Bài giảng Nhà máy điện

Đồ thị phụ tải của cỏc hộ tiờu thụ điện - Tại mỗi thời điểm cần cú sự cõn bằng giữa cụng suất phỏt và cụng suất tiờu thụ để đảm bảo chất lượng điện năng - Chế độ làm việc của cỏc hộ tiờu

2/11/2022 Giảng viên: Trần Thị Kim Hồng  DT: 0982309151  Email: hongtk@tlu.edu.vn 2/11/2022  Tài liệu:  Vận hành nhà máy điện (TS.Trinh Hung Tham)  Nhà máy thủy điện (GS.TS Lã Văn Út) Chương Khái niệm chung  I Sơ lược phát triển ngành điện lực Việt Nam  - Ngành điện lực Việt Nam thành lập 15/8/1954, sở ban đầu cơng trình điện nhỏ Pháp để lại, truyền tải đường dây điện áp không 35kV, tổng công suất nguồn khoảng 100MW  -Giai đoạn 1954-1975 : 100MW  -Gai đoạn 1975-1995: B: 451 MW, N: 849MW  -Giai đoạn 1995-nay:  1999: 6000MW  Nay, 2019: 40.000MW 2/11/2022 Chương Khái niệm chung  II Sơ lược phát triển ngành lượng giới  III Quá trình sản xuất điện nhà máy điện  Nhà máy nhiệt điện  Lò >Tubin >Máy phát  -Nhà máy nhiệt điện ngưng  -Nhà máy nhiệt điện rút Chương Khái niệm chung  Nhà máy thủy điện  P = 1000 Q.H.nd.ntubin (kG.m/s) = 9.81 Q.H.n (kW)  Q: Lưu lượng nước chảy qua tuabin (m3/s)  H: chiều cao cột nước hiệu dụng (m)  nd: hiệu suất thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước chúng, ống dẫn nước vào khỏi tubin  ntubin: hiệu suất tubin thủy lực (0,88-0,94)  n: hiệu suất nhà máy thủy điện (0,85-0,86) 2/11/2022 Chương Khái niệm chung  + Nhà máy thủy điện kiểu đập  + Nhà máy thủy điện kiểu kênh dẫn  +Nhà máy thủy điện kiểu hỗn hợp Chương Khái niệm chung  Nhà máy điện nguyên tử  Nhà máy địa nhiệt  Nhà máy điện mặt trời  Nhà máy điện dùng sức gió (phong điện) 2/11/2022 Chương Khái niệm chung IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện - Tại thời điểm cần có cân cơng suất phát công suất tiêu thụ để đảm bảo chất lượng điện - Chế độ làm việc hộ tiêu thụ lượng điện thay đổi theo thời gian ngày, tuần, tháng mùa năm IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện - Sự biến thiên phụ tải theo thời gian thiết bị điện biểu diễn đồ thị gọi đồ thị phụ tải chúng - Phân loại + Theo công suất: Đồ thị phụ tải công suất tác dụng P(t); đồ thị phụ tải công suất biểu kiến Q(t) 2/11/2022 IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện + Theo thời gian khảo sát: Đồ thị phụ tải ngày tháng, mùa, năm, nhiều năm + Theo vị trí đo: Đồ thị phụ tải máy phát điện, nhà máy điện, trạm biến áp, lưới điện, hệ thống điện IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện Đồ thị phụ tải ngày Đồ thị phụ tải năm 2/11/2022 IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện Công dụng đồ thị phụ tải a Trong vận hành b Trong thiết kế IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện Các hệ số đặc trưng cho chế độ làm việc thiết bị điện a Hệ số điền kín phụ tải, đặc trưng cho mức độ phẳng đồ thị phụ tải thiết bị b Thời gian sử dụng công suất lớn Tmax c Hệ số sử dụng công suất đặt 2/11/2022 IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện Xác định đồ thị phụ tải nhà máy điện thiết kế IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện Cơng suất tự dùng tính theo cơng suất đặt NMĐ -NĐ dầu khí: 3-5% -NĐN chạy than phun: 6-9% -NĐN chạy than phun: 8-14% -TĐ trung bình nhỏ: 1-2% -TĐ lớn: 0,4-1% 2/11/2022 IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện  Nếu phụ tải tổ máy khơng đổi thay đổi ít, xây dựng đồ thị phụ tải NMĐ, gần đúng: công suất chi phí cho tự dùng khơng thay đổi theo thời gian, công suất tự dụng cực đại  Ptdmax=Ptdmax%.Pđ/100 IV Đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ điện  Ptd(t)=Ptdmax(0,4+0,6.P(t)/Pđ) 2/11/2022 V CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐIỂM TRUNG TÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN  Trong mạng điện ba pha, tùy theo tổ nối dây dây quấn pha MBA MF, có khơng có điểm trung tính  Trong mạng điện cao áp hạ áp, điểm trung tính nối đất khơng  Điểm trung tính nối đất trực tiếp qua điện trở hay điện kháng V CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐIỂM TRUNG TÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN  Trong lưới điện, chế độ điểm trung tính đóng vai trị quan trọng  - định trị số dịng ngắn mạch trị số điện áp  -nó ảnh hưởng đến tính liên tục cung cấp điện 10 2/11/2022 Nhà máy thuỷ điện kiểu đập có u điểm sau: Có thể tạo NMTĐ công suất lớn, có khả tận dụng đợc toàn lu lợng dòng sông; Có hồ chứa nớc, mà hồ chứa công cụ hết hiệu để điều tiết nớc vận hành tối u NMTĐ, điều tiết lũ, phục vụ tới tiêu nhiều lợi ích khác Các nhợc điểm NMTĐ kiểu đập: Vốn đầu t lớn, thêi gian x©y dùng l©u;  Vïng ngËp níc cã thể ảnh hởng nhiều đến sinh thái môi trờng (di dân, thay đổi khí hậu) Nhà máy thuỷ điện kiểu kênh dẫn Đập thấp Bể điều tiết Kênh dẫn H Ho Sông cạn ống dẫn kín NM Bể điều tiết Kênh dẫn Đập thấp NM Sông cạn Hình 1.3 Sơ đồ NMTĐ kênh dẫn 18 2/11/2022 NM kiu hỗn hợp §Ëp Hå chøa H0 H'0 NM èng dÉn kín Hình 1.5 Nhà máy thủy điện kiểu hỗn hợp Một vài nhà máy thủy điện dạng khác Z m Hmin Hmin Møc níc biĨn Cèng BiĨn Møc níc vÞnh Hmin Hmin VÞnh NM H0 t P MW VÞnh BiÓn t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t a) b) Hình 1.7 Nhà máy thủy điện thủy triều 19 2/11/2022 Hồ chứa nớc Tháp điều áp H0 NM Hình 1.8 Nhà máy thủy điện tích Các đặc điểm nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện sử dụng nguồn lợng vô tận thiên nhiên Nhà máy thủy điện có chi phí vận hành thấp, vận hành đơn giản, dễ dàng thực tự động hóa NMTĐ có vốn đầu t lớn thời gian xây dựng lâu Xây dựng NMTĐ đem lại nhiều lợi ích tổng hợp nguồn nớc nhng đồng thời có ảnh hởng bất lợi sinh thái môi trờng Nguồn nớc cung cấp cho NMTĐ (từ dòng chảy tự nhiên) thay đổi theo thời gian (phụ thuộc khí hậu, thời tiết) 20 2/11/2022 Chng 4: Các đặc trng dòng chảy tự nhiên biểu đồ thủy văn Q m3/s t nm Hình 2.1 Chuỗi số liệu thủy văn Q m3/s I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII th¸ng Hình 2.2 Biểu đồ thủy văn dũng sụng 21 2/11/2022 Các đại lợng trung bình Lưu lượng nước trung bình năm T Qtb nam  Q i i 1 [m / s ], T đó: Qi - trị số l-u l-ợng n-ớc trung bình ngày thứ i; T- Thời gian năm tính ngày (T=365 366) Lng nc trung bỡnh năm W0  W1  W2   Wn n [m3 ]; Trong ®ã : n - sè năm thống kê số liệu; Wi - lợng nớc trung binh cđa năm thø i Lượng nước trung bình nhiều năm n Q0  Q i 1 tb nam i n  W0 [m / s], 31,54.10 22 2/11/2022 Hệ số lệch dòng Wi Qtb nam i ki  W0 Q0 Các đờng cong đảm bảo níc p a  PQs  Qa  Qs Qs (a) Qa Q50% Q90% n p a) pa 50 90 100 % b) Hình 2.3 Đƣờng cong tần suất đảm bảo nƣớc 23 2/11/2022  Công suất đảm bảo Nđb = 9,81..H.Q90% đờng cong thời gian đảm bảo níc - Đặc trƣng cho độ tin cậy cấp nƣớc theo yêu cầu Q m3/s Q t1 t2 t3 m3/s t tn t1  t2   tn n Qa t n a) ta T b) Hình 2.4 24 2/11/2022 Đờng cong lũy tích t W (t )   Q(t )dt Đường cong tích lũy hệ0 tọa độ xiên góc W ' (t )  0 Q(t )dt  Q0 t  W (t )  Q0 t t W m3 W' m3 WT Q0 t W1 A B W1 T t t1 C tgα =WT/T=Q0 α T - Q0 t t t1 a) b) Hình 2.5  Đặc điểm đường cong tích lũy (trong hệ tọa độ xiên) - Khi lƣu lƣợng nƣớc dịng chảy khơng đổi Q(t) = Q = const đƣờng cong tích lũy đƣờng thẳng t W ' (t )   Q dt  Q0 t  (Q  Q0 ).t tg  dW ' (t ) d t    Q(t )dt  Q0 t dt dt   Q(t )  Q0 25 2/11/2022 Q m3/s Q(t1) α W m3 Q(t2)=Q0 β Q(t3) 0' α Q=0 t β t1 t2 t3 t4 t6 t5 - Q0.t Hình 2.6 t Qs Q1 Q2 Q3 Q4 11 12 Q11 Q12 Q m3/s W' m3 Q4 O Q0 Q3 10 11 12 t Q1 Q2 Q12 O' -Q0t H×nh 2.7 26 2/11/2022 Chương 5: Hå chøa vµ cét níc nhà máy thủy điện Z Vdt MNDCB Z3 MNDBT Z2 m MNTL Vhi MNDC Z1 Vhi Båi l¾ng Vhi V1 V2 V V3 m3 a) b) Hình 3.1Các mức nước đặc tính thể tích hồ mức nớc thể tích hồ Mc nc dõng bình thường (MNDBT) Mực nước chết (MNC) Mực nước dâng cưỡng (MNDCB) Dung tích hữu ích hồ Dung tích dự trữ Dung tích phịng lũ mức nước trước lũ Dung tích chết Dung tích bồi lắng 27 2/11/2022 đờng cong đặc tính hồ c tớnh th tớch Là đờng cong quan hệ gia thể tích níc cã hå víi møc níc thỵng lu Quan hệ toán học thờng biểu diễn đặc tính thể tích dạng V = f(Z), nhiên đờng cong đặc tính thờng đợc vẽ với trục thẳng đứng biểu diễn møc níc thỵng lu Z Z m Z m ΔV1-2 Z2 F=φ(Z) Z1 Chiều Q tăng F V 0 F1 F2 m3 a) b) m2 Hình 3.2 Đặc tính diện tích mặt hồ Các đờng cong đặc tính thĨ tÝch vµ diƯn tÝch cã quan hƯ mËt thiÕt víi nhau, bëi vỊ to¸n häc cã thĨ viÕt V ( Z )  0 F ( Z )dZ Z F (Z )  V V  Z Z Trêng hợp riêng, F(Z) = const (bờ hồ thẳng đứng) ta cã V = F.Z ( F1  F2 )( Z  Z1 )  ( F1  F2  F1 F2 )( Z  Z1 ) V1  hay V12 28 2/11/2022 Đặc tính mức nớc hạ lu Zhl m Q m3/s Hình 3.3.đặc tính mức nước hạ lưu cét níc tính toán nhà máy thủy điện A v A2 2g B A B Z1 pA/γ vB2 2g pB/γ ZA H C ZB vC2 2g H0 C Z2 pC/γ ZC A B C Hình 3.4 29 2/11/2022  cét níc toàn phần (tính từ phía trớc dến phía sau NMTĐ) sÏ lµ: pC  C vC2 p A  A v A2 H ful  (Z A   )  (Z C   )  E A  EC  2g  2g  Cßn cét níc tÝnh toán hay cột nớc làm việc đợc tính là: H  (Z B  H=H p  v2 p B  B vB2  )  ( Z C  C  C C )  E B  EC  2g  2g - ΔH ful K  Trong đó, HK tổn thất cột áp đoạn AB (của kênh ống dẫn) H ful E A  EC  (Z1   v2  Av A2  v2  v2 )  (Z  C C )  H  A A  C C 2g 2g 2g 2g H  H  H K  H d  H  H H d   C vC2 2g   A v A2 2g NTB = 9,81.ηT Q.H [kW] NTB = 9,81.ηT Q.H [kW] H(Q,Qx) = Z1(Q)-Z2(Q+Qx)- ΔH(Q) 30 2/11/2022 Z m H m H0=Z1-Z2 Z1 H=H0-ΔH ΔH Z2 Q m3/s Q m3/s Q1 Q2 Hình 3.5 Các điểm gẫy đặc tính thể thay đổi đột biến tổn thất cột áp thay đổi số tổ máy làm việc Với lu lợng nớc vận hành tổng, đa thêm tổ máy vào vận hành, tốc độ dòng chảy đờng dẫn song song giảm đi, tổn thất đờng dẫn giảm đột ngột phơng trình cân nớc hổ chứa Với hồ chứa, trờng hợp chung (xét đến lợng nớc cã thÓ), ta cã thÓ viÕt nh sau: ΔWs = ΔW + ΔWx + ΔWr + ΔWtl + ΔV Ws - thể tích nớc từ dòng sông chảy vào hå; ΔW - thĨ tÝch níc sư dơng (ch¶y khái hå qua tua bin cđa NMT§); ΔWx - thĨ tích nớc xả (tràn qua đập); Wr - thể tích nớc mát rò rỉ qua công trình đập lòng hồ, kể lợng nớc bốc h¬i;  ΔWtl - thĨ tÝch níc dïng cho mơc địch thủy lợi (tới, tiêu, cung cấp nớc ngọt); V - thể tích nớc giữ lại hồ    31 2/11/2022 NÕu chia c¶ hai vÕ phơng trình (3.4) cho t lấy giới hạn t ta có phơng trình cân trị số lu lợng nớc nh sau: dV Mặt khác, xét VQlà hàm Q hợp Q Qt qua  QZ(t)  ta cã: s x r tl dt dV V dZ dZ   F (Z ) dt Z dt dt F (Z ) dZ  Qs  Q  Qx  Qr  Qtl dt xác định thể tích nớc hồ theo đờng cong lòy tÝch ΔV = WV - WR Khi ΔV < Vhi khoảng cách đờng cong thể tích nớc có hồ (cha đầy) Nếu V > Vhi khoảng cách Vhi + Qxả (hồ đầy nớc có xả tràn) m3 W WV WR b ΔV VH V'H V"H t a ta T H×nh 3.6 32