Tính toán ngắn mạch

lời nói đầu Trong thời đại, lợng nhu cầu thiếu ngời Tồn nhiều loại lợng, điện loại lợng đợc phát cách kỷ Đến ngày điện nhu cầu thiếu hoạt động từ sản xuất đến sinh hoạt Trong trình công nghiệp hoá đại hoá đất nớc, ngành điện ngành hạ tầng quan trọng đợc u tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu lợng đất nớc Nớc ta nớc phát triển, nhu cầu phát triển phụ tải tăng nhiều nên việc thiết kế nhà máy điện để tăng công suất việc quan trọng Đồ án môn học Nhà máy điện giúp sinh viên áp dụng lý thuyết đà học để áp dụng vào tính toán thực tế Đồ án môn học phần quan trọng sinh viên ngành hệ thống điện Đồ án môn học bớc tập dợt sinh viên, làm tiền đề đồ án tốt nghiệp sở cho công việc sau Trong trình thực không đợc giúp đỡ thầy môn thầy trực tiếp phụ trách môn chắn em hoàn thành đợc đồ án môn học Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Văn Hoà thầy nhóm Nhà máy điện đà hớng dẫn em hoàn thành đồ án chơng I: chọn máy phát điện tính toán phụ tải cân công suất 1.1 Chọn máy phát điện: Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm tổ máy công suất máy 110 MW Để thuận tiện cho việc xây dựng nh vận hành ta chọn máy phát điện loại: Chọn máy phát điện đồng tua bin có thông số sau: P = 110 MW, S = 130 MW, cos = 0.85, xd’’ = 0.125, U®m = 13.8 kV, n = 3000 v/ph 1.2 Tính toán phụ tải cân công suất: Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải cấp điện áp theo công thức P% P(t )= P max 100 S (t )= P(t ) Cos ϕ Trong ®ã: S(t): Công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t P(t): Công suất tác dụng phụ tải thời điểm t Cos : Hệ số công suất phụ tải 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp: + Phụ tải địa phơng: Uđm = 13.8 (kV); Pmax = 30 (MW); Cos = 0.85 Tõ b¶ng sè liƯu tÝnh toán ta có bảng kết sau: 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 Giê 70 80 70 80 90 100 P% P(MW) 21 24 21 24 27 30 S(MVA ) 24.706 28.235 24.706 28.235 31.765 35.294 Ta có đồ thị phơ t¶i nh sau: S 20-22 90 27 22-24 70 21 31.765 24.706 UF 35.294 31.765 (MVA) 28.235 28.235 24.706 31.765 24.706 24.706 11 14 17 20 22 24 + Phụ tải cấp điện áp trung : U®m = 110 (kV); Pmax = 320 (MW); Cos = 0.82 Từ bảng số liệu tính toán ta có bảng kÕt qu¶ sau: 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 Giê P% 90 90 70 80 80 90 P(MW) 288 288 224 256 256 288 S(MVA ) 351.22 351.22 273.17 312.2 312.2 351.22 Ta có đồ thị phụ tải nh sau: t (h) 20-22 100 320 22-24 90 288 390.24 351.22 ST (MVA) 351.22 351.22 312.2 390.24 351.22 273.17 11 14 17 20 22 24 1.2.2 Phô tải toàn nhà máy: Ta có SđmF = 4*130 = 520 (MVA) PđmF =4*110 = 440 (MVA) Từ bảng số liƯu ta cã b¶ng tÝnh nh sau: : 0-5 5-8 8-11 11-14 Giê P% 90 90 70 80 P(MW) 396 396 308 352 S(MVA ) 468 468 364 416 Tõ bảng số liệu ta có đồ thị phụ tải nh sau: S 14-17 90 396 17-20 100 440 20-22 100 440 22-24 90 396 468 520 520 468 TNM (MVA) 468 364 t (h) 416 11 468 14 520 17 468 20 22 24 t (h) 1.2.3 Phụ tải tự dùng: Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lợng điện tự dùng chiếm 6% công suất định mức toàn nhà máy, cos = 0.85 Phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm có thÓ tÝnh theo biÓu thøc sau: S td (t )= S(t ) α% S nm 0,4+0,6 100 S nm ( ) Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng thời điểm t SNM : Công suất đặt toàn nhà máy S(t) : Công suất nhà máy phát thời điểm t : Số phần trăm lợng điện tự dùng Sau tính toán ta cã b¶ng kÕt qu¶: Giê S(MVA) Std (MVA) 0-5 468 29.19 5-8 468 29.19 8-11 364 11-14 416 14-17 468 25.468 27.332 29.195 17-20 520 20-22 520 31.059 31.059 22-24 468 29.19 Ta có đồ thị phụ t¶i nh sau: TD (MVA) 29.195 29.195 27.332 31.059 29.195 25.468 11 14 17 20 22 24 t (h) 1.2.4 Công suất phát hệ thống: Công suất nhà máy phát hệ thống đợc tính theo c«ng thøc SVHT(t) = STNM(t) - (SUF(t) + ST(t) + STD(t)) Sau tính toán ta có bảng kết qu¶: 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 Giê STNM (MVA) 468 468 364 416 468 520 520 SUF (MVA) 24.706 28.235 24.706 28.235 31.765 35.294 31.765 ST (MVA) 351.22 351.22 273.17 312.2 312.2 351.22 390.24 Std (MVA) 29.195 29.195 25.468 27.332 29.195 31.059 31.059 SVHT (MVA) 62.879 59.35 40.655 48.238 94.845 102.43 66.933 22-24 468 24.706 351.22 29.195 62.879 S TNM ( M V A) S TNM 520 468 468 468 416 364 ST S VHT S UF S TD t (h) 11 14 17 20 22 24 chơng 2: chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện 2.1 Đề xuất phơng án: Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Các phơng án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể đợc tính khả thi đem lại hiệu kinh tế Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải cấp điện áp vạch phơng án nối điện cho nhà máy Theo kết tính toán cân cằng công suất chơng ta có: + Phụ tải địa phơng: Smax = 35.294 (MVA) Smin = 24.706 (MVA) + Phụ tải trung áp: STmax = 390.24 (MVA) STmin = 273.17 (MVA) + Công suất phát vào hÖ thèng: SHTmax = 102.43 (MVA) SHTmin = 40.655 (MVA) Theo đề ta nhận thấy: + Dự trữ quay cđa hƯ thèng: SDT = 200 (MVA) + Phơ t¶i địa phơng có số đờng dây lớn(gồm kép đơn) công suất lớn (30 MW) nên nhà máy sử dụng góp điện áp máy phát + Công suất máy phát điện _ máy biến áp không lớn trữ quay hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát ®iƯn _ mét m¸y biÕn ¸p + Trung tÝnh cđa cấp điện áp cao 220 (kV) trung áp 110 (kV) đợc trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp + Số lợng máy phát ghép vào góp điện áp máy phát cho tổ máy có cố tổ máy lại phải đủ cung cấp cho tự dùng cực đại phụ tải địa phơng cực đại + Phụ tải trung ¸p: Smax = 390.24 (MVA) Smin = 273.17 (MVA) Do vËy cã thĨ ghÐp mét bé hc hai bé: máy phát điện _ máy biến áp hai dây quốn lên góp trung áp + Từ nhận xét ta vạch phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế: 2.1.1 Phơng án 1: HT 220KV B B 110KV B Phơng án có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ 2.1.2 Phơng án 2: HT 220 kV B B 110 kV B F Phơng án có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện ¸p F ¸n lµ F hai m¸y biÕn ¸p tù ngẫu liên lạc phải chọn có công Nhợc điểmF1 phơng suất lớn phơng án 12 2.1.3 Phơng ¸n 3: HT 220 kV B B B 110 kV B F áp bị cố F phơng án máy phát máy biến Nhợc điểm suất cung cấp cho phụ tải cấp trung 4tự ngẫu có tải hết công không đủ công F F suất F1 F2 thì2 không đủ cung cấp cho tải trung phải tải nhiều công suất phía cao Mặt khác so với phơng án máy biến áp máy phát điện có B4 phải chọn với cấp điện áp cao 220 (kV), phơng án không chấp nhận đợc Nhận xét: Qua phân tích sơ phơng án đa ta nhận thấy phơng án 1và phơng án có nhiều u điểm Vì ta qĩ lại hai phơng án để tính toán kinh tế kỹ thuật từ chọ phơng án tối u cho nhà máy thiết kế 2.2 Tính toán chọn MBA: 2.2.1 Phơng án 1: HT 220KV B 110KV B B B F F F ¸p: F Chän m¸y biÕn B3, B4 a Chọn biến áp Công suất máy biến áp B3, B4 chọn theo điều kiện SB3 = SB4 SđmF = 130 (MVA) Tra bảng chọn máy biến áp ta thấy có loại với S ®m = 125 MVA vµ 200 MVA, nÕu chän S®m = 200 MVA non tải nhiều, ta chọn S đm = 125 MVA kiểm tra điều kiện qúa tải bình thờng Theo nguyên tắc 3% ta có A Hệ số điền kín phụ tải % = P max∗t 100 %= ∑ Pi∗t i 100 % P max∗t Trong : Pmax công suất cực đại Pi công suất trog khoảng thời gian ti t = ti Thay sè ta cã: α %= ΔKK qt 13∗288+2∗320+6∗256+3∗244 ∗100 %=78 02% 320∗24 bt = 100−α % 100−78 02 ∗3= ∗3=0 06594 10 10 Kqtbt= 1+ 0.06594 = 1.06594 Kiểm tra điều kiện tải bình thêng : Kqtbt*S®mB 130 1.06594*125 = 133.24  130 VËy MBA đà chọn thoả mÃn.Với MBA-MF không cần kiểm tra điều kiện tải cố Vậy ta chọn MBA có thông số nh sau: Sđm UC UH Un I0% Gi¸ 103 P0 Pn (MVA) (kV) (kV) (kW) (kW) % (rup) 125 121 13.8 100 400 10.5 0.5 115 b Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B1, B2 Công suất máy biến áp tự ngẫu đợc chän theo ®iỊu kiƯn: S dmB =S dmB ≥ ∗Sthõa α S thïa= (∑ n1 S dmF−S UF − n max S n td ) Trong đó: : Hệ số có lợi MBATN α= U C −U T UC = 220−110 =0 220 n: Tổng số máy phát điện n1: Số máy phát nối vào góp máy phát Thay sè ta cã: S thõa= 2∗130−24 706− ∗31 059 =109 882 MVA ) ( ) 1 S dmB =S dmB ≥ ⋅Sthõa = ∗109 882=219 764 ( MVA ) α 0.5  Tra tài liệu Thiết kế nhà máy điện ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATTH có Sđm = 250 (MVA), với thông số sau: UC (kV) UT (kV) UH (kV) P0 (kW) PN (kW) C-T C- T-H H C-T UN% C-H I0% T-H Gi¸ 103 (rup) 230 121 13.8 120 520 11 32 20 0.5 256 Phân bố công suất cho máy biến áp: a, Bộ MBA-MF Để đảm bảo vận hành kinh tÕ c¸c m¸y biÕn ¸p ta cho hai MBA B B4 làm việc với đồ thị phụ tải phẳng năm nh sau: S td max SB3 = SB4 = S®mF - 31 059 = 130 - = 122.235 (MVA) Đồ thị phụ tải B3 B4 S(MVA) 122.235 24 t(h)ở điều kiƯn lµm viƯc Ta thÊy SB3 = SB4 = 122.235 < SđmB3 = 125 (MVA) Vậy bình thờng máy biến áp B3 B4 không bị tải b, MBA liên lạc Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 B2 công suất truyền tải lên cấp điện áp đợc tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp máy là: SCC1 = SCC2 = SVHT + C«ng suÊt truyền tải lên trung áp máy là: S CT =SCT = S T −( S B + S B ) + C«ng st trun tải lên cuộn hạ áp máy: SCH1 = SCH2 = SCC1 + SCT1 = SCC2 +SCT2 Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính đợc công suất truyền tải lên cấp điện áp cho thời điểm, theo công thức ta có: t (h) SB4=SB3 Scc(B1,B2) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 122.235 122.235 122.235 122.235 122.235 122.235 122.235 122.235 31.44 29.675 20.328 24.119 47.422 51.214 33.466 31.44 10