đồ án tốt nghiệp hệ thống điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Để chọn phương án tối ưu cấn tiến hành phân tích đặc điểm nguồn cung cấp điện cà phụ tải Trên sở xác định cơng suất phát nguồn cung cấp dự kiến sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế - kỹ thuật cao I CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN CUNG CẤP VÀ PHỤ TẢI Hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có cơng suất vô lớn, hệ số công suất góp 110 kV hệ thống 0,85 Vì cần phải có liên hệ hệ thống nhà máy điện để trao đổi cơng suất hai nguồn cung cấp cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường chế độ vận hành Mặt khác, hệ thống có cơng suất vơ lớn chọn hệ thống nút cân công suất nút sở điện áp Ngồi hệ thống có công suất vô lớn nên không cần phải dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện nghĩa công suất tác dụng phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có tổ máy phát Mỗi máy phát có cơng suất định mức Pđm = 100 MW, cosϕ = 0,85, Uđm = 10,5 kV.Như tổng công suất định mức nhà máy nhiệt điện: Ptổng = 50 = 200 MW Nhiên liệu nhà máy nhiệt điện than đá, khí đốt dầu Hiệu suất nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30% ÷ 40% ) Cơng suất tự dùng NĐ thường chiếm khoảng từ 6% ÷ 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc định phụ tải P ≥ 70% Pđm; phụ tải P < 30% Pđm, máy phát ngừng làm việc Công suất phát kinh tế máy phát nhiệt điện thường (80% ÷ 90%) Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 85% Pđm, nghĩa là: Pkt = 80% Pđm Do phụ tải cực đại ba máy phát vận hành tổng công suất tác dụng phát nhiệt điện bằng: 80 Pkt = 100 100 = 240 MW Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng máy phát để bảo dưỡng, hai máy phát lại phát 80 % Pđm, nghĩa tổng công suất phát nhiệt điện bằng: 80 P kt = 100 100 = 160 MW SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khi cố ngừng máy phát, hai máy phát lại phát 100% P đm, vậy: PF = 100 = 200 MW Phần công suất thiếu chế độ vận hành cung cấp từ hệ thống điện Các phụ tải điện Trong hệ thống điện thiết kế có phụ tải Tất phụ tải hộ loại I có hệ số cosφ = 0,90 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmin = 5000 h Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp 10 kV Phụ tải cực tiểu 70% phụ tải cực đại Kết tính giá trị công suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu cho bảng 1.1 Hộ Bảng 1.1 Các số liệu phụ tải tiêu thụ S˙ max = Pmax + jQmax, Smax, S˙ = Pmax + jQmax, Smin, MVA MVA MVA MVA 50 + j24,22 55,56 35 +16.95j 38,89 36 + j17,44 40,00 25,2 +12.21j 28,00 30 + j14,53 33,33 21 +10.17j 23,33 40 + j19,37 44,44 28 +13.56j 31,11 36 + j17,44 40,00 25,2 +12.21j 28,00 48 + j23,25 53,33 33,6 +16.28j 37,33 36 + j17,37 39,97 25,2 +12.16j 27,98 40 + j19,37 44,44 28 +13.56j 31,11 Tổng 38 + j18,40 42,22 26,6 +12.88j 29,55 354 + 171,39 SV: Hoàng Minh Huấn CHƯƠNG II Lớp: ĐK7.3 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ khơng tích trữ điện thành số lượng nhận thấy Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xấc lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất với công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất mạng điện, nghĩa cần phải thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoài để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành phát triển hệ thống Vì phương trình cân công suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống điện thiết kế có dạng: Trong : PNĐ + Pht = Ptt = m.Ppt + Pmđ + Ptd + Pdt PNĐ – Tổng công suất tác dụng nhà máy nhiệt điện phát P HT – Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống m – Hệ số đồng thời suất phụ tải cực đại (m = 1) Ppt – Tổng công suất tác dụng cực đại phụ tải Pmđ – Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp, tính sơ lấy Pmđ = 5%.Ppt Pdt – Tổng công suất tác dụng dự trữ hệ thống Pdt thường nằm khoảng 10 – 15% tổng công suất phụ tải không nhỏ công suất tổ máy lớn hệ thống Bởi mạng điện thiết kế có nguồn hệ thống điện có cơng suất vơ lớn, cơng suất dự trữ lấy hệ thống, nghĩa Pdt = Ptt – Tổng công suất tác dụng tiêu thụ mạng điện Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại xác định từ bảng 1.1 bằng: Pmax = 354 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện có giá trị: ∆Pmđ =5%  Pmax = 5% × 354 = 17,7 MW Cơng suất tác dụng tụ dùng nhà máy điện bằng: Ptd = 10%.Pđm = 10% × 300 = 30 MW Do cơng suất tiêu thụ tự dùng nhà máy điện bằng: Ptt = 354 + 17,7 + 30 = 401,7 MW SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong mục xác định tổng công suất NĐ phát theo chế độ kinh tế bằng: PNĐ = Pkt = 240 MW Như chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho phụ tải bằng: Pht = P tt − PNĐ = 401,7 − 240 = 161,7 MW II CÂN BẰNG CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG Sự cân cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện Nếu công suất phản kháng phát lớn công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng tăng, ngựơc lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm.Vì để dảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế có dạng: QNĐ + Qht = Qtt= m.Qpt + QL − Qc + Qb +Qtd + Qdt Trong đó: QNĐ –Tổng cơng suất phản kháng phát nhà máy nhiệt điện QHT – Tổng công suất phản kháng hệ thống cung cấp Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ mạng điện QL − Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện Qc − Tổng công suất phản kháng dung dẫn đường dây cao áp sinh Khi tính sơ bộ, với mạng điện 110kV lấy Qc=QL Qb − Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp tính toán sơ lấy: Qb = 15% Qpt Qtd – Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện Qdt – Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống Tổng công suất phản kháng NĐ phát bằng: QNĐ = PNĐ tgf = 240 × 0,62= 148,8 MVAr Tổng công suất phản kháng hệ thống cung cấp Qht= Pht tght = 146,7 × 0,62 = 100,25 MVAr Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại xác định theo bẳng 1.1: Qmax = 171,39 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp bằng: Qb= 0,15 171,39 = 25,71 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện có giá trị: SV: Hồng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Qtd = Ptd tgtd Đối với costd = 0,75 tgtd = 0.88 Do Qtd = 30 × 0.88 =26,40 MVAr Như tổng công suất phản kháng tiêu thụ mạng điện: Qtt = 171,39 + 25,71 + 26,40 = 223,5 MVAr Tổng công suất phản kháng hệ thống nhà máy phát bằng: QNĐ + QHT = 148,1 + 100,25 = 249,05 MVAr Từ kết tính tốn nhận thấy rằng, cơng suất phản kháng nguồn cung cấp lớn công suất phản kháng tiêu thụ Vì khơng cần bù cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế CHƯƠNG III CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ-KỸ THUẬT 3.1.Dự kiến phương án SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện phụ thuộc nhiều vào sơ đồ Vì sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết chất lượng điện yêu cầu hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn vận hành, khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải Trên sở phân tích đặc điểm nguồn cung cấp phụ tải vị trí chúng, có phương án dự kiến sau: S8=40+j19,37 S9=38+18,40 S2=36+j17,44 S3=30+j14,53 NÐ S1=50+j24,22 HT S4=40+j19,37 S6=48+j23,25 S7=36+j17,37 S5=36+j17,44 Sơ đồ mạng điện phương án I SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP S8=40+j19,37 S9=38+18,40 S2=36+j17,44 S3=30+j14,53 NÐ S1=50+j24,22 HT S4=40+j19,37 S6=48+j23,25 S7=36+j17,37 S5=36+j17,44 Sơ đồ mạng điện Phương án II S8=40+j19,37 S9=38+18,40 S2=36+j17,44 S3=30+j14,53 NÐ S1=50+j24,22 HT S4=40+j19,37 S6=48+j23,25 S7=36+j17,37 S5=36+j17,44 Sơ đồ mạng điện phương án III SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP S8=40+j19,37 S9=38+18,40 S2=36+j17,44 S3=30+j14,53 NÐ S1=50+j24,22 HT S7=36+j17,37 S6=48+j23,25 S5=36+j17,44 S4=40+j19,37 Sơ đồ mạng điện phương án IV S8=40+j19,37 S9=38+18,40 S2=36+j17,44 S3=30+j14,53 NÐ S1=50+j24,22 HT S7=36+j17,37 S6=48+j23,25 S5=36+j17,44 S4=40+j19,37 Sơ đồ mạng điện phương án V SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.Tính tiêu kinh tế - kỹ thuật phương án A.Phương án I Sơ đồ mạng điện phương án I cho hình S8=40+j19,37 S9=38+18,40 S2=36+j17,44 S3=30+j14,53 53,85 63,85 60,83 76,16 41,23 50,99 NÐ HT S1=50+j24,22 63,25 53,85 60,83 64,03 64 S6=48+j23,25 S4=40+j19,37 S7=36+j17,37 S5=36+j17,44 Hình Sơ đồ mạng điện phương án I 1.Chọn điện áp định mức mạng điện Điện áp định mức mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến tiêu kinh tế - kỹ thuật, đặc trưng kỹ thuật mạng điện Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất phụ tải, khoảng cách phụ tải nguồn điện, vị trí tương đối phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện Điện áp định mức mạng điện thiết kế chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ mạng điện xác định theo giá trị công suất đường dây mạng điện Các phương án mạng điện thiết kế đoạn đường dây riêng biệt mạng điện có điện áp định mức khác nhau.Trong tính tốn, thơng thường trước hết chọn điện áp định mức đoạn đường dây có cơng suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây mạng kín, theo thường lệ cần thực với cấp điện áp định mức Có thể tính điện áp định mức đường dây theo công thức kinh nghiệm sau: U = 4,34 (kV) Trong đó: U – Điện áp vận hành (kV) ; L − Khoảng cách truyền tải, km ; P – Công suất truyền tải đường dây, MW SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ−1 xác định sau: PN1 = Pkt – Ptd – PN − PN Trong đó: Pkt – Tổng công suất phát kinh tế NĐ Ptd – Công suất tự dùng nhà máy điện PN – Tổng công suất phụ tải nối với NĐ PN =P6 + P7+ P8+ P9 PN − Tổn thất công suất đường dây nhiệt điện cung cấp ( PN = 5% PN ) Theo kết tính phần ta có: Pkt = 240 MW; Ptd = 30 MW Từ sơ đồ mạng điện hình 2.1 ta có: PN = P6 + P7 + P8+ P9 = 48 + 36 + 40 + 38 = 162 MW PN = 0,05 162 = 8,1 MW Do đó: PN1 = 240 – 30 – 162 – 8,1 = 39,9 MW Công suất phản kháng NĐ truyền vào đường dây NĐ – tính gần sau: QN1 = PN1.tgφ1 = 39,9 × 0,48 = 19,15 MVAr Như vậy: S˙ N1 = 39,9 + j19,15 MVA Dịng cơng suất truyền tải đường dây HT-1 bằng: S˙ HT1 = S˙ − S˙ N1 = 50 + j24,22 − (39,9 + j19,15) = 10,1 + j5,07 MVA Điện áp tính đoạn đường dây NĐ − bằng: UN1 = 4,34 = 4,34 √41 , 23+16×39 ,9 = 113,14 kV Đối với đường dây HT – 1: UH1 = 4,34 = 4,34 √50 ,99+16×10 ,1 = 63,28 kV Đối với đường dây NĐ – UNĐ = 4,34 = 4,34 √53, 85+16×48 = 124,42 kV Tính điện áp đoạn đường dây lại tiến hành tương tự đường dây SV: Hoàng Minh Huấn Trang 10 Lớp: ĐK7.3 ... ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ khơng tích trữ điện. .. S4=40+j19,37 Sơ đồ mạng điện phương án V SV: Hoàng Minh Huấn Trang Lớp: ĐK7.3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.Tính tiêu kinh tế - kỹ thuật phương án A.Phương án I Sơ đồ mạng điện phương án I cho hình... Sơ đồ mạng điện phương án I 1.Chọn điện áp định mức mạng điện Điện áp định mức mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến tiêu kinh tế - kỹ thuật, đặc trưng kỹ thuật mạng điện Điện áp định mức mạng điện