chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 400MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 100MW, cosϕ=0,8 , U đm = 10,5kV.
Chọn máy phát điện loại TB−100 −2 có các thông số : bảng 1.1
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
phụ tải cấp điện áp máy phát
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
3 đờng dây kép x 3,2MW x 4km
2 đờng dây đơn x 1MW x 3km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 11,6MW, cos = 0,8 Suy ra:
S UF max =P UF max cosϕ ,6
Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày:
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2
S UF , MVA 7,8 11,6 14,5 12,32 9,42 Đồ thị phụ tải điện áp máy phát:
phụ tải cấp điện áp trung 110kv
Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đờng dây kép và 4 đờng dây đơn với công suất các mạch nh nhau.
Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 220MW, cos = 0,8 Suy ra:
S UT max = P UT max cos ϕ UT = 220
Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày:
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.3
S UT , MVA 220 261,25 247,5 275 192,5 Đồ thị phụ tải điện áp trung
công suất phát của nhà máy
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :
PF = 100 MW, cos = 0,8 Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính đợc công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày:
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy: bảng 1.4
S NM , MVA 375 425 500 450 350 Đồ thị phát công suất của nhà máy:
phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng phát ra của nhà máy Nh vậy lợng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:
S TD =α.S NM ( 0,4+ 0,6 S NM S NM (t ) ) trong đó:
SNM : công suất đặt của nhà máy, S NM P0 MVA α : tự dùng nhà máy, α =8 %
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy: bảng 1.5
S TD , MVA 34 36,16 40 37,6 32,8 Đồ thị phụ tải tự dùng:
công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đờng dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 82km
Công suất phát về hệ thống đợc xác định bằng biểu thức:
S VHT =S NM − ( S UF +S UT +S TD ) trong đó:
S NM : công suất đặt của toàn nhà máy.
Dựa vào các kết quả tính toán trớc ta tính đợc công suất phát về hệ thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày
Kết quả tính ở trong bảng 1.6 bảng 1.6
8 215,8 115 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:
Mét sè nhËn xÐt chung
Về tính chất phụ tải ở các cấp điện áp:
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp:
Phụ tải ở cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy Nhà máy không có phụ tải ở cấp điện áp cao.
Nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp.
Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:
Công suất đặt của nhà máy: 4 x 100
Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): S HT 000 MVA
Dự trữ công suất hệ thống là 15%, tức: S DT %3000E OMVA
Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là: S VHT max !5 ,2 MVA tức là chiếm
450 100G , 8% công suất dự trữ quay của hệ thống và chiếm
3000 100=7 ,17% công suất toàn hệ thống.
Khả năng phát triển của nhà máy trong tơng lai
Nhà máy có khả năng mở rộng trong tơng lai và tăng lợng công suất phát về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.
Đề xuất phơng án
Từ kết quả tính toán ở chơng I ta có một số nhận xét sau:
Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực máy phát.
Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
S T max / S T min '5/ 192 ,5 mà SđmF = 125, cho nên ghép 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.
Với các nhận xét trên ta có các phơng án nối điện cho nhà máy nh sau:
Phơng án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phÝa 110kV.
Phụ tải địa phơng UF đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2. ¦u ®iÓm:
- Số lợng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Tổn thất công suất lớn khi STmin.1.2
Phơng án 2 khác với phơng án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV Nh vậy ở phía thanh góp
220 kV có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
Phụ tải địa phơng UF đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2. ¦u ®iÓm:
- Bố trí nguồn và tải cân đối
- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp 220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV Dùng hai máy biến áp tự ngẫu
10,5kV để liên lạc gia thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát UF ¦u ®iÓm:
- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t lớn, đồng thời trong quá trình vận hành 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.
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát. ¦u ®iÓm:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Do tất cả các máy biến áp đều nối về phía 110kV nên giảm đợc vốn đầu t so với phơng án 1
- Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm bảo cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể phải lớn hơn so với các phơng án khác Khi có ngắn mạch xẩy ra ở thanh góp hệ thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hiểm cho thiết bị.
- Tổn thất công suất lớn.
Qua 2phơng án đã đợc đa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phơng án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phơng án còn lại Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện tối u cho nhà máy điện.
tính toán chọn máy biến áp cho các phơng án
Máy biến áp hai dây quấn B3, B4đợc chọn theo điều kiện:
S B 3 dm =S B 4 dm ≥S Fdm Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:
Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 và B4 có các thông số kĩ thuật: bảng 2.1 MBA Loại S đm
MVA ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo điều kiện:
Với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: α=U C −U T
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2: bảng 2.2 MBA Loại
MV A §A cuén d©y, kV Tổn thất, kW U N %
1.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA i Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:
S b =S Fdm −S td max 5−105MVA ii Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
- Công suất qua cuộn dây điện trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi trong bảng: bảng 2.3
Dấu “ - ” trớc công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ cuộn trung sang cuộn cao áp.
1.3 Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA i Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
Vì 2 máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải. ii Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong những khoảng thời gian từ 0 - 4h và từ 18 - 24h: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất đợc truyền từ TA∧ HA →CA , phụ tải phía cao là lớn nhất.
Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
Công suất tính toán của máy biến áp tự ngẫu:
Hệ số quá tải bình thờng: k bt =1,3
Do hệ số công suất cosϕ H =cosϕ T nên công suất qua cuộn dây nối tiÕp:
S nt.max 8 , 87 MVA< k bt S tt 2, 5 MVA nên khi làm việc bình thờng trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải
- Trong các khoảng thời gian còn lại: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất đợc truyền từ HA → TA∧CA , phụ tải phía hạ là lớn nhất Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
Ta có S H max 1 , 39 MVA= I rSub { size 8{ ital cb} } } { cp ¿¿ ¿ trong đó: k qt
: hệ số quá tải cho phép trong chế độ cỡng bức, k qt =1,3
I cb : dòng điện làm việc cỡng bức khi sự cố 1 đờng cáp,
I } } =1,35 0,88 cp 0,92 180 6,7A