đồ án kỹ thuật điện điện tử Tính toán cân bằng công suất. Lựa chon phương án nối dây máy phát điện

ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn PHẦN 1 : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY. 1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. Khi thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện thì vấn đề đầu tiên là lựa chọn máy phát điện. Khi lựa chọn máy phát điện phù hợp sẽ thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau. Ở đây nhà máy cần thiết kế là nhà máy NĐNH gồm 4 tổ máy có công suất 4 x 100MW. Từ yêu cầu thiết kế ta chọn máy phát điện cùng loại và đều là máy phát điện đồng bộ tuabin hơi kiểu TBΦ-100-2 có các thông số kỹ thuật sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối N V/phút S MVA P MVV U KV cosϕ I KA X ⊃d X⋅d Xd TBΦ-100-2 3000 117,5 100 10,5 0,85 6,5 0,183 0,263 1,8 1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. Để đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện thì tại một thời điểm bất kỳ phải đảm bảo được sự công bằng công suất áp dụng và công suất phản kháng. Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số hay độ lệch tần số nằm trong giới hạn cho phép, còn cân bằng công suất phản kháng để giữ cho điện áp hay độ lệch điện áp nằm trong giới hạn cho phép. Mục đích cân bằng công suất ở đây là để chọn thiết bị và khí vụ điện, nên tiến hành cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S. Chính vì lý do đó mà việc công bằng giữa công suất phát, công suất tiêu thụ và tổn thất công suất là rất cần thiết. Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian và được biểu diễn bằng đồ thị phụ tải. Tính toán phụ tải chính là tìm đồ thị phụ tải của các cấp điện áp khác nhau. Trong yêu cầu thiết kế đã cho đồ thị phụ tải ngày (tính theo % P max ) và P max , cosϕ ở các cấp điện áp khác nhau. Từ đó ta có công thức tính : + Công suất tác dụng : )MW(P 100 %P )t(P max ×= 1 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn + Công suất biểu kiến : ϕ = cos )t(P )t(S (MVA) 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát. P max = 14 MW; cosϕ = 0,80 Áp dụng công thức trên ta có bảng kết quả sau : Khoảng thời gian Công Suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P% 70 85 80 85 85 100 90 70 P UF (t) MW 9,8 11,9 11,2 11,9 11,9 14 12,6 9,8 S UF MVA 12,25 14,87 14 14,87 14,87 17,5 15,75 12,25 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát : 2. Phụ tải điện áp trung 110 KV. P max = 130 MW; cosϕ = 0,85 Ta có bảng kết quả tính toán như sau : Khoảng thời gian Công suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 2 5 8 11 14 17 20 22 24 10 20 S UF t(h) 12,25 MVA 14,87 0 14 14,87 17,5 15,75 12,25 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn P% 70 80 90 100 80 90 80 70 P UT (t) MW 91 104 117 130 104 117 104 91 S UT MVA 107,05 122,35 137,65 152,94 122,35 137,65 122,35 107,05 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung : 3. Phụ tải cấp điện áp cao 220 KV. P max = 130 MW; cosϕ = 0,85 Ta có bảng tính toán như sau : Khoảng thời gian Công suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P% 80 80 90 90 100 100 90 80 P UC (t) MW 104 104 117 117 130 130 117 104 S UC MVA 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao : 3 5 8 11 14 17 20 22 24 100 200 S UT t(h) 107,05 MVA 122,35 137,65 152,94 122,35 137,65 122,35 107,05 0 5 8 11 14 17 20 22 24 100 200 S UC t(h) MVA 122,35 137,65 152,94 137,65 122,35 0 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn 4. Phụ tải toàn nhà máy. P NM = Σ P Fđm = 4 x 100 = 400 MW; cosϕ = 0,85 Khoảng thời gian Công suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P% 80 90 100 100 100 100 90 80 P NM (t) MW 320 360 400 400 400 400 360 320 S NM (t) MVA 376 423 470 470 470 470 423 376 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : 5. Phụ tải tự dùng : Công suất tự dùng của nhà máy được tính theo công thức :         + ϕ α = NM NM td NM td S )t(S .6,04,0 cos P . 100 % )t(S cosϕ td = 0,82; α% = 7%. P NM = 400(MW); S NM = 4.117,5 = 470 (MVA). Ta có bảng kết quả sau : Thời gian Công suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 S NM (t) (MVA) 376 423 470 470 470 470 423 376 S TD (MVA) 30,05 32,09 34,15 34,15 34,15 34,15 32,09 30,05 4 5 8 11 14 17 20 22 24 300 500 S NM t(h) MVA 376 470 423 376 0 423 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn Đồ thị công suất tự dùng được vẽ như sau : 6. Tính lượng công phát lên hệ thống : Công suất phát về hệ thống được xác định theo công thức : S HT (t) = S NM (t) – [S td (t) + S T (t) +S UF (t)+S C (t)] Trong đó : - S NM (t): công suất nhà máy tại thời điểm t. - S td (t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. - S T (t) : công suất phụ tải trung tại thời điểm t. - S UF (t) : công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t. - S C (t) : công suất phụ tải cao áp 220KV tại thời điểm t. - S HT (t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. Kết quả tính toán cân bằng công suất được ghi vào bảng sau : Thời gian Công suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 S NM (t) (MVA) 376 423 470 470 470 470 423 376 S UF (MVA) 12,25 14,87 14 14,87 14,87 17,5 15,75 12,25 S TD (MVA) 30,05 32,09 34,15 34,15 34,15 34,15 32,09 30,05 S UT (MVA) 107,05 122,35 137,65 152,94 122,35 137,65 122,35 107,05 S UC (MVA) 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35 S HT (MVA) 104,3 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3 Biểu đồ công suất phát lên hệ thống : 5 5 8 11 14 17 20 22 24 30 S TD t(h) MVA 30,05 34,15 0 32,09 32,09 30,05 5 8 11 14 17 20 22 24 100 S TD t(h) MVA 104,3 0 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn 7. Công suất tổng phía cao áp 220KV : Goàm S C (t) và S HT (t) ⇒ S Σ C (t) = S C (t) + S HT (t) Trong đó : - S C (t) : công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t. - S HT (t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. Thời gian Công suất 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 S C (MVA) 122,35 122,35 137,65 137,65 152,94 152,94 137,65 122,35 S HT (MVA) 104,3 131,34 146,55 130,39 145,69 127,76 115,16 104,3 S Σ C (MVA) 226,65 253,69 284,2 268,04 298,63 280,7 252,81 226,65 8. Biểu đồ cân bằng công suất toàn nhà máy : 6 5 8 11 14 17 20 22 24 S TD t(h) MVA 0 450 400 350 300 250 200 150 100 50 30,05 S TD S UF 32,09 34,15 32,09 30,05 42,3 46,96 48,15 49,02 51,65 47,84 42,3 S T 149,35 169,31 185,8 201,96 171,37 189,3 170,19 149,35 S C 271,7 291,66 323,45 339,61 342,24 307,84 271,7 324,31 376 376 423 423 470 S HT ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỔNG HỢP TOÀN NHÀ MÁY Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Căn cứ vào kết quả tính toán cân bằng công suất ta rút ra một số nhận xét sau trước khi đưa ra các phương án nối điện của nhà máy. Nhiệm vụ chủ yếu của nhà máy điện là cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110KV và cung cấp điện cho phụ tải cao áp 220KV còn lại phát về hệ thống 220KV. Công suất phụ tải địa phương nhỏ hơn so với công suất của tổ máy : %89,14100x 5,117 5,17 100x S S ñm max UF == Nên không cần thanh góp điện áp máy phát. 7 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn Trung tính của hai cấp điện áp cao áp và trung áp (U C = 220 KV; U T = 110 KV) đều trực tiếp nối đất. Do đó có thể dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa hai cấp điện. Ta thấy )MVA(05,107/94,152S/S min T max T = trong khi đó S Fđm = 117,5 (MVA)cho nên phía trung áp có thể ghép từ 1 đến 2 bộ Máy phát – Máy biến áp. Từ các phân tích trên em đề xuất các phương án nối dây sau : 1. Phương án 1 : - Bên trung áp ta dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp 3 pha 2 dây quấn. - Bên cao ta dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu. - Sự liên lạc giữa bên cao và trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu. SƠ ĐỒ NỐI DÂY 8 HT ∼ F 4 B 4 220 KV S C 110 KV ∼ F 3 B 3 S T ∼ F 1 B 1 S TD S UF ∼ F 2 B 2 S TD S TD S TD ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn Nhận xét : - Độ cung cấp điện đảm bảo cho phụ tải các cấp điện áp. - Ít chủng loại máy biến áp (chỉ có 2 loại mày biến áp) vốn đầu tư vào mày biến áp là nhỏ. - Phần công suất thừa bên trung áp được truyền qua máy biến áp tự ngẫu đưa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ máy bên trung luôn lớn hơn phụ tải cực đại bên trung). Nhược điểm : - Phía bên thanh góp 110 KV có số mạch nhiều, dòng ngắn mạch lớn. - Công suất thừa bên trung truyền sang phía cao áp nên tổn thất công suất và tổn thất điện năng tăng. 2. Phương án 2 : - Bên trung ta dùng một bộ máy phát điện – máy biến áp 2 dây quấn. - Bên cao ta dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu và một bộ máy phát điện – máy biến áp 2 dây quấn. - Sự liên lạc giữa bên cao và bên trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu. SƠ ĐỒ NỐI DÂY Nhận xét : 9 HT S C S T ∼ F 2 B 2 S TD S UF ∼ F 3 B 3 S TD ∼ F 1 B 1 S TD ∼ F 4 B 4 S TD ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn * Ưu điểm : - Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp. * Nhược điểm : - Số chủng loại máy biến áp nhiều hơn sovới phương án 1 (3 chủng loại). - Bộ máy phát – máy biến áp đặt lên cao áp sẽ đắt tiền hơn so với bộ máy phát – máy biến áp bên trung áp. 3. Phương án 3 : - Phía trung áp dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây. - Bên cao áp dùng hai bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây, dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa cấp điện áp cao 220 KV và cấp điện áp trung 110 KV. - Phụ tải địa phương lấy từ cuộn hạ của hai máy biến áp tự ngẫu. SƠ ĐỒ NỐI DÂY Nhận xét : - Ưu điểm : Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong điều kiện S C và S T tương đối lớn. 10 HT 220 KV S C S T B 4 ∼ F 3 B 5 S TD ∼ F 4 B 6 S TD ∼ F 1 B 1 S TD ∼ F 2 B 2 S TD B 3 S UF [...]... loại máy biến áp quá nhiều do đó dẫn đến giá thành cao * Nhận xét chung : Từ các phân tích ở các phương án nối dây đã đưa ra, em nhận thấy phương án 1 và phương án 2 là có tính khả thi hơn cả vì sơ đồ nối dây đơn giản, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, số lượng máy biến áp cũng ít dẫn đến giá thành cho phương án củng rẻ hơn Do đó em chọn phương án 1 và phương án 2 để tiếp tục tính toán. .. CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Mục đích tính dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế tính điện kháng các phần tử, chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản (Scb) và điện áp cơ bản (Ucb) Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nối về hệ thống 220KV bằng đường dây kép dài 100Km Tổng công suất hệ... khí cụ điện cho mạch máy phát điện Nguồn cung cấp cho N3 gồm các tổ máy phát điện và hệ thống trừ máy phát F2 Nguồn cung cấp cho N’3 chỉ có máy phát F2 - Điểm ngắn mạch N-4 : để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, nguồn cung cấp cho N-4 là các máy phát điện và hệ thống HT N-2 N-1 B3 B2 B1 B4 N’3 N-3 ∼ F ∼ F2 30 N-4 S ∼ F3 ∼ F ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn 3.1.b Sơ đồ thay thế và các điện kháng 1... phương án củng rẻ hơn Do đó em chọn phương án 1 và phương án 2 để tiếp tục tính toán và so sánh chọn phương án tối ưu CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP A PHƯƠNG ÁN 1 2.1 Chọn máy biến áp 1 Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B3 và B4 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY HT B1 ST SC B2 ∼ ∼ ∼ F2 F3 F1 Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây theo điều kiện : B3 B4 ∼ F4 11 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn SB3 ñm ≥ SFñm = 117,5... áp sang cao áp 220KV 5 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp Với máy biến áp 3 pha 2 dây quấn B3 và B4 thì tổn thất điện năng được tính theo công thức : ∆A = 8760.∆Po + ∆PN S2 B S2 ñm 8760 (KWh) Trong đó : ∆Po : tổn thất không tải trong máy biến áp (KW) ∆PN : tổn thất công suất ngắn mạch (KW) Sđm : công suất định mức của máy biến áp (MVA) SB : công suất truyền tài qua máy biến áp (MVA) 17 ẹoà... áp đã chọn đạt yêu cầu 4 Tính toán phân bố công suất trong máy biến áp - Để vận hành thuận tiện về kinh tế ta cho bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây B3 và B4 luôn vận hành định mức suốt năm SB3 = SB 4 = SFñm − STD max 34,15 = 117,5 − = 108,96 (MVA) 4 4 - Phân bố công suất trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu B 1 và B2 : + Công suất truyền qua cuộn cao áp của 1 máy biến áp tự ngẫu : 1 SC... LVCB c Cấp điện áp 10,5KV : Dòng điện làm việc cưỡng bức của máy phát : SFñm 117,5 I LVCB = 1,05 = 1,05 = 6,784 (KA) 3.U ñm 3.10,5 7 Bảng tổng kết dòng điện làm việc cưỡng bức ở các cấp điện áp : Cấp điện áp (KV) ILVCB (KA) 220 0,529 110 0,62 10,5 6,784 B PHƯƠNG ÁN 2 2.2 Chọn máy biến áp : SƠ ĐỒ NỐI DÂY HT B1 B2 ∼ F1 ∼ F2 ST SC B4 B3 ∼ F3 ∼ F4 21 ẹoà aựn toỏt nghieọp Nhaứ maựy ủieọn 1 Chọn máy biến áp... (không kể nhà máy đang thiết kế) là 4000 MVA điện kháng tương đối định mức X* = 0,25 HT A PHƯƠNG ÁN 1 3.1.a Chọn điểm ngắn mạch Khi lập sơ đồ thay thế để tính dòng điện ngắn mạch, đối với mỗi khí cụ điện cần chọn một chế độ làm việc nặng nề nhất, nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng điện đi qua khí cụ điện là lớn nhất... không có cuộn dây nào của B3 bị quá tải Mặt khác công suất thiếu : Sthiếu = 108,97 (MVA) < Sdt = 150 (MVA) Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu 4 Tính toán phân bố công suất trong máy biến áp Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các bộ máy phát điện – Máy biến cứ 2 dây quấn B1 và B4 luôn vận hành định mức suốt năm SB1 = SB 4 = SFñm Smax 34,15 − td = 117,5 − = 108,96 (MVA) 4 4 Phân bố công suất trong... 5 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp - Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây ∆A = 8760.∆Po + ∆PN S2 B S2 ñm 8760 (KWh) Các thành phần của công thức đã được giải thích như với phương án 1 và ta có : ∆A B1 = 8760.115 + 380 108,96 2 1252 8760 = 3536708,86 (KWh) 26 ẹoà aựn toỏt nghieọp ∆A B 4 = 8760.100 + 400 Nhaứ maựy ủieọn 108,96 2 1252 8760 = 3538430,38 (KWh) - Tổn thất điện . NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY. 1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. Khi thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện thì vấn đề đầu tiên là lựa chọn máy phát điện. . 1,8 1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. Để đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện thì tại một thời điểm bất kỳ phải đảm bảo được sự công bằng công suất áp dụng và công suất phản kháng. Cân bằng công. đích cân bằng công suất ở đây là để chọn thiết bị và khí vụ điện, nên tiến hành cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S. Chính vì lý do đó mà việc công bằng giữa công suất phát, công suất