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!
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
TB-63-2
S
P
U
I
MVA
MW
kV
kA
78,75
63
10,5
4,33
Cos(
Xd’’
Xd’
Xd
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:
P (t )
P%
PS(t()t )
.P
Cosmax
100
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
Cos : Hệ số công suất phụ tải
1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương):
Uđm = 10,5 (kV);
Pmax = 8 (MW);
Cos = 0,85
PP
%dp (t )
P
.Pmax
Sdpdp(t()t )
100
Cos
Sau khi tính toán ta có bảng số liệu:
t(h)
08
812
1214
-3-
1420
2024
P%
Pdp(MW)
Sdp(MVA)
65
5,2
6,117
90
7,2
8,470
80
6,4
7,529
100
8
9,411
65
5,2
6,117
Đồ thị phụ tải địa phương:
S(MVA)
12
9.411
8.47
9
6.117
6.117
7.529
6
3
t(h)
0
0
4
8
12
16
20
24
1.2.2. Phụ tải trung áp:
Uđm = 110 (kV);
Pmax = 100 (MW);
Cos = 0,85
P (t )
P%
PS
(t()t )
.Pmax
110
110
Cos
100
Kết quả tính toán cân bằng công suất
Thời gian
P%
P110(MW)
S110(MVA)
08
70
70
82,352
812
90
90
105,882
1214
90
90
105,882
-4-
1420
100
100
117,647
2024
70
70
82,352
Đồ thị phụ tải trung áp:
S(MVA)
117.647
120
105.882
82.352
90
82.352
60
30
0
t(h)
0
4
8
12
16
20
24
1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy
Pmax=63.4= 252 (MW);
cos = 0,8
P (t )
P%
PSNM
Pmax
NM(t()t )
Cos
100
Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy
Thời gian
P%
PNM(MW)
SNM(MVA)
08
70
176,4
220,5
812
90
226,8
283,5
1214
80
201,6
252
-5-
1420
100
252
315
2024
70
176,4
220,5
Đồ thị phụ tải:
S(MVA)
315
320
283.5
220.5
220.5
240
252
160
80
t(h)
0
0
4
8
12
16
20
24
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:
S td (t )
S
(t )
S nm 0,4 0,6 NM
100
S NMdm
%
Trong đó:
Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t
SNMdm : Công suất đặt của toàn nhà máy
SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t
: Số phần trăm lượng điện tự dùng
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian
SNM (t)
Std (t)
08
220,5
18,081
812
283,5
20,727
1214
252
19,404
-6-
1420
315
22,05
2024
220,5
18,081
Đồ thị phụ tải:
S(MVA)
24
22.05
20.727
18.081
18.081
18
19.404
12
6
0
t(h)
0
4
8
12
16
20
24
1.2.5. Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức
SVHT(t) = SNM(t) - Sđp(t) + S110(t) + Std(t)
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian
SNM (MVA)
Sdp (MVA)
S110 (MVA)
Std (MVA)
08
220,5
6,117
82,352
18,081
812
283,5
8,470
105,882
20,727
1214
252
7,529
105,882
19,404
-7-
1420
315
9,411
117,647
22,05
2024
220,5
6,117
82,352
18,081
SVHT (MVA)
113,95
148,421
119,185
165,892
113,95
Đồ thị công suất phát về hệ thống của nhà máy :
S(MVA)
180
165.892
148.421
150
113.95
113.95
120
119.185
90
60
30
0
t(h)
0
4
8
12
-8-
16
20
24
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy
S(MVA)
350
315
300
283.5
252
250
220.5
220.5
200
165.892
148.421
150
119.185
113.95
117.647
113.95
105.882
100
82.352
82.352
50
20.727
18.081
8.47
6.117
19.404
7.529
22.05
18.081
9.411
6.117
t(h)
0
0
4
8
12
-9-
16
20
24
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:
Sdpmax= 9,411 (MVA)
Sdpmin = 6,117 (MVA)
+ Phụ tải trung áp:
S110max = 117,647 (MVA)
S110min = 82,352 (MVA)
+ Công suất phát về hệ thống:
SVHTmax = 165,892 (MVA)
SVHTmin = 113,95 (MVA)
Theo đề ra ta nhận thấy:
Dự trữ quay của hệ thống: SDT = 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
- 10 -
cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải
địa phương.
Nhà máy có 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
110 kV
B2
B1
B4
B3
F3
F2
F1
DP+TD
DP+TD
TD
F4
TD
Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
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
- 12 -
~
~
~
~
Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp.
Nhược điểm của phương án là phụ tải điện áp bên cao và bên trung không
chênh nhau nhiều nên việc sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc không
có hiệu quả là bao nhiêu, trong khi đó bên cao dùng 2 bộ MF-MBA là tốn
kém ,số lượng máy biến áp nhiều.
Nhận xét:
Qua phân tích sơ bộ các phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 1 và
phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phương án này để
tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phương án tối ưu nhất cho nhà máy
thiết kế.
- 13 -
CHƯƠNG 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 máy biến áp loại: TДЦ có các thông
số chính sau:
Sđm
UC
UH
P0
Pn
(MVA)
80
(kV)
121
(kV)
10,5
(kW)
70
(kW)
310
2. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B1, B2
- 14 -
Un%
I0%
10,5
0,55
Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện:
S dmb1 S dmb 2
1
S MFdm
Trong đó:
: Hệ số có lợi của MBA tự ngẫu
U C U T 220 110
0,5
UC
220
S dmB1 S dmB 2
1
S MFdm
1
78,75 157,75( MVA)
0,5
Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại AT
ДЦTH có Sđm = 160 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
UC
UT
(kV)
230
(kV)
121
UH
P0
(kV) (kW)
11
85
PN (kW)
C-T C-H T-H
380
C-T
11
UN%
C-H T-H
32
20
3.1.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp
Để đảm bảo vận hành kinh tế
Đồ thị phụ tải của B3 và B4
các máy biến áp ta cho hai MBA
bộ B3 và B4 làm việc với đồ thị
phụ tải bằng phẳng cả năm như
sau:
SB3 = SB4 = S td max SMFdm 4
= 78,75 - = 22,05 73,24
(MVA)
4
- 15 -
I0%
0,5
Nhận thấy: SB3 = SB4 = 73,24 < SđmB3 = 80 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc
bình thường máy biến áp B3 và B4 không bị quá tải.
Đối với các máy biến áp tự ngẫu B 1 và B2 công suất truyền tải lên các cấp
điện áp được tính theo công thức sau:
+ Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là:
SCB1 = SCB2 = (SVHT)
+ Công suất truyền tải lên trung áp
S TB1 S TB 2
1
2
mỗi máy là:
S110 ( S B 3 S B 4 )
2
+ Công suất truyền tải
lên cuộn hạ áp mỗi máy:
SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1 = SCB2 +STB2
Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính được công suất
truyền tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta
có bảng kết quả:
SMVA
08
812
1214
1420
2024
SB3=SB4
73,24
73,24
73,24
73,24
73,24
SC(B1,B2)
56,975
74,210
59,592
82,946
56,975
ST(B1,B2)
-32,064
-20,299
-20,299
-14,416
-32,064
SH(B1,B2)
24,911
53,911
39,293
68,53
24,911
Dấu “_” chứng tỏ công suất được đưa từ thanh góp 110 kV sang thanh góp
220 kV
Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy:
SCmax = 82,946< Sđm B1,B2 = 160 (MVA)
STmax = 32,064< SM = .SđmB1 = 160 . 0,5 = 80 (MVA)
SHmax = 68,53 < SM = .SđmB1 = 80 (MVA)
Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B 1, B2 không bị quá
tải.
3.1.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường.
- 16 -
Kiểm tra sự cố: Sự cố nguy hiểm nhất là khi S110 = S110max = 117,647(MVA)
Ta xét các sự cố sau:
+ Sự cố B4 (hoặc B3)
~
~
~
~
Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B3) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải
một lượng công suất là:
- Phía trung áp:
ST(B1;B2) =
(MVA)
= 22,20 (S110max - S B3 ) 117 ,647 73,24
2
2
- Phía hạ áp:
SH(B1;B2) = SMFdm - Sdp - Std = 78,75 - . 1 9,411 - .22,05 = 68,532 (MVA)
- Phía cao áp:
4
2
SC(B1;B2) = SH(B1;B2) - ST(B1;B2) = 68,532 - 22,20 = 46,332 (MVA)
Khi đó công suất phát lên hệ thống của nhà máy thiếu so với lúc bình thường
một lượng là:
Sth =SVHT - (SC(B1) + SC(B2)) = 165,892 - 2.46,332 = 73,228 (MVA)
- 17 -
Ta thấy: SdtHT > Sthiếu hệ thống làm việc bình thường.
+ Sự cố B1 (hoặc B2)
~
~
~
~
Khi có sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải
một lượng công suất là:
Phía trung áp:
ST(B2) = S110max - SB3 - SB4 = 117,647 - (73,24.2) = -28,833 (MVA)
Phía hạ áp:
SH(B2)
= SMFdm - Sdp - 1 Stdmax
4
= 78,75 - 9,411 1 - .22,05 = 63,826 MVA
Phía cao áp:
4
SC(B2) = SH(B2) - ST(B2) = 62,826 - (-28,833) = 92,659 MVA
Lượng công suất phát về hệ thống của nhà máy còn thiếu so với lúc bình
thường một lượng là:
Sthiếu = SVHT - SC(B2) = 165,892 - 92,695 = 73,232 MVA
Nhận thấy: SdtHT > Sthiếu hệ thống làm việc bình thường
- 18 -
Kết luận:
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
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 biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm:
Sb
S dm
ATN = P0.t +
AB3 = AB4 = P0.t + PN.t
Đối với máy biến áp tự ngẫu:
2
365
2
PNC .S Ci
.t i PNT .S 2ti .ti PNH .S 2Hi .ti
2
S dmB
Trong đó:
SCi, Sti’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu
trong khoảng thời gian ti.
Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti.
PNC H
PNT H
PNC T
2
2
= 0,5=190 kW
PNT H
PNC H
PNC T
2
2
= 0,5=190 kW
PNC H
PNT H
PNC T
2
2
= 0,5= 570 kW
PNC = 0,5
0,5.380 0,5.380
380
0,5 2
0,5 2
PNT = 0,5
0,5.380 0,5.380
380
0,5 2
0,5 2
PNH = 0,5
0,5.380 0,5.380
380
2
2
0,5
0,5
Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn
thất điện năng trong các máy biến áp như sau:
Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
- 19 -
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó
Sb = 73,24 MVA trong cả năm. Do đó
73,24 2
802
AB3 = AB4 = 8760 (70+ 310) =
2909,186.103 kWh.
Máy biến áp tự ngẫu:
Ta có:
365
2
2
PNC .S Ci
.ti PNT .S Ti
.ti PNH .S 2Hi .ti
2
S dm
S .t
S .t
A
8224,8
4964,46
1648,197
11625,583
A = P0.T +
Bảng giá trị:
1420
41280,23
2024
12984,602 109364,94
824,098
3087,87
3
1246,926
28178,16
4112,4
2482,231
9
5
MVA.h
08
812
1214
2
SCi .ti. 25969,204 22028,496 7102,412
2
Ti i
2
Hi i
16056,421
50338,318
= 85.8760.10-3 + .10-3. 365 (190.109364,94 + 190.16056,421 +
570.50338,318)
160 2
=744,6 + 748,86 = 1493,46 (MWh)
Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
A
= AB1 + AB2 + AB3 + AB4
= 2. AB1 + 2. AB3
= 2. 1493,46 + 2.2909,186 = 8805,26 (MWh)
3.2. Phương án 2
- 20 -
- Xem thêm -