TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Mục Lục. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3 Nêu các phơng án và chọn MBA .9 So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u .15 Tính toán dòng ngắn mạch 26 Chọn khí cụ điện và dây dẫn 40 1 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Lời nói đầu. Đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chơng trình của ngành phát dẫn điện em đợc nhà trờng và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10,5KV và phát vào hệ thống 220KV. Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và h- ớng dẫn tận tình của thầy giáo TS Trần Bách đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận đợc sự góp ý bổ xung của các thầy cô giáo và các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh Viên: 2 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tại mổi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. I.1. Chọn máy phát điện. Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 4ì100 MW = 400 MW. Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-100-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 P đm (MW) U đm (KV) I đm (KA) COS đm X d X d 100 10,5 6,475 0,85 0,183 0,263 I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dới dạng bảng theo % công suất tác dụng và hệ số cos. Từ đó ta tính đợc phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau: TB t t Cos P S = với : 100 %. max Pp P t = . Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA). Cos TB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải. I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Nhà máy gồm 4 tổ máy có: P Gđm = 100 MW, Cos đm = 0,85 do đó .6,117 85,0 100 MVA Cos P S dm Gdm dm === Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm =4ìP Gđm = 4ì100 = 400 MW S NMđm = 470,4 MW. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức: 3 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. TB t t Cos P S = với : 100 %. max Pp P t = . Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1. Bảng 1-2 T(giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 100 100 100 90 90 90 80 P NM (t) MVA 360 400 400 400 360 360 360 320 S NM (t) MVA 423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5 Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. I.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy: Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau: . )( 6,04,0(.)( max NM NM NMdmtd S tS StS ì+= Trong đó : S td (t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t. S NMđm : Tổng công suất của nhà máy MVA. S NM (t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t theo bảng 1-2. 4 S NM (t) MVA T (h) 0 470.4 423.5 376.5 423.5 5 13 22 24 500 400 300 200 100 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. : Hệ số % lợng điện tự dùng. Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-1. Bảng 1-3 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S NM (t) MVA 423,5 470,4 470,4 470,4 425,5 423,5 423,5 376,5 S td (t) MVA 26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8 Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy. I.2.3. Phụ tải địa phơng: Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho P max = 38 MW, Cos = 0,85 với công thức sau: ( ) ( ) TB dp dp Cos tP tS = với: ( ) . 100 %. maxdpdp dp PP tP = Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3. Bảng 1-4 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P đp % 70 80 80 80 90 100 90 70 P đp (t)MW 26,6 30,4 30,4 30,4 34,2 38 34,2 26,6 S đp (t)MVA 31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3 5 S td (t) MVA T(h) 26.516.5 28.2 24.2 5 13 22 24 10 20 30 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng. I.2.4. Đồ thị phụ tải điện áp cao (220kv). Phụ tải điện áp cao P max = 220 MW, Cos = 0,87 với công thức sau: ( ) ( ) TB c c Cos tP tS = với: ( ) . 100 %. maxcc c PP tP = Ta có kết quả ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải cho ở hình 1-4. Bảng 1-5 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 100 100 90 90 90 90 80 P c (t)MW 198 220 220 198 198 198 198 176 S c (t)MVA 227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3 6 T(h) S đp (t)MVA 44.7 40.2 31.3 40.2 35.8 31.3 0 10 20 30 40 50 5 14 17 20 22 24 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp cao. I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống . Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy: S NM (t) = S td (t) + S đp (t) +S c (t) +S HT (t). Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp. S HT (t) = S NM (t) - [S td (t) + S đp (t) +S c (t) ]. Từ đó ta lập đợc kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hình 1-5. Bảng 1-6 MVA t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S NM (t) 423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5 S dp (t) 31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3 S td (t) 26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8 S c (t) 227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3 S HT (t) 138,1 153,5 153,5 153,5 129,2 124,7 129,2 118,1 7 T(h) S c (t) 0 100 200 300 5 13 22 24 252.9 227.6 202.3 227.6 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống. I.4. Các nhận xét. I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp. Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy phát phụ tải P max = 38MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 100 MW và toàn nhà máy thiết kế. Phụ tải cấp điện áp trung không có. Phụ tải điện áp cao P max = 220MW, tơng đối lớn. I.4.2. Dự trữ của hệ thống. Ta có dự trữ của hệ thống S = 200MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thông cũng tơng đối lớn S HT = 300MVA. I.4.3. Điện áp. Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là: Cấp điện áp máy phát U đm = 10KV. Cấp điện áp cao có U đm = 220KV. Không có cấp điện áp trung. 8 T(h) S HT (t)MVA 0 200 150 100 5 14 17 20 22 24 153.5 138.1 129.2 124.7 118.1 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. Chơng II. Nêu các phơng án và chọn MBA. II.1. Nêu các phơng án. Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ nối điện chính. Vì khi chọn đợc sơ đồ nối điện chính hợp lý, không những đảm boả về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao. Phơng án I: Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phơng án 1. Phơng án II: Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phơng án II. 9 G 1 G 2 G 3 G 4 B 1 TD B 2 B 3 TD TD TD S đp S c 220kv G 2 G 3 G 4 B 1 TD B 2 B 4 TD TD TD S đp S c 220kv B 3 G 1 Đồ án môn học thiết kế NMĐ. II.2. Chọn máy biến áp cho các phơng án. II.2.1. Chọn công suất máy biến áp. Phơng án I: Máy biến áp bộ. Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S đmB1 S Gđm = 117,6 MVA. Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở bảng 2-1 sau: Loại T125/10,5 Bảng 2-1 S đm MVA U Cđm (Kv) U Hđm (Kv) P O (Kw) P N (Kw) U N % I O % Giá 125 242 10,5 115 380 11 0,5 Máy biến áp liên lạc: Máy biến áp liên lạc B 2 , B 3 đợc chọn là máy biến áp điều áp dới tải với điều kiện: S đmB = 1/2 S th . Với: S th là công suất còn lại đa lên hệ thống. ( ) += TGF TD ngay UFdmFth SSSS max min = 3ì11,7 - (35,8 +3/4.18,8) = 298,2 MVA. S đmB = 298,2/2 =149,4 MVA. Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPH 160/10,5 có các thông số nh bảng 2-2 sau: Bảng 2-2 S đm MVA U Cđm (Kv) U Hđm (Kv) P O (Kw) P N (Kw) U N % I O % Giá 160 230 10,5 140 525 12 0,6 Phơng án II: Máy biến áp bộ B 1 ,B 2 đợc chọn nh bộ máy biến áp bộ B 1 của phơng án I. Máy biến áp liên lạc: Đợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải có công suất định mức đợc chọn theo công thức dới đây: 10 [...]... qua kháng khi sự cố một máy phát G2 Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min + Phụ tải max: Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải max là: ' S cb = = 1 3 1 ì 2 ì S dmG S dF max ì STD max + ì S dF max = 2 4 3 1 3 1 ì 2 ì117.6 44.7 ì 28.2 + ì 44.7 = 99.575MVA 2 4 3 +Khi phụ tải min: Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải min là: ' S cb = = 1 3 1 ì 2 ì S dmG S dF min... bức qua kháng khi sự cố một máy phát G3 Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min + Phụ tải max: Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải max là: ' S cb = = 1 2 1 ì S dmG S dF max ì S TD max + ì S dF max = 2 4 2 1 2 1 ì 117.6 44.7 ì 28.2 + ì 44.7 = 51.75MVA 2 4 2 +Khi phụ tải min: Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ tải min là: ' S cb = = 1 2 1 ì S dmG S dF min ì S TD... Phân bố phụ tải cho các máy biến áp: Phơng án I: Đối với máy phát máy biến áp 2 cuộn dây G 1- B1 để thuận tiện cho việc vận hành cho tải với độ thị bằng phẳngtrong suốt quá trình làm việc cả năm SB1= SGđm Std = 117.6 0.06ì117.6 = 110.5 MVA Phụ tải qua 2 máy biến áp B2, B3 đợc tính nh sau : - Phụ tải truyền lên cao : SC-B2,B3 = 1 2 ì( Sc(t) SB1) Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính đợc phụ tải. .. +Khi phụ tải max: Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là S th = S dmF S dF max 3 3 ì S TD max = 3 ì117.6 44.7 ì 28.2 = 286.95MVA 4 4 + Khi phụ tải min: Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là S th = S dmF S dF min 3 3 ì S TD max = 3 ì117.6 31.3 ì 28.2 = 300.35MVA 4 4 Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp KqtscìSđmB = 1.4ì160 =224 MVA Dòng công suất cởng bức qua kháng khi phụ. .. 1.3ì160 = 208 MVA Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng Phơng án II: Các bộ G1-B1;G2-B2 đợc phân bố phụ tải nh bộ G1-B1 nh ở phơng án 1 11 Đồ án môn học thiết kế NMĐ phụ tải qua 2 máy biến áp B3, B4 : + Công suất tải lên cao : SC B3B4 = 1 2 ì(Sc(t) SB1 SB2) Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở bảng 2-5 sau: bảng 2-5 : MVA\ t(h)... +Khi phụ tải max: Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là S th = S dmF S dF max 2 2 ì S TD max = 2 ì117.6 44.7 ì 28.2 = 176.4 MVA 4 4 + Khi phụ tải min: Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là 19 Đồ án môn học thiết kế NMĐ S th = S dmF S dF min 2 2 ì S TD max = 2 ì117.6 31.3 ì 28.2 = 182.75MVA 4 4 Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp KqtscìSđmB = 1.4ì100 =140 MVA Dòng công suất. .. động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch (dòng tính toán ngắn mạch là dòng 3 pha) Để đơn giản tất cả các giá trị ta đều tính trong hệ đơn vị tơng đối Chọn các đại lợng cơ bản nh công suất cơ bản và điệ áp cơ bản Ta dùng phơng pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình (Ucb= Utb), công suất cơ bản chọn là Scb= 1000MVA Đã cho XHT= 1.25 và SđmHT... phơng án có vốn đầu t và chi phí vận hành gần bằng nhau nhng ta chọn phơng án II làm phơng án tính toán cho thiết kế Vì phơng án II lắp đặt và vận hành dễ dàng hơn 25 Đồ án môn học thiết kế NMĐ Chơng IV Tính toán dòng ngắn mạch Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thờng xảy ra trong hệ thống điện Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện và các phần tử có dòng... áp: Mạch đờng dây về hệ thống Dòng làm việc cởng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt ' I cb = S HT max 153.5 = = 0.403KA 3 ìU cdm 3 ì 220 Với: SHtmax là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép, SHtmax= 153.5MVA Mạch phụ tải phía điện áp cao '' I cb = S c max 3 ì U cdm = 252.9 3 ì 220 = 0.664 KA với: Scmax là công suất ở phụ tải cao, Scmax = 252.9 MVA Mạch máy biến áp B1: 15 Đồ án... 0.3057 + 1.0723) Tính đổi sang các điện kháng tính toán ta có: X tt1 = X 1 ì S dmHT 3000 = 0.8299 ì = 2.4897 S cb 1000 X tt 2 = X 2 ì S dmNM 470.4 = 0.6466 ì = 0.304 S cb 1000 Tra đờng cong tính toán (của nhà máy tuabin hơi) ta sẽ nhận dợc giá trị dòng ngắn mạch nh bảng 4-1 29 Đồ án môn học thiết kế NMĐ Với công suất của máy phát PGđm= 100 MW, tơng đối lớn nên ta tính dòng ngắn mạch và tính xung lợng