vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 mw gồm có 4 máy phát điện kiểu thủ

Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 Ch Ch ơng I ơng I tính toán phụ tảI và cân bằng công suất tính toán phụ tảI và cân bằng công suất Chất lợng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp máy phát, 110 KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV. Ta chọn máy phát điện loại CB-1500/170-96 có các thông số sau: S Fđm (MVA) P Fđm (MW) cos đm U Fđm (KA) I Fđm (KA) X d X d X d 117,647 100 0,85 13,8 4,92 0,21 0,29 0,65 Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P max ) và hệ số (cos tb ) của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau: tb cos.100 max P%.P )t( S = Trong đó : Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 1 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 S (t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA) P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW) cos tb :Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải 1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có : P Fđm = 100 MW , cos tbđm = 0,85. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : 647,117 0,85 100 md cos Fdm P Fdm S == = MVA Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 4P Fđm = 4.100= 400 MW hay S NMđm = 4S Fđm = 4.117,647 = 470,588 MVA Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính đợc công suất phát ra của nhà máy từng thời điểm là: dm NM NM cos P S = )t( )t( với NMdm NM )t(NM P 100 %P P = Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1: Bảng 1-1 t (giờ) 0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24 P NM (%) 80 90 100 100 100 100 100 80 S NM(t) (MVA) 376,47 423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47 Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 2 Hình 1-1 0 5 8 14 17 20 24 0 100 200 300 400 500 t (h) 376,47 470,59 376,47 S NM (MVA) 11 22 423,53 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy =0,9% công suất định mức của nhà máy với cos tddm = 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy và đợc coi là hằng số với công thức : S td(t) =.S NM = 0,009.470,588 = 4,235 (MVA) 1-3.Đồ thị phụ tải địa ph ơng cấp điện áp U F ( 13,8 KV ) Phụ tải địa phơng của nhà máy có diện áp 13,8 KV, công suất cực đại P Ufmax = 14 MW , cos tb = 0,85 : bao gồm 2 kép*4 MW*3 Km và 2 đơn*3MW*3 Km.Để xác định đồ thị phụ tải địa phơng phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức : tb )t( Uf )t( Uf cos P S = với maxUf Uf )t(Uf P 100 %P P = Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải địa phơng cho ở hình 1-3. Bảng 1-3 t (giờ) 0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24 P Uf (%) 70 80 90 90 90 100 90 80 S Uf(t) (MVA) 11,53 13,176 14,823 14,823 14,823 16,470 14,823 13,176 Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 3 Hình 1-3 0 5 8 14 17 20 24 0 20 40 60 80 100 t (h) 13,176 S Uf (MVA) 11 22 16,470 14,823 13,176 11,53 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 KV) Nhiệm vụ thiết kế đã cho P 110max = 280 MW và cos tb = 0,82 :gồm 2 kép*80 MW và 4 đơn*50 MW. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức : tb )t( 110 )t( T cos P S = với max110 )t( 110 P 100 %P P = Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía trung áp cho ở hình 1-4 Bảng 1-4 t (giờ) 0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24 P T (%) 80 90 90 90 90 90 100 80 S T(t) (MVA) 273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17 Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 4 Hình 1-4 S T (MVA) 0 5 8 14 17 20 24 0 100 200 300 400 500 t (h) 273,17 341,46 273,17 11 22 307,32 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 KV). Toàn bộ công suất thừa của nhà máy đợc phát lên hệ thống qua đờng dây kép dài 150 Km .Tổng công suất hệ thống S HT =2800 MVA với điện kháng định mức X HT =1,13. Dự trữ quay của hệ thống S dtHT =200 MVA . Nh vậy phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: S NM(t) = S Uf(t) + S T(t) + S VHT(t) + S t d(t) Từ phơng trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: S VHT(t) = S NM(t) - {S Uf(t) + S T(t) + S t d(t) } Từ đó ta lập đợc bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng 1-5 và đồ thị phụ tải trên hình 1-5. Bảng 1-5 t (giờ) 0 ữ 5 5 ữ 8 8 ữ11 11ữ14 14ữ17 17ữ 20 20ữ 22 22ữ24 S NM(t) 376,47 423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47 S td(t) 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 S Uf(t) 11,529 13,176 14,823 14,823 14,823 16,47 14,823 13,176 S T(t) 273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17 S VHT(t) (MVA) 87,535 98,8 144,21 144,21 144,21 142,57 110,1 85,89 Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 5 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 1-6. Nhận xét chung. Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực đại có trị số là: S Ufmax = 16,47 MVA S Tmax = 341,46 MVA S VHTmax = 144,21 MVA Tổng công suất định mức của hệ thống là 2800 MVA, dự trữ quay của hệ thống S dtHT = 200 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống S VHTmax = 144,21 MVA. Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy nh sau: Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 6 Hình 1-5 0 5 8 14 17 20 24 0 50 100 150 200 250 t (h) 87,535 110,1 85,89 11 22 144,21 98,8 142,57 S VHT (MVA) 0 5 8 14 17 20 24 0 100 200 300 400 500 t (h) 376,47 376,47 S NM (MVA) 11 22 16,47 13,176 98,8 273,17 470,59 423,53 87,535 11,53 307,32 14,823 144,21 142,57 110,1 273,17 341,463 85,89 14,823 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 Ch Ch ơng II ơng II lựa chọn ph lựa chọn ph ơng án nối điện chính ơng án nối điện chính Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp Uf có: S Ufmax = 16,47 MVA S Ufmin = 11,53 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 KV có: Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 7 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 S Tmax = 341,46 MVA S Tmin = 273,17 MVA Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 KV có: S VHTmax = 144,21 MVA S VHTmin = 85,89 MVA Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phơng phía điện áp máy phát đợc cấp bằng các đờng cáp kép mà điện áp đầu cực máy phát là 13,8 KV. Công suất đợc lấy từ đầu cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa ph- ơng. Trong trờng hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phơng. Nhà máy có ba cấp điện áp là 13,8 KV; 110KV; 220KV, trong đó lới 110KV và 220KV đều là lới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu . Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau: 2-1. Ph ơng án I (Hình 2-1). Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 8 F1 B1 B2 F4 F3 B4 F2 B3 HT. S T 220 KV 110 KV Hình 2-1 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn nhiều so với công suất định mức của máy phát nên mỗi thanh góp 110 KV và 220 KV đợc nối với một bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn lần lợt là F3-B3 và F4-B4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện -máy biến áp tự ngẫu (F1-B1 và F2-B2). Phụ tải địa phơng U f đợc cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1,F2. Ưu điểm của phơng án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng đến ba loại máy biến áp. Ngoài ra khi S VHTmin = 85,89MVA < S Fđm = 117,647MVA nên nếu cho bộ F4-B4 làm việc định mức thì có thể phía trung áp nhận đợc năng lợng phải qua hai lần biến áp (vì phụ tải trung áp rất lớn), lần thứ nhất qua B4, lần thứ hai qua B1 và B2. 2-2. Ph ơng án II(Hình 2-2). Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 9 f1 b1 f3f2 f4 b2 b4b3 HT S t 220 KV 110 KV Hình 2-2 Đồ án môn học Ph m c Thng - Lớp HTĐ - K44 Để khắc phục nhợc điểm phơng án I, chuyển bộ F4-B4 từ thanh góp 220 KV sang phía 110KV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I. Nhận xét : - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm đợc vốn đầu t do nối bộ ở cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn. - Phần công suất luôn thừa bên trung đợc truyền qua máy biến áp tự ngẫu đa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ bên trung luôn lớn hơn phụ tải cực đại bên trung). - Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp. Ngoài ra do S Tmin = 273,17MVA > 2S Fđm =2.117,647 =235,3MVA nên 2 bộ nối với thanh góp 110KV có thể luôn luôn làm việc ở chế độ định mức. 2-3. Ph ơng án III(Hình 2-3). Nhận xét : - 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. Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 10 B3 B4 B5 S T S UF HT B6 B2 B1 [...]... của nhà máy phát điện Các máy phát điện có điện kháng siêu quá độ dọc trục là X d =0,21 Do đó điện kháng qui đổi về lợng cơ bản là: XF = Xd Scb 100 = 0,21 = 0,179 SFdm 117, 647 Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 32 Phm c Thng - Lớp HTĐ - K 44 Đồ án môn học 3 Điện kháng của đờng dây 220kV Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy đợc nối với hệ thống qua hai đờng dây cao áp 220kV có chiều dài 150km Có. .. có 6 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là 1, 24. 109 đ / mạch Vậy giá tiền 6 mạch máy cắt 3AQ1 là : 6.1, 24. 109 = 7 ,44 .109 đ Cấp điện áp 13,8 kV gồm có 2 mạch máy cắt, giá tiền của 2 mạch máy cắt là : 1,2.109 đ Tổng vốn đầu t cho thiết bị phân phối là : VTBPP2 = 8,58.109 + 7 ,44 .109 + 1,2.109 = 17,22.109 đ Từ đó tính đợc tổng vốn đầu t của phơng án I là: Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến... kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là : 71,5.103 .40 .103 = 2,86.109 đ / mạch Vậy giá 4 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 là : 4. 2,86.109 = 11 ,44 .109 đồng Cấp điện áp 110 kV gồm có 5 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là 31.103 .40 .103 = 1, 24. 109 đ / mạch Vậy giá tiền 5 mạch máy cắt 3AQ1 là : 5.1, 24. 109 = 6,2.109 đồng Cấp điện áp 13,8 kV gồm có 2 mạch máy cắt ,giá tiền một mạch là 15.10 3 .40 .103= 0,6.109 đ / mạch... =3.0,21.8760+ [0, 142 5.3986,19+0,2025.202281 ,4+ 0,7375.212332,7] = 57 04 MWh Nh vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án I là: A = AB1+AB2+AB3+AB4 = = 2.57 04 + 3956,1 + 3979,9 = 19 345 ,6 MWh II-Phơng án II (hình 2-2) 1 Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4 Theo công thức nh ở phơng án I : AB3 = AB4= S 2 3, B 4 P0 T + PN 2B T S B 3dm Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm... 117, 647 2 8760 = 3979,9 MWh Suy ra : AB3 = 0,1 8760 + 0 ,4 1252 2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4 Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 18 Phm c Thng - Lớp HTĐ - K 44 Đồ án môn học Tơng tự nh tính AB3, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T -125 242 /13,8 có: P0 = 115kW; PN = 380kW; SB4 = 117, 647 MVA = hằng số Suy ra : AB4 = 0,115 8760 + 0,38 117, 647 2 8760 = 3956,1 MWh... =252 > 341 ,46 3 - 117, 647 =223,816 MVA thoả mãn điều kiện ) Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp 14 Phm c Thng - Lớp HTĐ - K 44 Đồ án môn học - Công suất tải lên trung áp: SCT-B2 = STmax- SB3 = 341 ,46 3 - 117, 647 = 223,816 MVA - Công suất qua cuộn hạ của B2: SCH-B2 = SFđm- SUf - Stdmax /4 = 117, 647 - 14, 823 - 4, 235 /4 = 101,765 MVA - Công suất tải lên phía cao áp: SCC-T2 = SCH-B2 - SCT-B2 = 101,765... dây kiểu : T-125-121/13,8 giá 5,12.109 đồng với k = 1 ,4 Nh vậy tổng vốn đầu t cho máy biến áp là : VB = 2.1 ,4. 10.109 + 2.1 ,4. 5,12.109 = 42 ,336.109 đồng Vốn đầu t cho thiết bị phân phối : Từ sơ đồ 4- 2 ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV gồm có 3 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là 2,86.109 đ / mạch Vậy giá 3 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 là : 3.2,86.109 = 8,58.109 đ Cấp điện áp 110 kV gồm có 6 mạch máy. .. máy biến áp tự ngẫu là : SCC B1 = SCC B 2 = 1 (SVHT ( t ) SB 4 ) 2 Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : SCHB1 = SCHB 2 = SCCB1 + SCT B1 = SCCB 2 + SCT B 2 Kết quả tính toán cho trên bảng 3 -4: Bảng 3 -4 t (h) SB1=SB2 SCT(t) SCC(t) SCH(t) 0ữ5 5ữ8 8ữ11 11ữ 14 14 17 17ữ20 20ữ22 22ữ 24 117, 647 117, 647 117, 647 117, 647 117, 647 117, 647 117, 647 117, 647 77,76 -15.06 62,71 94, 835 -9 ,42 4... XF XH N4 XF XB4 XF F3 F2 F4 Hình 5-2 3.Tính toán ngắn mạch Để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV,ta chọn diểm ngắn mạch N1 với nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và các máy phát điện Đối với mạch 110kV,điểm ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống.Tuy nhiên với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3 và N3 Điểm Thiết kế phần điện nhà máy điện và... áp 34 Phm c Thng - Lớp HTĐ - K 44 Đồ án môn học ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát( trừ máy phát F2) và hệ thống Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát F2 So sánh trị số của dòng điện ngắn mạch tại hai điểm này và chọn khí cụ điện theo dòng điện có trị số lớn hơn Để chọn thiết bị cho mach tự dùng ta có điểm ngắn mạch tính toán N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 gồm . giữa các nhà máy điện với nhau. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 40 0 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp máy phát, . nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp Uf có: S Ufmax . đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : 647 ,117 0,85 100 md cos Fdm P Fdm S == = MVA Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 4P Fđm = 4. 100= 40 0 MW hay S NMđm = 4S Fđm = 4. 117, 647