Tài liệu Tính toán kinh tế – kỹ thuật lựa chọn phương án

  • Số trang: 86 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 93 |
  • Lượt tải: 0
pipingdesigner

Đã đăng 235 tài liệu

Mô tả:

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) 08 812 1214 1420 2024 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 08 812 1214 1420 2024 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 08 812 1214 1420 2024 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 08 812 1214 1420 2024 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 08 812 1214 1420 2024 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 08 812 1214 1420 2024 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. 08 812 1214 1420 2024  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 -