Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện - Phạm Văn Toàn

 MỤC LỤC
 CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG 
SUẤT ...................................................................................................................1
 1.1 Chọn máy phát điện................................................................................................1
 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ................................................................1
 1.2.2 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy............................................................................2
 1.2.3 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy...............................................................3
 1.2.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương)..............................4
 1.2.5 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp........................................................................5
 1.2.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống...................................................................5
 1.3 Nhận xét..................................................................................................................7
 1.3.1 Phụ tải địa phương ..........................................................................................7
 1.3.2 Hệ thống..........................................................................................................7
 1.3.3 Nhận xét chung ...............................................................................................7
 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP .................9
 2.1 Đề xuất phương án..................................................................................................9
 2.2 Tính toán chọn máy biến áp .................................................................................15
 2.2.1 Phương án 3 ..................................................................................................15
 2.2.2 Phương án 4 ..................................................................................................25 LỜI MỞ ĐẦU
 Những năm gần đây kinh tế nước ta đang phát triển theo xu hướng công nghiệp hóa, hiện 
đại hóa. Kéo theo đó là sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, khu chế xuất. Đời 
sống của nhân dân cũng ngày một nâng cao, các khu đô thị lớn và hiện đại hình thành trên 
khắp cả nước với mật độ dân cư cao đòi hỏi nhu cầu về năng lượng ngày càng lớn. Ngành 
năng lượng do đó cũng phải có nhưng bước tiến để đáp ứng những nhu cầu đó góp phần vào 
sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Ngành công nghiệp điện năng trong những năm vừa 
qua đã đạt được những thành tựu đáng kể với nhiều nhà máy lớn đi vào hoạt động như:
 Nhà máy thủy điện Sơn La, Nhà máy thủy điện Lai Châu, Nhiệt điện Mông Dương, Nhiệt 
điện Thái Bình 1, Nhiệt điện Cà Mau, Nhiệt điện Nhơn Trạch 
 Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích to lớn về kinh tế cũng như kỹ thuật. Tuy nhiên 
để xây dựng được các nhà máy thủy điện cần có vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu dài, 
bên cạnh đó tiềm năng thủy điện nước ta phần lớn đều đã được khai thác trong khi công nghệ 
điện hạt nhân và năng lượng tái tạo vẫn còn nhiều rào cản về kinh tế và kỹ thuật. Để đáp ứng 
nhu cầu điện năng ngày càng lớn nhằm phát triển nền kinh tế xây dựng các nhà máy nhiệt điện 
với vốn đầu tư ít, thời gian xây dựng nhanh vẫn là một trong những phương án tối ưu.
 Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền 
kinh tế nước nhà. Với điều kiện đó việc thực hiện đồ án thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện, 
tính toán chế độ vận hành tối ưu của hệ thống điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng 
cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên.
 Qua đây em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Hoài Thu cùng các thầy cô trong bộ 
môn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
 Tuy nhiên do thời gian có hạn nên bản đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy 
em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô.
 Hà Nội, Ngày tháng năm 2019 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG 
 CÔNG SUẤT
 Đối với hệ thống điện thì tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng 
 với điện năng tiêu thụ của phụ tải có kể cả các tổn thất của hệ thống. Trong thực tế điện năng 
 tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi, vì vậy việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan 
 trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
 Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ 
 tiêu kinh tế kĩ thuật. Đồ thị phụ tải còn giúp ta chọn đúng công suất của các máy biến áp 
 (MBA) và phân bố tối ưu công suât giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với 
 nhau.
 1.1 Chọn máy phát điện
 Nhà máy nhiệt điện thiết kế gồm 4 tổ máy có tổng công suất 4×55 MW = 220MW. Ta cần 
 chú ý một số điểm sau khi chọn các máy phát:
 Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng ngắn mạch ở cấp 
 điện áp này sẽ nhỏ và do đó yêu cầu đối với các khí cụ điện sẽ giảm thấp.
 Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại. 
 Từ đó tra trong sổ tay ta chọn 4 máy phát điện đồng bộ tua bin hơi kiểu TB-55-2 có các thông 
 số cho trong bảng sau:
 Thông số định mức Điện kháng tương đối
 Loại máy 
 n, S, cos 
 phát P, MW U, kV I, kA X’’d X’d Xd
 v/ph MVA 
 TB-55-2 3000 68.75 55 10,5 0,8 3,462 0,123 0,182 1,452
 Bảng 1-1: Thông số máy phát điện
 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
 Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát ra phải 
 hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 1 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
 Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm 
được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc 
thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối 
điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra 
dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp, các khí cụ điện, 
dây dẫn và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy hoặc 
phân bố công suất giữa các nhà máy khác nhau. Để đơn giản ta tính toán gần đúng theo công 
suất biểu kiến vì hệ số công suất của các phụ tải khác nhau không nhiều.
 Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện 
áp được xây dựng dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosφtb của 
từng phụ tải tương ứng. Từ đó ta tính được phụ tải các cấp theo công thức sau:
 푃푡
 푆(푡) = (1.1)
 cosφtb
 푃(푡)% . Pmax
 푃 = (1.2)
 푡 100
 Trong đó: 
 S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải ở thời điểm t
 Cosφtb: hệ số công suất trung bình của phụ tải
 P(t)% : Công suất của phụ tải tính theo phần trăm công suất cực đại tại thời điểm t
 Pmax : Công suất phụ tải cực đạ
1.2.2 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
 Nhà máy điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 55MW nên:
 Tổng công suất đặt của nhà máy: Pnm = 4 . 55 = 220 MW → SNM = 275 MVA
 Theo các công thức (1.1) và (1.2) ta có bảng sau:
 t, h 0-6 6-12 12-16 16-20 20-24
 Pnm% 80 100 85 100 75
 Pnm(t), MW 176 220 187 220 165
 Snm(t), MVA 220 275 233,75 275 206,25
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 2 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
 Bảng 1-2: Biến thiên phụ tải hàng ngày của nhà máy
 Snm(MVA) Đồ thị phụ tải nhà máy
 300
 290
 275 275
 280
 270
 260
 250
 233.75
 240
 230 220
 220 206.25
 210
 t(h)
 200
 0 4 8 12 16 20 24
 Hình 1-1: Đồ thị phụ tải nhà máy
1.2.3 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy
 Tự dùng cực đại của nhà máy bằng 7% công suất định mức của nhà máy với cosφtd = 0,8
 Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức sau:
 푆푡
 푆푡 푡 = 훼 . 푆푛 . 0,4 + 0,6 . (1.3)
 푆푛 
 Trong đó:
 Stdt : Phụ tải tự dùng tại thời điểm t
 Snm : Công suất đặt của toàn nhà máy 
 St : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t 
 α : Số phần trăm lượng điện tự dùng, α = 7%
 Theo công thức (1.3) ta được bảng sau:
 t(h) 0-6 6-12 12-16 16-20 20-24
 Snm(t), MVA 220 275 233,75 275 206,25
 Std(t), MVA 15,4 19,25 16,3625 19,25 14,4375
 Bảng 1-3: Biến thiên hàng ngày của phụ tải tự dùng
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 3 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy:
 Std (MVA) Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy
 22
 19.25 19.25
 20
 18
 16.3625
 15.4
 16 14.4375
 14
 12
 t(h)
 10
 0 4 8 12 16 20 24
 Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy
1.2.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương)
 Phụ tải điện áp máy phát có Udm = 10kV; PUFmax = 12MW; cos = 0,87
 Theo các công thức (1.1) và (1.2) ta có bảng kết quả sau :
 t(h) 0-8 8-10 10-16 16-20 20-24
 PUF % 70 90 75 100 85
 PUF(t), MW 8,4 10,8 9 12 10,2
 SUF(t), MVA 9,66 12,41 10,34 13,79 11,72
 Bảng 1-4: Biến thiên hàng ngày của phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương)
 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (Phụ tải địa phương):
 SUF (MVA) Đồ thị phụ tải địa phương
 16
 15
 13.79
 14
 12.41
 13
 11.72
 12
 10.34
 11
 9.66
 10
 9
 8 t(h)
 0 4 8 12 16 20 24
 Hình 1-3: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương)
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 4 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
1.2.5 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp
 Phụ tải trung áp có Udm = 110 kV; PUTmax = 110MW; cos = 0,85
 Theo các công thức: 1.1 và 1.2 ta có bảng kết quả sau:
 t(h) 0-8 8-10 10-16 16-20 20-24
 PUT % 70 90 75 100 85
 PUT (t),MW 77 99 82,5 110 93,5
 SUT (t),MVA 90,59 116,47 97,06 129,41 110,00
 Bảng 1-5: Biến thiên hàng ngày phụ tải cấp điện áp trung
 Đồ thị phụ tải điện áp trung:
 SUT (MVA) Đồ thị phụ tải điện áp trung
 140
 135 129.41
 130
 125 116.47
 120
 115 110
 110
 105 97.06
 100
 95 90.59
 90 t(h)
 85
 0 4 8 12 16 20 24
 Hình 1-4: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung
1.2.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống
 Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức sau:
 SVHT(t) = SNM(t) - [SUF(t) +SUT(t) +STD(t)]
 Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà máy 
tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính toán cho trong bảng sau: 
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 5 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
 t(h) 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-24
Snm (t) 220 275 275 275 233,75 233,75 261,25 261,25 233,75
SUF (t) 9,66 9,66 12,41 10,34 10,34 10,34 13,79 13,79 11,72
SUT (t) 90,59 90,59 116,47 97,06 97,06 97,06 129,41 129,41 110
 Std (t) 15,4 19,25 19,25 19,25 16,3625 16,3625 19,25 19,25 14,4375
SVHT (t) 104,35 155,5 126,87 148,35 109,988 109,988 98,8 98,8 97,5925
 Bảng 1-6: Biến thiên hàng ngày của phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
 S (MVA) Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
 300
 280
 260
 240
 220
 200
 180
 Snm
 160 SUF
 SUT
 140
 Std
 120 SVHT
 100
 80
 60
 40
 20
 t (h)
 0
 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
 Hình 1-5: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 6 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
1.3 Nhận xét
1.3.1 Phụ tải địa phương
 Xét tỉ số:
 SUF max 13,79
 . 100% = . 100% = 10,03% < 15%
 2.SđmF 2 . 68,75
 Ta thấy phụ tải điện áp máy phát nhỏ ta có thể lấy rẽ nhánh từ sơ đồ bộ máy phát điện – 
máy biến áp mà không cần thanh góp cấp điện áp máy phát.
1.3.2 Hệ thống
 Tổng công suất của hệ thống không kể nhà máy thiết kế SHT = 3200MVA
 Dự trữ quay của hệ thống Sdt = 6% . 3200 = 192 MVA
 Hệ thống có lượng công suất dự trữ là 192 MVA
 Nhận thấy: 
 PđmF 55
 SđmF = = = 68,75 MVA < Sdt 
 cosφF 0,8
 Vì vậy nếu một máy phát bị hỏng không ảnh hưởng đến hệ thống.
1.3.3 Nhận xét chung
 Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy nhà máy luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải và 
 phát công suất thừa lên lưới.
 Công suất phát lên hệ thống của nhà máy SVHT max = 155,5 MVA nhỏ hơn dự trữ quay của 
 hệ thống nên khi có sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn định hệ thống.
 Theo bảng 1.6 ta có kết quả tính toán sau:
 + Phụ tải địa phương:
 SUFmax = 13,79 MVA
 SUFmin = 9,66 MVA
 + Phụ tải trung áp:
 SUTmax = 129,41MVA
 SUTmin = 90,59MVA
 + Phụ tải tự dùng:
 Stdmax = 19,25 MVA
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 7 Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện
 Stdmin = 14,4375 MVA
 + Phụ tải phát vào hệ thống
 SVHTmax = 155,5 MVA
 SVHTmin = 97,5925 MVA
 Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): SHT = 3200MVA 
 Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là SVHTmax = 155,5MVA tức là chiếm:
 155,5
 . 100 = 80,99%
 192
 Công suất dự trữ quay của hệ thống.
 Và chiếm: 
 155,5
 . 100 = 4,86%
 3200
 Công suất toàn hệ thống.
 SVTH: Phạm Văn Toàn Trang 8