Tính toán cân bằng công suất

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

1.2 Tính toán cân bằng công suất

Công suất toàn phần toàn nhà máy tại thời điểm t xác định theo công thức sau:

(1.1)

Trong đó: STNM(t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, MVA;

PNM%(t): Phần trăm công suất phụ tải toàn nhà máy tại thời điểm t, MW;

: Tổng công suất định mức biểu kiến của nhà máy, MVA;

SdmH : công suất định mức 1 tổ máy phát.

n : Số tổ máy phát

Với t = 0 ÷ 6 (h), áp dụng công thức (1.1), ta có:

Dựa vào công thức (1.1) và tính toán cho các khoảng thời gian khác nhau trong ngày, ta có kết quả tổng hợp trong Bảng 1.2:

Bảng 1.2 Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

t(h) 0÷ 6 6÷ 8 8÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 20 20÷ 24

PNM%(t) 90 95 100 90 100 100 90

STNM(t), MVA 599,40 632,70 666,00 599,40 666,00 666,00 599,40 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng

Công suất điện tự dùng phần trăm trong nhà máy thủy điện thấp hơn nhiều so với nhà máy nhiệt điện, chỉ chiếm 0,5% công suất định mức máy phát. Phần tự dùng nhà máy thủy điện gồm phần tự dùng chung ( sử dụng chung cho toàn nhà máy, không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy ) và phần tự dùng riêng cho từng tổ MPĐ, trong đó công suất cho tự dùng chung là chiếm đa phần công suất tự dùng của toàn nhà máy.

Do vậy công suất tự dùng cho nhà máy thủy điện coi như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức sau:

STD(t) = (1.2)

Trong đó: STD(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t, MVA ; %: lượng điện phần trăm tự dùng;

cosTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng;

n: số tổ máy phát;

PđmH: công suất tác dụng của một tổ MPĐ, MW ; Với α = 0,5% và cosφTD = 0,85

Áp dụng công thức (1.2) trên ta có:

STD = ( MVA)

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

(1.3) Trong đó: S(t) – công suất phụ tải tại thời điểm t.

Pmax – công suất cực đại của phụ tải.

cos φ – hệ số công suất.

P%(t) – phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.

a) Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương)

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UDP = 22 kV; PmaxDP = 11 MW; cosDP = 0,89 Gồm: 2 lộ kép x 5,5MW x 4km

Áp dụng công thức (1.3) cho các thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.3 Bảng 1.3. Công suất của phụ tải địa phương

t(h) 0÷ 6 6÷ 8 8÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 20 20÷ 24

PDP%(t) 60 80 100 80 90 100 80

SDP(t), MVA 7,42 9,89 12,36 9,89 11,12 12,36 9,89 b) Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV:

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UTđm = 110 kV; PmaxUT = 240 MW; cosUT = 0,86 Gồm: 2 lộ kép x 65MW và 2 lộ đơn x 55MW

Áp dụng công thức (1.3) cho các thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.4 Bảng 1.4: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp trung

t(h) 0÷ 6 6÷ 8 8÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 20 20÷ 24

PUT%(t) 70 85 90 80 100 90 80

SUT(t), MVA 195,35 237,21 251,16 223,26 279,07 251,16 223,26 c) Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV:

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UCđm = 220 kV; PmaxUC = 120 MW; cosUC = 0,85 Gồm: 2 lộ kép x 60MW

Áp dụng công thức (1.3) cho các thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.5 Bảng 1.5: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp cao

t(h) 0÷ 6 6÷ 8 8÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 20 20÷ 24

PUC% (t) 70 80 100 90 90 100 70

SUC(t), MVA 98,82 112,94 141,18 127,06 127,06 141,18 98,82 1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm công suất phát bằng công suất tiêu thụ, không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp ta có phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là:

STNM (t) + SVHT (t) + SDP(t) + SUT (t)+ SUC (t) + STD(t) = 0 (1.4) Từ phương trình (1.4) ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:

SVHT (t) = STNM (t) – [SDP(t) + SUT (t) + SUC (t) + STD (t) ] (1.5) Trong đó: SVHT(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)

STNM(t) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA) SDP(t) : công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA);

SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA) SUC(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA) STD(t) : công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)

Tại thời điểm t = 0 ÷ 6 (h), áp dụng công thức (1.5) ta có:

SVHT (t1) = STNM (t1) – [SDP(t1) + SUT (t1) + SUC (t1) + STD (t1) ] = 599,40 – (7,42+195,35+98,82+3,53) = 294,28 (MVA) Tính tương tự cho khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.6:

Bảng 1.6: Bảng công suất phát về hệ thống

t(h) 0÷ 6 6÷ 8 8÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 20 20÷ 24 STNM(MVA) 599,40 632,70 666,00 599,40 666,00 666,00 599,40 SDP(MVA) 7,42 9,89 12,36 9,89 11,12 12,36 9,89 SUT(MVA) 195,35 237,21 251,16 223,26 279,07 251,16 223,26 SUC(MVA) 98,82 112,94 141,18 127,06 127,06 141,18 98,82 STD(MVA) 3,53 3,53 3,53 3,53 3,53 3,53 3,53 SVHT(MVA) 294,28 269,13 257,77 235,67 245,22 257,77 263,90 Nhận xét: Nhà máy thiết kế gồm có 6 tổ máy có tổng công suất là STNM

max = 666 MVA.

- Phụ tải cấp điện áp MPĐ: SDP

min = 7,42 MVA; SDP

max= 12,36 MVA;

- Phụ tải cấp trung áp 110kV: SUT

min = 195,35 MVA; SUT

max= 279,07 MVA;

- Phụ tải cấp cao áp 220 kV: SUCmin= 98,82 MVA; SUCmax = 141,18 MVA;

- Công suất tự dùng: STD = 3,53 MVA

- Công suất phát về hệ thống: SVHTmin= 235,67 MVA; SVHTmax= 294,28 MVA;

Vậy nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, cung cấp đủ cho các phụ tải các cấp điện áp.

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy như sau:

0 1 2 3 4 5 6 6 7 8 8 9 10 11 11 12 13 13 14 15 16 17 17 18 19 20 20 21 22 23 24 0

100 200 300 400 500 600 700

SDP STD SUTt(h) SUC SVHT

S (MVA)