Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5 kv, phụ tải điện áp trung 110 kv và phát vào hệ thống 220 kv

Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng MỞ ĐẦU Đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, đại hoá, ngành điện giữ vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế quốc dân Trong sống điện cần cho sinh hoạt phục vụ sản xuất Với phát triển xã hội đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện đủ để cung cấp điện cho phụ tải Xuất phát từ thực tế sau học xong chương trình ngành hệ thống điện, em nhà trường hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5 kV, phụ tải điện áp trung 110 kV phát vào hệ thống 220 kV Sau thời gian làm đồ án với lỗ lực thân, giúp đỡ tận tình thầy cô giáo khoa, bạn lớp Đặc biệt giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Nhất Tùng đến em hoàn thành đồ án Do thời gian có hạn, kiến thức hạn chế nên đồ án em không tránh thiếu sót Vì em mong nhận góp ý bổ sung thầy cô giáo bạn để đồ án em ngày hoàn thiện Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn toàn thể thầy cô giáo môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh viên thực Nguyễn Văn Chương SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CẤN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy 1.2.2 Phụ tải tự dùng 1.2.3 Phụ tải cấp điện áp 1.2.4 Công suất phát hệ thống 1.3 ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.3.1 Phương án 1.3.2 Phương án 1.3.3 Phương án 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 12 A TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 12 2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT 12 2.1.1A Chọn máy biến áp 12 a Chọn máy biến áp cuộn dây sơ đồ MF-MBA cuộn dây 12 b Chọn máy biến áp liên lạc 13 2.1.2A Phân bố công suất 14 a Phân bố công suất cho MBA cuộn dây sơ đồ MF-MBA cuộn dây 14 b Phân bố công suất cho MBA liên lạc lúc làm việc bình thường 14 2.2.A KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI 14 2.2.1A Sự cố hỏng MF-MBA (B4) thời điểm phụ tải bên trung cực đại 15 2.2.2A Sự cố hỏng MBA liên lạc (B2) thời điểm phụ tải trung cực đại 16 2.2.3A Sự cố hỏng MBA liên lạc (B2) lúc phụ tải bên trung cực tiểu 17 2.3.A TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 17 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 2.3.1.A Tổn thất điện MBA sơ đồ MF- MBA hai cuộn dây 17 2.3.2.A Tổn thất điện máy biến áp liên lạc 18 B TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 20 2.1.B CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT 20 2.1.1.B Chọn máy biến áp 20 a Chọn máy biến áp cuộn dây sơ đồ MF-MBA cuộn dây 20 b Chọn máy biến áp liên lạc 21 2.1.2.B Phân bố công suất 21 a Phân bố công suất cho MBA cuộn dây sơ đồ MF-MBA cuộn dây 21 b Phân phối công suất cho máy biến áp liên lạc 21 2.2.B KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI 22 2.2.1.B Sự cố hỏng MF-MBA (B4) thời điểm phụ tải bên trung cực đại 22 2.2.2.B Sự cố hỏng MBA liên lạc (B2) thời điểm phụ tải trung cực đại 24 2.2.3.B Sự cố hỏng MBA liên lạc (B2) thời điểm phụ tải bên trung cực tiểu 25 2.3.B TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 26 2.3.1.B Tổn thất điện MBA sơ đồ MF- MBA hai cuộn dây 26 2.3.2.B Tổn thất điện máy biến áp liên lạc 27 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 29 3.1 PHƯƠNG ÁN 29 3.1.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 29 3.1.2 Tính toán kinh tế-kĩ thuật 29 a) Vốn đầu tư 29 b) Chi phí vận hành 30 3.2 PHƯƠNG ÁN 31 3.2.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 31 3.2.2 Tính toán kinh tế-kĩ thuật 31 a) Vốn đầu tư 31 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng b) Chi phí vận hành 32 3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 33 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34 4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 34 4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 35 4.3 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 36 4.3.1 Ngắn mạch N1 37 4.3.2 Ngắn mạch N2 40 4.3.3 Ngắn mạch N3 42 4.3.4 Ngắn mạch N3’ 44 4.3.5 Ngắn mạch N4 45 4.4 KẾT LUẬN 45 CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 47 5.1 TÍNH DÒNG CƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 47 5.1.1 Các mạch phía 220kV 47 5.1.2 Các mạch phía 110 kV 48 5.1.3 Mạch máy phát điện 49 5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 49 5.2.1 Chọn máy cắt 49 5.2.2 Chọn dao cách ly 50 5.3 CHỌN THANH DẪN CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 51 5.3.1 Chọn loại tiết diện dẫn cứng 51 5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt 52 5.3.3 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch 52 5.3.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 54 5.3.5 Chọn sứ đỡ 54 5.4 CHỌN THAHNH DẪN, THANH GÓP MỀM 55 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn góp mềm 55 5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 56 5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 59 5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY 60 5.5.1 Chọn cáp 60 5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 61 5.5.3 Chọn máy cắt hợp địa phương 63 5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 63 5.6.1 Cấp điện áp 220 kV 63 5.6.2 Cấp điện áp 110 kV 64 5.6.3 Mạch máy phát 10,5 kV 65 5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 68 CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 69 6.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 69 6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 70 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV 70 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV 70 6.3 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 71 6.3.1 Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch tự dùng cấp điện áp máy phát 71 6.3.2 Chọn máy cắt tự dùng tự dùng cấp điện 6,3 kV 72 6.3.3 Chọn aptomat cho mạch tự dùng 0,4 kV 73 CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 76 7.1 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TĨNH 76 7.1.1 Lập sơ đồ thay 76 7.1.1.1 Các thông số tính toán 76 7.1.1.2 Sơ đồ thay 76 7.1.2 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản 79 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 7.1.3 Tính suất điện động lập đường đặc tính công suất 85 7.2 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG 88 7.2.1 Lập đặc tính công suất cho chế độ 88 7.3 XÁC ĐỊNH GÓC CẮT TỚI HẠN 92 7.4 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN CẮT TỚI HẠN 93 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật máy phát điện Bảng 1.2: Công suất toàn nhà máy Bảng 1.3: Công suất tự dùng nhà máy Bảng 1.4: Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Bảng 1.5: Công suất phụ tải cấp điện áp trung Bảng 1.6: Công suất phụ tải cấp điện áp cao Bảng 1.7 : Công suất phát hệ thống Bảng 1.8: Bảng tổng kết công suất max, nhà máy Bảng 2.1A: Chọn máy biến áp B1 B4 13 Bảng 2.2A: Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 B3 13 Bảng 2.3A: Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc 14 Bảng 2.4A: Tổn thất công suất máy biến áp liên lạc 18 Bảng 2.1.B: Chọn máy biến áp B3 B4 20 Bảng 2.2.B: Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 B3 21 Bảng 2.3B: Phân bố công suất cho máy biến áp 22 Bảng 2.4B: Tổn thất công suất máy biến áp liên lạc 27 Bảng 3.1: Tổng hợp vốn đầu tư chi phí vận hành phương án 33 Bảng 4.1: Kết tính toán ngắn mạch 45 Bảng 5.1: Tổng kết dòng điện cưỡng cấp điện áp 49 Bảng 5.2: Thông số máy cắt điện 50 Bảng 5.3: Thông số dao cách ly 50 Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật dẫn cứng 51 Bảng 5.5 : Thông số sứ 54 Bảng 5.5 Thông số dây dẫn góp mềm cấp điện áp 220 kV 110 kV 56 Bảng 5.7 Thông số máy cắt 8KB40 63 Bảng 5.8 Thông số máy biến điên áp HKФ-220-58 64 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ Z28 =ZT //Z26 = GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng ZT Z26 (0,451+j0,28).(4,949+j3,105) = = 0,413 + j0,257 ZT +Z26 (0,451+j0,28)+(4,949+j3,105) Z29 =Z28 //Z23 = Z28 Z23 (0,413+j0,257).(3,271 + j2,036) = = 0,367 + j0,228 Z28 +Z23 (0,413+j0,257)+(3,271 + j2,036) Z30 =Z22 //Z25 = Z22 Z25 (-0,001+j0,138).(-0,001+j0,139) = = -0,001+j0,069 Z22 +Z25 (-0,001+j0,138)+(-0,001+j0,139) Z31 =Z24 //Z27 = Z24 Z27 (7,659+j4,767).(11,313 + j7,098) = = 4,567 + j2,852 Z24 +Z27 (7,659+j4,767)+(11,313 + j7,098) U=1 Z1 Z2 ZC Z1 Z15 Z29 Z30 Z31 E' Biến đổi Y (Z29,Z15,Z30) thành Δ (Z32,Z33,Z34) Z32 =Z15 +Z30 + Z15 Z30 Z29 = j0,023+(-0,001+j0,069)+ Z33 =Z15 +Z29 + j0,023.(-0,001+j0,069) =-0,004+j0,094 0,367+j0,228 Z15 Z29 Z30 = j0,023+(0,367+j0,228)+ j0,023.(0,367+j0,228) =0,49+j0,325 -0,001+j0,069 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 83 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ Z34 =Z30 +Z29 + GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Z30 Z29 Z15 = (-0,001+j0,069)+(0,367+j0,228)+ (-0,001+j0,069).(0,367+j0,228) =1,457+j0,997 j0,023 Z2 Z32 U=1 E' Z1 Z35 =ZC //Z33 = Z1 ZC Z34 Z33 Z31 ZC Z33 (0,794+j0,492).(0,49+j0,325) = = 0,303+ j0,196 ZC +Z33 (0,794+j0,492)+(0,49+j0,325) Z36 =Z34 //Z31 = Z34 Z31 (1,457+j0,997).(4,567 + j2,852) = = 1,105 + j0,74 Z34 +Z31 (1,457+j0,997)+(4,567 + j2,852) Z2 Z32 U=1 E' Z1 Z37 =Z1 //Z35 = Z1 Z35 Z36 Z1.Z35 ( -j100).(0,303+j0,196) = =0,304+j0,195 Z1 +Z35 (-j100)+(0,303+j0,196) Biến đổi Y (Z2,Z32,Z37) thành Δ (Z38,Z39,Z40) Z38 =Z2 +Z32 + Z2 Z32 Z37 =(0,002+j0,003)+(-0,004+j0,094)+ (0,002+j0,003).(-0,004+j0,094) 0,304+j0,195 =-0,002+j0,098 Z39 =Z2 +Z37 + Z2 Z37 Z32 =(0,002+j0,003)+(0,304+j0,195)+ (0,002+j0,003).(0,304+j0,195) -0,004+j0,094 =0,32+j0,197 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 84 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ Z40 =Z32 +Z37 + GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Z32 Z37 Z2 =(-0,004+j0,094)+(0,304+j0,195)+ (-0,004+j0,094).(0,304+j0,195) 0,002+j0,003 =3,707+j9,076 Z38 U=1 E' Z1 Z41 =Z1 //Z39 = Z40 Z39 Z36 Z1.Z39 (-j100).(0,32+ j0,197) = = 0,321 + j0,196 Z1 +Z39 (-j100)+(0,32+ j0,197) Z42 =Z40 //Z36 = Z40 Z36 (3,707+j9,076).(1,105 + j0,74) = = 0,944 + j0,729 Z40 +Z36 (3,707+j9,076)+(1,105 + j0,74) Z38 U=1 E' Z41 Z42 7.1.3 Tính suất điện động lập đường đặc tính công suất Phương trình đặc tính công suất nhà máy tính theo công thức: PT = (E')2 E ' U sinα + sin(δ-α12 ) 11 Ι Ι Z11 Z12 Ι Trong : Z11 - Tổng trở riêng hệ thống nhà máy Ι Z12 - Tổng trở tương hỗ hệ thống nhà máy α11 Ι Ι - Góc tổng trở Z11 ; α12 - Góc tổng trở Z12 U - Điện áp góp cao : E’ – Suất điện động δ - Góc lệch pha E’ U SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 85 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ Từ sơ đồ rút gọn ta có : I= GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SHT ; U HT - Xác định suất điện động E’ SHT =PHT - jQHT PHT = SHT 113,29 cosφHT = 0,85=0,963 Scb 100 QHT =PHT tgφHT =1,02 Vậy : I0 = I1 = 1-0,852 =0,632 0,85 PHT -jQHT 0,963-j0,632 = =0,963-j0,632 U HT U HT = =2,269-j1,386 Z41 0,321 + j0,196  I01 =I0 +I1 =(0,963-j0,632)+(2,269-j1,386)=3,232-j2,018 E'=U HT +I01.Z38 =1+(3,232-j2,018).(-0,002+j0,098) =1,191+j0,321=1,23315,084o - Xác định tổng trở riêng, tổng trở tương hỗ hệ thống nhà máy + Tổng trở riêng Ι Z11 = = Z38 Z41 Z38 +Z41 (-0,002+j0,098).(0,321 + j0,196) = 0,015 + j0,084=0,08579,875o (-0,002+j0,098)+(0,321 + j0,196) α11 =90-79,875o =10,125o + Tổng trở tương hỗ hệ thống nhà máy: (UHT E’) Z12Ι =Z38 =-0,002+j0,098=0,09891,169o α12 =90-91,169o =-1,169o - Phương trình đặc tính công suất SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 86 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ P1 = GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng (E')2 E ' U (1,233)2 1,233.1 o sinα + sin(δ-α )= sin(10,125 )+ sin(δ+1,169o ) 11 12 Ι Ι Z11 Z12 0,085 0,098  P1 =3,144+12,582.sin(δ+1,169o ) P1max =3,144+12,582=15,726 ; Khi δ=88,831o - Công suất tuabin P0 Po (δ=15,084o )=3,144+12,582.sin(15,084o )=6,418 Vậy ta có đặc tính ổn định tĩnh sau: P 15,726 6,418 3,144 o 88,831 o P 15,084 o 30 o 60 o 90 120 o o 150 o 180 Hình 7.2: Đường đặc tính công suất ổn định tĩnh Kết luận: Ta tìm đường đặc tính công suất trường hợp ổn định tĩnh điểm làm việc hệ thống ứng với P0=6,418 δ=15,084 o - Xác định hệ số dự trữ P0=6,418 δ=15,084 o P1max -P0 15,726  6,418 100  100  145% Độ dự trữ ổn định: K dt = P0 6,418 Kết luận: Với Kdt  145% nhà máy thiết kế đảm bả làm việc bình thường với biến động nhỏ thường xuyên thông số chế độ SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 87 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 7.2 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG Ổn định động khảnăng hệthống điện trì đồng bộsau trải qua kích động lớn Trong phần ta tính toán ổn định động xảy ngắn mạch pha lộ đường dây nối nhà máy với hệthống Tính toán tiến hành qua bước: - Lập đặc tính công suất cho chế độ: + Trước xảy ngắn mạch + Trong xảy ngắn mạch + Sau xảy ngắn mạch - Từviệc xác định đặc tính công suất ta tiến hành tính: + Xác định góc cắt giới hạn + Xác định thời gian cắt giới hạn 7.2.1 Lập đặc tính công suất cho chế độ - Trước xảy ngắn mạch Trong phần tính toán ổn định tĩnh ta có đặc tính công suất trước xảy ngắn mạch P =3,144+12,582.sin(δ+1,169) ; P1max =15,726 o Công suất trục máy ứng với P0=6,418và δ0 =14,084 - Trong xảy ngắn mạch + Sơ đồ thay HT N (3) NM Z? Sơ đồ tính toán xác định đặc tính công suất nhà máy ngắn mạch pha hình với Z∆ tổng trở ngắn mạch pha đối xứng tổng trở ngắn mạch Z∆= SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 88 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ N (3) GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Z32 E' Z36 Z35 + Biến đổi sơ đồ Ta biến đổi Δ (Z32,Z35,Z36) thành Y (Z43,Z44,Z45) Z43 = Z44 = Z45 = Z32 Z35 (-0,004+j0,094).(0,303+j0,196) = =j0,019 Z32 +Z35 +Z36 (-0,004+j0,094)  (0,303+j0,196)+(1,105+j0,74) Z32 Z36 (-0,004+j0,094).(1,105+j0,74) = =j0,072 Z32 +Z35 +Z36 (-0,004+j0,094)  (0,303+j0,196)+(1,105+j0,74) Z36 Z35 (1,105+j0,74).(0,303+j0,196) = =0,238+j0,140 Z32 +Z35 +Z36 (-0,004+j0,094)  (0,303+j0,196)+(1,105+j0,74) Ta có sơ đồ thay sau N (3) Z43 Z44 E' Z45 Ztd =Z44 + (Z43 //Z45 ) = Z48 + =(j0,072)+ Z47 Z49 Z47 +Z49 (j0,019).(0,238+j0,14) =0,001+j0,09 (j0,019)+(0,238+j0,14) + Phương trình đặc tính Ι o Tồng trở riêng: Z11 =Ztd =0,001+j0,09=0,0989,363  α11 =90o -89,363o =0,637o Phương trình đặc tính công suất trường hợp cố (E')2 ΙΙ 1,233 P = ΙΙ sinα11 = sin(0,637o )=0,188 Z11 0,09 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 89 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng - Sau xảy ngắn mạch Sau xảy ngắn mạch đường dây nối nhà máy với hệ thống lộ.Vì tổng trở tăng lên gấp đôi Sơ đồ tính toán chặt chẽ sau xảy ngắn mạch hình vẽ với thông số tính toán sau: Z’2=ZD=0,003+j0,006 Z’1=XB=-j200 Z'2 Z32 U=1 E' Z'1 Z'1 Z35 Z36 Z'1.Z35 ( -j200).(0,303+j0,196) = =0,304+j0,196 Z'1 +Z35 (-j200)+(0,303+j0,196) Z46 =Z'1 //Z35 = Biến đổi Y (Z’2,Z46,Z32) thành Δ (Z47,Z48,Z49) Z47 =Z'2 +Z46 + Z'2 Z46 Z32 =(0,003+j0,006)+(0,304+j0,196)+ (0,003+j0,006).(0,304+j0,196) -0,004+j0,094 =0,333+j0,204 Z48 =Z'2 +Z32 + Z'2 Z32 Z46 =(0,003+j0,006)+(-0,004+j0,094)+ (0,003+j0,006).(-0,004+j0,094) 0,304+j0,196 =-0,002+j0,101 Z49 =Z46 +Z32 + Z46 Z32 Z'2 =(0,304+j0,196)+(-0,004+j0,094)+ (0,304+j0,196).(-0,004+j0,094) 0,003+j0,006 =2,696+j4,761 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 90 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Z48 U=1 E' Z'1 Z50 =Z'1 //Z47 = Z49 Z47 Z36 Z'1.Z47 (-j200).(0,333 + j0,204) = = 0,334 + j0,204 Z'1 +Z47 (-j200)+(0,333 + j0,204) Z51 =Z49 //Z36 = Z49 Z36 (2,696+j4,761).(1,105 + j0,74) = = 0,847+ j0,684 Z49 +Z36 (2,696+j4,761)+(1,105 + j0,74) Z48 U=1 E' Z50 Z51 + Phương trình đặc tính công suất Tổng trở riêng Z11 = Z48 Z50 (-0,002+j0,101).(0,334 + j0,204) = = 0,015 + j0,086=0,08780,106o Z48 +Z50 (-0,002+j0,101)+(0,334 + j0,204)  α11 =90o -80,106o =9,894o Tổng trở tương hỗ hệ thống nhà máy (UHT E’) Z12 =Z 48 =-0,002+j0,101=0,10191,134o  α12 =90o -91,134o =1,134o Vậy phương trình đặc tính công suất (E')2 E ' U (1,233)2 1,233.1 P = Ι sinα11 + Ι sin(δ-α12 )= sin(9,894o )+ sin(δ+1,134o ) Z11 Z12 0,087 0,101  P  3,003  12, 208.sin(δ+1,134o ) Kết luận: Như ta lập đường đặc tính công suất cho trường hợp ổn định động trước, sau xảy ngắn mạch ba pha lộ đường dây nối nhà máy với hệ thống SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 91 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng PΙ =3,144+12,582.sin(δ+1,169o ) P  0,188 P  3,003  12,208.sin(δ+1,134o ) 7.3 XÁC ĐỊNH GÓC CẮT TỚI HẠN - Xác định miền cắt giới hạn Do hạn chế vận hành sau cố, công suất cân trục máy phát là: P0= PIII  6, 418  3,003  12, 208.sin(δ+1,134o )  sin(δ+1,134o )=0,28  δ n =(16,244o -1,134o )=15,11o  δ m =(180o -15,11o )=164,89o Vậy miền cắt giới hạn δn  δ  δ m - Tính góc cắt giới hạn Từ phương trình đặc tính công suất chế độ làm việc ban đầu trước lúc xảy ngắn mạch ngắn mạch sau xảy ngắn mạch là: PΙ =3,144+12,582.sin(δ+1,169o ) P  0,188 P  3,003  12,208.sin(δ+1,134o ) P0 = 6,418 công suất trục máy phát với δ=15,084o ta vẽ đường cong đặc tính công suất P(δ) : P PI PIII 15,726 15,211 P0 6,418 3,144 3,003 o 85,485 o 15,084 o 30 o 60 90 o o 164,89 120 o o 150 PII o 180 Hình 7.3: Các đường đặc tính công suất SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 92 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Trong đó: PI : Đặc tính công suất trước ngắn mạch PII : Đặc tính công suất ngắn mạch PIII : Đặc tính công suất sau ngắn mạch Góc cắt giới hạn góc đảm bảo cân diện tích tăng tốc diện tích hãm tốc Ftt=Fh Tất góc tính đơn vị Radial Đổi góc đơn vị Radial δ0 =15,084o =15,084 π =0,263(Rad) 180o δgh =164,89o =164,89o δ12ΙΙΙ =1,134o =1,134o π =2,878(Rad) 180o π =0,02(Rad) 180o Từ đồ thị đặc tính công suất P (δ ) ta tính được: δcgh Ftt = δcgh  max ΙΙ (P0 -P )dδ= 0,263  (6,418-0,188)dδ=6,23δgh  1, 47 0,263 2,878 Fht =  2,878 (PΙΙΙ - P0 )dδ= δcgh  3,003+12,208.sin(δ+0,02) - 6,418dδ δcgh =-3,415.(2,878-δcgh )-12,208 cos(2,878+0,02)-cos(δcgh +0,02)  =-9,828+3,415.δcgh +11,848+12,208.cos(δ cgh +0,02) =2,02+3,415.δcgh +12,208.cos(δcgh + 0,02) Thay Ftt=Fht ta có: 6,23δcgh -1,47=2,02+3,415.δcgh +12,208.cos(δcgh +0,02)  2,815δcgh  3,49  12,208.cos(δcgh +0,02)  δcgh =1,492 (Rad)=85,485o o o Vậy: δcgh =85,485  δgh =164,89 Điều hoàn toàn phù hợp với điều kiện ổn định động cắt ngắn mạch thời điểm tạo nên Ftt=Fht Khi nhà máy làm việc ổn định với chế độ 7.4 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN CẮT TỚI HẠN SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 93 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Để xác định thời gian cắt ngắn mạch giới hạn ta cần phải giải phương trình mô tả chuyển động rô to máy phát trình độ Phương trình có dạng sau: Tj = d 2δ(t) =P0 -Pc (t) dt Trong đó: Tj Hằng số quán tính Rô to δ(t) : Góc lệch sức điện động máy phát với trục chuyển động với tốc độ đồng P0 : Công suất tua bin máy phát điện Pc(t): Công suất điện máy phát điện Trong công thức tất đại lượng dạng tương đối Hằng số Tj xác định theo công thức sau: Tj = 2,74.GD2 n n F 106 Scb Trong đó: n: Sốvòng quay rô to máy phát điện Đối với nhà máy theo thiết kế có máy phát tua bin n =3600 vòng/phút nF: Số tổ máy nhà máy, nF=4 G: Trọng lượng Rô to D: Đường kính Rô to GD2: Được tra sổ tay kỹ thuật điện Đối với máy phát TB Φ - 100-2 ta tra GD2 = 20 T.m2 Tj = 2,74.20.36002 4=7,102 106 100 Ta giải phương trình vi phân phương pháp phân đoạn liên tiếp Chọn Δ t =0,03 (Sec) 360.f 360.50.0,032 Δt   2,281 Hệ số gia tốc: K= Tj 7,102 - Phân đoạn 1: t1 =t +Δt =0+0,03=0,03(Sec) P0 =P0 -P =6,418-0,188=6,23 SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 94 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ Δδ1 =K GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng ΔP0 6,23 =2,281 =7,105o 2 Góc δ1 cuối phân đoạn là: δ1 =δ0 +Δδ1 =15,084o +7,105o =22,189o - Phân đoạn 2: t1 =t +Δt =0,03+0,03=0,06(Sec) P1 =P0 = 6,23 = const Δδ2 =Δδ1 + K.ΔP1 =7,105o +2,281.6,23=21,3160 Góc δ1 cuối phân đoạn là: δ2 =δ1 +Δδ2 =22,189o +21,316o =43,505o - Phân đoạn 3: t =t +Δt =0,06+0,03=0,09(Sec) P11 =P0 = 6,23 = const Δδ3 =Δδ2 + K.ΔP11 =21,316o +2,281.6,23=35,5270 Góc δ1 cuối phân đoạn là: δ3 =δ2 +Δδ3 =43,505o +35,527=79,032o - Phân đoạn 4: t =t +Δt =0,09+0,03=0,12(Sec) ΔP1V =ΔP0 = 6,23 = const Δδ4 =Δδ3 + K.ΔP11 =35,527o +2,281.6,23=49,7380 Góc δ1 cuối phân đoạn là: δ4 =δ3 +Δδ4 =79,032o +49,738=128,77 - Phân đoạn 5: t =t +Δt =0,12+0,03=0,15(Sec) ΔPV =ΔP0 = 6,23 = const SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 95 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Δδ5 =Δδ4 + K.ΔP11 =49,738o +2,281.6,23=63,9490 Góc δ1 cuối phân đoạn là: δ5 =δ4 +Δδ5 =128,77o +63,949=192,719 Ta có bảng kết sau: Bảng7.1: Bảng kết phân đoạn Phân đoạn t(Sec) δ 0,03 22,189 0,06 43,505 0,09 79,032 0,12 128,77 0,15 192,719 Vẽ δ theo t (Sec) ta đồ thị sau o 180 o 150 o 120 o 90 85,485 o o 60 o 30 t(Sec) 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 tcgh= 0,094(sec) Hình 7.4: Đồ thị theo  thời gian t o Từ đồ thị ta thấy ứng với δcgh  85, 485 ta t cgh  0,094(sec) SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 96 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Kết luận: Kết tính toán cho thấy ngắn mạch pha đầu lộ đường dây, muốn nhà máy ổn định động phải cắt nhanh ngắn mạch trước thời gian tcắt= 0,094 (s)với góc cắt δcắt= 85,485o SVTH: Nguyễn Văn Chương – Lớp: Đ5H3 97 ... 0÷ 4 6÷ 8÷ 10 10÷12 12÷ 14 14 16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷ 24 376 ,47 376 ,47 376 ,47 376 ,47 42 3,53 47 0,59 47 0,59 47 0,59 42 3,53 42 3,53 42 3,53 43 ,51 43 ,51 43 ,51 43 ,51 46 ,48 49 ,45 49 ,45 49 ,45 46 ,48 46 ,48 ... 0÷ 4 6÷ 8÷ 10 10÷12 12÷ 14 14 16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷ 24 376 ,47 376 ,47 376 ,47 376 ,47 42 3,53 47 0,59 47 0,59 47 0,59 42 3,53 42 3,53 42 3,53 43 ,51 43 ,51 43 ,51 43 ,51 46 ,48 49 ,45 49 ,45 49 ,45 46 ,48 46 ,48 ... công việc tiến hành tính toán phụ tải đề xuất phương án nối dây cho nhà máy nhiệt điện thực 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có tổng công suất 40 0 (MW)