Tài liệu Cân bằng công suất_Chương 1 pptx

Chơng i Cân bằng công suất- vạch phơng án I. Chọn máy phát điện : Nh máy điện kiểu Nhiệt điện ngng hơi công suất 252 MW. Gồm 4 tổ mỗi tổ 63MW Bảng 1 : Loại Nđm VIP Sđm MVA Pđm MW Pđm KV Iđm KA Cosđm Xd Xd Xd TB- 63- 2 3000 78,75 63 10,5 4,33 0,8 0,153 0,224 2,199 Công suất đặt của nh máy : nm S = 78,75.4 = 315 MVA II. Tính toán cân bằng công suất của nh máy, việc cân bằng công suất trong nh máy : 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát : (U F = 10,5 KV) Công suất cực đại Pmax = 50 MW hệ số công suất cos = 0,85. Đồ thị nh hình 1 : P% h Công suất biểu kiến cực đại : S uFmax = = = 58,82 (MVA) Công suất biểu kiến cực tiểu : Cos P max 85, 50 0 S Fmin = S UFmax .0,7 = 8,82.0,7 = 41,17 (MVA) Tõ s¬ ®å phô t¶i h×nh 1 ta tÝnh ®−îc c«ng suÊt theo thêi gian trong mét ngμy nh− b¶ng 2 B¶ng 2 : Thêi gian (h) 0- 4 4-8 8- 16 16- 18 18- 24 P% 80 90 100 80 70 S UF (MVA) 47,6 52,94 58,82 47,06 41,17 2. Phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p trung (35 KV) C«ng suÊt cùc ®¹i P max = 50 MW hÖ sè c«ng suÊt cosφ = 0,8 §å thÞ nh− h×nh 2 : P% h C«ng suÊt biÓu kiÕn cùc ®¹i : S uTmax = = = 62,5 (MVA) maxPt γ cos C«ng suÊt biÓu kiÕn cùc tiÓu : S UF min = 0,7S UT max = 0,7.62,5 = 43,75 (MVA) 8,0 50 Tõ s¬ ®å phô t¶i 2 ta tÝnh ®−îc c«ng suÊt theo thêi gian mét ngμy nh− b¶ng 3 : Thêi gian (h) 0- 4 4- 8 8- 16 16- 24 P% 70 80 100 80 S UT (MVA) 43,75 50 62,5 50 3/ Phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p cao (U C = 110 KV) Công suất cực đại P max = 120 MW, hệ số công suất cos = 0,8. Đồ thị phụ tải hình 3 P% h Công suất biểu kiến cực đại : Sucmax = = = 150 (MVA) cos maxP 8, 120 0 Công suất biểu kiến cực tiểu : S Ucmin = 0,6 S Ucmax = 0,6.150 = 90 (MVA) Từ đồ thị phụ tải ta tính đợc phân bổ công suất theo thời gian trong một ngy nh bảng 4 Thời gian (h) 0- 12 12- 16 16- 24 P% 100 80 60 S UC (MVA) 150 120 90 4. Công suất tự dùng của nh máy : Phụ tải tự dùng của nh máy đợc xác theo công thức : S td = S nm (0,4 + 0,6 ) S t Snm Trong đó : : Số phần trăm năng lợng điện tự dùng S tdt : Công suất tự dùng tại thời điểm t. S nm : Công suất đặt của ton nh máy S t : Công suất nh máy phát ra tại thời điểm t Nh máy phát hết công suất thừa về hệ thống nên S t = S nm S tdt = S td = %. Snm = 5% . 252/0.85 =14,82 (MVA) 5. Công suất dự trữ của ton hệ thống : Công suất dự trữ của ton hệ thống đợc xác định theo công thức : S DTHT = K DT %. S HT = 0,04.2500 = 100 (MVA) 6. Công suất thừa phát về hệ thống : Vì nh máy luôn phát hết công suất thừa về hệ thống nên ta có : S th = S nm (S UFmax + S UTmax + S Ucmax + S td ) 7. Cân bằng công suất : Ta lập bảng số liệu cân bằng công suất của ton nh máy theo thời gian trong một ngy nh bảng 5 : T/g (h) 0-4 4-8 8- 12 12- 16 16- 18 18- 24 S uF 47,06 52,94 58,82 58,82 47,06 41,17 S uT 43,75 50 62,5 62,5 50 50 S uC 150 150 150 120 90 90 S - TD 14,82 14,82 14,82 14,82 14,82 14,82 S PT 255,63 267,76 286,17 256,14 201,88 195,99 S - nm 315 315 315 315 315 315 S - th 59,37 47,24 28,86 58,86 113,12 119,01 8. Nhận xét chung : Đối với Công suất đặt của nh máy m ta đang thiết kế l 315 MVA phụ tải cực đại các cấp điện áp chiếm tỷ lệ. Cấp điện áp cao (220 KV) %S ucmax = . 100 = = 47% Cấp điện áp trung (110 KV) %S uTmax = . 100 = = 19,84% Cấp điện áp máy phát (10,5 WV) %Sumax = . 100 = = 18,67% Snm Suc max 100 315 150 . 647,117 300 Snm Su max 100 315 5,62 . Snm Su max 100 315 82,58 . Nh vậy lúc phụ tải các cấp điện áp cực đại thì công suất nh máy phát ra sẽ thừa 14,49%. Cho nên nh máy sẽ có thừa khả năng cung cấp phụ tải ở các cấp điện áp. Mặt khác phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm tỷ lệ 18,67% công suất nh máy nên ta xây dựng thanh góp cấp điện áp máy phát. III. Chọn sơ đồ nối điện : 1. Đặc điểm của nh máy đang thiết kế : Chọn sơ đồ nối điện chính của nh máy điện l một khâu quan trọng trong quá tình thiết kế NMĐ. Dựa vo bảng cân bằng công suất để chọn sơ đồ nối điện sao cho phải đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ. V phảI khác nhau về cách ghép nối các MBA với các cấp điện áp về số lợng v dung lợng cua MBA Sơ đồ nối diện phảI thỏa mãn các đIũu kiện sau: - Số lợng MFĐ nối vo thanh góp phảI đảm bảo khi một máy phát nghĩ thì các máy còn lại phảI đảm bảo cung cấp đủ công suất cho cấp điện áp MF v cấp điện áp trung. - Công suất mỗi bộ MBA MFĐ không đợc lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Công suất mỗi bộ MBA MFĐ l: S f = =78,75 (MVA) 8,0 63 Công suất ny lớn hơn dự trữ quay của HT nên ta có thể nối bộ đợc. - Chỉ đợc nối bộ MBA hai cuộn dây v thanh góp no m phụ tảI cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ ny Phụ tảI cực tiểu ở cấp điện áp trung l: S Tmin = 43,75 Công suất ny lớn hơn công suất của một bộ MBA_MFĐ nên không thể nối bộ vo cấp điện áp ny đợc. - Khi phụ tảI ở cấp điện áp MF nhỏ thì cố thể lấy rẻ nhánh từ các bộ MBA-MFĐ để cung cấp nhng không đợc lấy quá 15% công suất của bộ. Công suất ở cấp điện áp MF l: S Ufmax = 58,82 > 15%.S f = 0,15.78,75 = 47,2 MVA Do đó phảI dùng thanh góp để cấp điện cho cấp điện áp MF. - Do cấp điện áp nhỏ nên ta phải dùng MBA 3 pha 3 cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp với nhau. Dựa vo những nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện sau: 1/ Phơng án I TBPP U T TBPP U C TBPP U F ~ ~ ~ ~ F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 a. Đặc điểm phơng án : Dùng máy biến áp hai cuộn dây nối bộ với máy phát F 4 vo thanh góp cấp điện áp cao 110 KV. Ba máy phát còn lại nối vo thanh góp U F . Dùng máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây liên lạc giữa các cấp điện áp U C , U T , U F b. Ưu điểm : Bảo đảm độ tin cậy yêu cầu cung cấp điện v sự liên lạc giữa các cấp điện áp, nh máy, với hệ thống. Do có nối bộ máy biến áp 2 cuộn dây v máy phát F 4 khá đơn giản do số lợng máy phát nối vo thanh góp giảm đi. Vì thế mặc dù phải tốn thêm một máy biến áp hai cuộn dây nhng bù lại giảm đợc công suất hai máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây. c. Khuyết điểm : Do ở cấp diện áp cao đã có hệ thống dự trữ công suất nên ta không cần nối bộ vầo thanh góp ny vì nh vậy sẽ tốn thêm 1 MBA. 2/ Phơng án II : TBPP U TBPP U C T TBPP U F ~ ~ ~ ~ FB 1 FB 2 FB 3 FB 4 B 1 B 2 a. Đặc điểm : ả 4 máy phát nối vo thanh góp điện áp máy phát v dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc các cấp điện áp. b. Ưu điểm : Đảm bảo độ tin cậy v yêu cầu cung cáp điện cũng nh sự liên lạc giữa các cấp điện áp trong nh máy v sự liên lạc giữa nh máy v hệ thống. Số lợng máy biến áp ít đơn giản trong việc lắp đặt cùng nh vận hnh giảm đợc diện tích lắp đặt v vốn đầu t cho phơng án. c. Khuyết điểm : Việc xây dựng hệ thống thanh góp điện áp máy phát phức tạp v tốn kém. Kết luận : Qua phân tích trên ta chọn phơng án II lm sơ đồ nỗi điện chính cho nh máy. Chơng ii Chọn máy biến áp, Tính toán tổn thất đIện năng , chọn kháng đIện phân đoạn. I. Chọn công suất máy biến áp Trong hệ thống điện nói chung công suất của các máy biến áp tăng áp lớn gấp vi lần công suất của các máy phát điện trong nh máy, mặt khác vốn đầu t cho máy biến áp rất lớn. Vì vậy khi chọn máy biến áp trong hệ thống điện nói chung v nh máy nói riêng có khuynh hớng giảm bớt công suất của máy biến áp. Tuy nhiên không phải tuỳ tiện chọn công suất máy biến áp cng nhỏ cng tốt m phải chọn sao cho máy biến áp lm việc trong mọi trờng hợp lúc bình thờng cũng nh sự cố. Để đơn giản trong phần chọn máy biến áp tăng áp ta xem các máy biến áp đã đợc tiêu chuẩn hoá theo nhiệt độ v điều kiện khí hậu nớc ta, cho nên không cần hiệu chỉnh công suất máy biến áp theo nhiệt độ. Việc chọn đúng đắn hợp lý của nh máy biến áp trong nh máy điện sõ do việc kết hợp linh hoạt v đúng đắn các yêu cầu khi chọn máy biến áp nh sau : Công suất của máy biến áp đợc chọn phải đủ khả năng cung cấp theo yêu cầu phụ tải không những tình trạng lm việc bình thờng m cả lúc sự cố phù hợp với thực tế không xét khả năng sự cố đồng thời. Tận dụng khả năng quá tải bình thờng v quá tải, sự cố của máy biến áp để giảm công suất dặt của máy biến áp do đó giảm đợc vốn đầu t v chi phí vận hnh hng năm. -Đối với sơ đồ nối điện trên thì công suất ở trạm biến áp phảI dợc chọn sao cho nó phảI tảI đợc hết công suất thừa từ thanh góp cấp điện áp MF , tức l: S Bđm > S F (S Ufmin + S tdmin ) = 315 (41,17 + 4.14,82) = 214,55 (MVA) 2. S Bđm > 214,55 (MVA) S Bđm >107,27 (MVA) Chọn loại MBA có thông số sau: Tổn thất (KW)Loại MBA S đm MVA Điện áp cuộn dây (KV) P 0 P N U N % I 0 % Giá 10 3 C T H C-H C-T C-H T- H Rúp TH 120 115 38,5 10,5 230 550 10,5 10,5 6 3,9 79 b. Kiểm tra : b.1 Điều kiện lm việc bình thờng : Ta chọn công suất máy biến áp lớn hơn công suất tính toán nên không cần kiểm tra. b.2 Quá tải sự cố : Trờng hợp nghỉ một máy biến áp B 1 hoặc B 2 Thì MBA còn lại, với khả năng quá tảI sự cố, phảI tảI lợng công suất cần thiết cho cấp điện áp trung lớn nhất Túc l: S Bđm > S Utmax /1,4 = 62,5/1,4 = 44,64 MVA Vậy MBA ta chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật. II. tính toán tổn thất đIện năng. Vỡ ta sử dụng máy biến áp ba pha 3 cuộn dây với đồ thị phụ tảI hình bâc thang nên ta tính tổn thất điện năng trong máy biến áp nh sau: i 2 dmB 2 iH NH 2 dmB 2 iT NT 2 dmB 2 iC NC0 t S S P S S P S S .P n 1 tPnA +++= Trong đó : P 0 : tổn thất không tải của MBA: P 0 = 230 KW t : thời gian vận hnh hng ngy của MBA: t = 24h P NC , P NT ,P NH : tổn thất ngắn mạch cao , trung v cuôn hạ của MBA. Tổn thất ny đợc xác định nh sau. P NC = P NT = P NH =0,5. P NC-H = 0,5.550 = 275 KW S đmB : công suất định mức của máy biến áp S đmB = 120 MVA S iC , S iT , S iH l công suất truyền qua các cuộn dây cao, trung v hạ của MBA trong thời gian t i đợc xác định dựa vo đồ thị phụ tải. Tổng công suất cuộn hạ áp S H = 4S đmmF S UF - S td = 315 S UF 14,82 = 300,18 - S UF Tổng công suất cuộn trung áp S T = S UT Tổng công suất cuộn cao áp : [...]... 23 0 ,18 6 + 0 ,19 + 0 ,18 6 X28 = X 9 X 12 0 ,18 6.0 ,19 = = 0,063 X 9 + X 12 + X 23 0 ,18 6 + 0 ,19 + 0 ,18 6 X29 = X 12 X 23 0 ,18 6.0 ,19 = = 0,063 X 9 + X 12 + X 23 0 ,18 6 + 0 ,19 + 0 ,18 6 X30 = X26 + X19 = 0 ,11 5 + 0,063 = 0 ,17 8 X 31 = X22 + X28 = 0 ,16 9 + 0,062 = 0,2 31 X32 = X30 + X27 + X 30 X 27 0 ,17 8.0,063 = 0 ,17 8 + 0,063 + = 0,3 0,2 31 X 31 X33 = X 31 + X27 + X 31 X 27 0,2 31. 0,063 = 0,2 31 + 0,063 + = 0,375 0 ,17 8... liệu bảng 5 ta có bảng số liệu công suất của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu nh sau : T/g(h) 0- 4 4-8 8 -12 12 -16 16 - 18 18 - 24 SH 253 ,12 247,24 2 41, 36 2 41, 36 253 ,12 259, 01 ST 43,75 50 62,5 62,5 50 50 SC 15 0 15 0 15 0 12 0 90 90 Thay các số liệu vo ta đợc tổn thất điện năng của 2 máy biến áp trong 1 ngy : 1 275 2 12 0 2 [ (15 0 12 + 12 0 4 + 90 8) + (50 12 + 62,5 8 + 43,75 4) + (253 ,12 6 + 247,24 4 + 2 41, 36... X1 2 0,07 = 0,035 2 = 0 ,14 = 0,07 2 = 0,2 = 0 ,1 2 X22 = X17 + X18 = 0 ,13 4 + 0,035 = 0 ,16 9 X23 = X 20 + X 19 + X 20 X 19 0,07.0,07 = 0,07 + 0,07 + = 0 ,19 0 ,1 X 21 X24 = X 21+ X19 + X 21 X 19 0 ,1. 0,07 = 0 ,1 + 0,07 + = 0,27 0,07 X 20 X25 = X20 + X 21 + X 20 X 21 0,07.0 ,1 = 0,07 + 0 ,1 + = 0,27 0,07 X 19 X26 = X 25 X 4 0,27.0,2 = = 0 ,15 5 X 25 + X 4 0,27 + 0,2 X27 = X 9 X 23 0 ,18 6.0 ,19 = = 0,063 X 9 + X 12 ... của MBA: XCB1 = XCB2 = = 1 (10 ,5 + 10 ,5 200 6) 10 0 = 0,063 12 0 S 1 (UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%) cb SdmB 200 XCT1 = XCT2 = = S 1 (UNC-H% + UNC-T% - UNT-H%) cb SdmB 200 1 (10 ,5 + 6 200 XCH1 = XCH2 = = 10 ,5) 10 0 = 0,025 12 0 S 1 (UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%) cb SdmB 200 1 (10 ,5 + 6 200 10 ,5) 10 0 = 0,025 12 0 Điện kháng của đờng dây liên lạc với hệ thống: XD = X0.l Scb 10 0 = 0,2.300 = 0,454 2 U cb 11 5 2 Điện kháng... I0 ,1 = I0 ,1 + IH = 2,93 + 3 = 5,93 (KA) I = I + IH = 2,86 + 3 = 5,86 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = 2 UXK I = 2 1, 8.6,3 = 16 ,8 (KA) IXK = q.I = 1, 52.6,3 = 10 (KA) c Điểm ngắn mạch N3 Sơ đồ thay thế ** Biến đổi sơ đồ : X17 = X15 + X16 + X14 + X12 = 0,094 + 0,04 + 0,07 + 0 ,18 6 = 0,39 X18 = X20 = X19 = X1 2 = X5 2 = 0 ,14 = 0,07 2 0,2 = 0 ,1 2 X 21 = X17 + X13 + X22 = X4 + X18 + X23 = X 17 X 13 ... 3 .10 ,5 75 3 .10 ,5 = 20,2(KA) = 11 ,13 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích IXK = 2 KXK.I = 2 1, 91. 27,22 = 73,53 (KA) IXK = q.I = 1, 63.27,22 = 44,37 (KA) g Điểm ngắn mạch N6 : Sơ đồ thay thế : ** Biến đổi sơ đồ : X17 = X15 + X16 = 0,094 + 0,04 = 0 ,13 4 X18 = X19 = X20 = X 21 = X 13 2 X9 2 X5 2 X6 2 = 0,07 = 0,035 2 = 0 ,18 6 = 0,093 2 = 0 ,14 = 0,07 2 = 0 ,14 = 0,07 2 X22 = X2 2 = 0,2 = 0 ,1 2 X23 = X17 + X18 + X19... (KA) I0 ,1 = I0 ,1 + IH = 49,5 + 5 = 54,5 (KA) I = I + IH = 38,76 + 5 = 43,76 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích ixk = 2 Kxk.I = 2 1, 91 64,38 = 17 4 (KA) Ixk = q I = 1, 63 64,38 = 10 5 (KA) d) Điểm ngắn mạch N4 : Sơ đồ thay thế : Biển đổi sơ đồ : X17 = X12 + X14 + X15 + X16 = 0 ,18 6 + 0,07 + 0,04 + 0,094 = 0,39 X18 = X20 = X19 = X1 2 = X8 2 0 ,14 = 0,07 2 0,2 = 0 ,1 2 X 21 = X17 + 18 + X22 = X4 + 18 + X 23... Scb =10 0 MVA Vcb =Uđm ; UcbI =10 ,5 KV ; UcbII =38,5 KV ; UcbIII = 11 5KV Ta có dòng cơ bản ở các cấp điện áp cb Icb = SU 3 cb 10 0 Icb 11 0 = 3 .11 5 Icb 38,5 = Icb 10 ,5 = = 0,5 KV 10 0 3.38,5 10 0 3 .10 ,5 = 1, 5 KV = 5,49 KV Điện kháng của máy phát đIện: XF1 = XF2 = XF3 = XF4 = Xd Scb 10 0 = 0 ,15 3 = 0 ,19 78,75 SdmF Điện kháng của kháng phân đoạn: XK1 =XK2 = XK3 = XK4 = X k % Scb 8 5,49 = = 0 ,15 10 0 I dm 10 0... 3StdF) 1 (3 78,75 - 19 - 11 ,11 5) = 10 3,07 (MVA) 2 Luồng công suất qua K2 Scbk2 = Ik2 = 1 1 (SB1 - SpđII) = 10 3,07 = 51, 53 (MVA) 2 2 51, 53 3 .10 ,5 = 2,83 (KA) Ta chọn kháng điện loại Loại kháng điện Uđ Iđm XK Xđm Iođđ Iođnh Pđm Giá m KA KW Pb A- 10 - 3000- 8 10 3 % KA KA KW tiền R 8 0,23 72 13 5 18 ,54 928 3 Kiểm tra độ lệch điện áp : a Chế độ lm việc bình thờng Ubt% = XK% Fk sin 1, 49 = 8 0,53 = 2 ,1% Idmk... + 14 6,5 = 220,03 (KA) IXK = IXKN5 + IXKN5 = 44,37 + 88,4 = 13 2,77 (KA) Bảng kết quả tính toán ngắn mạch Chọn mạch KCD cho Điểm Điện áp I (KV) (KA) I (KA) iXK KA) IXK (KA) Cao áp N1 220 5.034 4.243 13 .669 8.256 Trung áp N2 11 0 21. 239 13 .208 57.670 34.832 Hạ áp MBA liên tục N3 10 ,5 70.854 44.873 19 2.389 11 6.2 01 Phân đoạn N4 10 ,5 40.976 30.583 11 1.262 67.2 01 Máy phát N5 10 ,5 73.979 38.905 200.874 12 1.326 . 267,76 286 ,17 256 ,14 2 01, 88 19 5,99 S - nm 315 315 315 315 315 315 S - th 59,37 47,24 28,86 58,86 11 3 ,12 11 9, 01 8. Nhận xét chung : Đối với Công suất đặt. = 2 1 (3 . 78,75 - 19 - 11 ,11 5) = 10 3,07 (MVA) Luồng công suất qua K2 S cbk2 = 2 1 (S B1 - S pđII ) = 2 1 10 3,07 = 51, 53 (MVA) I k2 = 5 ,10 .3 53, 51