Trên các thanh góp 220 KV và 110KV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điênj áp truyền từ đờng dây vào trạm. Các chống sét van này đợc chọn theo điện áp định mức của mạng.
Trên thanh góp 110KV ta chọn chống sét van loại pBC-110 có Uđm = 110KV, đặt trên cả 3 pha.
2. Chọn chống sét van cho máy biến áp.
a. Chống sét van cho máy tự ngẫu.
Các máy biến áp tự ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao áp và trung áp nên sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngợc lại. Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van.
- Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC- 220, có Uđm = 220KV, đặt cả 3 pha.
- Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110, có Uđm = 110KV đặt trên cả 3 pha.
b. Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây.
Mặc dù trên thanh góp 220KV đã đặt các chống sét van nhng đôi khi có những đờng sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện. Điện áp d còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện của cuộn dây, đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên, do điện cảm của cuộn dây máy biến áp, biện độ đờng sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần. Do đó chống sét van đặt ở trung tính đợc chọn có điện áp định mức giảm một cấp.
Chơng 6
Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
Để sản xuất điện năng, các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng cho các cơ cấu tự dùng đảm bảo hoạt động của máy phát điện nh: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nớc tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu…
Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng nhiên liệu, áp suất ban đầu, kiểu và công thức tuabin… chiếm khoảng 5- 8% tổng điện năng sản xuất. Tập hợp các máy công tác truyền động bằng động cơ điện, lới điện, thiết bị phân phối, máy biến áp, giảm áp, nguồn năng lợng độc lập, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng… tạo thành hệ thống điện tự dùng của nhà máy điện với yêu cầu cơ bản: độ tin cậy cao, phù hợp yêu cầu kinh tế.
Các máy công tác và các động cơ điện tơng ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt điện nào (ngng hơi hay trích hơi) có thể chia làm 2 phần không đều nhau.
- Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của các lò và tuabin các tổ máy.
- Những máy công tác phục vụ chung không có liên quan trực tiếp đến lò hơi và các tuabin, nhng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy.
Đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng 2 cấp điện áp tự dùng 6KV và 0,4 KV nối theo sơ đồ biến áp nối tiếp, số phân đoạn cuộn hạ và phía trên máy cắt các bộ phận máy phát - máy biến áp tự ngẫu.
6.1. Chọn máy biến áp tự dùng. 6.1.1. Chọn máy biến áp cấp 1.
Các máy biến áp cấp 1 có nhiệm vụ nhận điện từ thanh góp 10,5 KV cung cấp cho các phụ tải tự dùng cấp điện áp 6KV. Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0,4 KV. Từ đó công suất của chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại của các động cơ ở cấp điện áp 6KV và tổng công suất của các máy biến áp cấp 2 nốt tiếp với nó.
Sđm≥ΣP1. 2 2 1 1 1 S K cos . n K Σ + ϕ Hệ số 1 1 1 cos . n K
Hệ số đồng thời K2 cũng bằng 0,9. Nên ta có Sđm ≥(ΣP1 + ΣS2).0,9 Trong đó:
ΣP1: tổng công suất tính toán của các máy công cụ với động cơ 6KV nối vào phân đoạn xét (KW).
ΣP2: tổng công suất tính toán của các máy biến áp cấp 1 nối vào phân đoạn xét (MVA)
0,9: hệ số xét đến sự không đồng thời đầu tải của các máy công tác có động cơ 6KV và các máy biến áp cấp 2.
- Trong phạm vi thiết kế, nên ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy.
Stdmax = 24 MVA Bốn máy công tác có công suất:
SđmB≥ 4 1 Stdmax = 4 1 .24 = 6 MVA Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số nh sau: Loại Sđm
MVA
Điện áp (KV Tổn thất KW
UN% I0% Cuộn cao Cuộn hạ ∆P0 ∆PN
TM 6,3 10 6,3 7,65 46,5 6,5 0,8
* Công suất của máy biến áp dự trữ cấp 1 đợc chọn phù hợp với chức năng của nó. May biến áp dự trữ cấp 1 không chỉ dùng thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa mà còn cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình hoạt động dừng lò.
Do đó công suất cần chọn là: SđmBdt = 1,5.1
4 . SđmBdt = 1,5. 1
4. 24 = 9MVA Vậy ta chọn biến áp dầu có thông số nh bảng sau:
Loại Sđm KVA
Điện áp (KV) Tổn thất (KW)
UN% I0% Cuộn cao Cuộn hạ ∆ P0 ∆ PN
TAHC 10.000 10,5 6,3 14,5 85 14 0,8
6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2:
Các máy biến áp t dùng cấp 2 dùng để cung cấp cho các phụ tải cấp điện áp 380/220V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thờng nhỏ nên công suất máy biến áp thờng đợc chọn là laọi có công suất từ: 630
ữ 1.000 KVA. Loại lớn hơn thờng không đợc chấp nhận vì giá thành lớn, dòng ngấn mạch phía thứ cấp lớn. Gải thiết các phụ tải này chiếm 10%. Công suất phụ tải cấp 1 . Khi đó ta chọn công suất mỗi máy là:
SđmB2 =
10010 .6.103 = 6000 KVA
Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số nh bảng sau: Loại Sđm KVA Điện áp (KV) Tổn thất (KW) UN % Io% Cuộn cao Cuộnhạ ∆Po ∆PN TC3 - 1000/10 1000 6 0,4 3 11,2 5,5 1,5 6.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. * Chọn máy cắt hợp bộ:
Để chọn máy cắt hợp bộ ta tính dòng điện ngắn mạch tại N5 dới máy biến áp tự dùng cấp I, với ngời cung cấp là cả hệ thống và các máy phát điện của nhà máy. Nh ta đã tính ở chơng ngắn mạch: I'' 49,69KA 4 N = XHT XB Eđt N4 N7
Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là: XHT = 0,11
- Điện kháng máy biến áp tự dùng.
XB = 1,03 3 , 6 100 . 100 5 , 6 S S . 100 % U m d cb N = =
- Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7
KA 1 , 13 ) 59 , 0 11 , 0 .( 3 , 6 . 3 100 X X I I K HT cb '' Nd = + = + =
- Dòng điện xung kích tại điểm N7:
Coi dòng điện làm việc cỡng bức bằng dòng điện làm việc ở mạch dự phòng khi khởi động hoặc dừng lò.
Icb = 3 , 6 . 3 10000 3 , 6 . 3 SdmB1 = = 916,4 A Vậy ta chọn loại máy cắt điện ít dầu có thông số nh sau:
Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (A) Icđm (KA) Ilđđ (KA)
BMΠΠ-10-1600-20 10 1600 20 52
Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho máy cắt vì có dòng định mức lớn hơn 1000A.
B1 B2 B3 B4
6,3KV
Dự phòng
F1 F2 F3 F4
Phần II
Xác định chế độ vận hành tối u của nhà máy theo phơng pháp quy hoạch động.
Việc vận hành kinh tế một nhà máy là một yêu cầu hết sức quan trọng. Giảm đến nhỏ nhất chi phí sản xuất điện năng là mục tiêu sản xuất của nhà máy điện. Để thực hiện việc đó ta phải quy hoạch thiết kế hệ thống điện với các chế độ kinh tế nhất và có đủ trang thiết bị cần thiết để điều khiển các chế độ vận hành. Đồng thời trong quá trình vận hành nhà máy điện ta phải lập ra kế hoạch vận hànhd để làm sao chi phí cho tiêu hai nhiên liệu là nhỏ nhất.
Xác định kế hoạch vận hành là việc phân bổ công suất phát của từng tổ máy ứng với một công suất yêu cầu của nhà máy để sao cho chi phí tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất. Việc phân bố tối u công suất sẽ mang lại lợi ích kinh tế rất lớn cho nhà máy mặc dù có thể lợng nhiên liệu giảm đợc trong một giờ hay một ngày là không lớn nhng tính tổng tỏng một năm hay nhiều năm hoạt động của nhà máy thì lợng chi phí giảm đợc là rất lớn. Phân bố tối u công suất của nhà máy có rất nhiều phơng pháp nh… nhng tỏng phạm vi bài viết này tôi xin chỉ trình bày phân bố công suất tối u theo phơng pháp quy hoạch động.
Phơng pháp quy hoạch động dùng để lập đặc tính đẳng trị của toàn nhà máy. Từ đặc tínhc hi phí nhiên liệu của các tổ máy cho rời rạc, rồi từ đó đa ra phơng án vận hành tối u cho nhà máy.
A. Phơng pháp tính.
Để giải bài toán phân bố công suất tối u cho các tổ máy của nhà máy nhiệt điện theo đặc tính tiêu hao nhiên liệu ta sử dụng phơng pháp quy hoạch động vì chi phí nhiên liệu cho dới dạng rời rạc.
Bài toán đặt ra là có 4 tổ máy nhiệt điện, trong thời gian t, cần xác định giá trị công suất của các tổ máy theo đặc tính nhiên liệu sao cho lợng tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất.
Có thể có hai trờng hợp có thể xảy ra: các tổ máy có thể đóng cắt trong phạm vi một ngày đêm (tơng đối với nhà máy thuỷ điện, nhà máy tuabin khí hoặc nhà máy nhiệt điện trong trờng hợp rất nhiêu công suất và biểu đồ phụ tải tổng của hệ thống lại thay đổi nhiều). Còn trờng hợp thờng hay xảy ra đối với nhà máy điện là các tổ máy không đợc đóng cắt trong phạm vi một ngày đêm (chỉ đóng cắt số tổ máy theo mùa).
Trong đồ án tốt nghiệp này ta chỉ xét trờng hợp các tổ máy làm việc đều suốt 24 giờ.
Hay ta có BΣ = ∑ = n 1 i ) Pi ( Bi ⇒ Pmin ∑ = n 1 i Pi = Ppt Pimin≤ Pi ≤ Pimax Trong đó
Bi(Pi): là chi phí nhiên liệu của tổ máy thứ i. Ppt: là nguồn vốn cần phân bố cho n đối tợng.
Pimin, Pimax: là công suất giới hạn cực đại và cực tiểu của tổ máy thứ i.
Giả sử đối tợng n nhận lợng công suất là Pn. Dù Pn là bao nhiêu thì l- ợng công suất còn lại là (Ppt - Pn) ta cũng phải phân bố tối u cho (n-1) tổ máy còn lại.
fn(Ppt) = Bn(Pn) + fn-1(Ppt - Pn) Trong đó:
Bn(Pn): là chi phí nhiên liệu cho tổ máy n khi công suất phát ra là Pn.
fn-1(Ppt-Pn): là chi phí nhiên liệu khi phân bố lợng công suất (Ppt - Pn) cho n-1 tổ máy còn lại.
Việc chọn tổ máy nào là tổ máy n không ảnh hởng đến tính toán. Vấn đề là phải chọn Pn sao cho chi phí là nhỏ nhất.
fn(Ppt) là chi phí nhiên liệu nhỏ nhất khi phân bố lợng công suất Ppt cho n nhà máy điện
Vì đây là biểu thức dới dạng tuỳ chứng nên quá trình giải diễn ra 2 quá trình thuận và ngợc.
1. Quá trình ngợc.
Xây dựng đặc tính chi phí nhiên liệu tối u của nhà máy ta xác định cơ cấu tổ máy tối u. Với những giá trị khác nhau khi bắt đầu từ bớc cuối cùng (1 tổ máy) sau đó hai bớc cuối cùng (2 tổ máy) rồi tiếp tục đến n bớc cuối cùng (n tổ máy).
Tìm lời giải có điều kiện đối với từng tổ máy tức là tìm Bi(Pi); i = 1, n; fi(Pi) = Bi(Pi)
• Xét hai tổ máy.
f2(Ppt) = min {B2(P2) + f1(Ppt - P2)}(*)
Trong đó:
f2(Ppt): là chi phí nhiên liệu nhỏ nhất khi phân phối Ppt cho hai tổ máy.
f1(Ppt-P2): là chi phí nhiên liệu nhỏ nhất của tổ máy 1 khi có lợng phụ tải chung là Ppt và tổ máy 2 nhận P2.
Chi phí nhiên liệu cho 2 tổ máy ta so sánh lấy giá trị theo biểu thức (*).
ứng với bớc này để xác định lời giải tối u có điều kiện ta cần thực hiện 2 chu trình.
+ Chu trình trong.
Cho giá trị Ppt không đổi, ta thay đổi giá trị P2 từ 0 đến P2max (hoặc từ P2min). Với mỗi giá trị P2 ta tínhc chi phí nhiên liệu cho 2 tổ máy. Sau đó so sánh giá trị min. Nh vậy ứng với mỗi giá trị phụ tải Ppt trong trờng hợp 2 tổ máy ta đợc trị số tối u P2 (khi phụ tải là Pptmin) là công suất cần phát của tổ máy 2. Ngoài ra ta cũng tính đợc chi phí nhiên liệu cực tiểu khi phân phối Pptmin cho 2 tổ máy là f2(Pptmin).
+ Chu trình giữa.
Ta cho số tổ máy tănglên là 3, quá trình trình tính toán cũng lập lại t- ơng tự nh đối với 2 tổ máy, lúc này thay đổi giá trị P3 (với Ppt cố định). Sau đó lại thay đổi Ppt. Nh vậy ứng với 3 tổ máy ta cũng xác định đợc giá trị công suất tối u của tổ máy thứ 3 và giá trị cực tiểu của chi phí nhiên liệu cho 3 tổ máy nh sau:
f3(Ppt) = min {B3(P3) + f2(Ppt - P3)} P3min≤ P3≤ P3max
Tơng tự ta xét tiếp cho 4 tổ máy, ta có:
BΣ(PΣ) = f4(Ppt) = min {B4(P4) + f3(Ppt - P4) P4min≤ P4≤ P4max
2. Quá trình thuận.
Giả sử cần tìm phần bố tối u công suất cho các tổ máy ứng với công suất tổng cho trớc là Ppt. Xuất phát từ bảng phân bố tối u công suất cho tổ máy thứ 4 ở bớc cuối cùng ta xác định đợc ngay công suất tối u. Ký hiệu là P4t, dựa vào bảng phân bố tối u công suất cho 1, 2, 3 tổ máy ta xác định đợc công suất tối u cho tổ máy 3. Ký hiệu là t
3
P . Khi đó phần công suất tối u còn lại của 2 tổ máy sẽ là:
t 3 t 4 pt t 3 t 3 , 2 , 1 t 2 , 1 P P P P P P = − = − −
Tơng tự ta lần lợt xác định đợc công suất tối u của mọi tổ máy ứng với công suất Ppt cho trớc.
Thay đổi giá trị cụ thể của Ppt trong phạm vi có thể vận hành đợc của nhà máy ta có toàn bộ phơng án vận hành tối u của nhà máy.
B. Tính toán cụ thể
Ta có đặc tính tiêu hao nhiên liệu của các tổ máy cho dới dạng bảng nh sau: B/P 30 35 40 45 50 55 60 B1 16,7 18,7 20,5 24,3 28,6 33,5 39,7 B2 15,5 16,2 18,3 21,6 26,7 31,7 39,7 B3 17,8 19,3 21,5 23,7 26,5 30,5 37,3 B4 13,3 15,9 17,6 20,3 23,9 28,9 36,5
1. Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị của toàn nhà máy tơng ứng với chi phí nhiên liệu cực tiểu.
1.1. Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị của hai tổ máy.
Ta thấy công suất phát của mỗi tổ máy giới hạn trong 30-60 MVA. Với mỗi giá trị của phụ tải từ 60-120 MVA ta đều có thể lựa chọn tổ hợp máy phát mà chi phí tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất.
Ta lập bảng sau
PΣ Phân bố tối u công suất
60 PP12 3030 B1,2 32,2 65 PP12 3035 3530 B1,2 32,9 34,2 70 PP12 3040 3535 4040 B1,2 35 34,2 36 75 PP12 3045 3540 4035 4530 B1,2 38,3 37 36,7 39,8 80 PP12 3050 3545 4040 4535 5030 B1,2 43,4 40,3 38,8 40,5 44,1 85 PP12 3055 3550 4045 4540 3550 5530 B1,2 48,4 45,4 42,1 42,6 44,8 49 90 PP12 3060 5535 4050 4545 4050 3555 6030 B1,2 56,4 50,4 47,2 45,9 46,9 49,7 55,2