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.
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
CHƢƠNG 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 nhƣ 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%
.Pmax
100
S (t )
P(t )
Cos
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 phƣơng):
Uđm = 10,5 (kV); Pmax = 8 (MW);
Pdp (t )
P%
.Pmax
100
S dp (t )
Cos = 0,85
Pdp (t )
Cos
Sau khi tính toán ta có bảng số liệu:
t(h)
08
812
1214
1420
2024
P%
65
90
80
100
65
Pdp(MW)
5,2
7,2
6,4
8
5,2
Sdp(MVA)
6,117
8,470
7,529
9,411
6,117
Đồ thị phụ tải địa phƣơng:
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);
P110 (t )
P%
.Pmax
100
Pmax = 100 (MW);
S110 (t )
Cos = 0,85
P(t )
Cos
Kết quả tính toán cân bằng công suất
Thời gian
08
812
1214
1420
2024
P%
70
90
90
100
70
P110(MW)
70
90
90
100
70
S110(MVA)
82,352
105,882
105,882
117,647
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
1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy
Pmax=63.4= 252 (MW);
PNM (t )
P%
Pmax
100
cos = 0,8
S NM (t )
P(t )
Cos
20
24
Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy
Thời gian
08
812
1214
1420
2024
P%
70
90
80
100
70
PNM(MW)
176,4
226,8
201,6
252
176,4
SNM(MVA)
220,5
283,5
252
315
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 lƣợng 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 lƣợng điện tự dùng
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian
08
812
1214
1420
2024
SNM (t)
220,5
283,5
252
315
220,5
Std (t)
18,081
20,727
19,404
22,05
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
1.2.5. Công suất phát về hệ thống
Công suất của nhà máy phát về hệ thống đƣợc tính theo công thức
SVHT(t) = SNM(t) - Sđp(t) + S110(t) + Std(t)
24
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian
08
812
1214
1420
2024
SNM (MVA)
220,5
283,5
252
315
220,5
Sdp (MVA)
6,117
8,470
7,529
9,411
6,117
S110 (MVA)
82,352
105,882
105,882
117,647
82,352
Std (MVA)
18,081
20,727
19,404
22,05
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
16
20
24
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
16
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy
20
24
CHƢƠNG 2
ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG 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 phƣơng án phải đảm bảo độ tin cậy cung
cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện đƣợc 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 phƣơng:
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 thƣờng hai
máy biến áp cung cấp cho phụ tải địa phƣơng làm việc riêng rẽ ở phía 10,5kV
và mỗi máy cấp cho một nửa phụ tải địa phƣơng. 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
phƣơng.
Nhà máy có ba cấp điện áp là 10,5 kV; 110kV; 220kV. Trong đó lƣới
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 đƣa ra các phƣơng án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1. Phƣơng án 1
HT
220 kV
110 kV
B2
B1
F1
DP+TD
B4
B3
F2
DP+TD
F3
TD
F4
TD
Phƣơng án này có ƣu 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 lƣợng nhỏ.
2.2. Phƣơng án 2
Phƣơng án này có ƣu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp. Tuy nhiên nhƣợc điểm của phƣơng án này là việc lắp đặt bộ
MF_MBA ba pha 2 dây quấn lên lƣới điện 220Kv sẽ khó khăn và đắt hơn rất
nhiều.
2.3. Phƣơng án 3
~
~
~
~
Phƣơng án này có ƣu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp.
Nhƣợc điểm của phƣơng 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 lƣợng máy biến áp nhiều.
Nhận xét:
Qua phân tích sơ bộ các phƣơng án đƣa ra ta nhận thấy phƣơng án 1 và
phƣơng án 2 có nhiều ƣu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phƣơng án này để
tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phƣơng án tối ƣu nhất cho nhà máy
thiết kế.
CHƢƠNG 3
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
Giả thiết các máy biến áp đƣợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trƣờng nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định
mức của chúng.
3.1. Phƣơng 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)
(kV)
(kV)
(kW)
(kW)
80
121
10,5
70
310
Un%
I0 %
10,5
0,55
2. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B1, B2
Công suất của máy biến áp tự ngẫu đƣợc chọn theo điều kiện:
S dmb1 S dmb2
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 dmB2
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
UH
P0
PN (kW)
(kV) (kV) (kV) (kW) C-T
230
121
11
85
C-H
T-H
380
UN%
I0 %
C-T
C-H
T-H
11
32
20
0,5
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 nhƣ
sau:
SB3 = SB4 = SMFdm = 78,75 -
S td max
4
22,05
= 73,24 (MVA)
4
Nhận thấy: SB3 = SB4 = 73,24 < SđmB3 = 80 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc
bình thƣờng máy biến áp B3 và B4 không bị quá tải.
Đối với các máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 công suất truyền tải lên các cấp
điện áp đƣợc tính theo công thức sau:
+ Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là:
1
(SVHT)
2
SCB1 = SCB2 =
+ Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là:
STB1 STB 2
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 đƣợc 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 đƣợc đƣa 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 thƣờng các máy biến áp B1, 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 thƣờng.
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 lƣợng công suất là:
- Phía trung áp:
ST(B1;B2) =
(S110max - SB3 ) 117,647 73,24
= 22,20 (MVA)
2
2
- Phía hạ áp:
SH(B1;B2) = SMFdm -
1
1
1
1
Sdp - Std = 78,75 - .9,411 - .22,05 = 68,532 (MVA)
2
4
2
4
- Phía cao áp:
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 thƣờng
một lƣợng là:
Sth =SVHT - (SC(B1) + SC(B2)) = 165,892 - 2.46,332 = 73,228 (MVA)
Ta thấy: SdtHT > Sthiếu hệ thống làm việc bình thƣờng.
+ 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 lƣợng 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
4
Phía cao áp:
SC(B2) = SH(B2) - ST(B2) = 62,826 - (-28,833) = 92,659 MVA
Lƣợng công suất phát về hệ thống của nhà máy còn thiếu so với lúc bình
thƣờng một lƣợng là:
Sthiếu = SVHT - SC(B2) = 165,892 - 92,695 = 73,232 MVA
Nhận thấy: SdtHT > Sthiếu hệ thống làm việc bình thƣờng
Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phƣơng 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:
2
S
AB3 = AB4 = P0.t + PN b .t
S
dm
Đối với máy biến áp tự ngẫu:
365
2
PNC .S Ci
.t i PNT .S 2ti .ti PNH .S 2Hi .ti
2
S dmB
ATN = P0.t +
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.
P
P
PNC = 0,5 PNC T NC2 H NT2 H
= 0,5 380
0,5.380 0,5.380
=190 kW
0,5 2
0,5 2
P
P
PNT = 0,5 PNC T NT2 H NC2 H
0,5.380 0,5.380
=190 kW
= 0,5 380
0,5 2
0,5 2
P
P
PNH = 0,5 NT2 H NC2 H PNC T
0,5.380 0,5.380
380
= 570 kW
= 0,5
2
0,5 2
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 nhƣ sau:
Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
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
73,242
AB3 = AB4 = 8760 (70+ 310
) = 2909,186.103 kWh.
802
Máy biến áp tự ngẫu:
Ta có:
A = P0.T +
365
2
PNC .S Ci
.ti PNT .S Ti2 .ti PNH .S 2Hi .ti
2
S dm
Bảng giá trị:
MVA.h
SCi2.ti.
08
812
1214
1420
2024
25969,204 22028,496 7102,412 41280,233 12984,602 109364,94
STi2.ti
8224,8
1648,197
SHi2.ti
4964,46
11625,583 3087,879 28178,165
A
= 85.8760.10-3 +
824,098
1246,926
4112,4
16056,421
2482,231
50338,318
365
-3
2 .10 .(190.109364,94 + 190.16056,421 +
160
570.50338,318)
=744,6 + 748,86 = 1493,46 (MWh)
Nhƣ 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. Phƣơng án 2
~
~
~
3.2.1. Chọn máy biến áp
1. Bộ máy phát - máy biến áp ba pha hai cuộn dây
SđmB3, B4 SđmF = 78,75 MVA
2. Máy biến áp tự ngẫu
SđmB1 = SđmB2
Với =
1
SMFđm
UC UT
220 110
=
= 0,5 là hệ số có lợi
220
UC
SđmB1 = SđmB2
1
. 78,75 = 157,5 (MVA)
0,5
~
- Xem thêm -
.PDF 
86 
180 
50 
