Đang tải... (xem toàn văn)
Vào cuối thế kỷ 19, các thí nghiệm của nhà bác học người ý Mareoni Gugliehno (1874 – 1937, giải Nobel vật lý năm 1909) đ• cho thấy thông tin vô tuyến có thể thực hiện giữa các máy thu phát ở xa nhau và di động. Thông tin vô tuyến lúc đó chỉ sử dụng m• Morse, m•i cho tới năm 1928 hệ thống vô tuyến truyền thanh mới đuợc thiết lập, thoạt tiên cho cảnh sát. Đến năm 1933 sở cảnh sát Bayone, New jersey mới thiết lập được một hệ thống thoại vô tuyến di động tuơng đối hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới. Hồi đó các thiết bị điên thoại di động rất cồng kềnh, nặng hàng chục kg, đầy tạp âm và rất tốn nguồn do dùng các đèn điện tử tiêu thụ nguồn lớn. Công tác trong dải thấp của băng VHF, các thiết bị này liên lạc được với khoảng cách vài chục dặm. Sau đó quân đội cũng đ• sử dụng thông tin di động để triển khai và chỉ huy chiến đấu có hiệu quả. Các dịch vụ di động trong đời sống như cảnh sát, cứu thuơng, cứu hoả, hànghải, hàng không... Cũng đ• sử dụng thông tin di động để các hoạt động của mình được thuận lợi. Chất lượng thông tin di động hồi đó rất kém. Đó là các đặc tuyến truyền dẫn sóng vô tuyến dẫn đến tín hiệu thu được là một tổ hợp nhiều thành phần của tín hiêu được phát đi, khác nhau cả về biên độ và pha và thời gian giữ chậm. Tổng vec – tơ của các tín hiệu này làm cho đường bao tín hiệu thu được bị thăng giáng mạnh và nhanh. Khi trạm di động hành tiến , mức tín hiệu thu thường bị thay đổi lớn và nhanh làm cho chất lượng đàm thoại bị suy giảm trông thấy. Tất nhiên, tất cả các đặc tính truyền dẫn ấy ngày nay vẫn tồn tại song hồi đó chúng chỉ được chống lại bằng một kỹ nghệ còn trong thời kỳ sơ khai. Trong khi ngày nay công nghệ bán dẫn có thể sử dụng hàng triệu đèn bán dẫn cho việc loại bỏ các ảnh hưởng sấu của đặc tính truyền dẫn thì hồi đó các máy thu phát thường không quá 10 đèn điện tử. Băng tần có thể sử dụng được bởi công nghệ đương thời cho thông tin vô tuyến luôn khan hiếm. Các băng sóng chung và dài đ• được sử dụng cho phát thanh trong khi đó các băng tần số thấp và cao (LF và HF) thì bị chiếm bởi các dich vụ thông tin toàn cầu. Công nghệ ngày đó thì chưa thích hợp để đạt được chất lượng liên lạc cao trên các băng sóng VHF và UHF. Khái niệm về tái dụng tần số đ• được nhận thức song không được áp dụng để đạt được nguời sử dụng cao. Do đó, suốt nhiều năm chất lượng của thông tin di động kém hơn nhiều so với thông tin hữu tuyến do công nghệ không thích hợp và các nhà tổ chức thông tin đ• không sử dụng nổi độ rộng dải tần trên các băng tần số cao.
Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Ch ơng 1 chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho biết hệ số công suất, biểu đồ phụ tải hằng ngày của phụ tải ở các cấp điện áp và cho biết biểu đồ phát công suất hằng ngày của nhà máy. Sau khi tính toán đợc lợng công suất tiêu thụ ở các cấp điện áp, phần công suất trích ra dành cho tự dùng ta lập đợc biểu đồ phụ tải tổng của toàn nhà máy. Căn cứ vào nhiệm vụ phát công suất của nhà máy theo biểu đồ và biểu đồ phụ tải tổng của toàn nhà máy ta sẽ có đợc biểu đồ cân bằng công suất giữa công suất phát của nhà máy và công suất tiêu thụ của phụ tải, trong biểu đồ này chỉ rõ lợng công suất phát thiếu hay đủ cung cấp cho phụ tải của nhà máy đang thiết kế. 1. Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện ngng hơi sẽ thiết kế có công suất 200MW, gồm 4 tổ máy. Mỗi tổ máy sẽ có công suất định mức là 50MW, hệ số công suất của mỗi tổ máy là 0,85 và điện áp định mức là 10,5KV. Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau: Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tơng đối n v/ph S MVA P MW U KV cos I KA x d x d x d TB - 50 - 2 3000 58,824 50 10,5 0,85 5,73 0,135 0,3 1,84 2. Tính toán phụ tải. Dựa vào biểu đồ phụ tải đã cho và áp dụng công thức sau để tính toán: ( ) ( ) S t P t P = % .cos . max 100 trong đó : P(t) là lợng công suất tác dụng ở thời điểm t trong ngày. P%(t) là trị số phần trăm của lợng công suất ở thời điểm t so với giá trị công suất cực đại P max là giá trị công suất cực đại cos là hệ số công suất tơng ứng. 1) Phụ tải cấp điện áp 220 KV(kí hiệu S 220 ). Cho P max = 120MW, cos = 0,8 nên S P MVA max max cos , = = = 120 0 8 150 . Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 4 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 thay số vào ta có : từ 0 đến 6 giờ : S MVA 220 60150 100 90 = = . từ 6 đến 10 giờ : S MVA 220 90150 100 135 = = . từ 10 đến 14 giờ : S MVA 220 100150 100 150 = = . từ 14đến 18 giờ : S MVA 220 80150 100 120 = = . từ 18 đến 24 giờ : S MVA 220 60150 100 90 = = . Biểu đồ phụ tải: 2) Phụ tải cấp điện áp 110 KV(kí hiệu S 110 ). Cho P max = 170MW, cos = 0,8 nên S P MVA max max cos , , = = = 170 0 8 212 5 . thay số vào ta có : từ 0 đến 4 giờ : S MVA 110 60 212 5 100 127 5 = = . , , từ 4 đến 10 giờ : S MVA 110 80 212 5 100 170 = = . , từ 10 đến 18 giờ : S MVA 110 100 212 5 100 212 5 = = . , , từ 18 đến 24 giờ : S MVA 110 70 212 5 100 148 75 = = . , , Biểu đồ phụ tải: 3) Khả năng phát công suất của nhà máy tại từng thời điểm (kí hiệu S NM ). Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 5 (MVA) 0 4 10 18 24 (giờ) 127, 5 148,75 170 212,5 0 6 10 14 18 24 (giờ) 90 120 135 150 (MVA) Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Công suất đặt của nhà máy là S đ = 4 50 0 85 235 294. , , = MVA thay số vào ta có : từ 0 đến 8 giờ : S MVA NM = = 60 235 294 100 141176 . , , từ 8 đến 12 giờ : S MVA NM = = 100 235 294 100 235 294 . , , từ 12 đến 14 giờ : S MVA NM = = 90 235 294 100 211765 . , , từ 14 đến 20 giờ : S MVA NM = = 100 235 294 100 235 294 . , , từ 20 đến 24 giờ : S MVA NM = = 70 235 294 100 164 706 . , , Biểu đồ biểu diễn: 4) Phụ tải tự dùng của nhà máy (kí hiệu S td ) . Công thức tính : S S S t S td NM NM NM = + . .( , , . ( ) )0 4 0 6 trong đó : S td (t) là phụ tải tự dùng tại thời điểm t S NM là công suất đặt của nhà máy S NM (t) là công suất phát ra của nhà máy ở thời điểm t là trị số phần trăm lợng điện tự dùng. ta có : từ 0 đến 8 giờ : S MVA td = + = 8%.235 294 0 4 0 6 141176 235 294 14 306, .( , , . , , ) , từ 8 đến 12 giờ : S MVA td = + = 8%.235 294 0 4 0 6 235 294 235 294 18 824, .( , , . , , ) , từ 12 đến 14 giờ : S MVA td = + = 8%.235 294 0 4 0 6 211765 235 294 17 695, .( , , . , , ) , từ 14 đến 20 giờ : S MVA td = + = 8%.235 294 0 4 0 6 235 294 235 294 18 824, .( , , . , , ) , Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 6 (MVA) 0 8 12 20 24 (giờ) 141,176 164,706 211,765 235,294 14 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 từ 20 đến 24 giờ : S MVA td = + = 8%.235 294 0 4 0 6 164 706 235 294 15 436, .( , , . , , ) , Biểu đồ biểu diễn: 3. Cân bằng công suất . Biểu thức biểu diễn sự cân bằng công suất phát của nhà máy thiết kế và phụ tải tiêu thụ: S NM (t) = S 220 (t) + S 110 (t) + S td (t) + S HT (t) (Bỏ qua tổn thất) trong đó: S NM (t) là công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t S 220 (t) là công suất tiêu thụ của phụ tải phía điện áp cao 220KV tại thời điểm t S 220 (t) là công suất tiêu thụ của phụ tải phía điện áp trung 110KV tại thời điểm t S td (t) là lợng công suất dành cho tự dùng của nhà máy tại thời điểm t S HT (t) là lợng công suất phát vào hay lấy ra từ lợng dự trữ của hệ thống tại từng thời điểm t. Biểu thức có thể viết lại nh sau : S HT (t) = S NM (t) - [S 220 (t) + S 110 (t) + S td (t) ] trong đó vế bên phải là các giá trị đã biết nh vậy ta có thể tính toán đợc lợng công suất phát vào hay lấy ra từ dự trữ của hệ thống. Thành lập bảng cân bằng công suất: 0 ữ 4 giờ 4 ữ 6 giờ 6 ữ 8 giờ 8 ữ 10 giờ 10 ữ 12 giờ 12ữ 14 giờ 14 ữ 18 giờ 18 ữ 20 giờ 20 ữ 24 giờ S 220 (MVA) 90 90 135 135 150 150 120 90 90 S 110 (MVA) 127,5 170 170 170 212,5 212,5 212,5 148,75 148,75 S td (MVA) 14,306 14,306 14,306 18,824 18,824 17,695 18,824 18,824 15,436 S NM (MVA) 141,176 141,176 141,176 235,294 235,294 211,765 235,294 235,294 164,706 S HT (MVA) -90,63 -133,13 -178,13 -88,53 -146,03 -168,43 -116,05 -22,28 -89,48 Biểu đồ biểu diễn tổng: Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 7 (MVA) 0 8 12 20 24 (giờ) 14,306 15,436 17,695 18,824 14 T/gian Phụ tải Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Chú thích các nét vẽ: là đờng biểu diễn công suất phát của nhà máy thiết kế. là đờng biểu diễn lợng công suất dành cho tự dùng của nhà máy. là đờng biểu diễn tổng công suất của lợng tự dùng và phụ tải cấp trung áp 110KV. là đờng biểu diễn tổng công suất của lợng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV và phụ tải cấp cao áp 220KV. Nhận xét: Nhìn vào biểu đồ tổng biểu diễn công suất chung ở trên ta thấy đờng biểu diễn l- ợng công suất phát ra của nhà máy luôn luôn nằm dới đờng biểu diễn tổng công suất của lợng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV và phụ tải cấp cao áp 220KV điều này có nghĩa là nhà máy đang thiết kế không đủ khả năng cung cấp cho toàn bộ phụ tải ở các cấp điện áp và tự dùng của nhà máy. Nh vậy một phần phụ tải sẽ đợc cung cấp từ lợng công suất dự trữ của hệ thống. Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 8 (MVA) 0 8 12 20 24 (giờ) 144 10 18 381,324 231,806 274,306 319,306 323,824 380,195 351,324 257,574 254,186 141,806 184,306 188,824 231,324 167,574 164,706 164,186 141,176 235,294 S NM 211,765 ( S TD + S 220 + S 110 ) Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Ch ơng 2 Vạch sơ đồ và phân tích sơ Bộ các phơng án nối dây Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ, phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, khác nhau về số lợng, dung lợng của máy biến áp, số máy phát ghép bộ với máy biến áp thể hiện tính khả thi, hiệu quả kinh tế và khả năng phát triển trong tơng lai. Dựa vào các số liệu ban đầu, bảng cân bằng công suất và một số nhận xét sau đây để tiến hành vạch các phơng án nối dây có thể : -Nhà máy thiết kế không có phụ tải cấp điện áp máy phát cho nên trong các ph- ơng án nối dây sẽ không có thanh góp máy phát, tất cả sẽ nối theo sơ đồ bộ. -Phụ tải có 2 cấp điện áp là 110 và 220KV trung tính nối đất trực tiếp nên sẽ dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp đó. -Phụ tải ở các cấp điện áp đều có tính chất quan trọng cho nên đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao. - Để sơ đồ thiết bị phân phối không quá phức tạp nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc. Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là S Fđm = 58,824MVA. Theo kết quả tính toán ở chơng 1 ta đã có: - Phụ tải phía cao áp 220KV: S 220max = 150 MVA S 220min = 90 MVA - Phụ tải phía trung áp 110KV: S 110max = 212,5 MVA S 110min = 127,5 MVA - Tự dùng cho nhà máy: S td max = 18,824 MVA S td min = 14,306 MVA Các phơng án nối dây có thể của nhà máy thiết kế, phân tích u, nhợc điểm của từng phơng án. Ph ơng án 1 Sử dụng 2 bộ máy phát - máy biến áp cung cấp trực tiếp cho phụ tải phía trung áp, một phần sẽ đợc cung cấp từ hai máy biến áp liên lạc. Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 9 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Phụ tải trong chế độ cực đại phía trung áp S 110max = 212,5 MVA, với công suất máy phát là 58,824 MVA thì 2 bộ có thể đáp ứng đợc một nửa lợng công suất trong chế độ này, nửa còn lại sẽ đợc phân phối đều cho 2 mạch cuộn trung áp máy biến áp liên lạc. Nh vậy công suất phân bố trong các mạch là xấp xỉ nhau và khá bé, dòng ngắn mạch nhỏ nên công suất định mức của máy biến áp liên lạc và các thiết bị khác nhỏ, nhiều thiết bị có cùng cấp điện áp với nhau nên việc chọn mua thiết bị dễ dàng, vốn đầu t ít, hiệu quả kinh tế cao. Sơ đồ bảo đảm cung cấp điện tin cậy khi có sự cố hay khi cần thao tác sửa chữa, vận hành linh hoạt. Ph ơng án 2 Sơ đồ nối dây Trong sơ đồ này sử dụng một bộ máy phát - máy biến áp cung cấp trực tiếp lên phụ tải 110 KV, dòng công suất ở mạch cuộn trung máy biến áp liên lạc trong chế độ cực đại của phụ tải phía trung áp khá lớn, dòng ngắn mạch khá lớn nên công suất định mức của máy biến áp liên lạc, của thiết bị phân phối trong các mạch máy biến áp sẽ lớn hơn so với phơng án 1. Tuy nhiên phơng án này vận hành khá linh hoạt, cung cấp điện tin cậy. Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 10 HT 220KV 110KV HT 220KV 110KV Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Ph ơng án 3 Phơng án này chỉ dùng 2 máy biến áp tự ngẫu. Ghép 2 máy phát thành sơ đồ khối. Sơ đồ nối dây phơng án này rất đơn giản, thiết bị phân phối điện ít và cùng loại với nhau nhng do công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại lớn, nên công suất làm việc qua mạch cuộn trung áp của máy biến áp rất lớn, dòng ngắn mạch lớn do đó công suất định mức của máy biến áp và các thiết bị điện khác rất lớn, đắt tiền nên phơng án này hiệu quả kinh tế thấp. Về độ tin cậy cung cấp điện của phơng án ta thấy rằng khi có sự cố, hoặc sửa chữa định kì một máy biến áp hoặc một thiết bị phân phối trong các mạch của máy biến áp này thì công suất nhà máy phát ra sẽ giảm đi một nửa, nếu trong lúc sửa chữa mà xảy ra sự cố trong các mạch của máy biến áp còn lại thì phụ tải phía 110KV sẽ không đợc cung cấp điện hoàn toàn. Nh vậy độ tin cậy cung cấp điện của phơng án này là rất kém. Ph ơng án 4 Sơ đồ nối dây: Phụ tải 220KV trong chế độ cực đại không lớn đã có liên lạc với hệ thống. Nên việc bố trí 2 bộ máy phát - máy biến áp bên phía cao áp rõ ràng là ít hiệu quả. Trong khi đó phụ tải phía trung áp 110KV lớn nên công suất truyền tải qua cuộn cao áp và công suất làm việc qua cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc sẽ lớn, dòng ngắn mạch lớn do đó công suất định mức của máy biến áp và các thiết bị cung cấp điện sẽ lớn. Ngoài ra Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 11 HT 220KV 110KV HT 220KV 110KV Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 các máy biến áp bộ 220KV có vốn đầu t cao hơn đáng kể so với 110KV. Hiệu quả kinh tế của phơng án này là rất thấp. Nếu khi đang tiến hành sửa chữa máy biến áp liên lạc hoặc các thiết bị phân phối điện ở các mạch của một máy biến áp liên lạc mà xảy ra sự cố cố trong máy biến áp liên lạc kia sẽ làm cho phụ tải phía 110 KV bị ngừng cung cấp điện hoàn toàn. Độ tin cậy cung cấp điện của phơng án này rất kém, giống với phơng án 3. Qua phân tích sơ bộ ở trên ta thấy phơng án 1 và 2 có nhiều u điểm về hiệu quả kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện còn ph ơng án 3 và 4 có rất nhiều nhợc điểm. Cho nên sẽ lựa chọn phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán so sánh kinh tế tìm phơng án tối u cho nhà máy thiết kế. Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 12 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện - Khoá 40 Ch ơng 3 chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng các phơng án Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Vốn đầu t dành cho máy biến áp chiếm một phần lớn trong trong tổng vốn đầu t xây dựng của nhà máy điện, máy biến áp có công suất càng cao càng đắt tiền. Nh vậy mục đích của chơng này là tính toán chọn lựa đợc số lợng máy biến áp và công suất định mức của chúng sao cho vừa đảm bảo đợc độ tin cậy cung cấp điện, vận hành an toàn, tổn thất điện năng nhỏ nhất và hiệu quả kinh tế đạt cao nhất. 1. Thực hiện tính toán cho phơng án 1 Sơ đồ nối dây: 1) Chọn máy biến áp - Chọn máy biến áp hai cuộn dây: Điều kiện chọn: công suất S Bđm S Fđm điện áp định mức U đm = 110 KV trong đó: S Bđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn. S Fđm là công suất định mức của máy phát điện và S Fđm = 58,824 MVA Tra bảng B3, trang 89 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp là loại: Kiểu S đm (MVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) i o % U N % Giá (VN Đồng) Cao Hạ P o P N T 60 121 10,5 13 5 300 2,6 11,5 1,95.10 9 - Máy biến áp liên lạc: Điều kiện chọn: công suất định mức S Bllđm 1 S Fđm điện áp định mức U đm = 220/110/10,5 KV Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện 13 HT 220KV 110KV
