch động dùng để giải bài toán

phân bố tối ưu công suất của nhà máy điện và chương hai là tính toán cụ thể

theo yêu cầu của đề tài.

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Lã Văn Út

cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận

tình để em có thể hoàn thành đồ án này.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN .................................................. 1

Chương 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ............................. 1

1.1. Chọn máy phát điện. ........................................................................ 1

1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất .......................................... 1

1.2.1. Cấp điện áp máy phát ................................................................ 1

1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) ....................................................... 2

1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy ................................................................. 3

1.2.4. Tự dùng của nhà máy điện ........................................................ 4

1.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. .... 5

1.3. Chọn các phương án nối dây. ........................................................... 7

Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp ............................................... 11

A. Phương án I ...................................................................................... 11

2.1.a. Chọn máy biến áp .................................................................... 11

2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp ............................................. 12

2.3.a. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp ................... 12

2.4.a. Tính toán tổn thất điện năng tỏng các máy biến áp. ............... 16

B. Phương án II: .................................................................................... 18

2.1.b. Chọn máy biến áp. .................................................................. 18

2.2.b. Phân bố tải cho các máy biến áp ............................................. 19

2.3.b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: ................. 19

2.4.b. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp. .............. 23

Chương 3: Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị của sơ

đồ nối điện chính các phương án ......................................... 25

A. Tính toán ngắn mạch. ....................................................................... 25

3.1. Phương án I. ............................................................................... 25

3.2. Phương án 2 ............................................................................... 38

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

B. Lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính. ............................... 50

1. Chọn máy cắt điện. ........................................................................ 50

2.a. Tính toán dòng cưỡng bức ......................................................... 50

2.b. Tính toán dòng cưỡng bức ......................................................... 52

3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối .................................... 54

Chương 4: Tính toán kinh tế - kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu ...... 57

1. Phương án 1....................................................................................... 58

2. Phương án 2....................................................................................... 59

Chương 5: Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp .................... 62

5.1. Chọn máy cắt điện và dao cách ly.................................................. 62

5.2. Chọn thanh dẫn cứng ..................................................................... 64

5.2.1. Chọn tiết diện .......................................................................... 64

5.2.2. Kiểm tra ổn định động. ........................................................... 65

5.3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn. .................................................................... 67

5.4. Chọn dây dẫn và thanh góp mền .................................................... 68

5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mền ............................... 68

5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. ................................... 69

5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang. .............................................. 73

5.5. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng. .................................... 75

5.5.1. Cấp điện áp 220KV ................................................................. 75

5.5.2. Cấp điện áp 110KV. ................................................................ 75

5.5.3. Mạch máy phát. ....................................................................... 76

5.6. Chọn cáp, kháng và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phương. ....... 79

5.6.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương ........................................... 79

5.6.2. Chọn kháng điện. .................................................................... 81

5.6.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương. .................. 84

5.7. Chọn chống sét van. ....................................................................... 85

1. Chọn chống sét van cho thanh góp. .............................................. 85

2. Chọn chống sét van cho máy biến áp. ........................................... 85

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

Chương 6: Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng ........................................... 87

6.1. Chọn máy biến áp tự dùng. ............................................................ 87

6.1.1. Chọn máy biến áp cấp 1. ......................................................... 87

6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: ......................................................... 89

6.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. ............................................................... 89

PHẦN II: XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CỦA NHÀ MÁY THEO

PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH ĐỘNG. .............................................. 92

A. Phương pháp tính. ........................................................................ 92

B. Tính toán cụ thể ............................................................................ 95

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

1

PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng

trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của

toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất

theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp hàng ngày

vì hệ số công suất cấp các cấp không giống nhau.

1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.

Nhà máy điện gồm bốn máy phát, công suất mỗi máy là 60MW. Ta sẽ

chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 KV.

Bảng tham số máy phát điện.

Bảng 1.1

Loại máy

phát

Thông số định mức Điện kháng tương đối

n

v/ph

S

MVA

P

MW

U

KV

cosϕ I KA X”d X’d Xd

TBΦ-60-

2

3000 75 60 10.5 0.8 4.125 0.146 0.22 1.691

1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.2.1. Cấp điện áp máy phát

Ta tính theo công thức

PUF(t) = ( )

100

P% t PUF max

SUF(t) = ( )

cos ϕ

P t UF

Pmax = 9 MW, cosϕ = 0,84, Uđm = 10,5 KV

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

2

Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau:

Bảng 1.2

Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24

P (%) 50 80 100 100 70

SUF (MVA) 5,36 8,57 10,7 10,7 7,5

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV)

Phụ tải bên trung gồm 2 đường dây kép và 1 đường dây đơn

Pmax = 120 MW, cosϕ = 0,8

Công thức tính:

PT(t) = ( )

100

P% t .PTmax

ST(t) = ( )

cosϕ

P t T

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải

Bảng 1.3

Thời gian (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24

P (%) 70 80 100 90 70

ST(MVA) 105 120 150 135 105

7,5

5,36

SUF

(MVA)

8,57

10,7

0 6 10 14 18 24 t (h)