Thiết kế hệ thống điện

Việc tính toán , xác định phụ tải ở các điện áp và lượng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng

Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Chơng I Chọn máy phát điện tính toán phụ tải - cân bằng công suất Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lợng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng, nó là cơ sở giúp ta xây dựng đợc các bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện kinh tế - kỹ thuật để chọn các phơng án nối điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế. 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện có công suất tổng là 150MW gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 50MW. Phụ tải ở đầu cực máy phát có U đm = 10kV cho nên để thuận tiện cho việc cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát TB-50-2 có các thông số sau: Bảng 1.1 S đm MVA P đm MW cos U đm kV I đm kA n V/ph Điện kháng tơng đối đmức X d X d X d 62,5 50 0,8 10,5 3,44 300 0,135 0,3 1,84 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp: 10 kV; 110 kV và phát về hệ thống một lợng công suất còn lại (trừ tự dùng). Công suất tiêu thụ ở các phụ tải đợc cho ở các bảng biến thiên phụ tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải nh sau: a) Phụ tải địa phơng Các số liệu ban đầu: U đm = 10 kV; P max = 35MW; cos = 0,86 MVA P S 7,40 86,0 35 cos max max === Sinh viên: Lê Hồ Điệp 1 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Từ bảng biến thiên phụ tải địa phơng ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nh bảng 1.2 bằng cách áp dụng các công thức: max 100 )%( )( Px tP tP = và cos )( )( tP tS = Bảng 1.2 t(h) Công suất 0 ữ 6 6 ữ 8 8 ữ 12 12 ữ 14 14ữ18 18ữ20 20ữ22 22 ữ 24 P% 65 70 85 80 80 100 80 70 P(t), MVA 22,75 24,5 29,75 28 28 35 28 24,5 S(t), MVA 26,45 28,49 34,59 32,56 32,56 40,7 32,56 28,49 Ta có đồ thị phu tải nh sau: 6 8 12 14 18 20 22 240 S( MW ) t( h ) 26,45 34,59 32,56 40,7 28,49 32,56 28,49 b) Phụ tải cấp 110kV Các số liệu ban đầu: U đm = 110kV; P max = 60MW; cos = 0,88 Sinh viên: Lê Hồ Điệp 2 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp MVA P S 18,68 88,0 60 cos max max === Từ bảng biến thiên phụ tải trung áp ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nh bảng 1.3 bằng cách áp dụng các công thức: max 100 )%( )( Px tP tP = và cos )( )( tP tS = Bảng 1.3 t(h) Công suất 0 ữ 6 6 ữ 8 8 ữ 12 12 ữ 14 14ữ18 18ữ20 20ữ22 22 ữ 24 P% 60 70 100 80 85 85 70 65 P(t), MVA 36 42 60 48 51 51 42 39 S(t), MVA 40,91 47,73 68,18 54,55 57,95 57,95 47,73 44,32 Đồ thị phụ tải: 6 8 12 14 18 20 22 240 S (MW) t( h ) 40,91 44,32 47,73 57,95 54,55 68,18 47,73 c) Phụ tải toàn nhà máy Các số liệu ban đầu: P max = 150MW; cos = 0,8 Sinh viên: Lê Hồ Điệp 3 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp MVA P S 5,187 8,0 150 cos max max === Từ bảng biến thiên ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nh bảng 1.4 bằng cách áp dụng các công thức: max 100 )%( )( Px tP tP = và cos )( )( tP tS = Bảng 1.4 t(h) Công suất 0 ữ 6 6 ữ 8 8ữ12 12ữ14 14ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24 P% 85 85 100 80 85 100 85 80 P(t), MVA 127,5 127,5 150 120 127,5 100 127,5 120 S(t), MVA 159,375 159,375 187,5 150 159,375 187,5 159,375 150 Đồ thị phụ tải: 6 8 12 14 18 20 22 240 S(MW) t(h) 159,375 187,5 150 150 159,375 159,375 187,5 d) Tính toán công suất tự dùng Số liệu ban đầu cho : = 7%; cos = 0,8 Sinh viên: Lê Hồ Điệp 4 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Ta tính tự dùng nhà máy theo công thức : )6,04,0(. NM t NMTD S S SS += với : MVA P S dat NM 5,187 8,0 150 cos === 100 %P xSS NMt = Ta có bảng công suất tự dùng nh bảng 1.5 Bảng 1.5 t(h) Công suất 0 ữ 6 6 ữ 8 8ữ12 12ữ14 14ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24 P% 85 85 100 80 85 100 85 80 S(t), MVA 159,375 159,375 187,5 150 159,375 187,5 159,375 150 S TD , MVA 11,93 11,93 13,13 11,55 11,93 13,13 11,93 11,55 Đồ thị phụ tải: 6 8 12 14 18 20 22 240 S (MW) t( h ) 11,93 13,13 11,55 11,93 11,93 11,55 13,13 e) Tính toán công suất nhà máy phát về hệ thống Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức: Sinh viên: Lê Hồ Điệp 5 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp S HT = S NM - ( S UF + S UT + S TD ) Trong đó: S HT : Công suất nhà máy phát về hệ thống. S NM : Công suất phát của nhà máy. S UF : Công suất tiêu thụ của phụ tải địa phơng. S UT : Công suất tiêu thụ của phụ tải trung áp. S TD : Công suất tự dùng của nhà máy. Thay các số liệu tại các thời điểm trong ngày vào công thức trên ta tính đợc l- ợng công suất nhà máy phát về hệ thống. Tổng hợp các phụ tải và lợng công suất phát về hệ thống ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng 1.6. Bảng 1.6 t(h) S (MVA) 0 ữ 6 6 ữ 8 8ữ12 12ữ14 14ữ18 18ữ20 20ữ22 22ữ24 S UF 26,45 28,49 34,59 32,56 32,56 40,7 32,59 28,49 S UT 40,91 47,73 68,18 54,55 57,95 57,95 47,73 44,32 S TD 11,93 11,93 13,13 11,55 11,93 13,13 11,93 11,55 S NM 159,375 159,375 187,5 150 159,375 187,5 159,375 150 S HT 80,085 71,225 71,6 51,34 56,935 75,72 67,125 65,64 Đồ thị phụ tải: Sinh viên: Lê Hồ Điệp 6 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp 6 8 12 14 18 20 22 240 S (MW) t( h ) 80,085 71,225 71,6 51,34 56,935 75,72 67,125 65,64 1.3 Nhận xét Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy ta rút ra một số nhận xét sau: Phụ tải địa phơng có S UFmax = 40,7MVA và S UFmin = 26,45MVA. Giá trị công suất này lớn hơn 15% công suất định mức của một tổ máy phát. Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phơng đợc an toàn, liên tục trong các phơng án nối dây đa ra nhất thiết phải có thanh góp điện áp máy phát. Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi một tổ máy nào đó bị sự cố thì tổ máy còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện năng cho phụ tải tự dùng và phụ tải địa phơng. Nh vậy ta phải ghép ít nhất là hai tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát. Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110kV ta có thể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha hai dây quấn vào thanh góp 110kV. Sinh viên: Lê Hồ Điệp 7 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lợng công suất S HTmax = 80,085MVA và S HTmin = 51,34MVA đợc truyền tải trên đờng dây kép dài 56km. Công suất của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 2500MVA. Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy cần thiết kế ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp nó còn có ý nghĩa quan trọng đối với toàn hệ thống, lợng công suất phát về hệ thống khá lớn nên nó có ảnh hởng trực tiếp tới độ ổn định của hệ thống. Vì vậy trong quá trình đề xuất các phơng án nối dây cần chú ý tới tầm quan trọng của nhà máy với hệ thống. Sinh viên: Lê Hồ Điệp 8 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Chơng II Các phơng án nối điện chính và chọn máy biến áp 2.1. Xây dựng các phơng án nối dây Căn cứ vào bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và các nhận xét ở Ch- ơng I, ta đề ra các yêu cầu đối với các phơng án nối điện chính của nhà máy cần thiết kế nh sau: Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố không bị tách rời các phần có điện áp khác nhau. Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này. 1. Phơng án 1 Đặc điểm Sinh viên: Lê Hồ Điệp 9 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha liên lạc giữa ba cấp điện áp. Máy biến áp ba pha hai dây quấn 110/10kV nối bộ với máy phát F 3 để cấp điện cho phụ tải 110kV. Máy phát F 1 và F 2 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải cấp điện áp 10kV đợc lấy từ thanh góp này. Nhận xét Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp Phụ tải 10kV đợc cung cấp bởi hai máy phát do đó khi sự cố một máy thì vẫn đợc cung cấp điện đầy đủ liên tục bởi máy phát còn lại. Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi một bộ máy phát + máy biến áp và công suất hai cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc. Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ. 2. Phơng án 2 Đặc điểm Ghép ba tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha làm máy biến áp liên lạc giữa ba cấp điện áp. Sinh viên: Lê Hồ Điệp 10 [...]... Chọn kháng điện thanh góp điện áp máy phát Kháng điện đợc chọn theo điều kiện: UđmK Uđmmạng = 10kV IđmK Icb = 2,67kV Tra tài liệu ta chọn kháng điện bêtông có cuộn dây bằng nhôm kiểu: PbA-104000-12 có các thông số nh sau: UđmK = 10,5kV ; IđmK = 4000 A ; XK% = 12% Sinh viên: Lê Hồ Điệp 29 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Chơng III Tính toán dòng ngắn mạch Trong hệ thống điện nói chung... này là hệ thống và nhà máy Chọn khí cụ điện mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc: Xét điểm ngắn mạch N3 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy trong đó máy biến áp liên lạc B1 nghỉ Chọn khí cụ điện mạch thanh góp điện áp máy phát: Xét điểm ngắn mạch N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 và biến áp liên lạc B1 nghỉ Chọn khí cụ điện. .. viên: Lê Hồ Điệp 33 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp t = 0s ; t = 0,1s ; t = 0,2s ; t = 0,5s Phía nhánh hệ thống : Ta có SHT = 1200MVA với giả thiết hệ thống mạng tính nhiệt điện ta có: S HT S CB X tt1 = X 1 = 0,193 1200 100 = 2,316 Tra đờng cong tính toán ta đợc: I*CK1(0) = 0,43 ; I*CK1(0,1) = 0,37 ; I*CK1(0,2) = 0,34 ; I*CK1(0,5) = 0,31 Đổi sang hệ đơn vị có tên với: S HT * I CK... tính toán ngắn mạch Để chọn các khí cụ điện trong các mạch ở các cấp điện áp một cách chính xác ta cần tính các dòng ngắn mạch tại nơi đặt các khí cụ đó Chọn khí cụ điện các mạch cao áp 220kV: Xét điểm ngắn mạch N1 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy Sinh viên: Lê Hồ Điệp 30 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Chọn khí cụ điện các mạch cao áp 110kV: Xét điểm... tổn thất điện năng ở phơng án này là : A = A = 3,489 10 6 kWh 5 Tính dòng làm việc cỡng bức và chọn kháng điện a./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220kV Ta có công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống qua một đờng dây kép là: SHTmax = 80,085MVA I cb = Sinh viên: Lê Hồ Điệp S HT max 3 U cao = 26 80,085 3 220 = 0,21 kA Đồ án môn học b./ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Dòng cỡng bức ở cấp điện áp... Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế S 100 cb Hệ thống : X ht = X *dm S = 2 1200 = 0,167 ht Đờng dây : Nhà máy thiết kế nối với hệ thống bằng 1 đờng dây kép có : L = 70 km ; Xo = 0,4 /km ; Ucb = 230 kV S 100 cb X d = X o L 2 U 2 = 0,4 70 2 230 2 = 0,026 cb Ta có X1 = Xht + Xd = 0,167 + 0,026 = 0,193 Máy biến áp tự ngẫu ba dây quấn : Sinh viên: Lê Hồ Điệp 31 Đồ án môn học Thiết kế. .. cấp điện áp Nhận xét Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp Cấp điện áp trung tuy không có máy biến áp nhng luôn đợc đảm bảo cung cấp điện Giá thành các máy biến áp lớn Sinh viên: Lê Hồ Điệp 11 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp 4 Sơ bộ đánh giá các phơng án Qua phân tích từng phơng án ta nhận thấy phơng án ba khó thực hiện vì không đảm bảo yêu cầu cung cấp điện. .. 32,075MVA < SM = SđmB = 0,5 125 = 62,5 MVA Sinh viên: Lê Hồ Điệp 15 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp SCB1 = SCB2 = -2,515 MVA < SđmB = 125 MVA Khi đó công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là: S = SHT 2 SCB1 = 71,6 2 (-2,515) = 76,63 MVA Lợng công suất này vẫn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống là SDT = 80 MVA b./ Giả sử sự cố máy biến áp B1, ta có sơ đồ nh sau: + Khi... áp liên lạc B1 nghỉ Chọn khí cụ điện mạch máy phát điện: Xét hai điểm ngắn mạch N 5 và N5 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N5 là máy phát F1 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N5 là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 nghỉ Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: Xét điểm ngắn mạch N6 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và các máy phát điện Để đơn giản ta có dòng ngắn mạch tại N6 là : IN6... 2,253 10 kWh + } Vậy tổng tổn thất điện năng ở phơng án này là : A = A1 + A2 = 1,835 10 6 + 2,253 10 6 = 4,088 10 6 kWh 4 Tính dòng điện làm việc cỡng bức và chọn kháng điện a./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220kV Ta có công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống qua một đờng dây kép là: SHTmax = 80,085MVA I cb = b./ S HT max 3 U cao = 80,085 3 220 Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110kV + Mạch đờng dây: Sinh . án nối điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế. 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện có. môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và tự dùng còn phát về hệ thống