đồ án kỹ thuật điện điện tử Tính toán cân bằng công suất lựa chọn phương án nối dây

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện Phần I Thiết kế phần đIện nhà máy đIện CHƯƠNG I Tính toán cân bằng công suất lựa chọn phương án nối dây Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt là giữ vững tần số công nghệ 50HZ điện năng do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng tiêu thụ ( kể cả tổn thất). Như vậy điều kiện cân bằng công suất là rất quan trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc biết được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với người thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện , từ đó người vận hành sẽ chọn được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện. Theo nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho ta lập được đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp.Sau đó đề ra các phương án nối dây I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Căn cứ vào yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi cho sẵn gồm 4 tổ máy công suất mỗi tổ máy là 50MW.cung cấp cho phụ tải địa phương, phụ tải trung áp,còn thừa phát lên cao áp Ta tra bảng chọn máy phátTB-50-2các thông số như sau: Bảng 1_1: loại thông số định mức Điện kháng tương đối TB  N v/phút S(MVA) P(MW) U(KV) Cos I KA Xd" Xd' Xd 3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84 II. TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1. PHỤ TẢI ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT (PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG) Điện áp địa phương U đP =10 (KV) Công suất tác dụng lớn nhất P đP max =18 (MW) Hệ số Cosϕ =0,82 Bao gồm 3 kép x 3MW và 6đơn x 2MW x 3 km Đồ án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % tính toán về dạng có tên sau. 18 100 % 100 % 100% max ⋅=⋅=⇒⋅= dP dp dp dp dPm dpt dP P P p P P P P Đại học bách khoa hà nội 1 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 86,0 TtTt Tt P Cos P S == ϕ Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện Và : 82,0 dPtdPt dPt P Cos P S == ϕ (MVA) Trong đó: P đPt , S đPt là công suất tác dụng biểu kiến tại thời điểm t, căn cứ vào cách tính ta có: Bảng 1_2_1: Giê 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20÷22 22÷ 24 P đP % 100 90 90 100 90 80 80 100 P đPt (MW) 18 16,2 16,2 18 16,2 14,4 14,4 18 S đP (MVA ) 21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải ngày sau: S(MVA) 21,95 21,95 21,95 19,76 19,76 17,56 0 2. PHỤ TẢI TRUNG ÁP: Điện áp trung: U T =110 (kV) Công suất tác dụng phía trung lớn nhất: P Tmax =110(MW) Cosϕ = 0,86 Bao gồm 1 lộ đường dây kép 75 (MW) 1 lộ đường dây đơn 35(MVA) Đề án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % , tính toán về dạng có tên như sau: (MVA) Đại học bách khoa hà nội 2 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 110 100 % 100 % 100% max max ⋅=⋅=⇒⋅= T T T Tt T Tt T P P P P P P P Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện Trong đó : P Tt ; S Tt là công suất tác dụng , công suất biểu kiến tại thời điểm t căn cứ vào cách tính ta tính được bản 1_2_2 như sau Bảng 1_2_2 Giê 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 22 22÷ 24 P T % 70 80 80 90 90 100 90 70 P Tt MW 77 88 88 99 99 110 99 77 S Tt MVA 89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải sau: 3. PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY )(200. 100 % . 100 % 100.% MW P P P P P P P nm nmdm nm nmt nmdm nmt nm ==⇒= Và: 8,0 =⇒= ϕ ϕ Cos Cos P S Tt Tt Trong đó: P nmt ; S nmt là công suất tác dụng, công suất biểu kiến tại thời điểm t Công suất nhà máy định mức P nmđm =200 (MW) Căn cứ vào cách tính toán ta có bảng sau: Bảng 1_2_3 Giê 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20÷22 22÷24 Đại học bách khoa hà nội 3 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 89,53 102,33 115,12 115,1 2 127,,91 115,1 2 115,12 115,1 2 89,53 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện P nm % 80 90 80 90 100 100 90 80 P nmt (MW) 160 180 160 180 200 200 180 160 S nmt (MVA ) 200 225 200 225 225 250 225 200 Đại học bách khoa hà nội 4 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện Từ bảng công suất ta có đồ thị phụ tải như sau: 4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG TOÀN NHÀ MÁY: Phụ tải tự dùng toàn nhà máy được xác định theo công thức sau: ) 250 6,04,0( 83,0 200 08,0)6,04,0( cos nmt nmdm nmt td nmdm tdt S S SP S ⋅+⋅=⋅+⋅= ϕ α (MVA) Trong đó: S tdt : là công suất biểu kiến dùng toàn nhà máy tại thời điểm t α: là số phần trăm lượng điện tự dùng so với công suất định mức toàn nhà máy α =8% Dựa vào công thức trên và bảng 1_2_3 ta có: Bảng 1_2_4 Giê 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 20 20÷22 22÷24 S nmt (MVA ) 200 225 200 225 225 241 225 225 S tdt (MVA) 16,96 18,12 16,69 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải tựdùng toàn nhà máy như sau: Đại học bách khoa hà nội 5 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 119 200 1200 200 225 250 225225 S(MVA) T(h) 16,96 16,96 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện 5.CÔNG SUẤT PHÁT LÊN HỆ THỐNG Trong yêu cầu thiết kế không có phụ tải cao áp 220 kV nên công suất phát lên hệ thống là lượng công suất thừa khi đã cung cấp đủ cho phụ tải Ở đâylà phụ tải điện áp hạ, trung và tự dùng Công suất phát lên hệ thống là S HT )( tdtTtdptnmtHT SSSSS ++−= Trong đó: S HT : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. S nmt : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. S Tt : Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t. S tdt : Công suất tự dùng tại thời điểm t. Từ công thức trên ta có các giá trị sau. Bảng 1_2_5: T(h) 0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11÷ 14 14 ÷17 17÷ 20 20÷ 22 22÷24 S nmt (MVA ) 200 225 200 225 225 250 225 200 S đPt (MVA) 21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95 S Tt (MVA) 89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53 S tđt (MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96 S HT (MVA) 71,56 84,79 60,95 69,81 72 85,25 74,2 71,56 Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải nhà máy phát lên hệ thống như sau: ` Nhận xét: Nhà máy có 4 tổ máy với công suất mỗi tổ 50 MW bình thường nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện áp, thừa mới phát lên hệ thống. Đại học bách khoa hà nội 6 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 72 60,95 84,79 69,81 85,25 71,56 74,20 71,56 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện Nhà máy cung cấp cho phụ tải trung áp là lớn nhất 51% (127,91/250) trong tổng công suất với yêu cầu là phải cung cấp cho phụ tải trung áp liên tục vì S T max lớn hơn dự trữ quay của hệ thống phụ tải địa phương cao nhất chiếm 8,8% (21,95/250) gồm 3 đường dây kép và 6 dây đơn nên số mạch phân ra nhiều mức độ quan trọng cao đối với 3 đường dây kép nên cũng phải cung cấp điện liên tục Do phụ tải cao áp không có, nên lượng công suất thừa được phát về hệ thống bù cao nhất đạt 34% (85,25/250*100) Lượng công suất này sẽ làm cho hệ thống tăng thêm dự trữ quay và phân bố công suất tối ưu ,vận hành kinh tế hệ thống III. LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1)cơ sở xây dựng phương á n Nhà máy phải thiết kế có phụ tải địa phương lớn nhất: S đm max = 21,95 (MVA) là lượng công suất lớn của một tổ máy S Fđm =62,5 (MVA) %12,35100. 5,62 95,21 == α nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp điện cho phụ tải địa phương .Trên thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một số máy phát điện đảm bảo sao cho khi một máy phát lớn nhất ngừng làm việc thì các máy khác còn lại phải cung cấp đủ điện cho phụ tải cực đại của địa phương và tự dùng, S đm max + S tđ max =21,95+19,28=41,23(MVA) S Fđm = 62,5 vậy ta ghép được lớn hơn hoặc bằng hai máy phát lên thanh góp điện áp máy phát giữa các thanh góp phân đoạn máy phát điện phải có kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch Nhà máy có trung tính lưới phát áp 220 kV, trung áp 110 kV là trung tính nối đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc .Phụ tải trung áp có đặc điÓm 43,1 53,89 91,127 min max == T T S S nên ta ghép một đến hai bộ máy phát điện, máy biến áp hai quộn dây bên trung áp Công suất còn thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với cực tiểu là. 4,1 72,53 25,85 min max == HT HT S S do vậy để cấp công suất lên hệ thống ta cần hai đến ba bé ,trong đó bao gồm cả hai bộ máy phát máy biến áp tự ngẫu - Dựa vào nhận xét ở trên ta đưa ra bốn phương án nối dây sau. 2)Các phương án nối dây  PHƯƠNG ÁN I:  Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp Đại học bách khoa hà nội 7 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện  Có bốn mạch nối vào thanh góp trung áp  Hai máy phát góp trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát máy biến áp, hai dây quấn đặt bên trung  Bố trí nguồn phụ tải cân xứng  Khi phụ tải trung áp cực tiểu S T min =89,53(MVA) < 2.S Fđm =125(MVA) nên công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này hợp lý đối với máy biến áp tự ngẫu  PHƯƠNG ÁN II  Có ba mạch nối vào thành góp cao áp  Có ba mạch nối vào thành góp trung áp  Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát máy biến áp 2 dây quấn đặt bên trung ápmột bộ máy máy phát máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp  Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật nhưng bộ máy phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp 220 kV đắt tiền hơn so với lối bên trung áp 110kV  Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận tiện lắp ghép và vân hành Đại học bách khoa hà nội 8 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện  PHƯƠNG ÁN III 1 Nhận xét:  Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp  Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp  Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát  Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây đặt bên trung  Phương án đảm bảo cung cấp điện  Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu lớn vì phải tải công suất của ba máy phát  Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản hơn Đại học bách khoa hà nội 9 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện  Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức tạp, thiết kế bảo vệ Rơ le sẽ phức tạp hơn so với phương án trên  Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại với khả năng quá tải máy biến áp bộ vẫn có thể cấp cho phụ tải phía trung vì công suất máy biến áp lớn  Dòng điện cướng bức qua kháng lớn  PHƯƠNG ÁN VI Nhận xét:  Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp  Có hai mạch nối vào thanh góp trung áp  Phương án này cũng đảm bảo cung cấp điện  Số máy biến áp giảm đi, chỉ còn hai máy biến áp tự ngẫu bên cao áp 220 kV và công suất rất lớn, rất cồng kềnh  Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản  Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều so với phương án trên ,vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ le phức tạp .  Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn , có thể không chọn được kháng điện phân đoạn. KẾT LUÂN: Trong hai phương án 1 và 2 cơ bản tương đương nhau về kỹ thuật nhưng phương án hai kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết kế, vận hành không thuận tiện bằng phương án một.Ta quyết định loại phương án hai và giữ phương án một để thiết kế chi tiết tiếp. Đại học bách khoa hà nội 10 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 [...].. .Đồ án tốt nghiệp điện Phần điện nhà máy Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về kỹ thuật dẫn đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi hơn phương án 3 Do vậy ta quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3 để tính toán tiếp Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP I PHƯƠNG ÁN I 1 CHỌN... Kết luận: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là: ImaxCb = 0,215 (kA) II PHƯƠNG ÁN III: 1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP: Chọn giống phương án một ta cũng chọn máy biến áp loại TPDC63/115/10,5 Bảng II_4:1 Loại Sđm (MVA) TPDC 63 Điện áp cuộn dây (kA) C T H ∆P0 PN 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,1 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU B1, B2: a chọn công suất định mức: Khi bình thường máy biến áp phải được hết công suất thừa lớn... = IN4+IN4’ II LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ  Tính điện kháng tương đối cơ bản Chọn: Scb=100(MVA) ; Ucb=UTb (230; 115; và 10,5 KV)  Điện kháng của máy phát điện: 4 tổ máy phát giống nhau X1 = X2 = X3 = X4 = X4’ = Xd” S cb 100 = 0,146 = 0,216 S dm 62,5 Điện kháng của đường dây nối với hệ thống: X0 = 0,4 (Ω/Km) Đại học bách khoa hà nội HTĐ_k37 28 Đỗ Chiến Thắng Đồ án tốt nghiệp điện Phần điện nhà máy 0,004 0,03... HTĐ_k37 30 Đỗ Chiến Thắng Đồ án tốt nghiệp điện Phần điện nhà máy X5 0,034 X5 0,034 X10 0,.099 X6 0,0575 X6 0,0575 X5 0,034 X9 0,19135 X7 0,0975 X8 0,108 X11 0,1566 • Điện kháng tính toán tương đối định mức: S nm 250 = 0,1566 = 0,3915 S cb 100 S 3000 = X 5 HT = 0,034 = 1,02 S cb 100 11 X ttdm = X 11 X 5ttdm 2,05 Tra đường cong tính toán đối với máy phát nhiệt điện công suất trung bình ta có: Với... Vậy tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 là: ∆A2TN = 2 ∆ATN = 2.112356,6 = 2247513 (kWh) Tổn thất điện năng phương án một là: ∆A1 = ∆A2TN + ∆Abé = 2247513+4631750=6879263 (kWh) 3 CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN Phụ tải điện áp máy phát Đại học bách khoa hà nội HTĐ_k37 16 Đỗ Chiến Thắng Đồ án tốt nghiệp điện Phần điện nhà máy 17,864 5,23,352 5,488 Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn... 1,4.0,5.100 + 0,82 4 70 23,3 Đại học bách khoa hà nội HTĐ_k37 17 Đỗ Chiến Thắng Đồ án tốt nghiệp điện Phần điện nhà máy Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua kháng là: I cbK = max S quaK U 3 = 23.35 = 1,3( KA) 10,5 3 Từ đó ta chọn loại PbA-10-1500-10: Có IdmK = 1500 (A); XK% = 10% 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC a Phía hạ áp 10kV:  Dòng điện cưỡng bức của máy phát I Cb = 1,05.I pdm = 1,05 S dm 62,5 = 1,05 = 3,608(kA)... đó công suất được truyền từ thanh góp 110 kV sang thanh góp 220kV qua máy biến áp liên lạc 2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP a máy biến áp nối bộ B3, B4 B3, B4 được tính tổn thất điện năng theo công thức sau: ∆Abé = n.∆P0 T + 1 ∑ S bé ) 2 × T (kWh) ∆PN ( n S Bdm Trong đó: n :là số máy biến áp hai cuộn dây, vận hành song song (n=2) T: Thời gian vận hành trong năm (T=8760 giê) ΣSbé: là công. .. 0,647 + 0,216 X19 = X18 + XK + 2,0 Điện kháng tính toán tương đối định mức S 3000 20 X ttdm = X 20 HT = 1,994 = 59,82 S cb 100 S 250 21 X ttdm = X 21 nm = 0,162 = 0,405 S cb 100 Tra đường cong tính toán đối với máy phát nhiệt điện công suất trung bình ta có: Với X ttdm21 = 0,405 có K0 = 2,44; K01 = 2,05; K02 = 1,95; K05 = 1,8; K∝ = Với Xttdm20 =59,82 >3 nên ta có thể tính ngay được thành phần chu kỳ... ⇒ ∆ ATN = 1630031(kWh) Vậy: Tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu B1; B2 là: ∆ A2TN = 2 × ∆ ATN = 2 × 1630031 = 3260062(kWh) Tổng tổn thất điện năng phương án ba là: ∆ A1 = ∆ A2TN + ∆ Abé = 3260062 + 2315875 = 5575937( KWh) IV CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN Phụ tải điện áp máy phát gồm ba đường kép ×3MW × 3km và 6đường dây đơn × 1,5MW × 3km Tương tự phương án một ta phân phối phụ tải như sau: Đại... 51,71 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP: 1 MÁY BIẾN ÁP NỘI BỘ: B3 được tính tổn thất điện năng giống B3; B4 ở phương án một ∆A 4631750 ∆AB3 = b 0 = = 2315875(kWh) 2 2 2 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU LIÊN TỤC: Tương tự phương án một tính tổn thất điện năng theo công thức S S S 1 ∆A TN = n × ∆P0 × T 365.∑ [ ∆PN _ C ( C ) 2 + ∆PN _ T ( iT ) 2 + ∆PN _ H ( N _ H ) 2 ] × t n S Bdm S Bdm S dm Tính ∆PNC ; ∆PNT . Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện Phần I Thiết kế phần đIện nhà máy đIện CHƯƠNG I Tính toán cân bằng công suất lựa chọn phương án nối dây Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt. để lại phương án 3 để tính toán tiếp . Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp. CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP I. PHƯƠNG ÁN I 1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP a. Chọn máy. bốn phương án nối dây sau. 2)Các phương án nối dây  PHƯƠNG ÁN I:  Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp Đại học bách khoa hà nội 7 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37 Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy điện 