LU
Ậ
Đ
Ậ
N
V
Đ
ề tài:
T.V
ĂN
T
T
hiết
k

,
Thá

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; U
đm
= 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 P
max
= 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 % P
max
)
Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
Công suất (%) 50 80 100 100 70

- 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, vậ
n chuyển và phân phối. Các

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 cấ
p 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

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 ổ
n 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

MW
U
KV
cosϕ
I KA X”
d
X’
d
X
d
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
P
UF(t)
=
(
)
100
t%P
P
UF max

S
UF(t)
=

P
T
(t) =
(
)
100
t%P
.P
Tmax

S
T
(t) =
(
)
ϕcos
tP
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
S
T
(MVA) 105 120 150 135 105
7,5
5,36
S
UF


Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Bảng 1.4
Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
P (%) 70 100 100 90 80
S
T
(MVA) 210 300 300 270 240

SUF
(MVA)
0
414
10
24
18
t (h)
105
120
150
135
105
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

4

1.2.4. Tự dùng của nhà máy điện
Ta có
S
td

S
td
(MVA) 19,68 24 24 22,56 21,12

20
0
12
8
14 24
t (h)
105
S
UF
(MVA)
300
270
240
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

5

1.2.5. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống.
Bỏ qua tổn thất công suất, từ phương trình cân bằng công suất ta có
công suất phát về hệ thống
S
VHT
(t) = S
nm
(t) - S
UF

t (h)
24
S
UF
(MVA)
19,68
240
22,56
21,12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

6

Đồ thị phụ tải tổng hợp

Nhận xét chung:

- Phụ tải điện áp trung nhỏ nhất là 105 MVA, lớn hơn công suất định
mức của một máy phát (75MVA) nên ít nhất có thể ghép một máy phát vào
phiá thanh góp này và cho vận hành định mức liên tục.
0
t (h)
24
S
UF
(MVA)
79,96
64,96
61,75
147,43

33.26
30.06
28.62
210
300
270
240
SHT
ST
SNM
(STD + SUF + ST)
(S
TD + SUF)
S
UF
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

7
- Phụ tải điện áp máy phát không lớn,
mF®
maxUF
S.2
S
.100% = 7,1%
- Cấp điện áp trung cap (220 KV) và trung áp (110 KV) là lưới trung
tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ
có lợi hơn.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị
trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu… Riêng về phần điện
nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn

• Phương án 3:
Ghép vào phía 220KV và 110KV mỗi phía 2 bộ máy phát điện - máy
biến áp. Liên lạc giữa cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu, phía hạ
của máy biến áp liên lạc cung cấp cho phụ tải địa phương.
HT
B1
B2
B3
SuF
B4
S
T
B1
B2
B3
SuF
HT
B4
S
T
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

9

• Phương án 4:
Phương án này như phương án 1 nhưng chuyển bộ máy phát điện -
máy biến áp sang phía 220KV.

Nhận xét:


- Sơ đồ thanh góp 220KV phức tạp do số đường dây vào ra tăng lên
tuy bên 110 KV có đơn giản hơn.
- Khi sự cố máy phát - máy biến áp liên lạc thì bộ còn lại chịu tải quá
lớn do yêu cầu phụ tải bên trung lớn.
Tóm lại
: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 2
để tính toán tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ
nối điện chính cho nhà máy điện được thiết kế.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

11
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, công
suất của chúng rất lớn, bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát
điện. Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp nhiều nên ta mong muốn chọn số
lượng máy biến áp ít, công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo cung cấp điện cho hộ
tiêu thụ.
A. PHƯƠNG ÁN I

2.1.a. Chọn máy biến áp
• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây
S
đmB1, B4
≥ S
đmF
= 75MVA
• Máy biến áp tự ngẫu
S

B3
HT
B4
T
S
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

12
Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau:
Bảng 2.1.a
Cấp
điện áp
khu vực
Loại
S
đm

MVA
Điện áp
cuộn dây KV
Tổn thất KW U
N
%
I%
P
0
P
N

C-T C-H T-H

(S
HT
- S
B1
)
Phía hạ: S
H
(t) = S
T
(t) + S
C
(t)
Ta có bảng phân bổ công suất:
Bảng 2.2.a.
MBA
S
(MVA)
Thời gian (t)
0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
B1, B4 S
C
= S
H
69 69 69 69 69 69 69 69 69
B2, B3
S
C
5.48 -2.02 -3.63 39.2 23.2 23.2 16.37 32.97 18.69
S
T

• Khi sự cố máy biến áp B4 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một
lượng công suất là:
S =
2
150
2
S
maxT
= = 75 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất
là:
S
B2(B3)
= α S
đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy: S
đmB2
= 80 > 75MVA
⇒ Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.

SuF
B2
B1
B3
HT
B4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

14

UF
-
4
1
S
tdmax

• Lượng công suất phát lên phía cao của B2 (B3)
S
CB2(B3)
= S
HB2(B3)
- S
TB2(B3)
= 63,65 - 75 = -11,35 MVA
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S
B1
+ (S
CB2
+ S
CB3
) = 69 + 2(-11,35) = 46,3 MVA
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn
thiếu so với lúc bình thường là:
S
thiếu
=
220
TG

- S
B4
=150 - 69 = 81 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất
là:
S
B2(B3)
= α.S
đmB
= 0,5.160 = 80 MVA
Do vậy nên máy biến áp bị quá tải với hệ số quá tải là:
K
qtsc
=
80
81
= 1,0125 < 1,4
K = 1,4 là hệ số quá tải sự cố cho phép.
⇒ Vậy nên máy biến áp thoả mãn điều kiện kiểm tra.
- Phân bố công suất khi sự cố B2:

• Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một
lượng công suất
S
TB2(B3)
= S
Tmax
- S
B4
= 150 - 69 = 81 MVA

B1
+ S
CB3
= 69 - 22,7 = 46,3 MVA
- Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn
thiếu so với lúc bình thường là:
Ta thấy S
dtHT
> S
thiếu
⇒ thoả mãn điều kiện.
Kết luận
:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế nhà máy điện

16
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.
2.4.a. Tính toán tổn thất điện năng tỏng 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 tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào ph
ụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn
dây trong một năm:
ΔA
2cd
= ΔP
0

2
Ci
S
.t
i
+ ΔP
nt
.
2
ti
S
.ti + ΔP
ntt
.
2
Hi
S
.ti)
Trong đó:
S
Ci
, S
ti
. S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu trong tổng thời gian ti.
S
b
: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
α
Δ
−
α
Δ
+Δ
−−
−
2
HNC
2
HNT
TNC
PP
P

ΔP
NH
= 0,5.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛