Tính toán phụ tải và cân bằng công suấtchọn phương án nối dây
Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ mục lục lời mở đầu chơng 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.Chọn máy phát điện 2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3.Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện chơng 2: Tính toán chọn máy biến áp 1.Chọn MBA cho phơng án I 2.Chọn MBA cho phơng án II chơng 3: Tính toán kinh tế và xác định phơng án tối u 1. Tính cho phơng án I 2. Tính cho phơng án II chơng 4:Tính toán ngắn mạch và chọn các thiết bị 1.Tính toán ngắn mạch 2.Chọn thiết bị phân phối chơng 5: Chọn khí cụ điện 1. Chọn thanh góp, thanh dẫn 2. Chọn máy cắt, dao cách ly 3. Chọn cáp và kháng điện cho mạch 10.5 KV 4. Chọn máy biến áp đo lờng 5. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng Sinh Viên:Phạm văn Thảo 1 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ lời mở đầu Điện năng đợc sản xuất từ các nhà máy và đợc truyền tải đến các hộ tiêu dùng nhờ các trạm biến áp. Nhà máy điện và các trạm biến áp là khâu không thể thiếu trong hệ thống điện . Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lợng quốc gia, ở nớc ta hệ thống điện cũng phát triển với nhiều nhà máy và trạm biến áp với công suất lớn. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại những lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế nói chung và hệ thống điện nói riêng. Muốn giải quyết tốt các vấn đề đã nêu cần có những hiểu biết toàn diện, sâu sắc về nhà máy điện. Sau quá trình học tập nghiên cứu ở trờng, tôi đợc thầy cô giáo giao nhiệm vụ thiết kế phần Điện của nhà máy điện. Do thời gian ít , trình độ còn nhiều hạn chế mặc dù đã cố gắng với tất cả khả năng của mình nhng chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót trong khi thiết kế. Vì vậy tôi rất mong đợc sự giúp đỡ và góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của tôi đợc hoàn chỉnh. Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này. Sinh Viên:Phạm văn Thảo 2 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Chơng 2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất chọn phơng án nối dây Để đảm bảo chất lợng điện năng , tại mỗi thời điểm công suất do các nhà điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ " kể cả công suất tổn thất . Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là một điều vô cùng quan trọng . Trong thực tế , mức tiêu thụ điện năng tại các phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, do đó việc nắm đợc qui luật này , tức là tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều vô cùng quan trọng đối với ngời thiết kế và vận hành bởi vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn đợc phơng án, sơ đồ nối điện phù hợp . Để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện . ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lợng máy biến áp , phân bố đợc tối u công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện. I. Chọn máy phát điện Thiết bị điện chiếm vị trí quan trọng nhất trong nhà máy điện là máy phát điện , nó trực tiếp biến đổi cơ năng thành điện năng.Ngoài điều chỉnh công suất của mình , máy phát điện còn giữ vai trò quan trọng trong công việc đảm bảo chất điện năng. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu của nhà máy nhiệt điện ngng hơi gồm 4 tổ máy mỗi tổ máy có công suất P = 100 MW, điện áp định mức 10,5kV. Theo tài liệu tham khảo chọn máy phát điện có ký hiệu : TB-100-2 (Sách thiết kế mạng và hệ thống điện Bộ môn Hệ Thống Điện) có các thông số sau: Bảng 1.1 S MVA P MW U kV Cos I kA X" D X' D X D 62,5 50 10,5 0,8 3,437 0,1336 0,1786 1,4036 II. Tính phụ tải và cân bằng công suất Sinh Viên:Phạm văn Thảo 3 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Để chọn dung lợng và tính toán tổn thất trong máy biến áp cần thiết lập đồ thị phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp đợc chọn theo công suất biểu kiến , mặt khác hệ số cos các cấp khác nhau nên cân bằng công suất đợc tính theo công suất biểu kiến . Sau đây tiến hành tính công suất các cấp của nhà máy. Công thức chung để tính tính toán công suất nh sau: S = cos.100 %p P max ( 1 - 1) Trong đó : S - Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp P max - công suất cực đại P% - Công suất tính theo phần trăm công suất cực đại. cos - hệ số công suất phụ tải. 1. Đồ thi phụ tải toàn nhà máy: Bỏ qua tổn thất của các máy biến áp điện lực và các biến áp tự dùng , phụ tải nhà máy theo thời gian xác định là : S (t) = .100 %S S đặt với S đặt = 312,5 MVA Kết quả tính theo công thức đợc ghi bảng sau : Bảng 1.2 t(h) 0 ữ7 7ữ15 15ữ21 21ữ24 S% 80 90 100 75 S(MVA) 250 281,25 312,5 234,375 Sinh Viên:Phạm văn Thảo 4 352,5 423 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S NM (MVA) t( h) 399,5 475 450 425 400 375 350 325 300 470 329 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ 2. Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (10.5kV) : Đồ thị phụ tải máy phát xác định nh trên với : P max = 8 MW, cos = 0,87 Kết quả tính đợc ghi trong bảng sau : Bảng 1.3 t(h) 0 ữ8 8ữ15 15ữ21 21ữ24 P% 65 80 100 70 S(MVA) 5,977 7,356 9,195 6,44 3 .Đồ thị phụ tải tự dùng: Đồ thị phụ tải tự dùng xác định theo công thức sau : S td = .S nm .(0,4 + 0,6. nm s ts )( ) ( 1- 2 ) Trong đó S td : Công suất tự dùng . S nm : Công suất đặt toàn nhà máy S(t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t : Phần trăm điện tự dùng. NM đợc thiết kế là nhà máy nhiết điện với hệ số tự dùng là 8% Kết quả tính đợc ghi trong bảng sau : Sinh Viên:Phạm văn Thảo 5 Biểu đồ công suất phát toàn nhà máy điện Biểu đồ phụ tải điện áp máy phát 8.7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S UF (MVA) t(h) 11.6 16 14 12 10 8 6 4 2 12.325 9.425 14.5 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Bảng 1.4 T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24 S nm(t) MVA 250 281,25 312,5 234,375 S tdt MVA 22 23,5 25 21,25 4. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV : Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV xác định theo công thức (1-1) : P max = 120 MW, cos = 0,86 Suy ra S max = P max / cos =139,53 MVA Kết quả tính đợc ghi trong bảng sau : Bảng 1.5 T(h) 0-7 7-15 15-21 21-24 S 110 % 75 85 100 80 S 110(t) MVA 104,65 118,60 139,53 111,63 5 .Công suất phát về hệ thống . Công suất phát về hệ thống đợc tính theo công thức sau .Tính gần đúng trên cơ sở tơng đơng về hệ số công suất: S ht = S nm - ( S td + S 110kV + S uF ) Trong đó S ht :Công suất phát về hệ thống Sinh Viên:Phạm văn Thảo 6 34.22 31.96 35.34 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 S TD (MVA) t(h ) 40 35 30 25 20 15 10 5 37.60 30.83 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ S nm :Công suất đặt toàn nhà máy S 110kV : Công suất phụ tải cao áp 110kV S td : công suất tự dùng S UF : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát. Tổng hợp các kết quả tính toán trên đợc ghi ở bảng 1.6 Bảng 1.6 T(h) 0-7 7-8 8-15 15-21 21-24 S nm(t) MVA 250 281,25 281,25 312,5 234,375 S td(t) MVA 22 23,5 23,5 25 21,25 S 10(t) MVA 5,977 5,977 7,356 9,195 6,44 S 110(t) MVA 104,65 118,60 118,60 139,53 111,63 S 220(t) MVA 117,373 133,173 131,794 138,775 95,055 Nhận xét: Theo kết quả tính toán đợc trong bảng (1-6) và qua các đồ thị phụ tải, ta nhận thấy: - Chọn công suất mỗi tổ máy phát điện là hợp lý. - Nhà máy có đủ công suất cung cấp cho các phụ tải ở các cấp điện áp. - Công suất phát về hệ thống nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (540 MVA), do đó sự ảnh hởng của nhà máy điện đối với hệ thống là không đáng kể. Sinh Viên:Phạm văn Thảo 7 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Chơng 2 Lựa chọn sơ đồ nói điện chính chọn máy biến áp III .Chọn sơ đồ nối điện chính Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán đợc ở phần trớc, ta tiến hành vạch một số phơng án nối điện của nhà máy. Việc đa ra các phơng án nối điện phải đảm bảo sao cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất đồng thời thuận tiện cho công tác vận hành cũng nh sửa chữa sau này có tính tới nhu cầu phát triển trong tơng lai. Trớc tiên ta có một số nhận xét sau dây: - Nhà máy đợc thiết kế có hai cấp điện áp 10.5 kV, 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220kV do đó để liên lạc giữa các cấp điện áp ta sử dụng máy biến áp ba pha tự ngẫu có 3 cấp điện áp:10.5, 110 và 220kV. Theo tính toán thì công suất phụ tải cấp điện áp máy phát - S uF MAX = 9,195 MVA < 15% S F ĐM = 9,375MVA nhng phụ tải ở cấp điện áp máy phát có số lộ nhiều (3 kép+ 1 đơn) nên trong sơ đồ nối điện ta sử dụng nối bộ máy phát- máy biến áp kết hợp với sơ đồ có hệ thống thanh góp điện áp máy phát. - Công suất phát vào( hệ thống) phía cao áp: S Cmax = 138,775 MVA . S C min = 95,055 MVA Dự trữ quay của hệ thống S DT Q = 95 MVA Ph ơng án một: ở phơng án này dùng 2 bộ MF-MBA ba pha hai cuộn dây nối với thanh góp điện áp trung và 2 MF nối với thanh góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự ngẫu Sinh Viên:Phạm văn Thảo 8 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Ph ơng án hai : ở phơng án này dùng bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối với thanh cái điện áp cao, 1 bộ MF- MBA 2 cuộn dây phát lên thanh cái điện áp trung và sử dụng 2 MF nối với thanh góp điện áp máy phát liên hệ với thanh góp điện áp cao và trung qua 2 MBA 3 pha tự ngẫu Nhận xét chung : Ta thấy hai phơng án đều dễ vận hành và đảm bảo khi mùa khô cho một tổ máy ngừng làm việc dễ dàng. Sinh Viên:Phạm văn Thảo 9 Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện Đồ án môn NMĐ Phơng án một . phải dùng - Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 2 Máy - Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy * Phơng án hai phải dùng - Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp cao : 1 Máy - Máy biến áp ba pha hai cuộn dây điện áp trung : 1 Máy - Máy biến áp ba tự ngẫu : 2 Máy Chơng:II tính toán chọn máy biến áp I. Chọn máy biến áp cho phơng án 1 1. Chọn máy biến áp AT 1 , AT 2 Chọn máy biến áp ba pha tự ngẫu theo điều kiện sau: S AT1 = S AT2 = Sthừa*1/2=1/2*(SđmF -Stdmax -SUFmin) =1/2*0,5*(2*117,5-18,8- 8,7)=207,5 MVA Chọn MBA (220kV) có các thông số nh sau:ATTH-250 -230 /121/11 Kiểm tra lại theo các điều kiện:Khi STmax mà sự cố 1 MBA Sinh Viên:Phạm văn Thảo 10 [...]... 0,5 Giá 40.106 162 II Phân bố công suất Tính toán tổn thất công suất trong máy biến áp 1 Phân bố công suất trong máy biến áp a Phân bố công suất trong máy biến áp T3, T4 : Đối với hai bộ MF-MBA T3, T4 u tiên phát công suất bằng phẳng: ST3 = ST4 = SDMF STD = 117,5 9,4 = 108,1 MVA Phần còn lại thay đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dới tải đảm nhiệm b Phân bố công suất trong máy biến áp AT1, AT2... 11 32 20 Io% Giá 40.106 0.5 250 2 Chọn máy biến áp T3,T4 : Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây theo điều kiện hợp bộ sau: SĐMT = SđmF - STDmin 1/2SUfmin nhng trong sơ đồ trên phụ tải cấp điện áp máy phát dự kiến sẽ đấu vào thanh góp điện áp máy phát nên trong công thức trên bỏ qua thành phần SUfmin SĐMT = 117,5 7,7075= 109,7925MVA 109,8MVA Chọn MBA (110kV) có các thông số nh sau: T-125 -121/10,5 Bảng... Thống Điện Đồ án môn NMĐ a Sự cố 1 bộ MF-MBA bên trung 2*kqt**Sđm STmax -(SbộT -ST4) 350 275-(2*117,5-117,5) 350 157,5 Điều kiện này thoả mãn b Sự cố 1 MBA liên lạc kqt**Sđm STmax -SbộT 0,7*250275-235=140 Điều kiện này thoả mãn, nh vậy MBA chọn thoả mãn Bảng 2.3 UN% Loại máy SĐMAT MVA Uc kV UT kV Uh kV P0 kW PN kW C-T C-H T-H ATTH 250 230 121 11 145 520 11 32 20 Io% Giá 40.106 0.5 250 2 Chọn máy biến... đổi giao cho 02 máy biến áp điều chỉnh dới tải đảm nhiệm b Phân bố công suất trong máy biến áp AT1, AT2 : SAT1= SAT2 = 0,5*(SHT + SU110 ST3 ST4) MVA Tại các thời điểm trong ngày ta có bảng phân bố công suất nh sau: Bảng 2.2 Sinh Viên:Phạm văn Thảo 11