TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT NHÀ MÁY ĐIỆN

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT NHÀ MÁY ĐIỆN

Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG I CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 224 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: cấp điện áp máy phát 10 kV, phụ tải trung áp 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV. Ta chọn máy phát điện loại CB-465/210-16 có các thông số sau: S Fđm (MVA) P Fđm (MW) cosϕ đm U Fđm (kV) I Fđm (kA) X d ’’ X d ’ X d 66 56 0,85 10,5 3,64 0,21 0,21 0,91 Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P max ) và hệ số (cosϕ tb ) của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau: P%.P max S(t)= 100.cosφ tb Trong đó : S (t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA) Nguyễn Ngọc Tài 1 Đồ án nhà máy điện P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW) cosϕ tb : Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải 1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có: P Fđm = 56 MW , cosϕ tbđm = 0,85. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : 65,88 d φ = = = P 56 Fdm S Fdm cos 0,85 m MVA Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMđm = 4P Fđm = 4.56 = 224 MW hay S NMđm = 4S Fđm = 4.65,88 = 263,53 MVA Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính được công suất phát ra của nhà máy từng thời điểm là: dm NM NM cos P S ϕ = )t( )t( với NMdm NM )t(NM P 100 %P P = Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1: Bảng 1-1 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P NM % 80 85 100 85 100 100 85 85 P NM 179,2 190,4 224 190,4 224 224 190,4 190,4 S NM 210,82 224 263,53 224 263,53 263,53 224 224 Nguyễn Ngọc Tài 2 Đồ án nhà máy điện Đồ thị phụ tải toàn nhà máy: Hinh1.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy α = 1,6% công suất định mức của nhà máy với cosϕ tddm = 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy và được coi là hằng số với công thức : S td(t) =α.S NM = 0,016.263,53 = 4,22 (MVA) 1-3.Đồ thị phụ tải địa phương cấp điện áp U F ( 10 kV ) Phụ tải địa phương của nhà máy có diện áp 10 kV, công suất cực đại P Ufmax = 8,6 MW, cosϕ tb = 0,85: bao gồm 1 kép*3 MW*3 km và 3 đơn*2MW*3 km. Để xác định đồ thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và theo công thức: Nguyễn Ngọc Tài 3 S NM (MVA) t(h) Đồ án nhà máy điện tb )t( Uf )t( Uf cos P S ϕ = với maxUf Uf )t(Uf P 100 %P P = Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và đồ thị phụ tải địa phương cho ở hình 1-2. Bảng 1-2 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P Uf % 60 60 100 75 80 85 70 70 P Uf 5,16 5,16 8,6 6,45 6,88 7,31 6,02 6,02 S Uf 6,07 6,07 10,12 7,59 8,09 8,60 7,08 7,08 Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 kV) Nhiệm vụ thiết kế đã cho P 110max = 100 MW và cosϕ tb = 0,84: gồm 1 kép*32 MW và 3 đơn*24 MW. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức: Nguyễn Ngọc Tài 4 S Uf (MVA) t(h) Đồ án nhà máy điện 110( ) 110( ) cos t t tb P S φ = với max110 )t( 110 P 100 %P P = Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía trung áp cho ở hình 1-3 Bảng 1-3 t 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P 110 % 60 70 85 80 100 85 65 65 P 110 60 70 85 80 100 85 65 65 S 110 71,43 83,33 101,19 95,24 119,05 101,19 77,38 77,38 Hình 1.3. Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV 1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 kV). Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 86 km. Tổng công suất hệ thống S HT =2550 MVA với điện kháng định mức X HT =0,9. Nguyễn Ngọc Tài 5 S 110 (MVA) t(h) Đồ án nhà máy điện Dự trữ quay của hệ thống S dtHT =204 MVA. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: S NM(t) = S Uf(t) + S 110(t) + S VHT(t) + S td(t) Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: S VHT(t) = S NM(t) - {S Uf(t) + S 110(t) + S td(t) } Từ đó ta lập được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-4 và đồ thị phụ tải trên hình 1-4. Bảng 1-4 t(h) 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 S NM 210,82 224,00 263,53 224,00 263,53 263,53 224,00 224,00 S td 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 S 110 71,43 83,33 101,19 95,24 119,05 101,19 77,38 77,38 S Uf 6,07 6,07 10,12 7,59 8,09 8,60 7,08 7,08 S VHT 129,11 130,38 148,00 116,96 132,17 149,52 135,32 135,32 Nguyễn Ngọc Tài 6 Đồ án nhà máy điện Hình 1.4. Đồ thị phụ tải phát về hệ thống 1-6. Nhận xét chung. Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực đại có trị số là: S Ufmax = 10,12 MVA S 110max = 119,05 MVA S VHTmax = 149,52 MVA Tổng công suất định mức của hệ thống là 2550 MVA, dự trữ quay của hệ thống S dtHT = 204 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống S VHTmax = 149,52 MVA. Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như sau: Nguyễn Ngọc Tài 7 S VHT (MVA) t(h) Đồ án nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 8 S(MVA) t(h) S NM S VHT S VHT S 110 S 110 S Uf S td Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG II CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế cao mà còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phương ở cấp điện áp Uf có: S Ufmax = 10,12 MVA S Ufmin = 6,07 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có: S 110max = 119,05 MVA S 110min = 71,43 MVA Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 kV có: S VHTmax = 149,52 MVA S VHTmin = 116,96 MVA Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phương phía điện áp máy phát được cấp bằng điện áp đầu cực máy phát là 10 kV. Công suất được lấy từ đầu cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa phương. Trong trường hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương. Nhà máy có ba cấp điện áp là 10 kV; 110 kV; 220 kV, trong đó lưới 110kV và 220kV đều là lưới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu . Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau: Nguyễn Ngọc Tài 9 Đồ án nhà máy điện 2-1. Phương án I (Hình 2-1). Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn nhiều so với công suất định mức của máy phát nên mỗi thanh góp 110 kV và 220 kV được nối với một bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn lần lượt là F3-B3 và F4-B4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng như để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện -máy biến áp tự ngẫu (F1-B1 và F2-B2). Phụ tải địa phương U f được cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1,F2. Ưu điểm của phương án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng đến ba loại máy biến áp dẫn đến vận hành và sữa chữa khó khăn. Nguyễn Ngọc Tài 10 F1 B1 B2 F4 F3 B4 F2 B3 HT. S T 220 KV 110 KV Hình 2-1 [...]... CHƯƠNG V TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Nguyễn Ngọc Tài 31 Đồ án nhà máy điện Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện ngắn mạch ba pha Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp... 0,5 185 2 Phân phối công suất cho các máy biến áp Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát F3, F4 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm -Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp B3,B4 là: SB3 = SB4 = SFđm – ¼ Std = 65,88 – 4,22/4 = 64,83 MVA - Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T 1và T2 được tính như sau : Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu... xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó Tóm lại: Qua những phân tích trên đây ta để lại phương án I và phương án II để tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện Nguyễn Ngọc Tài 12 Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG III CHỌN MÁY... án nhà máy điện 3 .Tính toán ngắn mạch Để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV, ta chọn diểm ngắn mạch N1 với nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và các máy phát điện Đối với mạch 110kV, điểm ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống Tuy nhiên với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3 và N’3 Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy. .. tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4 1 Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3 Công thức tính toán: S2 ΔA B3 = ΔP0 T + ΔPN 2 B3 T SB3dm Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h SB3: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây... 2.Phân bố công suất cho các máy biến áp - Để thuận tiện trong vận hành, các bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây F3-B3 và F4-B4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm Do đó công suất tải của mỗi máy là: SB3 = SB4 = SFđm – ¼ Stdmax= 65,88 – ¼ 4,22 = 64,83 MVA< SB3,B4đm= 80 MVA Do đó ở điêù kiện làm việc bình thường B3 và B4 không bị quá tải - Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu B 1và B2 được tính. .. quá tải Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc bình thường và khi sự cố 3-2 Tính toán tổn thất điện năng Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp I Phương án I (Hình 2-1) Để tính toán tổn thất điện. .. nhà máy điện CHƯƠNG III CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 3-1.Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng I.Phương án I (hình 2-1) 1 Chọn máy biến áp : - Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo... ) Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: SCT-B1 = SCT-B2 = S110max/2 = 59,53 MVA Cho các máy phát F 1và F2 làm việc với giá trị định mức Do đó công suất qua cuộn hạ của B1 và B2 là: SCH-B1,B2 = SFđm - SUf /2 - Std /4 = 65,88 - 8,09/2 - 4,22/4 = 60,78 MVA Công suất tải lên cao áp của 1 MBA: SCC-B1,B2 = SCH-B1,B2 - SCT-B1,B2 = 60,78 - 59,53 = 1,25 MVA Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho... 22 Đồ án nhà máy điện CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN KT-KT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Việc quyết định bất kỳ một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật, nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy điện Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tư máy biến áp và các mạch thiết