đồ án kỹ thuật điện điện tử Cân băng công suất tác dụng và công Suất phản kháng, Tính toán chính xác chế độ vận hành của mạng đIện

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Mặc dù còn nhiều khó khăn song trong những năm qua chóng ta đạt được những thành quả trong việc phát triển nguồn điện và lưới điện nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng cho sản suất và đời sống. Công nghiệp điện lực giữ vai trò hết sức quan trọng, có liên quan chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân nh : Luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ Điện năng có vai trò rất quan trọng trong cơ khí hoá, điện khí hoá. Điện năng đã đến tận vùng sâu, vùng xa nhằm phục vụ cho đời sông sinh hoạt và phát triển sản suất của người dân, các phụ tải tiếp tục gia tăng điển hình là các khu kinh tế, các nhà máy, các xí nghiệp ngày càng mở rộng. Do đó đòi hỏi cao về độ tin cậy, bảo đảm chỉ tiêu kinh tế, cũng nh chất lượng điện năng trong khi thiết kế, vận hành các mạng và hệ thống điện. Là sinh viên được học tại ngành Hệ Thống Điện của Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, dưới sự hướng dẫn hết lòng của các thầy cô trong quá trình học tập của mình. Em đã tiếp thu được những kiến thức quý báu điều đó đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp cũng như ra công tác sau này. Trong quá trình làm đồ án mặc dù đã có những cố gắng song do kinh nghiệm, thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót em mong được các thầy cô nhận xét và góp ý kiến để em thêm nhiều tiến bộ phục vụ tốt hơn trong công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đạm cùng các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em tận tình để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ******* Phân tích nguồn cung cấp điện là rất cần thiết và phải quan tâm đúng mức khi bắt tay vào làm thiết kế. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng nh phương thức vận hành của các nhà máy điện, hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí, nhiệm vụ cũng nh tính chất của từng nhà máy điện. Số liệu về phụ tải là loại tài liệu quan trọng. Thiết kế hệ thống có chính xác hay không hoàn toàn do mức độ chính xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải quyết định . 1. 1/ Nguồn điện. Trong đồ án thiết kế, nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện (NMNĐ ) và hệ thống điện ( HT ) - NMNĐ gồm 3 tổ máy có công suất định mức mỗi tổ máy là 100MW, điện áp định mức U đm = 10,5 kV , cosϕ= 0,85 Vậy công suất định mức của nhà máy đIện là 300 MW. Đây là nhà máy nhiệt điện dùng nguyên liệu than, dầu hay khí nên công suất tự dùng chiếm khoảng 10% tổng công suất phát. 2 Công suất kinh tế là : P fkt = 80 ÷85% P fđm Trong tính toán lấy : P fkt =80% P fđm = 08 x300 =240 MW Hệ thống có công suất vô cùng lớn , hệ số cosϕ trên thanh góp 110kV là cosϕ=0,85 NMĐ cách hệ thống tương đối xa (130 km ) 1. 2/ Phụ tải. Ta có bảng số liệu : Bảng 1.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max (MW) 36 40 38 40 38 40 38 40 38 P min (MW) 25,2 28 26,6 28 26,6 28 26,6 28 26,6 Cosϕ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Q max (MV) 17,4 19,37 18,4 19,37 18,4 19,37 18,4 19,37 18,4 Q min (MVAr) 12,2 13,56 12,8 8 13,56 12,8 8 13,56 12,8 8 13,56 12,88 Loại phụ tải 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ĐCĐA kt kt kt kt kt kt kt kt kt U tc (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Tổng số có 9 phụ tải, tất cả đều là phụ tải loại 1, yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường cần cung cấp điện với độ tin cậy cao. - Công suất phụ tải yêu cầu ở chế độ phụ tải cực đại ΣP ptmax = 348MW mà : P fkt = 240MW ⇒ Σ P ptmax > P fkt của nhà máy nhiệt điện nên mạng điện phải lấy thêm công suất từ hệ thống 3 Trong chế độ cực tiểu có ΣP min = 70% ΣP ptmax = 268,8MW Phụ tải phân bố khá đều xung quanh NMĐ và HT . Phụ tải 2,3,1 Phía hệ thống . Phụ tải 4,5,6,7,8,9 phía nhà máy. Thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 5000h Từ số liệu phân tích nguồn điện và phụ tải nh trên, ta thấy phải có sự lên hệ chặt chẽ giữa nhà máy và hệ thống để chế độ vận hành vận hành được tin cậy và linh hoạt . CHƯƠNG 2 CÂN BĂNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ******* 2.1/ CÂN BẮNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG . Cân bằng công suất tác dụng rất cần thiết để giữ được tần số bình thường. Nó có nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra phải bằng tổng công suất yêu cầu. ΣP f = Σ P yc Nếu ΣP f < Σ P yc phải tăng công suất phát lên, nếu nhà máy phát hết công suất định mức mà vẫn không đủ thì phải lấy thêm từ hệ thống. Σ P f + ΣP ht = mΣ P ptmax +Σ∆P md + ΣP td + ΣP dt Trong đó : ΣP f : Tổng công suất nhà máy điện ΣP fkt =240 MW P HT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống. m: Hệ số đồng thời m =1 4 ΣP ptmax : Tổng công suất yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực đại. Σ∆P md : Tổng tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp, trong tính toán lấy sơ bộ Σ∆P md = 5%ΣP ptmax ΣP td : Tổng công suất tự dùng của nhà máy lấy ΣP td =10%ΣP fkt ΣP dt : Tổng công suẩt dự trữ lấy từ hệ thống nên coi ΣP dt = 0 Ta có : 240 + P HT = 348 + 0,05.348 +0,1.240 P HT = 149,4 MW Nh vậy trong chế độ phụ tẩi cực đại , nhà máy cần một lượng công suất là: 149,4MW từ hệ thống. 2. 2/ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG . Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường trong hệ thống, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện áp giảm sút. Phương trình cân băng công suất phản kháng. ΣQ f + Q HT = mΣQ ptmax + Σ∆Q ba + Σ∆Q c + ΣQ dt + ΣQ td + Σ∆Q L (2 - 2) Trong đó : ΣQ f : Tổng công suất phản kháng phát ra của nhà máy nhiệt điện. ΣQ f = ΣP f tgϕ f = 240. 0,62 =148,8 MVAr ( do Cosϕ= 0,85 ) Q HT = P HT . tgϕ HT = 149,4. 0,62 = 92,628MVAr ΣQ pt : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại ΣQ pt =P ptmax tgϕ= 0,484. 348 =168,4MVAr 5 Σ∆Q L : Tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây. Σ∆Q C : Công suất phản kháng của đường dây sinh ra, với mạng 110kV trong tính toán sơ bộ coi Σ∆Q L = Σ∆Q C . Σ∆Q BA : Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp Σ∆Q BA = 15%.Σ∆Q ptmax = 15% .168,4 = 25,26MVA Σ∆Q td = ΣP td .tgϕ td Cosϕ td = 0,75 ⇒tgϕ td = 0,88 ΣQ td coi bằng không, tổng công suất phản kháng lấy từ HT Từ công thức 2 - 2 148,4 + 92,628 > 168,4 + 25,26 + 21,12 241,428 > 214,78 Ta thấy tổng công suất phản kháng do nhà máy và hệ thống cung cấp lớn hơn tổng công suất phản kháng mà phụ tải yêu cầu nên ta không phải bù sơ bộ. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ******* Nguyên tắc chủ yếu của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cao. Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra một phương án phù hợp nhất với những nguyên tắc đã nêu ở trên. 3.1/ Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện . 6 Qua các phân tích nguồn điện và các phụ tải ta thấy : + Tất cả các phụ tải đều là hộ loại một, nên yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt, lộ kép, hoặc mạch vòng. + Trong tính toán sơ bộ ta thấy ở chế độ vận hành bình thường, hệ thống cung cấp khoảng 114MW cho mạng điện, vì vậy ta bố trí một số phụ tải lấy điện trực tiếp từ hệ thống. + Từ những nhận xét trên ta có một số phương án sau: PHƯƠNG ÁN I 7 N§ 8 Ph¬ng ¸n 2 N§ 9 Ph¬ng ¸n 3 N§ 10 [...]... sau này - Cấp điện áp phải phù hợp với lưới điện hiện tại, lưới điện Quốc Gia - Cấp điện áp được lựa chọn phải làm cho mạng điện có chi phí tính toán nhỏ nhất Trong tính toán ta sử dụng công thức kinh nghiệm Ui = 4,34 L + 16 p i i kV (3.2) Trong đó : Ui : Điện áp của nhánh thứ i kV Li : Chiều dài của nhánh thứ i km Pi : Công suất tác dụng chạy trên nhánh thứ i MW 2/ Tính toán chọn cấp điện áp : 15 Ta... các điều kiện + Điều kiện phát sinh vầng quang + Điều kiện độ bền cơ + Điều kiện phát nóng lúc sự cố 4 Tính tổn thất điện áp trên các đường dây được xác định: ∆U%= PR + QX U 2 100% dm Trong đó: Uđm : Điện áp định mức của mạng điện kV Pi ,Qi : Công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i MW,MVAr Ri ,Xi : Điện trở và điện kháng của đoạn đường dây thứ i Ω - Với máy biến áp không điều áp... dây dẫn ở chế độ phụ tải max A 9 38 56,6 111,88 16 Imax = S max 103 2 3.U dm = 2 2 Pmax + Qmax 2 3.110 103 A Smax : Công suất chạy trên lộ đường dây ở chế độ max MVA Uđm : Điện áp định mức của mạng điện 110kV 3.3 Phương án I 17 Ph­¬ng ¸n 1 N§ * Chọn tiết diện dây dẫn : Theo đề bài cho tất cả các phụ tải có Cosϕ = 0,9 → tgϕ = 0,484 Từ đó ta tính được công suất phản kháng của các phụ tải theo công thức... hợp sự cố một tổ máy : 21 Khi sự cố một tổ máy phát điện thì hai máy phát còn lại phát hết công suất - Tổng công suất tác dụng của nhà máy là : ΣPFtd = 2.100 = 200MW - Tổn thất công suất tự dùng của nhà máy ΣPtdsc = 10%ΣPFsc = 0,1 200 = 20MW -Tổng công suất chạy trên đoạn N4 là PN4 = ΣPFsc- ΣPtdsc - ΣPptNĐ = 200- 20 – 194 = -14MW (dấu (-) chứng tỏ công suất chạy từ hệ thống sang ) Q N4 = tgϕ PN4 = 0,484... Km 13 Ph­¬ng ¸n 6 N§ 14 3 2/ CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC : Uđm 1/ Nguyên tắc chung Lựa chọn hợp lý điện áp định mức là một trong những vấn đề rất quan trọng khi thiết kế mạng điện, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng thiết kế nh sau Vốn đầu tư, tổn thất điện năng, phí tổn kim loại màu chi phí cho vận hành … Để trọn cấp điện áp của mạng hợp lý ta phải thoả mãn các yêu... phương án hình tia ( phương án 2 ) làm cơ sở để lựa chọn điện áp định mức Phụ tải Pmax(MW) Lmax (km) UVh (kV) 1 36 63,2 109,7 2 40 60,8 114,89 3 38 76,2 113,5 4 40 50,9 114 5 38 60,8 112,2 6 40 67,1 115,4 7 38 58,3 112 8 40 60,8 114,89 Qua bảng trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện khu vực thiết kế là 110 kV 3.2/ Chọn tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế, tính các chỉ tiêu kỹ thuật của từng... B/2.10-4S 2 8,2 H3 120 76,2 0,27 8 Từ các kết quả trong bảng 3 – 3 - 2b ta thấy +Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường ∆U % max = ∆U %btH 3 = 5,68% + Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành sự cố ∆U % sc max = ∆U % scH 3 = 11,36% 30 3.3.3 Phương án 3 N§ *Tình toán tương tự các chỉ tiêu kinh tế như phương án trên ta được kết quả Bảng 3.3 -3a Đoạn H1 H2 23 Imax(A) 104,9 227,4 110,8 Ftt (mm2)... 3,14 12,72 6,28 8 - Từ các kết quả trong bảng 3.3.5b ta có * Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường ∆U%btmax = ∆U%btN5 +∆U%bt5-6 = 6,36 +3,14 = 9,5% * Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành sự cố ∆U%btmax = ∆U%SCN5 + ∆U%bt5-6 = 12,72 + 3,14 =15,86 1,1 3,23 12,18 6,46 8,4 36 3.3.6 Phương án 6 N§ Tính dòng phân bố công suất trên mạch vòng S N8 = = S (L L ( 40 + pt 8 N9 + L9 −8 ) + S pt 9... tế, tính các chỉ tiêu kỹ thuật của từng phương án Ta dùng dây AC cho tất cả các lộ đường dây, mạng có điện áp 110kV nên ta chọn F ≥ 70 mm2 , để thoả mãn điều kiện vầng quang Tất cả các phụ tải đều có thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h tra bảng ta có Jkt = 1,1 A/mm2 - Các dây dẫn đặt trên không với khoảng cách trung bình dọc Dtb = 5m Công thức tính tiết diện dây dẫn : F= I J max (3.3.1) Kt... B/2.10-4 S + Từ các kết quả trong bảng 3.3.1b ta nhận thấy rằng : - Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường ∆U%bt max =∆U%btN5 + ∆U%bt(5-6) = 6,36 + 3,14 = 9,5 % 0,97 2,83 28 - Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành sự cố ∆U%Scmax = ∆U%N5SC + ∆U%5-6 bt = 2.6,36 + 3,14=15,86% 3.2 Phương án 2 N§ Tương tự nh phương án 1 ta kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một máy phát Ta được bảng két . vận hành được tin cậy và linh hoạt . CHƯƠNG 2 CÂN BĂNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ******* 2.1/ CÂN BẮNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG . Cân bằng công suất tác dụng rất cần thiết để giữ. Nh vậy trong chế độ phụ tẩi cực đại , nhà máy cần một lượng công suất là: 149,4MW từ hệ thống. 2. 2/ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG . Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường. : U i : Điện áp của nhánh thứ i kV L i : Chiều dài của nhánh thứ i km P i : Công suất tác dụng chạy trên nhánh thứ i MW 2/ Tính toán chọn cấp điện áp : 14 Ta chọn phương án hình tia