đồ án kỹ thuật điện điện tử Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 1200 MW và khảo sát chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV.

Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện NHIỆM VÔ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : LÊ KHẮC HƯNG Líp : HTĐ1 – K43 I.Tên đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 1200 MW và khảo sát chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV. II.Các số liệu ban đầu : 1.Máy phát điện : Số lượng : 4 do CHLB Nga chế tạo. Kiểu TGB –300 – 2 . P Gđm = 300 MW ; Cosϕ = 0,85 ; U Gđm = 20 kV ; X d ” = 0,195 ; X d ’ = 0,300 ; T j G = 1,47 s ; P NMđm = 4.P Gđm ; Biến thiên phụ tải hàng ngày của nhà máy P NM % = (P NM /P NMđm ).100 : t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P NM % 80 100 90 80 Tự dùng cực đại của nhà máy bằng 5% công suất định mức của nhà máy với cosϕ = 0,85 . 2.Phụ tải địa phương : 22 kV P 22m = 40 MW , Cosϕ = 0,92 Gồm 4 hộ được cung cấp bằng đường dây cáp kép , mỗi hộ 10 MW . Biến thiên phụ tải hàng ngày P 22 % = (P 22 /P 22m ).100 : t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P 22 % 70 100 90 70 3.Phụ tải trung áp : 220 kV P 220m = 600 MW , Cosϕ = 0,80 Gồm 6 đường dây , mỗi đường 100 MW Biến thiên phụ tải hàng ngày P 220 % = (P 220 /P 220m ).100 : Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 1 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện t(h) 0 ÷ 8 8 ÷12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P T(t) % 70 100 80 70 4.Phụ tải cao áp : 500 kV (Hệ thống) Công suất thừa của nhà máy hệ thống nhờ 2đường dây 500 kV nối nhà máy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km. Tổng công suất định mức của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế ) bằng 18000 MVA với điện kháng tương đối thứ tự thuận X HT1 = 0,4 ; thứ tự nghịch X HT2 = X HT1 ; thứ tự không X HT0 = 0,12 . Dự trữ quay của hệ thống bằng 8% công suất của nó . III. Nhiệm vụ thực hiện : Phần 1: 1.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. 2.Chọn sơ đồ nối điện chính . 3.Chọn các thiết bị và dâ dẫn . 4.Chọn sơ đồ nối dây và thiết bị tự dùng . Phần 2 : 1.Tổng quan về chế độ không đối xứng của hệ thống điện . 2.Khảo sát chế độ không toàn pha của đường dây siêu cao áp 500 kV bằng phương pháp dịch chuyển điểm đứt và phương pháp sơ đồ thứ tự thuận mở rộng. 3.Đánh giá ảnh hưởng của chế độ không toàn pha đã khảo sát đối với máy phát điện. Ngày giao nhiệm vụ : 20 tháng 1 năm 2003 Ngày hoàn thành : Cán bộ hướng dẫn : PGS,TS Trịnh Hùng Thám Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 2 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Điện năng được tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ được cung cấp từ các nhà máy điện. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là công việc khởi đầu để thiết kế nhà máy điện. Nhu cầu tiêu thụ điện của phụ tải biến thiên theo thời gian. Công suất của nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ (kể cả tổn thất và tự dùng) tại mỗi thời điểm để đảm bảo chất lượng điện năng. Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt 1200 MW gồm 4 máy kiểu TGB – 300 – 2, công suất mỗi máy 300 MW. Nhà máy cấp cho phụ tảỉ 3 cấp điện áp : 22 kV, 220 kV, 500 kV và được nối với hệ thống điện ở cấp điện áp 500 kV. Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 3 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Trong nhiệm vụ thiết kế, phụ tải hàng ngày của nhà máy, phụ tải điạ phương (22 kV), phụ tải trung áp (220 kV), cho dưới dạng % công suất tác dụng cực đại (P max ) và hệ số công suất (cosϕ tb ) của từng phụ tải tương ứng. Dựa vào đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức tổng quát : tb t t P S ϕ = cos )( )( với P (t) = max )( .P 100 P t Trong đó : S (t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t và tính bằng MVA. P (t) % : Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải tính bằng % công suất tác dụng cực đại hay định mức. P max : Công suất tác dụng cực đại hay định mức, tính bằng MW 1.1. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy có 4 máy kiểu TGB – 300 – 2, mỗi máy có : P Gđm = 300 MW , cosϕ đm = 0,85 Do đó : S Gđm = dm Gdm P ϕ cos = 85,0 300 = 352,94 MVA Tổng công suất đặt của nhà máy : P NMđm = 4.P Gđm = 4.300 = 1200 MW hay S NMđm = 4.S Gđm = 4.352,94 =1411,76 MVA Đồ thị phụ tải hàng ngày được xác định như sau : S NM(t) = Gdm )t(NM cos P ϕ với P (t) = NMm tNM P 100 P . )( Kết quả tính toán phụ tải của toàn nhà máy theo công thức trên ở từng thời điểm trong bảng 1-1 và đồ thị phụ tải như hình 1-1. Bảng1-1 t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P NM % 80 100 90 80 Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 4 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P NMT (MW) 960 1200 1080 960 S NM (MVA) 1129,41 1411,76 1270,59 1129,41 1.2. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỰ DÙNG NHÀ MÁY Theo nhiệm vụ thiết kế công suất tự dùng của nhà máy bằng 5% công suất định mức của nhà máy với cosϕ = 0,85 Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm xác định theo công thức sau: S td(t) = α.S NMđm [0,4 + 0,6 NMdm tNM S S )( ] Trong đó : S NMđm : Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA S NM(t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, tính bằng MVA, lấy theo bảng 1 – 1 α : Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, nhiệm vụ thiết kế cho α = 0,05 Từ kết quả tính toán phụ tải ở phần 1.1 và công thức trên ta tính được phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian cho trong bảng 1 – 2 và đồ thị phụ tải tự dùng ở hình 1 – 2 : Bảng 1- 2 t(h) MVA 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 S NM(t) 1129,41 1411,76 1270,59 1129,41 S td(t) 62,12 70,59 66,35 62,12 1.3. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG (CẤP 22 kV) Theo nhiệm vụ thiết kế : P 22max = 40 MW , cosϕ 22 = 0,92 Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 5 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Đồ thị phụ tải hàng ngày được xác định như sau : S 22 (t) = 22 )t(22 cos P ϕ với P 22 (t) = max22 )t(22 P. 100 %P Kết quả tính toán phụ tải địa phương theo từng thời điểm cho trong bảng 1 – 3 và đồ thị phụ tải như hình 1- 3 . Bảng1-3 t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P 22 % 70 100 90 70 P 22(t) (MW) 28 40 36 28 S 22(t) (MVA) 30,43 43,48 39,13 30,43 1.4. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TRUNG ÁP (CẤP 220 KV) Theo nhiệm vụ thiết kế : P 220max = 40 MW , cosϕ 220 = 0,92 Phụ tải trung áp được xác định như sau : S 220(t) = tb )t(220 cos P ϕ với P 220 (t) = max220 )t(220 P. 100 %P Kết quả tính toán phụ tải trung áp theo từng thời điểm trong bảng 1- 4 và đồ thị phụ tải như hình 1- 4 . Bảng1-4 t(h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 P 220(t) % 70 100 80 70 P 220(t) (MW) 420 600 480 420 S 220(t) (MVA) 525 750 600 525 1.5. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN ÁP CAO (CẤP 500 kV) Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy : S NM(t) = S 22(t) + S 220(t) + S 500(t) + S td(t) Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 6 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Từ phương trình này ta tính được phụ tải phía cao áp : S 500(t) = S NM(t) – [ S 22(t) + S 220(t) + S td(t) ] Từ đó ta lập bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy ở bảng 1 – 5, đồ thị phụ tải phía cao áp ở hình 1 – 5 Bảng 1 – 5 t(h) MVA 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 24 S NM(t) 1129,41 1411,76 1270,59 1129,41 S 22(t) 30,43 43,48 39,13 30,43 S 220(t) 525 750 600 525 S td(t) 62,12 70,59 66,35 62,12 S 500(t) 511,86 547,69 564,52 511,86 Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 7 t(h) S NM(t) (MVA) 8 12 16 24 500 1000 1500 1129,41 1411,76 1270,59 1129,41 0 H×nh 1 -1 S td(t) (MVA) 20 40 60 80 0 8 12 16 24 t(h) 62,12 70,59 S ®p(t) (MVA) 62,12 H×nh 1 - 2 t(h)8 12 16 H×nh 1 – 3 10 20 30 40 50 30,43 43,48 39,13 30,43 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện 1.6. NHẬN XÉT CHUNG Theo nhiệm vụ thiết kế : Công suất định mức của nhà máy : S NMđm = 1411,76 MVA Tổng công suất định mức của hệ thống : S HTđm = 18000 MVA Công suất dự trữ quay của hệ thống : S dtqHT = 8%S HTđm = 0,08.18000 = = 1440 MV A Như vậy nhà máy đóng vai trò quan trọng trong hệ thống. Phụ tải nhà máy phân bố không đều giữa 3 cấp điện áp nhưng phân bố tương đối đều giữa điện áp cao và điện áp trung. Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 8 0 8 12 16 24 t(h) 800 600 400 200 525 750 600 525 S T(t) (MVA) H×nh 1 – 4 S C(t) (MVA) t(h)0 8 12 16 24 100 200 300 400 500 600 511,86 547,69 564,52 511,86 H×nh 1 – 5 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Công suất cực đại của nhà máy phát cho hệ thống là S 500max = 564,52 MVA nhỏ hơn công suất dự trữ quay hệ thống S dtqHT = 1440 MVA Công suất cực đại của phụ tải điện áp trung (220 kV) là 750 MVA, chiếm = 100 761411 750 . , 53,13% công suất toàn nhà máy. Vì vậy việc cung cấp điện cho phụ tải này rất quan trọng . Từ các kết quả trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy trên hình 1 – 6 : Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 9 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 10 S t (MVA)) 1411,76 1270,59 1500 1129,41 1129,41 1000 S NM 500 525 525 750 600 511,86 547,69 564,52 511,86 S T S C 0 62,12 70,59 66,35 62,12 30,43 43,48 39,13 30,43 8 12 16 24 t(h) S td S ®p H×nh 1-6 [...]... điện mức của máy phát điện bằng 20 kV nên để cung cấp điện cho phụ tải địa phương dùng máy biến áp 20/22 (kV) Và vì vậy nhà máy không cần dùng thanh góp điện áp máy phát và các máy phát điện được nối theo sơ đồ bộ với các máy biến áp Để tăng độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải địa phương, dùng hai máy biến áp 20/22 kV nối với đầu cực hai bộ máy phát điện – máy biến áp, khi một máy ngừng làm việc máy. .. phương án III, giữ lại hai phương án I và II để so sánh kinh tế – kỹ thuật Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 15 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện CHƯƠNG III CHỌN MÁY BIẾN ÁP – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 3.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP – PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT CHO MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng và vốn đầu tư máy biến áp cũng chiếm một phần rất lớn trong tổng vốn đầu tư của nhà máy điện. .. các thiết bị và do đó gây ra tổn thất điện năng Tổn thất điện năng trong nhà máy điện ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của nó Vì vậy việc tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu để đánh giá các phương án về mặt kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện, tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm hai thành phần : + Tổn thất sắt không. .. khi nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt máy biến áp khác với nhiệt độ đó thì công suất định mức của máy biến áp lại khác Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh công suất của chúng Trong hai phương án nối điện chính giữ lại ở chương II, các máy biến áp đều được nối bộ với máy phát điện 3.1.1 PHƯƠNG ÁN I 1 Chọn máy. .. quay của hệ thống nhưng cũng có thể làm cho hệ thống mất ổn định + Khi đó mạch hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu có đến 6 mạch điện áp máy phát : 2 mạch máy phát điện, 1 mạch máy biến áp tự ngẫu, 2 mạch tự dùng, 1 mạch cho máy biến áp của phụ tải địa phương Do đó ở đây cần dùng thanh góp điện áp máy phát làm cho sơ đồ phức tạp + Không thực hiện được đóng máy phát điện vào lưới bằng phương pháp tự đồng... hiệu suất của máy biến áp tương đối cao nhưng tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp rất lớn Do đó khi thiết kế nhà máy điện, ta mong muốn công suất máy biến áp nhỏ (để giảm tổn thất điện năng ) nhưng vẫn phải đảm bảo an toàn cung cấp điện cho hộ tiêu điện trong các tình huống vận hành Công suất định mức của máy biến áp phải tương ứng với một nhiệt độ môi trường nhất định do nhà chế tạo qui... quả xấu cho hệ thống điện nói chung và nhà máy điện nói riêng Trong thời gian xảy ra ngắn mạch, kể từ thời điểm xuất hiện ngắn mạch cho tới khi cắt được phần tử hư hỏng ra khỏi mạch điện, xảy ra một quá trình quá độ phức tạp, gây ra các lực động điện và phát nhiệt mạnh Vì vậy khi thiết kế nhà máy điện, cần chọn các thiết bị điện có khả năng chịu được các lực động điện và phát nhiệt trong giới hạn cho... kháng 1 Điện kháng hệ thống Theo nhiệm vụ thiết kế : XHTđm = 0,4 SHTđm = 18000 MVA Điện kháng tương đối cơ bản của hệ thống là : XHT = XHTđm S cb 1000 = = 0, 022 S HTdm 18000 2 Điện kháng của đường dây 500 kV Đường dây kép 500 kV tải công suất lớn nhất bằng : S500max = 564,52 MVA Dòng điện làm việc bình thường của một đường dây : 1 S C max 1 564,52 = = 0,326 kA = 326A Ibt = 2 3U C 2 3 500 Dòng điện. .. cưỡng bức của đường dây : Icb = 2.Ibt = 2.326 = 652 A Để tránh vầng quang và tăng khả năng tải của đường dây, dùng dây phân pha gồm 4 sợi dây AC – 240 đặt trên 4 đỉnh của hình vuông có cạnh a = 400 mm, mỗi sợi dây có tiết diện 240 mm2 Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 32 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Dòng điện cho phép của dây AC – 240 là 700 A Dòng điện cho phép tổng của đường dây : Icp... 4 dm 100 400 Trong hệ đơn vị tương đối với lượng cơ bản là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu thì điện áp ngắn mạch giữa các cuộn dây của tổ 3 máy biến áp tự Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 34 Đồ án tốt nhhiệp Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện ngẫu một pha bằng điện áp ngắn mạch giữa các cuộn dây của một máy biến áp tự ngẫu một pha Vì vậy máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 có : UNC-T% = 8,5 , UNC-H% = . các thiết bị và dâ dẫn . 4.Chọn sơ đồ nối dây và thiết bị tự dùng . Phần 2 : 1.Tổng quan về chế độ không đối xứng của hệ thống điện . 2 .Khảo sát chế độ không toàn pha của đường dây siêu cao áp. 1200 MW và khảo sát chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV. II.Các số liệu ban đầu : 1 .Máy phát điện : Số lượng : 4 do CHLB Nga chế tạo. Kiểu TGB –300 – 2 . P Gđm = 300 MW ;. chất lượng điện năng. Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt 1200 MW gồm 4 máy kiểu TGB – 300 – 2, công suất mỗi máy 300 MW. Nhà máy cấp cho phụ tảỉ 3 cấp điện áp : 22 kV, 220 kV, 500 kV và được