Đồ án ngành hệ thống điện phạm xuân đạt

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ MÔ PHỎNG NGUỒN PHÁT ĐIỆN BẰNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Giảng viên hƣớng dẫn : TS VŨ HOÀNG GIANG Sinh viên thực : PHẠM XUÂN ĐẠT Lớp : D7- H4 Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Khóa : 2012-2017 Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2016 GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt TRUỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NHIỆM VỤ KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Xuân Đạt Lớp: Đ7H4 Ngành: Hệ thống điện ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN PHẦN I: I Nội dung Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ máy PđmF = 50MW, hệ số tự dùng td = 5%, costd = 0,88 Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải cho mục II Nhà máy liên lạc với hệ thống điện đường dây kép 220kV có chiều dài l = 87km Hệ thống có công suất bằng: SđmHT = 6000MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống: XHT = 0,46, công suất dự phòng quay hệ thống: SdtHT = 10% SđmHT MVA II Số liệu phụ tải Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 12,6MW; cos = 0,85, gồm kép x 3MW x 2,3km đơn x 2.4MW x 3,8km Tại địa phương dùng cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70 mm2; máy cắt hợp có dòng điện cắt định mức 20kA tcắt = 1,1s Phụ tải cấp điện áp trung UT = 110kV: Pmax = 73MW, cos110 = 0,86 gồm kép x 17MW đơn x 22MW Phụ tải cấp điện áp trung UC = 220kV: Pmax = 72MW, cos220 = 0,87, gồm kép x 28MW đơn x 16MW Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy t (h) 0-5 5-8 8-14 14-19 19-24 PUF%(%) 95 85 100 85 80 PUT%(%) 80 100 85 65 85 PUC%(%) 90 100 70 85 85 PNM%(%) 95 85 100 85 80 III Nhiệm vụ: Tính toán cân công suất, đề xuất phương án nối điện cho nhà máy Tính toán chọn máy biến áp GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Tính toán ngắn mạch Chọn khí cụ điện dây dẫn Tính toán lựa chọn phương án sơ đồ cung cấp điện tự dùng Các vẽ Hướng dẫn Ts Vũ Hoàng Giang GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt LỜI MỞ ĐẦU Điện dạng lượng không tái tạo Hệ thống điện phần Hệ thống lượng nói chung, bao gồm từ nhà máy điện, mạng điện, đến hộ tiêu thụ điện, nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi dạng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, lượng Mặt trời,… thành điện Hiện nước ta lượng điện sản xuất hàng năm nhà máy nhiệt điện không chiếm tỷ trọng lớn năm 80 Thế kỷ trước Tuy nhiên, với mạnh nguồn nhiên liệu nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy nhà máy nhiệt điện… việc đại hóa xây nhà máy nhiệt điện nhu cầu lớn giai đoạn phát triển Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện tính toán chế độ vận hành tối ưu nhà máy điện không nhiệm vụ mà củng cố toàn diện mặt kiến thức sinh viên ngành Hệ thống điện trước xâm nhập vào thực tế công việc Bản thuyết minh gồm chương trình bày toàn trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải cấp điện áp, cân công suất toàn nhà máy, đề xuất phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án lựa chọn Phần có kèm theo vẽ A1 Với thay đổi nhận thức vậy, việc xây dựng nhà máy điện không mang tính bao cấp, mà phải đảm bảo hiệu kinh tế, tối thiểu thu hồi vốn đầu tư, tránh lãng phí đầu tư không hiệu Sinh viên Phạm Xuân Đạt GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Vũ Hoàng Giang- người trực tiếp hướng dẫn định hướng giúp em nhanh chóng tiếp cận, nắm bắt kiến thức hoàn thành đề tài “Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện’’ Em xin gửi lời cảm ơn tới khoa Hệ Thống Điện- Trường Đại Học Điện Lực, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập trường Em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể thầy cô giáo khoa Hệ Thống Điện- Trường Đại Học Điện Lực, tận tình giảng dạy trang bị cho em kiến thức quý báu năm học vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn đến người thân gia đình, bạn bè động viên tạo điều kiện giúp chúng em trình học tập sống Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phạm Xuân Đạt GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN: …… ……………………………………………………………………… …………… GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN: …… ……………………………………………………………………… .…………… GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt Mục lục CHƢƠNG TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY 2.1: Phƣơng án 11 2.1.1 Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp .11 2.1.1.2 MBA liên lạc 12 2.1.2 Chọn loại công suất định mức máy biến áp 13 2.1.2.1 MBA cuộn dây sơ đồ MF-MBA 13 2.1.2.2 MBA tự ngẫu 13 2.3.1 Tính toán tốn thất điện máy biến áp 17 2.3.1.1 Tính tổn thất điện MBA cuộn dây .17 2.3.1.2 Tính tổn thất điện MBA tự ngẫu 18 2.2 Phƣơng án 2: 19 2.2.1 MBA liên lạc 20 2.2.1.1 MBA cuộn dây sơ đồ MF-MBA 21 2.2.1.2 MBA tự ngẫu 21 2.2.B Tính toán tốn thất điện máy biến áp 26 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 28 3.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 28 3.1.1 Phương án 28 3.1.2 Phương án .28 3.2 Tính toán kinh tê, kỹ thuật Chọn phƣơng án tối ƣu .29 3.2.1 Các tiêu kinh tế phương án 29 3.2.2 Các tiêu kinh tế phương án 31 3.3 So sánh tiêu kinh tế, kỹ thuật Chọn phƣơng án tối ƣu 32 CHƢƠNG TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 33 4.1.Chọn điểm ngắn mạch 33 4.2 Lập sơ đồ thay 34 4.3.Tính dòng ngắn mạch theo điểm ngắn mạch 36 GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt 4.3.1.Điểm ngắn mạch N1 36 4.3.2.Điểm ngắn mạch N2 38 4.3.3.Điểm ngắn mạch N3 40 4.3.4.Điểm ngắn mạch N3’ 42 4.3.5Điểm ngắn mạch N4 42 CHƢƠNG 5.CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 44 5.1.Tính dòng điện làm việc dòng điên cƣỡng 44 5.1.1 Cấp điện áp 220 kV 44 5.1.2 Cấp điện áp 110 kV 45 5.1.3 Cấp điện áp 6KV 46 5.2 Chọn máy cắt Dao cách ly 47 5.2.1 Chọn máy cắt 47 5.2.2.Chọn dao cách ly 48 5.2.2.1 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt 48 5.3.Chọn dẫn cứng đầu cực máy phát 52 5.3.1.Chọn loại tiết diện dẫn cứng 52 5.3.2.Kiểm tra ổn định nhiệt 53 5.3.3.Kiểm tra ổn định động 53 5.3.4.Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 54 5.3.5.Chọn sứ đỡ dẫn cứng 55 5.4 Chọn dẫn mềm 56 5.4.1 Chọn góp cấp điện áp 220(kV) 57 5.4.2.Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 58 5.4.2 Chọn góp cấp điện áp 110(kV) 59 5.5.Chọn cáp chọn kháng điện đƣờng dây 62 5.5.1.Chọn hệ thống cáp cho phụ tải địa phương 62 5.5.2.Chọn kháng điện đường dây 63 5.6.Chọn máy biến áp đo lƣờng 67 5.6.1 Máy biến điện áp BU 67 5.6.2.Máy biến dòng điện BI .69 5.7.Chọn chống sét van 72 CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DUNG 74 GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt 6.1.Chọn sơ đồ nối điện tự dùng 74 6.2.Chọn máy biến áp tự dùng 75 6.2.1.Chọn máy biến áp tự dùng cấp (0,4kV) 75 6.3.Chọn khí cụ điện tự dùng 75 6.3.3 Chọn aptomat cầu dao mạch tự dùng phía hạ áp 75 7.2 Giới thiệu phần mềm matlab/Simulink thư viện SimPowerSystems 80 7.2.1.Phần mềm Matlab/Simulink 80 7.2.1.2.SIMULINK 80 7.2.2.Thư viện SIM POWER SYSTEMS 81 7.2.2.1.Thư viện Sim power systems: 81 7.4 Mô Pin mặt trời 86 7.4.1 Xây đựng mô hình Pin tổng quát 86 7.4.2 Kết mô Pin Mặt trời 87 Nhận xét: 101 GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt 88 Hinh 7-12: Mô pin mặt trời Trình tự:  Các khối: Hinh 7-13: Khối cường độ xạ Nội Dung: Tạo tín hiệu thay đổi với thời gian ấn định 89 Hinh 7-13b: khối cường độ xạ Nội Dung: Hiển thị số giá trị đầu vào Hình 7-14: Khối V_PV Nội dung: Chuyển đổi tín hiệu đầu vào Simulink vào nguồn điện áp tương đương Việc tạo điện áp điều khiển tín hiệu đầu vào khối 90 Hình 7-15: Mô Phỏng Pin mặt trời Hình 7-16: Khối RS Nội Dung: Thực loạt chi nhánh yếu tố RLC 91 Hình 7-17: Khối I_PV Nội Dung: Khối đo lường Lý tưởng Hình 7-18: Khối Gain 92 Hình 7-19: Khối Cộng Nội Dung: Là khối thực phép tính cộng thêm, trừ Simulink Hình 7-20: Khối nhân Nội dung: Thực phép nhân Simulink  Mô công thức Iph_array 93 Hinh 7-21: Mô công thức Iph_array Gồm khối: Khối cộng, Khối nhân, Khối số, Khối Gain, Khối Biến số  Mô Điốt Hình 7-22 Mô Hình 7-22 Mô Điốt Gồm khối: Khối số, Khối nhân, Khối cộng, Khối biến số 94  Khối hiển thị: -Trực tiếp: -Xuất ra: Hình 7-23: Khối hiển thị 95 7.4.3.Kết mô phỏng: Tại Tc=30oC Hinh 7-24: Đầu vào cường độ xạ Hình 7-25: Đặc tính I_V cường độ xạ khác 96 Hình 7-26: Đặc tính P_V cường độ xạ khác Tại 50oC: Hinh 7-27: Đầu vào cường độ xạ 97 Hình 7-28: Đặc tính I_V cường độ xạ khác Hình 7-29: Đặc tính P_V cường độ xạ khác Tại 75oC 98 Hinh 7-30: Đầu vào cường độ xạ Hình 7-31: Đặc tính I_V cường độ xạ khác 99 Hình 7-32: Đặc tính P_V cường độ xạ khác Tại 100oC Hinh 7-33: Đầu vào cường độ xạ 100 Hình 7-34: Đặc tính I_V cường độ xạ khác Hình 7-35: Đặc tính P_V cường độ xạ khác 101 Đƣờng đặc tính P_V Nhiệt độ khác Lamda=1000W/m2 Hình 7-36: Đặc tính P_V theo nhiệt độ Nhận xét: - Đầu vào cường độ xạ tăng theo thời gian giống nhiệt độ khác - Cường độ xạ lớn dòng Cường độ dòng điện tăng Ở nhiệt độ khác nhau, Cường độ Dòng điện điểm kết thúc có độ lớn tỉ lệ thuận với nhiệt độ Điểm công suất cực đại tỉ lệ thuận với cường độ xạ Điểm công suất cực đại tỉ lệ thuận với nhiệt độ làm việc Điện áp Làm đầu tỉ lệ thuận với nhiệt độ làm việc Ngoài ta mô đặc tính Pin Mặt Trời việc mô Khối VT_array, Isat_array 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Hòa, Hướng dẫn thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp Hà Nội: NXB KHKT, 2009 [2] Huan-Liang Tsai, Ci-Siang Tu, and Yi-Jie Su, Development of Generalized Photovoltaic Model Using MATLAB/SIMULINK Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2008 WCECS 2008, October 22 - 24, 2008, San Francisco, USA ... Bảng 1.4: Công suất phụ tải địa phương t (h) 0-5 5-8 8-1 4 1 4-1 9 1 9-2 4 PUF%(t)PW SUF (t)MVA 95 14,08 85 12,60 100 14,82 85 12,60 80 11,86 8-1 4 1 4-1 9 1 9-2 4 70 57,93 85 70,34 85 70,34 t  (0  5) ... SVTH: Phạm Xuân Đạt Hình 7-2 9: Đặc tính P_V cường độ xạ khác nhau…………………………96 Hinh 7-3 0: Đầu vào cường độ xạ…………………………………………… …97 Hình 7-3 1: Đặc tính I_V cường độ xạ khác nhau………………………….97 Hình 7-3 2:... lãng phí đầu tư không hiệu Sinh viên Phạm Xuân Đạt GVHD : TS.Vũ Hoàng Giang SVTH: Phạm Xuân Đạt LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Vũ Hoàng Giang- người trực tiếp hướng dẫn định hướng