Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Tính toán cân bằng công suất docx

Đề án tốt nghiệp Tính toán cân bằng công suất CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện. Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW. Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn m ạch ( tính đến thanh cái của hệ thống nối với đường dây ) là 0,65. - Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải: + Phụ tải cấp điện áp máy phát có U đm =10,5kV + Phụ tải điện áp trung có U đm =110kV - Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có U đm =220kV. Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau: + Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay về hệ thống. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại. + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn. Tuy nhiên do đã biết số lượng và công suất củ a từng tổ máy thì do đó chỉ cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tương ứng với các thông số kĩ thuật khác như điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công suất cosϕ, các điện kháng x'd, x''d Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 1 - Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số như sau: Tra trong bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách " Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp " của P.GS. Nguyễn Hữu Khái. Bảng 1 Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối Loại máy kích thích n v/ph S MV A P MW U KV Cos ϕ I KA x'' d x' d x d THΦ- 120-2 3000 125 100 10,5 0,8 6,875 0,192 0,278 1,907 BIT- 450- 500 II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng tiêu thụ điện năng ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ t ại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật này là tìm được đồ thị phụ tải và điều này rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài vi ệc dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy phát điện với nhau. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công su ất tác dụng P max Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 2 - và hệ số công suất cosϕ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức biểu kiến sau: S t = max p cos ϕ ×P% (1) Trong đó: S t là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA P% là công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại P max là công suất của phụ tải cực đại, MW cosϕ là hệ số công suất của từng phụ tải 1. Phụ tải các cấp. 1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5kV Phụ tải cấp điện áp máy phát đã cho P max =16,4MW, cosϕ=0,8 Phụ tảI bao gồm các đường dây: 4kép x3,2 MW x4km 1đơn x1,2 MW x3km Theo đầu bài cho bảng biến thiên công suất tác dụng tại thời điểm t, tính theo phần trăm (%), áp dụng theo công thức (1) tính công suất biểu kiến của phụ tải ta có bảng kết quả sau. Bảng 2 t (h) 0 ÷ 6 6 ÷ 10 10 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24 P% 50 70 85 100 60 S UF (MVA) 10,25 14,35 17,425 20,5 12,3 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 3 - phát. 6 10 14 1 18 2 24 10,25 14,35 17,4253 2 20,55 2 12,31 (t) h S (MWA) 0 812 2 20 4 Hình 1 1.2 Phụ tải điện áp trung 110kV Phụ tải điện áp trung đã cho P max =180MW, cosϕ=0,8 Phụ tảI bao gồm các đường dây: 1kép + 4đơn Tương tự tính công suất biểu kiến của phụ tải ở cấp điện áp máy phát ta có bảng kết quả sau. Bảng 3 Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 4 - T(h) 0 ÷ 4 4 ÷ 10 10 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 24 P% 75 85 100 90 75 S UT (MVA) 168,75 191,25 225 202,5 168,75 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải ở cấp điện áp trung. S (MVA) 225 191,25 202,5 168,7 168,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) Hình 2 2. Phụ tải toàn nhà máy Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là P đ =400MW, cosϕ=0,8 Công suất biểu kiến của toàn nhà máy được tính theo công thức: S tnm = §MF p cos ϕ ×P% (2) Dựa vào công thức (2) tính công suất biểu kiến của toàn nhà máy ta có bảng kết quả sau. Bảng 4 Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 5 - T (h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 P% 70 90 85 100 70 S(MVA) 350 450 425 500 350 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải toàn nhà máy. S(MVA) 500 450 425 350 350 t(h) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 3 3. Tự dùng Trong nhà máy nhiệt điện thì phụ tải tự dùng chiếm một phần đáng kể khoảng (5÷8)% tổng công suất phát ra của nhà máy. Một cách gần đúng ta có Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 6 - thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau: S td = α.S nmmax (0,4 + 0,6 maxnm nm S S ) Trong đó : S nmmax là công suất đặt của nhà máy,MVA S nm là công suất của nhà máy tại thời điểm t,MVA α là số phần trăm lượng điện tự dùng, α = 0,07 Theo công thức trên thì phụ tải tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần, một thành phần không phụ thuộc vào phụ tải và một thành phần phụ thuộc vào phụ tải. Công suất biểu kiến của tự dùng nhà máy được tính theo công thức sau: S td = tnm(t) §MF §MF S nP % 0, 4 0,6 nP 100 cos cos ⎛⎞ ⎜⎟ α ⎜⎟ ×+× ϕ ⎜⎟ ⎜⎟ ϕ ⎝⎠ (3) Dựa vào công thức (3) ta có bảng kết quả sau. Bảng 5 T (h) 0 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24 S tnm (t) 350 450 425 500 350 S td (MVA) 28,7 32,9 31,85 35 28,7 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải tự dùng. Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 7 - S (MVA) 35 32,9 31 ,85 28,7 28,7 T(h) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 4 4. Công suất phát về hệ thống Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát lượng công suất thừa lên hệ thống 220 kV. Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy bằng tổng công suất tiêu thụ. S TNM (t)=S TD (t)+S UF (t)+S UT (t)+ S VHT (t) Vậy công suất phát về hệ thống: S VHT (t)= S TNM (t)- [S TD (t)+S UF (t)+S UT (t) ] Trong đó: S VHT (t): Công suất về hệ thống tại thời điểm t,MVA S TD (t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t,MVA S UF (t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t,MVA S UT (t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t,MVA S TNM (t): Công suất của toàn nhà máy tại thời điểm t,MVA Thay các giá trị đã tính được ở trên ta được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất phát về hệ thống ở bảng sau: Bảng 6 Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH BK Hà Nội - 8 - T (h) 0 ÷ 4 4 ÷ 6 6 ÷ 8 8 ÷ 10 10 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 24 S tnm (t) 350 350 350 450 450 425 500 500 350 S UF (t) 10,2 5 10,25 14,35 14,35 17,425 17,425 20,5 12,3 12,3 S UT (t) 1 68,75 191,25 191,25 191,25 225 225 202,5 168,75 168,75 S TD (t) 28,7 28,7 28,7 32,9 32,9 31,85 35 35 28,7 S VHT (t ) 142,3 119,8 115,7 211,5 174,675 150,725 242 283,95 140,25 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị. S(MVA) 283,95 242 211,5 174,675 150,725 142,3 119,8 140,25 115,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t (h) Hình 5 5. Đồ thị tổng của toàn nhà máy [...]... bo 2 Công suất truyền lên trung áp 110 kV do một bộ máy phát điện- máy biến áp và lượng công suất phía trung Trường ĐH BK Hà Nội của hai máy biến áp tự ngẫu nên công - 19 - Đồ án thiết kế nhà máy điện suất truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: ST1 = ST2 = S T − S bé 2 Công suất phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu là: Sh1 = Sh2 = Sc1 + ST1 Dựa vào tính toán cân bằng công suất của... phát điện- máy biến áp và lượng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: ST1 = ST2 = S Tmax − 2S bé 2 Công suất phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu là: Sh1 = Sh2 = Sc1 + ST1 Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chương 1, trong từng khoảng thời gian ti ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất các phía của máy biến áp... áp - máy phát bên trung áp Theo tính toán phân bố công suất tính dưới đây ta có sơ đồ phân bố công suất như hình sau: Trường ĐH BK Hà Nội - 27 - Đồ án thiết kế nhà máy điện Hình 16 Khi sự cố một máy biến áp hai dây quấn bên phía trung áp thì nguồn công suất cấp cho phụ tải trung là do một máy biến áp hai dây quấn và phía trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu nên: +Công suất phía trung của mỗi máy biến... luận:từ các nhận xét sơ bộ ở các phương án trên cho they phương án III không thích hợp để chon làm phương án tói ưu , ta chỉ xét 2 phương án Ivà phương án II để so sánh chỉ tiêu về mặt kinh tế , kỹ thuật nhằm tìm ra một phương án tối ưu để tính toán và thiết kế cho nhà máy Trường ĐH BK Hà Nội - 14 - Đồ án thiết kế nhà máy điện CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP I LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là một... Trường ĐH BK Hà Nội - 20 - Đồ án thiết kế nhà máy điện thiếu so với lúc vận hành bình thường là bao nhiêu và máy biến áp có bị quá tải hay không, nếu quá tải thì quá tải bao nhiêu phần trăm Công suất lớn nhất của phụ tải trung là: STmax=225MVA a Khi sự cố một bộ máy biến áp - máy biến áp bên trung áp Theo tính toán phân bố công suất tính dưới đây ta có sơ đồ phân bố công suất như hình sau: HT 110 kV... với tổn thất c công suất không tải của máy biến áp Tổn thất điện năng phụ thuộc vào phụ tải Khi phụ tải đạt định mức thì tổn thất điện năng này bằng tổn thất công suất ngắn mạch với thời gian vận hành 1 Tính toán cho phương án I a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp bộ hai dây quấn tính theo công thức ⎛ S ΔA = ΔP0 × T + ΔPN × ⎜ i ⎜S ⎝ dmF 2 ⎞ ⎟ × T MWh ⎟ ⎠ Trong đó : ΔP0 là tổn thất công suất không tải,... (h) b Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2 Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế độ làm việc bình thường trong các khoảng thời gian được tính như sau: Trong phương án này công suất truyền lên hệ thống chỉ do hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền lên phía cao 220 kV của một máy biến áp tự ngẫu là: Sc1 = Sc 2 = S ht 2 Công suất truyền lên trung... U c − U T = 220 − 110 = 0,5 Uc 220 SđmTN1,Tn2 là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu Sthừa max là công suất thừa cực đại của máy phát Sthừa max = S dmF = 125MVA Trường ĐH BK Hà Nội - 24 - 0,55 Đồ án thiết kế nhà máy điện Trong đó: Sđm F là công suất định mức của máy phát S min là công suất nhỏ nhất của phụ tải điện áp máy phát UF S max là công suất tự dùng lớn nhất TD Vậy: Sđm TN1,TN2 ≥ 125 =... việc bình thường Đồ thị phụ tải của MBA B1 S (M VA) 116,25 t 0 24 (h) Hình 11 b Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2 Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế độ làm việc bình thường trong các khoảng thời gian được tính như sau: Trong phương án này công suất truyền lên hệ thống do hai máy biến áp tự ngẫu và một máy biến áp B1 nên công suất truyền lên... những máy phát điện công suất lớn nhất của nhà máy nối vào thanh góp điện áp máy phát nghỉ không làm việc (trường hợp này các máy còn lại phải làm việc với công suất định mức ) - Khi sự cố trong hệ thống điện, các máy phát điện của nhà máy cần thiết mang công suất định mức Việc liên lạc với hệ thống bằng một máy biến áp chỉ thực hiện khi công suất truyền vào hệ thống không vượt quá công suất dự trữ quay . Đề án tốt nghiệp Tính toán cân bằng công suất CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. tính được ở trên ta được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất phát về hệ thống ở bảng sau: Bảng 6 Đồ án thiết kế nhà máy điện Trường ĐH