Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1

Trờng Đại học Bách khoa hà nội Chơng Tính toán phụ tải cân công suất I.Cơ sở lý thuyÕt: - Khi thiÕt kÕ bÊt kú mét phÇn tử hệ thống điện vấn đề quan tâm hàng đầu phải đảm bảo chất lợng điện năng, tức đảm bảo chất lợng điện áp tần số - Phụ tải điện biến đổi theo tần số điện áp điểm đấu, để đảm bảo ổn định hệ thống điện thời điểm phải đảm bảo cân công suất tác dụng công suất phản kháng Cân công suất tác dụng để giữ cho tần số độ lệch tần số nằm giới hạn cho phép Cân bằn công suất phản kháng để giữ cho điện áp nh độ lệch điện áp nằm giới hạn cho phép Bên cạnh đó, thay đổi điện áp liên quan đến thay đổi tần số ngợc lại, lý mà đồ án thiết kế ta đặt nhiệm vụ cân băng công suất phát tiêu thụ lên đâù tiên - Muốn cân băng công suất nhà máy ngời thiết kế phải nắm vững đợc quy luật biến đổi điện phụ tải Do đó, trớc hết ta cần phải tính toán phụ tải dựa vào thông số đà biết yêu cầu thiết kế II Tính toán phụ tải: Mức tiêu thụ điện luôn2 thay đổi theo thời gian Quy luật biến thiên phụ tải theo thời gian biểu diễn đồ thị đợc gọi đồ thị phụ tải Tính toán phụ tải tìm đồ thị phụ tải cấp điện áp nhà máy Trong yêu cầu thiết kế đà cho đồ thị phụ tải ngày (tính theo P%) P max , cos cấp điện áp khác Từ ta tính đợc : + Công suất t¸c dơng P(t) P% P Max P(t) = 100 + Công suất biểu kiến S(t) đợc xác định theo công thøc sau : P(t ) S(t) = cos ϕ S(t) : Công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t _ MVA P(t) : Công suất tác dụng phụ tải thời điểm t _ MVA Trờng Đại học Bách khoa hà nội Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 15MW, cos = 0,83 KÕt qu¶ tÝnh phơ t¶i cÊp ®iƯn ¸p m¸y ph¸t : t(h) 0- 6-10 10-14 14-18 18-24 P% 50 80 100 90 70 S(t) MVA 9,04 18,07 16,27 12,65 14,46 Bảng 1-1:Phụ tải cấp điện áp máy phát Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (MVA ) đf Phụ tải cấp trung ¸pS110Kv: 18,07 Pmax = 130MW, cos = 0,80 16,27 14,46 12,65 9,04 10 12 14 16 18 20 t(h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 P% 70 90 100 80 70 S(t) MVA 113,75 146,25 162,5 130 113,75 22 24 t (h) B¶ng 1-2:Phơ t¶i cÊp trung áp Từ ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp 110KV (Trung áp) nh sau: Trờng Đại học Bách khoa hà nội Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110KV (Trung áp) Phụ tải tự dùng: Nhà máy thiết kế thuộc loại nhiệt điện ngng tự dùng nhà máy biến đổi theo phụ tải nhà máy , đợc tính toán theo công thức : St Std = .Snm(0,4+0,6 S nm ) Std : Công suất tự dùng thời ®iĨm t _MVA  : % ®iƯn tù dïng _ = 8% Snm:Công suất đặt nhà máy MVA x50 Snm= 0,8 =250 (MVA) St : C«ng suÊt phát thời điểm t MVA Pnm(t ) P NM P NM % = cosϕ 100 St = cos ϕ = 50 P NM % =2,5 0.8 100 PNM% Tõ ®ã ta lập đợc bảng kết sau: t(h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 70 100 100 90 70 S(t) 175 250 225 250 200 Std(t) 16.4 20 18,80 20,00 17,60 B¶ng 1-3:Phơ t¶i cÊp tù dïng S (MVA) td 20 20 18,8 17,6 18,8 16,4 16,4 10 12 14 16 18 20 22 24 t (h) Trờng Đại học Bách khoa hà nội Đồ thị phụ tải cấp tự dùng Phụ tải hệ thống: Vì hệ số phụ tải cấp điện áp khác ít, nên véc tơ công suất biểu kiến cấp điện áp khác gần đồng pha Do để đơn giản ta xét CBCS theo gía trị công suất biểu kiến S SNM(t) = Suf(t) + ST(t) + SHT(t) + Std(t) +S Trong tính toán sơ ta bỏ qua tổn thÊt S t(h) 0-4 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 Snm 175 175 175 250 250 225 250 250 200 S(uf) 9,04 9,04 14,46 14,46 18,07 18,07 16,27 12,65 12,65 S(T) 113,75 146,2 146,2 146,2 162,5 162,5 130,0 113,7 113,7 Std(t) 16.40 16.40 16.40 20 20 18,8 20 20 17,60 Sht 35,81 3,31 -2,11 69,29 49,43 25,63 83,73 103,6 56,00  SHT(t) = SNM(t) –( Suf(t) + ST(t) + Std(t)) B¶ng 1-4:Phơ t¶i cấp điện áp hệ thống Đồ thị phụ tải hệ thống Trờng Đại học Bách khoa hà nội III Trờng Đại học Bách khoa hà nội Nhận xét : - Từ đồ thị phụ tải đà xác định đợc trên, ta dựa vào đồ thị để đa phơng án nối dây, chọn sơ đồ thiết kế, chọn dung lợng mba, tính toán tổn thất điện máy điện, phân bố tối u công suất tổ máy hệ thống - Từ biểu đồ cân công suất toàn hệ thống không cho ta biết dạng đồ thị phụ tải ngày cấp điện áp, nhng cho ta biết phân bố lớn phụ tải thời điểm khác ngày cấp điện áp khác nhau, ta thấy công suất tiêu thụ phía trung áp max cấp địa phơng - Dự trữ hệ thống = 12% Sđt = 1800(MVA).0,12 = 216 (MVA) - Công suất nhà máy chủ yếu cung cấp cho phụ tảI trung áp hệ thống song có thời điểm hệ thống truyền công st vỊ phÝa trung ¸p SHtMax = 103,6 (MVA) SHtMin = -2,11(MVA) Sđt > SHtMax Hệ thống không bị hết dự trữ cho dù nhà máy phát toàn công suất thừa vào lới - Từ yêu cầu thiết kế : tổ máy 50MW Ta chọn máy phát điện đồng tua bin kiểu: TB-52-2 có thông số kỹ thuật nh sau: Loại máy Thông số định mức cos Pđm(MW) TB-52-2 0,8 50 S(MVA ) 62,5 Điện kháng tơng ®èi U(KV) n(v/ph) 10,5 3000 Xd” Xd’ Xd 0,13 0,3 1,84 - Nhà máy có hai phía cao áp trung áp có trung tính nối đất trực tiếp (Cấp điện áp cao trung áp 110 kv)  Cã thĨ dïng mba tù ngÉu lµm máy biến áp liên lạc hai góp - Trong đồ án thiết kế : Trờng Đại học Bách khoa hà nội S uFmax 18 , 07 = 0,8 100 %=28 , 91 % S dmF 50 Các phơng án nối dây phải sử dụng góp điện áp máy phát Chơng Vạch phơng án nối dây - chọn sơ đồ thiết kế I Cơ sở lý thuyết: Chọn sơ đồ nối dây cho NMĐ khâu quan trọng trình thiết kế, chọn đợc sơ đồ hợp lý đảm bảo yêu cầu cung cấp điện đem lại hiệu kinh tế lớn Sơ đồ nối dây cấp điện áp cần phải thoả mÃn yêu cầu kỹ thuật sau: Số lợng máy phát điện nối vào góp điện áp máy phát phải thỏa mÃn điều kiện cho ngừng làm việc máy phát lớn nhất, máy lại Trờng Đại học Bách khoa hà nội đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát phụ tải điện áp trung (trừ phần phụ tải cho nguồn khác nối vào góp điện áp trung cung cấp đợc) - Công suất mf-mba không đợc phép lớn dự trữ quay hệ thống Chỉ đợc phép ghép mf-mba hai cuộn dây vào góp điện áp mà phụ tải cực tiểu lớn công suất Có nh tránh đợc lúc phụ tải cực tiểu không phát hết công suất công suất phải chuyển qua hai lần biến áp, làm tăng tổn hao gây tải cho mba ba cuộn dây Nừu dùng mba tự ngẫu làm mba liên lạc không cần điều kiện Khi phụ tải điện áp mf nhỏ, ®Ĩ cung cÊp cho nã cã thĨ lÊy rÏ nh¸nh từ mf-mba, nhng công suất lấy rẽ nhánh không vợt 15% công suất Mba ba cuộn dây sử dụng công suất truyền tải qua cuộn dây không nhỏ 15% công suất truyền tải qua cuộn dây Đây điều qui định mà điều cần ý sử dụng mba ba cuộn dây Nh đà biết, tỉ số công suất cuộn dây mba ba dây là: 100/100/100 ; 100/66,7/66,7 ; hay 100/100/66,7 nghĩa cuộn dây có công suất thấp 66,7% công suất định mức Do công suất truyền tải qua cuộn dây nhỏ không tận dụng đợc khả tải nó, Không nên dùng hai mba ba cuộn dây tự ngẫu để liên lạc hay tải điện cấp điện áp sơ đồ thiết bị phân phối phức tạp Mba tự ngẫu nên dùng hai phía điện áp trung điện áp cao ®Ịu cã trung tÝnh nèi ®Êt trùc tiÕp (U 110Kv) Khi công suất tải lên điện áp cao lớn dự trữ xoay hệ thống phải đặt hai mba Không nên nối song song hai mba hai cn d©y víi mba ba cn d©y thờng không chọn đợc hai mba có tham số phù hợp để vận hành song song Sau vạch đợc tất phơng án có thể, ta tiến hành phân tích sơ u điểm, nhợc điểm phơng án mặt kinh tế kỹ thuật để loại trừ bớt số phơng án rõ ràng không hợp lý giữ lại phơng án hợp lý để luận chứng tiếp Đề xuất phân tích phơng án có thể: Ta dựa vào số liệu đà biết kết chơng để đa phơng án nối dây Trờng Đại học Bách khoa hà nội - Số tổ máy phát điện : tổ máy - Công suất máy phát : 62,5MVA (50MW) - Công st dù tr÷ cđa hƯ thèng : 216 ( MVA) - Nhà máy có ba cấp điện áp với công suất phụ tải nh sau: Cấp điện áp (Kv) Phơ t¶i max (MVA) Phơ t¶i (MVA) 220 103,6 -2,11 110 162,5 113,75 10,5 18,07 9,04 1) Phơng án 1: Ht ST 110kv 220kv B1 B2 B3 B4 - Phơng án có hai tổ máy nối theo sơ đồ nối với điện áp cao hoàn toàn phát công suất lên hệ thống Tổ máy cung cấp điện cho1phụ tải trung 2áp phụ tải điện áp máy phát - Phơng án có sơ đồ tơng đối đơn giản, tính toán dễ dàng, thuận lợi , chủng loại máy biến áp Tuy nhiên phơng án dùng hai tổ máy cung cấp điện cho phụ tải TA phụ tải điện áp máy phát, mà phụ tải trung áp lớn theo yêu cầu thiết kế lớn tổng công suất hai tổ máy, phải lấy công suất từ hệ thống xuống Mặt khác lý mà mba tự ngẫu ngừng làm việc máy biến áp tự ngẫu phải làm việc chế độ nặng nề, ảnh hởng đến tuổi thọ máy không đảm bảo chất lợng điện cịng nh ®é tin cËy cung cÊp ®iƯn Trêng Đại học Bách khoa hà nội - Phơng án có hai tổ máy nối độc lập vào góp cao áp nên độc lập việc vận hành điều khiển công suất phát lên hệ thống, thể tính linh hoạt vận hành Nhng hai tổ máy nối với góp cao áp nên thiết bị đắt, lợi mặt kinh tế 2) Phơng án 2: - Khả cung cấp đủ suất cho phụ tải phơng án 1(Vì bôn mf-mba bên trung) csuất mba tự ngẫu đảm bảo đợc độ tin cung cấp điện công mét nhng lín  cËy Ht ST 110kv 220kv B1 B2 B4 - Phơng pháp sử có mba dụng - Thanh góp điện áp cao phần tử nối vào hơn, điều kiện cách thấp so với phơng mà giá thành thiết bị giảm đáng kể có nên điện án 1, 3) Phơng án 3: Ht ST 110kv 220kv B2 B1 B3 B4