Đồ án Hệ thống điện TranTienDat

Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHUN ĐỀ: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN NHẤT TÙNG Sinh viên thực : TRẦN TIẾN ĐẠT Ngành : CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN Khoa : HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp : Đ5H3 Khóa : 2010 – 2015 Hà Nội, tháng năm 2015 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện LỜI MỞ ĐẦU Trong trình cơng nghiệp hóa đại hóa ngành lượng ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng lương ngày tăng cao ưu tiên phát triển hàng đầu Tuy nhiên, nguồn lượng mà người khai thác phổ biến trở nên khan hiếm, trở thành vấn đề lớn giới Năng lượng điện nhà máy điện phần thiếu ngành lượng Cùng với phát triển ngành lượng, việc xây dựng nhà máy điện, hòa vào hệ thống điện nâng cao tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ Hỗ trợ có cố nhà máy đó, nâng cao chất lượng điện năng, công suất truyền tải, giảm tổn thất công suất điện năng, nâng cao ổn định hệ thống đáp ứng tiêu kinh tế kĩ thuật đề ngành lượng Sau học xong chương trình đào tạo ngành hệ thống điện, em giao nhiệm vụ thiết kế luận văn tốt nghiệp gồm phần có nội dung: Phần – Đề tài: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện, gồm tổ máy với công suất tổ máy 60 MW cung cấp cho phụ tải địa phương cấp 10,5 kV, phụ tải cấp điện áp trung 110 kV phát hệ thống qua đường dây kép dài 25 km Gồm chương: + Chương 1: Tính toán phụ tải chọn sơ đồ nối dây + Chương 2: Tính tốn chọn máy biến áp + Chương 3: Tính tốn kinh tế - kĩ thuật, chọn phương án nối điện tối ưu + Chương 4: Tính tốn ngắn mạch + Chương 5: Chọn khí cụ điện dây dẫn + Chương 6: Tính tốn điện tự dùng nhà máy Phần – Chun đề: Tính tốn ổn định cho nhà máy điện thiết kế Gồm chương: + Chương 7: Tính tốn ổn định tĩnh + Chương 8: Tính tốn ổn định động GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo trường Đại Học Điện Lực, đặc biệt thầy, cô khoa Hệ Thống Điện dìu dắt, trang bị kiến thức quý báu cho em suốt trình học tập trình làm luận văn tốt nghiệp giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Đặc biệt nữa, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Nguyễn Nhất Tùng tận tình giúp đỡ hướng dẫn em suốt trình thiết kế luận văn tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Trần Tiến Đạt GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện ĐỀ TÀI PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN I Số liệu ban đầu Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ máy PđmF = 60 MW Hệ số tự dùng αTD = 11,7%, cosφ = 0,85 Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải hạ áp, trung áp phát hệ thống Phụ tải cấp điện áp máy phát UMPĐ (10,5 kV) Pmax = 16 MW, cosφ = 0,86 Gồm kép công suất MW, dài km, biến thiên phụ tải ghi bảng Tại địa phương dùng máy cắt hợp có dòng điện định mức Icắt = 21 kA, tcắt = 0,7 giây cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70 mm2 Phụ tải cấp điện áp trung UT (110kV) Pmax = 120 MW, cosφ = 0,86 Gồm kép x 60 MW có biến thiên phụ tải ghi bảng Nhà máy liên lạc với hệ thống điện đường dây kép 220 kV dài 25 km Hệ thống có cơng suất (khơng kể nhà máy thiết kế): SđmHT = 5000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống X*HT = 0,85, cơng suất dự phòng hệ thống: SdtHT = 150 MVA Cơng suất tồn nhà máy Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp tồn nhà máy Giờ PUF(%) 0÷6 80 6÷9 80 9÷12 70 12÷16 80 16÷20 100 20÷22 90 22÷24 80 PUT(%) 90 80 90 90 90 80 80 PTNM(%) 80 80 90 100 100 90 90 PHẦN 2: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐÃ THIẾT KẾ Tính toán ổn định tĩnh, ổn định động, thời gian cắt tới hạn góc cắt tới hạn nhà máy thiết kế GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện MỤC LỤC PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1 Lựa chọn máy phát điện cho nhà máy nhiệt điện 1.2 Tính tốn phụ tải cân công suất .2 1.2.1 Cơng suất phát tồn nhà máy 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp nhà máy .4 1.2.4 Đồ thị công suất phát hệ thống 1.3 Đề xuất phương án nối điện .9 1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất phương án nối điện 1.3.2 Các phương án nối điện 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14 2.1 Tính tốn cho phương án 14 2.1.1 Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp 14 2.1.2 Chọn máy biến áp 15 2.1.3 Kiểm tra điều kiện tải máy biến áp có cố .17 2.1.4 Tính tốn tổn thất điện máy biến áp 21 2.2 Tính tốn cho phương án 23 2.1.5 Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp 23 2.1.6 Chọn máy biến áp 24 2.1.7 Kiểm tra điều kiện tải máy biến áp có cố .25 2.1.8 Tính tốn tổn thất điện máy biến áp 31 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KINH TẾ – KĨ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN TỐI ƯU 33 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối .33 3.1.1 Chọn thiết bị phân phối cho phương án 33 3.1.2 Chọn thiết bị phân phối cho phương án 34 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện 3.2 Tính tốn kinh tế – kĩ thuật, chọn phương án tối ưu 35 3.1.3 Khái quát chung .35 3.1.4 Tính tốn cụ thể cho phương án 37 3.1.5 Chọn phương án tối ưu 39 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 40 4.1 Chọn điểm ngắn mạch 40 4.2 Lập sơ đồ thay 41 4.1.1 Tính điện kháng cho phần tử 41 4.1.2 Tính dòng ngắn mạch .43 CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 54 5.1 Tính tốn dòng cưỡng cấp điện áp 54 5.1.1 Các mạch phía điện áp cao 220 kV 54 5.1.1 Các mạch phía điện áp trung 110 kV .55 5.1.2 Các mạch phía cấp điện áp máy phát 10,5 kV .56 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly 57 5.2.1 Chọn máy cắt điện 57 5.2.2 Chọn dao cách ly 58 5.3 Chọn cứng đầu cực máy phát 59 5.3.1 Chọn loại tiết diện .59 5.3.2 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch 60 5.3.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 62 5.3.4 Chọn sứ đỡ .62 5.4 Chọn góp, dẫn mềm 64 5.4.1 Chọn góp, dẫn mềm cấp 220 kV 65 5.4.2 Chọn góp, dẫn mềm cấp 110 kV 68 5.5 Chọn cáp kháng điện đường dây 71 5.5.1 Chọn cáp 71 5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 74 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện 5.5.3 Chọn máy cắt .81 5.6 Chọn máy biến áp đo lường 82 5.6.1 Chọn máy biến dòng điện .82 5.6.2 Máy biến điện áp 85 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN ĐIỆN TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY 88 6.1 Sơ đồ cung cấp điện tự dùng .88 6.2 Tính tốn chọn thiết bị điện, khí cụ điện tự dùng 89 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp điện áp tự dùng 6,3 kV 89 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp điện áp tự dùng 0,4 kV 90 6.2.3 Chọn máy cắt, dao cách ly tự dùng cấp điện áp máy phát 10,5 kV .90 6.2.4 Chọn máy cắt tự dùng cấp điện áp 6,3 kV .92 6.2.5 Chọn aptomat cho mạch tự dùng phía hạ áp 0,4 kV 93 PHẦN 2: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TĨNH 96 7.1 Lập sơ đồ thay 96 7.1.1 Các thơng số tính tốn 96 7.1.2 Sơ đồ thay 96 7.2 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản .100 7.3 Tính suất điện động lập đường đặc tính cơng suất 106 7.3.1 Xác định suất điện động E’ 107 7.3.2 Xác định tổng trở riêng, tổng trở tương hỗ nhà máy .107 7.3.3 Phương trình đặc tính công suất 108 7.3.4 Tính cơng suất tuabin P0 108 7.4 Xác định hệ số dự trữ 109 CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG 110 8.1 Lập đặc tính cơng suất cho chế độ .110 8.1.1 Trước xảy ngắn mạch .110 8.1.2 Trong xảy ngắn mạch .111 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện – Đại Học Điện Lực Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Điện 8.1.3 Sau xảy ngắn mạch 113 8.2 Xác định góc cắt tới hạn .116 8.2.1 Xác định miền cắt tới hạn 116 8.2.2 Tính góc cắt tới hạn 116 8.2.3 Tính thời gian cắt tới hạn .118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện 109 Luận Văn Tốt Nghiệp 7.4 Xác định hệ số dự trữ Độ dự trữ ổn định nhà máy tính theo cơng thức: P max  P 100  9, 402  4, 497 100  109,073% K  I dt P 4, 497 Như vậy, với độ trữ ổn định trên, nhà máy đảm bảo làm việc bình thường với biến động thường xuyên thông số chế độ GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện 110 Luận Văn Tốt Nghiệp CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐỘNG Ổn định động khả hệ thống điện trì đồng sau trải qua kích động lớn máy phát điện lớn, đường dây truyền tải quan trọng hay phụ tải lớn…Trong chương này, ta tính tốn ổn định động nhà máy xảy ngắn mạch pha lộ đường dây nối nhà máy với hệ thống Các bước tính tốn: + Lập đặc tính cơng suất cho chế độ: trước, sau xả ngắn mạch + Từ đặc tính cơng suất, ta tính: - Xác định góc cắt tới hạn - Xác định thời gian cắt tới hạn 8.1 Lập đặc tính cơng suất cho chế độ 8.1.1 Trước xảy ngắn mạch Trong phần tính tốn ổn định tĩnh, ta xác định đặc tính cơng suất trước xảy ngắn mạch là: PI  1,551  7,851.sin    3, 2o  Với: + PImax  9, 402   86,8o + P  4, 497   18,836o GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 111 8.1.2 Trong xảy ngắn mạch Sơ đồ: Hình 8.1: Sơ đồ tính toán ổn định động xảy N(3) đường dây nối NMĐ với HT Với Z - tổng trở ngắn mạch pha, với ngắn mạch pha đối xứng Z  Khi ta có sơ đồ thay thế: N(3) 19 j0,036 33 -0,003+j0,108 E' 32 0,36+j0,225 34 1,719+j1,143 Hình 8.2: Sơ đồ thay tính tốn ổn định động Biến đổi sơ đồ từ (32,33,34)  Y(45, 46, 47) , ta tính được: Z Z Z Z  0,36  j.0, 225  0,003  j.0,108 32 33  45 Z  Z  Z 0,36  j.0, 225  0,003  j.0,108  1, 719  j.1,143 32 33 34  0,006  j.0,018  Z Z  0, 003  j.0,108 1,719  j.1,143 33 34  46 Z  Z  Z 0,36  j.0, 225  0,003  j.0,108  1,719  j.1,143 32 33 34  0,003  j.0,088  GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Z Luận Văn Tốt Nghiệp 112 Z Z  0,36  j.0, 225 1,719  j.1,143 32 34  47 Z  Z  Z 0,36  j.0, 225  0,003  j.0,108  1, 719  j.1,143 32 33 34  0, 297  j.0,173  Ta sơ đồ sau: 45 0,006+j0,018 19 j0,036 46 0,003+j0,088 E' (3) N 47 0,297+j0,173 Tiếp tục biến đổi sơ đồ : Z 48  Z  Z  j.0,036  0,006  j.0,018  0,006  j.0,054 19 45 Ta : 48 0,006+j0,054 46 0,003+j0,088 E' (3) N 47 0,297+j0,173 Biến đổi tiếp ta tính tổng trở tương đương: Z Z 48 47  Z 48 47 46 Z  Z 46 td 48 47  0, 006  j.0,054   0, 297  j.0,173  0,003  j.0,088  0, 014  j.0,136  0,006  j.0,054  0, 297  j.0,173 Z / /Z Z  Z  Phương trình đặc tính cơng suất Tổng trở riêng: ZII  Z  0, 014  j.0,136  0,13784,123 td 11  II  90o  84,123o  5,887o 11 Phương trình đặc tính cơng suất trường hợp cố ngắn mạch: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 113   E' PII  sin  II 11 ZII 11 Trong đó: + ZII : tổng trở riêng hệ thống nhà máy 11 +  II : góc tổng trở ZII 11 11 Như ta tính được: 1, 2642 P  sin 5,887o  0,947 II 0,173 8.1.3 Sau xảy ngắn mạch Sau xảy ngắn mạch, đường dây nối nhà máy với hệ thống vận hành lộ, lộ lại tách xử lỹ cố tổng trở đường dây tăng lên gấp đôi Sơ đồ thay thế: 49 0,008+j0,02 37 -0,011+j0,149 E' U=1 50 -j57,143 51 -j57,143 35 0,482+j0,333 39 0,778+j0,545 Hình 8.3: Sơ đồ thay trường hợp sau xảy cố ngắn mạch Với: Z 49  Z  0,008  j.0, 02 d Z  Z  X   j.57,143 50 51 b Biến đổi sơ đồ: Z Z  j.57,143  0, 482  j.0,333 Z  51 35   0, 488  j.0,331 52 Z  Z  j.57,143  0, 482  j.0,333 51 35 Biến đổi Y(49,37,52)  (53,54,55) ta có: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 114 Z Z Z  Z  Z  49 52 53 49 52 Z 37  0,008  j0,02  0, 488  j.0,331   0,008  j0, 02   0, 488  j.0,331 0,011  j.0,149  0,58  j.0,363 Z Z Z  Z  Z  37 52 54 37 52 Z 49  0,011  j.0,149  0, 488  j.0,331   0,011  j.0,149  0, 488  j.0,331 0,008  j0,02  2,511  j.4,028 Z Z Z55  Z  Z  37 52 37 49 Z 52  0,011  j.0,149  0, 008  j0,02   0,011  j.0,149   0,008  j0,02  0, 488  j.0,331  0, 006  j.0,173 Ta sơ đồ: 55 -0,006+j0,173 E' U=1 50 -j57,143 53 0,58+j0,363 54 2,511+j4,028 39 0,778+j0,545 Tiếp tục biến đổi: Z Z  j.57,143  0,58  j.0,363 Z  50 53   0,587  j.0,359 56 Z  Z  j.57,143  0,58  j.0,363 50 53 Z Z  2,511  j.4, 028  0, 778  j.0,545  0,624  j.0,502 Z57  54 39  Z Z 2,511  j.4,028  0,778  j.0,545 54 39 Ta sơ đồ thay đơn giản trường hợp sau cố: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 115 55 -0,006+j0,173 E' U=1 56 0,587+j.0,359 57 0,624+j.0,502 Hình 8.4: Sơ đồ thay đơn giản trường hợp sau xảy cố ngắn mạch  Phương trình đặc tính cơng suất Tổng trở riêng: Z Z  0,006  j.0,173  0,587  j.0,359  0, 024  j.0,149 ZIII  55 56  11 Z55  Z56  0,006  j.0,173   0,587  j.0,359   0,15180,956  III  90o  80,956o  9,044o 11 Tổng trở tương hỗ hệ thống nhà máy: ZIII  Z55  0,006  j.0,173  0,17391,986 12  III  90o  91,986o  1,986o 12 Phương trình đặc tính cơng suất sau xảy cố ngắn mạch:    E' PIII E'.U III sin   sin     III  III III  11 Z 12  Z 11 12 Trong đó: + ZIII : tổng trở riêng hệ thống nhà máy 11 + ZIII : tổng trở tương hỗ hệ thống nhà máy 12 +  III : góc tổng trở ZIII 11 11 +  III : góc tổng trở ZIII 12 12 Ta tính được: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 116 1, 264  1, 264.1 PIII  sin 9,044o  sin   1,986o 0,151 0,173  P  1, 663  7,306.sin   1,986o III     Như vậy, ta xác định đường đặc tính cơng suất tính tốn ổn định động với trường hợp trước, sau xảy cố ngắn mạch ba pha lộ đường dây nối nhà máy với hệ thống tương ứng là: + P  1,551  7,851.sin   3, 2o I   + P  0,947 II + P  1,663  7,306.sin   1,986o III   8.2 Xác định góc cắt tới hạn 8.2.1 Xác định miền cắt tới hạn Do hạn chế vận hành sau cố, công suất cân trục máy phát là: P  PIII Hay: 4, 497  1,663  7,306.sin   1,986o    sin   1,986o  0,388   n  arcsin(0,388)  1,986o  22,830o  1,986o  20,844o  o o o m  180  20,844  159,156 Vậy miền cắt tới hạn là:   20,844o      159,156o n m 8.2.2 Tính góc cắt tới hạn Từ phương trình đặc tính công suất trường hợp trên, ta vẽ đường đặc tính sau: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện 117 Luận Văn Tốt Nghiệp Hình 8.5: Đặc tính cơng suất trường hợp Trong đó: + P : đặc tính cơng suất tuabin + P : đặc tính cơng suất trước cố I + PII : đặc tính cơng suất cố + PIII : đặc tính cơng suất sau cố Góc cắt tới hạn góc đảm bảo cân diện tích tăng tốc diện tích hãm tốc: Ftt  F ht Tất góc đổi từ độ đơn vị radial Đổi góc đơn vị radial, ta có:    18,836o  18,836  0,329 rad 180    159,156o  159,156  2,778 rad gh 180   III  1,986o  1,986  0,035 rad 180 12 Từ đồ thị đặc tính cơng suất hình 8.5 ta tính được: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện cgh Ftt   cgh (P0  PIImax )d  0,329   (4, 497  0,947)d  3,55.cgh  1,168 0,329 2,778 Fht  Luận Văn Tốt Nghiệp 118 2,778 (PIII  P0 )d  cgh  [1,663  7,306.sin    0,035   4, 497]d cgh 2,778   [ 2,834  7,306.sin    0, 035 ]d cgh      2,834 2, 778  cgh  7,306  cos  2, 778  0,035   cos cgh  0,035      0,958  2,834.cgh  7,306.cos cgh  0,035  Để đảm bảo cân diện tích tăng tốc hãm tốc, đó:  3,55.cgh  1,168  0,958  2,834.cgh  7,306.cos cgh  0,035   0, 716.cgh  0, 21  7,306.cos cgh  0,035    cgh  1, 425 rad = 81,646o Như góc cắt giới hạn: cgh = 81,646o  m  159,156o Điều phù hợp với điều kiện ổn định động, cắt ngắn mạch thời điểm tạo nên Ftt  F Khi nhà máy làm việc ổn định với chế độ ht 8.2.3 Tính thời gian cắt tới hạn Để xác định thời gian cắt ngắn mạch giới hạn ta cần giải phương trình mơ tả chuyển động roto máy phát trình độ Phương trình có dạng: Tj  d 2(t) dt  Po  Pc (t) Trong đó: + Tj : số qn tính roto + (t) : góc lệch sức điện động máy phát với trục chuyển động với tốc độ đồng + Po : công suất tuabin máy phát máy điện GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 119 + Pc (t) : công suất điện máy phát điện Trong công thức trên, tất đại lượng dạng tương đối Hằng số Tj tính theo cơng thức sau: Tj  2,74.GD n 106.Scb n F Trong đó: + n: số vòng quay roto máy phát điện, với máy phát tuabin hơi, n  3000 vòng/phút + n F : số tổ máy phát nhà máy + G: trọng lượng roto + D: đường kình roto + GD : tra sổ tay kỹ thuật điện Với máy phát tuabin TBΦ – 60 – ta tra GD  13 T.m Vậy ta tính được: Tj  2,74.13.30002 106.100  12,823 Ta giải phương trình vi phân phương pháp phân đoạn liên tiếp Chọn t  0,03 giây Hệ số gia tốc: K  360.f 360.50 t  0,032  1, 263 Tj 12,823 + Phân đoạn 1: t1  t  t   0,03  0,03 s P0  P0  PII  4, 497  0,947  3,55 1  K P0 3,55  1, 263  2, 242o 2 Góc 1 cuối phân đoạn là: 1  0  1  18,836o  2, 242o  21,078o + Phân đoạn 2: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện 120 Luận Văn Tốt Nghiệp t  t1  t  0,03  0,03  0,06 s PI  P0  3,55  const 2  1  K.PI  2, 242o  1, 263.3,55  6,726o Góc 2 cuối phân đoạn là:   1  2  21, 078o  6, 726o  27,804o + Phân đoạn 3: t  t  t  0,06  0,03  0,09 s PII  P0  3,55  const 3    K.PII  6, 726o  1, 263.3,55  11, 21o Góc 3 cuối phân đoạn là: 3  2  3  27,804o  11, 21o  39,014o + Phân đoạn 4: t  t  t  0, 09  0,03  0,12 s PIII  P0  3,55  const 4  3  K.PIII  11, 21o  1, 263.3,55  15,694o Góc 4 cuối phân đoạn là:   3  4  39,014o  15,694o  54,708o + Phân đoạn 5: t  t  t  0,12  0,03  0,15 s PIV  P0  3,55  const 5    K.PIV  15,694o  1, 263.3,55  20,178o Góc 5 cuối phân đoạn là: 5    5  54,708o  20,178o  74,886o + Phân đoạn 6: t  t  t  0,15  0,03  0,18 s PV  P0  3,55  const 6  5  K.PV  20,178o  1, 263.3,55  24,662o Góc 6 cuối phân đoạn là: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện Luận Văn Tốt Nghiệp 121 6  5  6  74,886o  24, 662o  99,548o Ta có bảng kết sau: Bảng 8.1: Kết tính góc δ phân đoạn Phân đoạn t (s) Δδi (độ) 0 0,03 2,242 0,06 6,726 0,09 11,21 0,12 15,694 0,15 20,178 0,18 24,662 δi (độ) 18,836 21,078 27,804 39,014 54,708 74,886 99,548 Đồ thị biểu diễn góc δ theo thời gian t sau: Hình 8.6: Đồ thị góc δ theo thời gian t Từ đồ thị ta thấy ứng với cgh = 81,646o có t cgh = 0,158 giây GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện 122 Luận Văn Tốt Nghiệp Như vậy, có ngắn mạch pha đầu lộ đường dây nối nhà máy với hệ thống Muốn nhà máy hoạt động ổn định phải cắt nhanh ngắn mạch trước thời gian t cat = 0,158 giây với góc cắt cat = 81,646o GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt Khoa Hệ Thống Điện 123 Luận Văn Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện, Nhà xuất KH&KT, 2006 PGS.TS Phạm Văn Hòa, Th.S Phạm Ngọc Hùng: Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp, Nhà xuất KH&KT, 2006 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trần Tiến Đạt ... Sơ đồ nối điện phương án 10 Hình 1.8: Sơ đồ nối điện phương án 11 Hình 1.9: Sơ đồ nối điện phương án 12 Hình 1.10: Sơ đồ nối điện phương án .13 Hình 2.1: Sơ đồ. .. Hình 5.5: Sơ đồ thay ngắn mạch chọn kháng điện đường dây 75 Hình 5.6: Sơ đồ cấp điện từ điện kháng kép 78 Hình 5.7: Sơ đồ thay tính tốn điện kháng kép .79 Hình 5.8: Sơ đồ nối dây... tồn hệ thống (SHT = 5000 MVA) 1.3 Đề xuất phương án nối điện 1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất phương án nối điện Chọn sơ đồ nối điện khâu quan trọng việc tính tồn thiết kế nhà máy điện Các phương án