Phân tích nguồn và phụ tải cung cấp

Trong thiết kế này gồm có các nhà máy, nhà máy thuỷ điện có hai tổ máy, công suất đặt mỗi tổ là 120MW và một nhà máy nhiệt điện có ba tổ máy, công suất đặt mỗi tổ là 100MW. Việc khảo sát và phân tích nguồn là một vấn đề quan trọng trong công việc thiết kế mạng lưới điện khu vực, bởi ảnh hưởng đến kinh tế cũng như yêu cầu về kỹ thuật của mạng điện được thiết kế. Hai nhà máy hoạt động với công suất khá lớn khoảng cách giữa hai nhà máy không xa lắm ( Khoảng 150Km ). Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện là: Tiết kiệm được nhiên liệu nguồn năng lượng chủ yếu là nước. Công tác quản lý vận hành không nhiều, lượng điện tự dùng tương đối thấp nhưng đảm bảo an toàn mở máy cao, khả năng tự động hoá cao, làm việc theo mùa, phụ tải trong năm không thay đổi, tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng một nhà máy rất lớn, nhà máy thuỷ điện thường được mang phụ tải nhọn đầu. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là: Tiêu tốn nhiên liệu và nhân công quản lý vận hành nhiều (Kể cả khai thác vận chuyển than), điện tự dùng nhiều hơn thuỷ điện, mức dảm bảo khi vận hành nhiều hơn, thời gian mở máy chậm và hiệu suất thấp hơn so với thuỷ điện. Từ việc phân tích nguồn cùng với khảo sát các phụ tải cung cấp ở đồ án này có tất cả 10 phụ tải đều loại I Với phụ tải trên các phụ tải 1,2,3,5 và 6 gần nhà máy thuỷ điện nên ta để nhà máy thuỷ điện phát công suất đến các phụ tải này. Còn lại các phụ tải 4,7,8,9 và 10 gần nhà máy nhiệt điện nên để nhà máy nhiệt điện phát công suất đến các phụ tải này, Ngoài ra trong việc thiết kế căn cứ vào loại phụ tải để đưa ra tuyến đường dây sao cho hợp lý, phù hợp đòi hỏi về kỹ thuật cũng như kinh tế cần thiết bởi ở đây đều là phụ tải loại I rất quan trọng, nếu ngừng cung cấp điện thì gây thiệt hại nhiều về nền kinh tế quốc dân, gây hư hỏng thiết bị và sản phẩm. Do đó trong công việc thiết kế căn cứ vào đây để ta đưa ra phương án sao cho đảm bảo các chỉ tiêu ban đầu.

Chơng I Phân tích nguồn và phụ tải cung cấp Trong thiết kế này gồm có các nhà máy, nhà máy thuỷ điện có hai tổ máy, công suất đặt mỗi tổ là 120MW và một nhà máy nhiệt điện có ba tổ máy, công suất đặt mỗi tổ là 100MW. Việc khảo sát và phân tích nguồn là một vấn đề quan trọng trong công việc thiết kế mạng lới điện khu vực, bởi ảnh hởng đến kinh tế cũng nh yêu cầu về kỹ thuật của mạng điện đợc thiết kế. Hai nhà máy hoạt động với công suất khá lớn khoảng cách giữa hai nhà máy không xa lắm ( Khoảng 150Km ). Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện là: Tiết kiệm đợc nhiên liệu nguồn năng lợng chủ yếu là nớc. Công tác quản lý vận hành không nhiều, lợng điện tự dùng tơng đối thấp nhng đảm bảo an toàn mở máy cao, khả năng tự động hoá cao, làm việc theo mùa, phụ tải trong năm không thay đổi, tuy nhiên vốn đầu t xây dựng một nhà máy rất lớn, nhà máy thuỷ điện thờng đợc mang phụ tải nhọn đầu. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là: Tiêu tốn nhiên liệu và nhân công quản lý vận hành nhiều (Kể cả khai thác vận chuyển than), điện tự dùng nhiều hơn thuỷ điện, mức dảm bảo khi vận hành nhiều hơn, thời gian mở máy chậm và hiệu suất thấp hơn so với thuỷ điện. Từ việc phân tích nguồn cùng với khảo sát các phụ tải cung cấp ở đồ án này có tất cả 10 phụ tải đều loại I Với phụ tải trên các phụ tải 1,2,3,5 và 6 gần nhà máy thuỷ điện nên ta để nhà máy thuỷ điện phát công suất đến các phụ tải này. Còn lại các phụ tải 4,7,8,9 và 10 gần nhà máy nhiệt điện nên để nhà máy nhiệt điện phát công suất đến các phụ tải này, Ngoài ra trong việc thiết kế căn cứ vào loại phụ tải để đa ra tuyến đờng dây sao cho hợp lý, phù hợp đòi hỏi về kỹ thuật cũng nh kinh tế cần thiết bởi ở đây đều là phụ tải loại I rất quan trọng, nếu ngừng cung cấp điện thì gây thiệt hại nhiều về nền kinh tế quốc dân, gây h hỏng thiết bị và sản phẩm. Do đó trong công việc thiết kế căn cứ vào đây để ta đa ra phơng án sao cho đảm bảo các chỉ tiêu ban đầu. 1 Bảng số liệu ban đầu Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pmax(MW) 44 30 26 35 30 42 25 45 32 34 cos () 0,8 0,75 0,85 0,8 0,85 0,9 0,8 0,85 0,9 0,85 Đ/C điện áp T KT T KT KT T T KT T T Loại phụ tải I I I I I I I I I I U thứ cấp(KT) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 T max = 5.000 h Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Hệ số đồng thời K = 1 Tỷ lệ xích : 1Cm = 15 Km 2 Chơng II Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng Việc cân bằng công suất tác dụng, công suất phản kháng trong hệ thống điện là khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống đã cân bằng công suất hay cha. Sau đó định sơ bộ phơng thức vận hành trong các trạng thái cực đại, cực tiểu và sự cố. I. Cân bằng công suất tác dụng. Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện đợc thể hiện qua biểu thức sau: Pf = mP pt + P mđ +P td ++P dt (1) Trong đó : P Pf : Là tổng công suất đặt của nhà máy P pt : Là tổng công suất của các hộ tiêu thụ P mđ : là tổng tổn thất công suất trên đờng dây và máy biến áp. P td : Là tổng công suất tự dùng của nhà máy điện. P dt : Là tổng công suất giữ trữ của hệ thống. m là hệ số đồng thời m = 1 P Pf = 2x120+3x100 = 540MW P pt = 343MW P mđ = (10ữ 18)% P pt = 343MW x 10% = 34,3 MW P dt = 10% (P pt + P mđ ) = 10% ( 343 + 34,3 ) = 37,7 MW Thay vào (1) ta có: 540 = 343 +34,3 +37,7 +P dt P dt = 125 MW Hệ thống không bị thiếu công suất phát khi bị sự cố một tổ máy. II. Cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống là đảm bảo đợc điện áp ở mức bình thờng. vì thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm ảnh hởng đến chất lợng điện áp trong hệ thống điện. Việc cân bằng công suất phản kháng đợc biểu thị bằng biểu thức sau: Q f + Q b = mQ pt + Q B + Q l +Q td +Q dt (2) Trong đó : Q f : Là tổng công suất phản kháng phát ra bởi các máy phát Q f = P f x tg f = 540 x tg(arccos0,85) = 334,66 ( MVAR) 3 mQ pt : Là phụ tải phản kháng cực đại của mạng, có xét đến hệ số đồng thời m ( ở đây m = 1) Q pt = P pt x tg pt = (44+35+25)0,75 + (26+30+45+34)0,62+30x 0,88+(42 32)0,48 = 223,62( MVAR) Q B : là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp của hệ thống. Q B = (8ữ 12)% S pt = (15ữ 20)Q pt Từ đó ta có Q b = 15% Q pt = 17% - 223,62 = 38,015 (MVAR) Q l : Là tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đờng dây với mạch điện 110KV ta có Q c = Q l Q td : Là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống trị số Q td đợc tính bởi công thức Q td = P td x tg td với cos = 0,7ữ 0,8 Lấy cos = 0,7 ta có Q td = 37,7 x1,02 = 38,485 (MVAR) Q dt : Là công suất phản kháng dữ trữ của hệ thống ( Lấy theo công suất lớn nhất của một tổ máy) Q dt = 120 x 0,62 = 74,4 (MVAR) Vậy theo (2) ta có: Q bu = mQ pt + Q B + Q td +Q td - Q f = 223,62 + 38,015 + 38,485 + 74,4 - 334,66 = 39,86 (MVAR) Từ đó ta nhận thấy rằng Q b > 0. Nên ta phải tính toán sơ bộ theo nguyên tắc bù cho những hộ ở xa và có cos thấp cụ thể cho các hộ sau: Hệ số 2, cos = 0,75 bù cos = 0,9 Hệ số 1,4,7 có cos = 0,8 bù đến cos = 0,9 Bảng 2-1 Phụ tải P(MW) Q(MVAR ) cos Q b Q' sb cos' S'(MVA) 1 44 33 0,8 5,72 27,28 0,85 51,77 2 30 26,4 0,75 7,8 18,6 0,85 35,29 3 26 16,12 0,85 2,34 13,78 0,88 29,42 4 35 26,25 0,8 9,29 16,95 0,89 38,89 5 30 18,6 0,85 0 18,6 0,85 35,29 6 42 20,16 0,9 0 20,16 0,85 46,58 7 25 18,75 0,8 3,26 15,49 0,85 29,41 8 45 27,9 0,85 6,3 21,6 0,9 49,92 9 32 15,36 0,9 0 15,36 0,9 35,49 10 34 21,08 0,85 4,76 16,32 0,9 37,71 Q b = 39,4 (MVAR) 4 III. Định sơ bộ chế độ vận hành cho các nhà máy điện. Căn cứ vào số liệu tính toán cân bằng sơ bộ, ta thấy rằng P dt = 125 (MW) > P td = 120 (MW) Do đặc điểm của các nguồn cung cấp nên ở đây ta định phơng thức vận hành cho các nhà máy điện nh sau: A) Chế độ phụ tải cực đại: Để vận hành kinh tế cho hai nhà máy trong hệ thống điện giả thiết rằng ở đây nhà máy thuỷ điện có hồ chứa nớc lớn đảm bảo cung cấp cho hai tổ máy hoạt động. + Lúc phụ tải cực đại công suất yêu cầu là: P yc = P pt + P td + + P td Ta có P pt = 343 (MW) P td = 34,3 (MW) P td 20 ( MW) P yc = 343 + 34,3 + 20 = 397,3 ( MW) Vậy ta chọn phơng thức vận hành 2 tổ thuỷ điện + 2 tổ nhiệt điện. Nhiệt điện cho phát 90% công suất 1 tổ máy P FNĐ = 2 x90% x 100 = 180( MW) Phần còn lại giao cho thuỷ điện phát P FTĐ = 397,3 - 180 = 217,3( MW) Vậy thuỷ điện phát 90,5% công suất mỗi tổ máy. Nh vậy còn một tổ máy của nhà máy nhiệt điện để dự pgòng lạnh. B) Chế độ phụ tải min P pt min = 50% P ptmax Vậy P pt min = 50% x 397,3 = 198,7 (MW) Do đó vận hành của nhà máy nh sau: + Nhà máy nhiệt điện cần phát một tổ máy P NĐmin = 90% x 100 = 90 ( MW) + Phần còn lại giao cho thuỷ điện phát 198,7 - 90 = 108,7 ( MW) và bằng 90,5% công suất của một tổ ( 120 MW) Tóm lại ở chế độ phụ tải min - Nhiệt điện chỉ cần vận hành một tổ máy và bằng 90% công suất - Thuỷ điện chỉ cần vận hành 1 tổ máy và bằng 90,5 công suất Chế độ sự cố Xét ở chế độ cực đại công suất yêu cầu P yc = 397,3 (MW) + Hỏng một tổ máy thuỷ điện theo cực đại thì P yc = 397,3 ( MW) - Tăng công suất của nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện lên đến 100% 100 x 2 + 120 = 320 ( MW) . Vậy còn thiếu 77,3 (MW) - Khởi động tổ máy nhiệt điện dự phòng còn lại 5 + Hỏng một tổ máy nhiệt điện - Tăng cờng công suất nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện lên đến 100% 2 x120 + 100 = 340 ( MW). vậy còn thiếu 57,3 ( MW) - Khởi động tổ máy nhiệt điện dự phòng còn lại. 6 Ta có bảng tổng kết vận hành của 2 nhà máy ở hai chế độ MAX và MIN. Phụ tải nhà máy MAX MIN P f (MW) Số tổ máy làm việc P f ( MW) Số tổ máy làm việc Thuỷ điện 90,5%(2 x120) = 217,3(MW) 2 x 120 90,5%(1 x120) = 108,6(MW) 1 x 120 Nhiệt điện 90 %(2 x100) = 180(MW) 2 x 100 90%(1x100) = 90(MW) 1 x 100 7 Chơng III Dự kiến các phơng án nối dây và so sánh các phơng án về mặt kĩ thuật I.Dự kiến các phơng án. Dựa vào các phơng tiến vận hành sơ bộ trong các chế độ phụ tải để lựa chọn các kết cấu sơ đồ mạng điện cho các phụ tải và đờng dây liên lạc giữa các nhà máy với nhau,trên cơ sở đó ta đa ra các phơng án sao cho phù hợp,đảm bảo đợc yêu cầu cung cấp điện. Kết cấu đơn giản Tính linh hoạt cao Tính kinh tế và độ an toàn tin cậy Căn cứ vào các phụ tải hầu hết đều là phụ tải loại I Căn cứ vào đó ta đa ra 5 phơng án sau : Ph ơng án I 8 Ph ¬ng ¸n II Ph ¬ng ¸n III 9 Ph ¬ng ¸n IV Ph ¬ng ¸n V 10