Tài liệu TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN 1 pdf

Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 1 PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số công suất cấp các cấp không giống nhau. 1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. Nhà máy điện gồm bốn máy phát, công suất mỗi máy là 60MW. Ta sẽ chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 KV. Bảng tham số máy phát điện. Bảng 1.1 Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MVA P 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) = ( ) ϕcos tP UF P max = 9 MW, cosϕ = 0,84, U đm = 10,5 KV Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau: Bảng 1.2 Thời gian (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 P (%) 50 80 100 100 70 S UF (MVA) 5,36 8,57 10,7 10,7 7,5 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 2 7,5 5,36 S UF(MVA) 8,57 10,7 t (h) 0610 14 18 24 1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) Phụ tải bên trung gồm 2 đường dây kép và 1 đường dây đơn P max = 120 MW, cosϕ = 0,8 Công thức tính: 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 Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 3 S T(MVA) 04 1410 2418 t (h) 105 120 150 135 105 1.2.3. Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 4 máy phát có S đmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là: S NM = 4 . 75 = 300 MVA S nm (t) = ( ) 100 t%P .S NM 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 Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 4 200 12 8 14 24 t (h) 210 S NM(MVA) 300 270 240 1.2.4. Tự dùng của nhà máy điện Ta có S td (t) = 100 % α .S NM . ( ) ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + NM nm S tS .6,04,0 Trong đó α = 8%. Từ đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị điện tự dùng như sau: Bảng 1.5 Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 Công suất (%) 70 100 100 90 80 S td (MVA) 19,68 24 24 22,56 21,12 Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 5 08 12 14 20 t (h) 24 S TD(MVA) 19,68 24 22,56 21,12 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) - S T (t) - S td (t) Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy: Bảng 1.6 T(H) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-22 S NM 210 210 210 300 300 300 270 270 240 S UF 5.36 5.36 8.57 8.57 10.7 10.7 10.7 7.5 7.5 S T 105 120 120 120 150 150 135 105 105 S TD 19.68 19.68 19.68 24 24 24 22.56 22.56 21.12 S HT 79.96 64.96 61.75 147.43 115.3 115.3 101.74 134.94 106.38 Đồ thị công suất phát về hệ thống Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 6 t (h) S HT(MVA) 08 1412 24 20 4 610 18 79.96 64.96 61.75 147.43 115.3 101.74 134.94 106.38 Đồ thị phụ tải tổng hợp 0 t (h) 24 S (MVA) 130.4 4 6 8 101214 1820 145.04 148.25 152.57 184.7 168.26 135.06 133.62 25.04 28.25 32.57 34.7 33.26 30.06 28.62 210 300 270 240 S HT S T S NM (S TD + S UF + S T ) (S TD + S UF ) S UF S UF 5.36 8.57 10.7 7.5 24 Nhận xét chung: Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 7 - 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. - Phụ tải điện áp máy phát không lớn, mF® maxUF S.2 S .100% = 7,1% nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. - Cấp điện áp trung cap (220 KV) và trung áp (110 KV) là lưới trung tính trực tiếp nối đất nên có thể 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 c ấp điện áp sẵn có. 1.3. CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế. Cơ sở để vạch ra các phương án là bảng phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung. - Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên h ệ thống luôn lớn hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc lại tự ngẫu. - Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 KV vì phụ tải cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát. - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ với công suất không quá 15% công suất bộ. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất c ủa một bộ như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Như vậy ta có thể đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn: • Phương án 1: Phương án này phía 220KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp để làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu. Phía 110KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp. Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 8 • Phương án 2: Phương án này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên lạc. Còn phía 110KV được ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp. • 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 Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 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: Phương án 1 - Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo. - Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV được truyền trực tiếp lên hệ thống, tổn thất không lớn. - Đầu tư cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn. Phương án 2 - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm được vốn đầu tư do nỗi bộ ở cấp điện áp thấp hơn, thiết bị rẻ tiền hơn. Phương án 3 - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận hành phức tạp và xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn. - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó. HT B1 B2 B3 SuF B4 S T SuF HT S T Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 10 Phương án 4 - Liên lạc giữa phía cao áp và phía trung áp kém. - Các bộ máy phát điện - máy biến áp nối bên phía 220KV sẽ đắt tiền do tiền đầu tư cho thiết bị ở điện áp cao hơn đắt tiền hơn. - 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. [...]... S 10 ,5 10 0 = 0 ,13 1 X 11 0 = N c = B 10 0 S dmF 10 0 80 U % S 11 10 0 = 0 ,13 8 X 220 = N c = B 10 0 S dmF 10 0 80 • Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: Do UN*% ≥ 25% nên ta bỏ qua hệ số α Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: 1 (U NC −T + U NC −H − U NT −H ) S cb XC = 200 S dmF 1 (11 + 32 − 20) 10 0 = 0,072 = 200 16 0 + Điện kháng cuộn trung áp 1 (U NC −T + U NC −H − U NT −H ) S cb XT = 200 S dmB 1 (11 ... X10 + X4 + 10 4 X8 0 ,12 6.0 ,12 8 = 0 ,12 6 + 0 ,12 8 + = 0, 414 0 ,10 1 X10 = X7 // X9 = Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 30 E HT X8 X4 X10 E 13 4 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: X 11 E HT X12 N3 E134 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống S 2800 XttHT = X 11 HT = 0,332 = 9,296 > 3 nên S cb 10 0 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: S 2800 1 1 HT = = 16 ,56 I”N3(0) = I”N3(∞) = X ttHT 3.U tb 9,296 3 .10 ,5 - Điện. .. HTĐN1 - K40 0,326.0,323 = 0 ,16 2 0,326 + 0,323 29 Biến đổi Y(X1, X2, X3) → Δ(X8, X9) X X X8 = X1 + X3 + 1 3 X2 0,059.0,036 = 0,059 + 0,036 + = 0 ,10 1 0,333 X X X9 = X2 + X3 + 2 3 X1 0,333.0,036 = 0,333 + 0,036 + = 0,572 0,059 EHT X8 X4 X7 X9 E4 E13 0 ,16 2.0,572 = 0 ,12 6 0 ,16 2 + 0,572 Biến đổi Y(X4, X8, X10) → Δ(X 11, X12) X X X 11 = X8 + X43 + 10 4 0 ,12 6 0 ,10 1.0 ,12 8 = 0,332 = 0 ,10 1 + 0 ,12 8 + 0 ,12 6 X X X12... Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,025 + 0,034 = 0,059 0,072.0,072 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 2.0,072 X3 = (XHB1 + XF1) // (XHB2 + XF2) (0 ,12 8 + 0 ,19 5)(0 ,12 8 + 0 ,19 5) = 0 ,16 15 = 2.(0 ,12 8 + 0 ,19 5) = (XHB3 + XF3) // (XHB4 + XF4) X4 (0 ,13 1 + 0 ,19 5)(0 ,13 1 + 0 ,19 5) = 0 ,16 3 = 2.(0 ,13 1 + 0 ,19 5) Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 35 EHT X1 N1 X2 X4 X3 E12 E 34 Ghép các nguồn E12... Quang - HTĐN1 - K40 23 1 (11 + 32 − 20) 10 0 = 0,072 200 16 0 + Điện kháng cuộn trung áp 1 (U NC − T + U NT −H − U NC − H ) S cb XT = 200 S dmB 1 (11 + 20 − 32) 10 0 = -0,003 ≈ 0 = 16 0 200 + Điện kháng cuộn hạ áp: S 1 (UNC-H + UNT-H - UNC-T) cn XH = 200 S dmB 1 100 = (32 + 20 - 11 ) = 0 ,12 8 200 16 0 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch = EHT XHT XD N1 N2 XC XB1 XC XT XB4 XH XH N' 3 XT N3 XF N4 E1 XH E2 XF... = X0.L cb = 0,4.90 U cb 2 2 230 2 Điện kháng máy phát: S 10 0 = 0 ,19 5 XF = S”d cb = 0 ,14 6 S dmF 75 Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây U % S 10 ,5 10 0 = 0 ,13 1 X 11 0 = N cb = B 10 0 S dmB 10 0 80 U % S 11 10 0 = 0 ,13 8 X 220 = N cb = B 10 0 S dmB 10 0 80 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2, B3 Do UN% ≥ 25% nên ta phải bỏ qua hệ số α Ta có: + Điện kháng của cao áp 1 XC = (U NC − T + U NC −H − U NT... F 0 ,12 8 + 0 ,19 5 X4 = H = 0 ,16 15 = 2 2 X5 = XF + X 11 0 = 0 ,19 5 + 0 ,13 1 = 0,326 B Biến đổi Y(X1, X2, X3) → Δ(X6, X7) X X XC = X1 + X3 + 1 3 X2 0,059.0,036 = 0,059 + 0,036 + = 0 ,10 1 0,333 X X X7 = X2 + X3 + 2 3 X1 0,333.0,036 = 0,333 + 0,036 + = 0,572 0,059 X3 = EHT X6 X7 E1 X8 E234 Ghép E23 với E4 X8 = X4 // X5 = 0 ,16 15.0,326 = 0 ,10 8 0 ,16 15 + 0,326 Ghép E234 với E1 0,572.0 ,10 8 = 0,0 91 0,572 + 0 ,10 8 Vậy... (19 0.67,472 + 19 0.( -16 ,5)2 + 570.50,972).2 + (19 0.53 ,19 2 + 19 0.( -16 ,5)2 + 570.36,692).4} = 13 30,395 .10 3 KWh Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔA = 85.8760 + ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 = 2 .13 30,395 .10 3 + 2.2633,35 .10 3 = 7927,49 .10 3 Bùi Nhật Quang - HTĐN1 - K40 21 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CÁC PHƯƠNG ÁN A TÍNH... (19 0.(-2,02)2 + 19 0.25,52 + 570.23,482).2 + (19 0.(-3,63)2 + 19 0.25,52 + 570.23,482).2 + (19 0.39,22 + 19 0.25,52 + 570.64,72).2 + (19 0.23,22 + 19 0.40,52 + 570.63,72).2 + (19 0 .16 .372 + 19 0.332 + 570.49,372).4 + (19 0.32,972 + 19 0 .18 2 + 570.50,972) + (19 0 .18 ,692 + 19 0 .18 2 + 570.36,692).4} = 12 20,5 .10 3 KWh Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 = 2876 ,1. 103... X3 X5 E4 X4 E1 E23 Nhập hai nguồn E23 và E4 0,326.0 ,16 15 = 0 ,10 8 X6 = X5 // X4 = 0,326 + 0 ,16 15 X7 = X3 + X6 = 0,036 + 0 ,10 8 = 0 ,14 4 Nhập hai nguồn E234 và E1 0,333.0 ,14 4 = 0 ,10 1 X8 = X2 // X7 = 0,333 + 0 ,14 4 Sơ đồ rút gọn X1 E HT X8 N1 E1234 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống 2800 S = 1, 652 XNHT = X1 HT = 0,059 10 0 S cb Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,6 I* (∞) = 0,67 + Dòng ngắn mạch . 8.57 10 .7 10 .7 10 .7 7.5 7.5 S T 10 5 12 0 12 0 12 0 15 0 15 0 13 5 10 5 10 5 S TD 19 .68 19 .68 19 .68 24 24 24 22.56 22.56 21. 12 S HT 79.96 64.96 61. 75 14 7.43 11 5.3. 18 79.96 64.96 61. 75 14 7.43 11 5.3 10 1.74 13 4.94 10 6.38 Đồ thị phụ tải tổng hợp 0 t (h) 24 S (MVA) 13 0.4 4 6 8 10 1 214 18 20 14 5.04 14 8.25 15 2.57 18 4.7 16 8.26 13 5.06 13 3.62 25.04 28.25 32.57 34.7 33.26 30.06 28.62 210 300 270 240 S HT S T S NM (S TD