Tài liệu Cân bằng công suất_Chương 1 pptx

Tính toán cân bằng công suất của nhμ máy, việc cân bằng công suất trong nhμ máy : 1... Đặc điểm của nhμ máy đang thiết kế : Chọn sơ đồ nối điện chính của nhμ máy điện lμ một khâu qua

Chương i Cân bằng công suất- vạch phương án

I Chọn máy phát điện :

Nhμ máy điện kiểu Nhiệt điện ngưng hơi công suất 252 MW Gồm 4 tổ

mỗi tổ 63MW

Bảng 1 :

Loại Nđm

VIP

Sđm MVA

Pđm MW

Pđm KV

Iđm

KA

TBΦ- 63- 2 3000 78,75 63 10,5 4,33 0,8 0,153 0,224 2,199

Công suất đặt của nhμ máy :

nm

S = 78,75.4 = 315 MVA

II Tính toán cân bằng công suất của nhμ máy, việc cân

bằng công suất trong nhμ máy :

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát : (U F = 10,5 KV)

Công suất cực đại Pmax = 50 MW hệ số công suất cosφ = 0,85

Đồ thị như hình 1 :

P%

Công suất biểu kiến cực đại :

S uFmax = = = 58,82 (MVA)

Công suất biểu kiến cực tiểu :

γ

Cos

50 0

S Fmin = S UFmax 0,7 = 8,82.0,7 = 41,17 (MVA)

Từ sơ đồ phụ tải hình 1 ta tính đ−ợc công suất theo thời gian trong một

2 Phụ tải cấp điện áp trung (35 KV)

Công suất cực đại P max = 50 MW hệ số công suất cosφ = 0,8

Đồ thị nh− hình 2 :

P%

h

Công suất biểu kiến cực đại :

S uTmax = Ptmax = = 62,5 (MVA)

γ

cos

Công suất biểu kiến cực tiểu :

S UF min = 0,7S UT max = 0,7.62,5 = 43,75 (MVA)

8 , 0 50

Từ sơ đồ phụ tải 2 ta tính đ−ợc công suất theo thời gian một ngμy nh−

bảng 3 :

Thời gian (h) 0- 4 4- 8 8- 16 16- 24

S UT (MVA) 43,75 50 62,5 50 3/ Phụ tải cấp điện áp cao (U C = 110 KV)

Công suất cực đại P max = 120 MW, hệ số công suất cosφ = 0,8

Đồ thị phụ tải hình 3

P%

h

Công suất biểu kiến cực đại :

Sucmax = cos γ = = 150 (MVA)

max

P

8 ,

120 0

Công suất biểu kiến cực tiểu :

S Ucmin = 0,6 S Ucmax = 0,6.150 = 90 (MVA)

Từ đồ thị phụ tải ta tính đ−ợc phân bổ công suất theo thời gian trong

một ngμy nh− bảng 4

Thời gian (h) 0- 12 12- 16 16- 24

4 Công suất tự dùng của nhμ máy :

Phụ tải tự dùng của nhμ máy đ−ợc xác theo công thức :

S td = α S nm (0,4 + 0,6 ) St

Snm

Trong đó :

α : Số phần trăm năng l−ợng điện tự dùng

S tdt : Công suất tự dùng tại thời điểm t

S nm : Công suất đặt của toμn nhμ máy

S t : Công suất nhμ máy phát ra tại thời điểm t Nhμ máy phát hết công suất thừa về hệ thống nên S t = S nm

S tdt = S td = α % Snm = 5% 252/0.85 =14,82 (MVA)

5 Công suất dự trữ của toμn hệ thống :

Công suất dự trữ của toμn hệ thống đ−ợc xác định theo công thức :

S DTHT = K DT % S HT = 0,04.2500 = 100 (MVA)

6 Công suất thừa phát về hệ thống :

Vì nhμ máy luôn phát hết công suất thừa về hệ thống nên ta có :

S th = S nm (S UFmax + S UTmax + S Ucmax + S td )

62 .

Snm

Su max 315 100

82,

58 .

Nh− vậy lúc phụ tải các cấp điện áp cực đại thì công suất nhμ máy phát ra

sẽ thừa 14,49% Cho nên nhμ máy sẽ có thừa khả năng cung cấp phụ tải ở các cấp

điện áp

Mặt khác phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm tỷ lệ 18,67% công suất nhμ máy nên ta xây dựng thanh góp cấp điện áp máy phát

III Chọn sơ đồ nối điện :

1 Đặc điểm của nhμ máy đang thiết kế :

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhμ máy điện lμ một khâu quan trọng trong quá tình thiết kế NMĐ Dựa vμo bảng cân bằng công suất để chọn sơ đồ nối điện sao cho phải đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ Vμ phảI khác nhau về cách ghép nối các MBA với các cấp điện áp về số lượng vμ dung lượng cua MBA

Sơ đồ nối diện phảI thỏa mãn các đIũu kiện sau:

- Số lượng MFĐ nối vμo thanh góp phảI đảm bảo khi một máy phát nghĩ thì các máy còn lại phảI đảm bảo cung cấp đủ công suất cho cấp điện áp

MF vμ cấp điện áp trung

- Công suất mỗi bộ MBA MFĐ không được lớn hơn dự trữ quay của

Công suất nμy lớn hơn dự trữ quay của HT nên ta có thể nối bộ được

- Chỉ được nối bộ MBA hai cuộn dây vμ thanh góp nμo mμ phụ tảI cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ nμy

Phụ tảI cực tiểu ở cấp điện áp trung lμ: S Tmin = 43,75

Công suất nμy lớn hơn công suất của một bộ MBA_MFĐ nên không thể nối bộ vμo cấp điện áp nμy được

- Khi phụ tảI ở cấp điện áp MF nhỏ thì cố thể lấy rẻ nhánh từ các bộ MBA-MFĐ để cung cấp nhưng không được lấy quá 15% công suất của bộ

Công suất ở cấp điện áp MF lμ:

S Ufmax = 58,82 > 15%.S f = 0,15.78,75 = 47,2 MVA

Do đó phảI dùng thanh góp để cấp điện cho cấp điện áp MF

- Do cấp điện áp nhỏ nên ta phải dùng MBA 3 pha 3 cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp với nhau

Dựa vμo những nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện sau:

b Ưu điểm :

Bảo đảm độ tin cậy yêu cầu cung cấp điện vμ sự liên lạc giữa các cấp

điện áp, nhμ máy, với hệ thống Do có nối bộ máy biến áp 2 cuộn dây vμ máy phát F 4 khá đơn giản do số l−ợng máy phát nối vμo thanh góp giảm đi Vì thế mặc dù phải tốn thêm một máy biến áp hai cuộn dây nh−ng bù lại giảm đ−ợc công suất hai máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

a Đặc điểm :

ả 4 máy phát nối vμo thanh góp điện áp máy phát vμ dùng 2 máy biến

áp tự ngẫu để liên lạc các cấp điện áp

b Ưu điểm :

Đảm bảo độ tin cậy vμ yêu cầu cung cáp điện cũng như sự liên lạc giữa các cấp điện áp trong nhμ máy vμ sự liên lạc giữa nhμ máy vμ hệ thống Số lượng máy biến áp ít đơn giản trong việc lắp đặt cùng như vận hμnh giảm

được diện tích lắp đặt vμ vốn đầu tư cho phương án

Chương ii Chọn máy biến áp, Tính toán tổn thất đIện năng ,

chọn kháng đIện phân đoạn

I Chọn công suất máy biến áp

Trong hệ thống điện nói chung công suất của các máy biến áp tăng áp lớn gấp vμi lần công suất của các máy phát điện trong nhμ máy, mặt khác vốn

đầu tư cho máy biến áp rất lớn Vì vậy khi chọn máy biến áp trong hệ thống

điện nói chung vμ nhμ máy nói riêng có khuynh hướng giảm bớt công suất của máy biến áp Tuy nhiên không phải tuỳ tiện chọn công suất máy biến áp cμng nhỏ cμng tốt mμ phải chọn sao cho máy biến áp lμm việc trong mọi trường hợp lúc bình thường cũng như sự cố Để đơn giản trong phần chọn máy biến

áp tăng áp ta xem các máy biến áp đã được tiêu chuẩn hoá theo nhiệt độ vμ

điều kiện khí hậu nước ta, cho nên không cần hiệu chỉnh công suất máy biến

áp theo nhiệt độ Việc chọn đúng đắn hợp lý của nhμ máy biến áp trong nhμ máy điện sõ do việc kết hợp linh hoạt vμ đúng đắn các yêu cầu khi chọn máy biến áp như sau :

Công suất của máy biến áp được chọn phải đủ khả năng cung cấp theo yêu cầu phụ tải không những tình trạng lμm việc bình thường mμ cả lúc sự cố phù hợp với thực tế không xét khả năng sự cố đồng thời

Tận dụng khả năng quá tải bình thường vμ quá tải, sự cố của máy biến

áp để giảm công suất dặt của máy biến áp do đó giảm được vốn đầu tư vμ chi phí vận hμnh hμng năm

-Đối với sơ đồ nối điện trên thì công suất ở trạm biến áp phảI dược chọn sao cho nó phảI tảI được hết công suất thừa từ thanh góp cấp điện áp MF , tức lμ:

b.1 Điều kiện lμm việc bình thường :

Ta chọn công suất máy biến áp lớn hơn công suất tính toán nên không

cần kiểm tra

b.2 Quá tải sự cố :

Trường hợp nghỉ một máy biến áp B 1 hoặc B 2 Thì MBA còn lại, với khả

năng quá tảI sự cố, phảI tảI lượng công suất cần thiết cho cấp điện áp trung

lớn nhất

Túc lμ:

S Bđm > SUtmax /1,4 = 62,5/1,4 = 44,64 MVA

Vậy MBA ta chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật

II tính toán tổn thất đIện năng.

Vỡ ta sử dụng máy biến áp ba pha 3 cuộn dây với đồ thị phụ tảI

hình bâc thang nên ta tính tổn thất điện năng trong máy biến áp như

sau:

dmB

2 iH NH 2

dmB

2 iT NT 2

dmB

2 iC NC

S

S P S

S P S

S P n

1 t P n

+ Δ

Σ + Δ

= Δ

ΔP 0 : tổn thất không tải của MBA: ΔP 0 = 230 KW

t : thời gian vận hμnh hμng ngμy của MBA: t = 24h

ΔP NC , ΔP NT ,ΔP NH : tổn thất ngắn mạch cao , trung vμ cuôn hạ của

MBA Tổn thất nμy được xác định như sau

ΔP NC = ΔP NT = ΔP NH =0,5 ΔP NC-H = 0,5.550 = 275 KW

S đmB : công suất định mức của máy biến áp S đmB = 120 MVA

S iC , S iT , S iH lμ công suất truyền qua các cuộn dây cao, trung vμ

hạ của MBA trong thời gian t i được xác định dựa vμo đồ thị phụ tải

Tổng công suất cuộn hạ áp

S H = 4S đmmF S UF - S td = 315 S UF 14,82 = 300,18 - S UF Tổng công suất cuộn trung áp

S T = S UT Tổng công suất cuộn cao áp :

S C = S H - S T Kết hợp với số liệu bảng 5 ta có bảng số liệu công suất của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu như sau :

Kháng đIện được chọ theo các nguyên tắc sau:

1 Theo điện áp U đmk ≥ U đm mạng

2 Theo điều kiện đốt nóng lâu dμi I đmk ≥ I lvcb

Trong đó: U đmk , I đmk : lμ đIện áp vμ dòng đIện định mức của kháng

đIện

U đm : lμ đIện áp định mức của hệ thống

I lvcb lμ dòng đIện lμm việc cưỡng bức qua kháng

Kiểm tra : Kháng điện được kiểm tra theo điều kiện ổn dịnh động vμ ổn

định nhiệt khi ngắn mạch Bước kiểm tra sẽ tính toán sau khi ngắn mạch

1 Phân bố phụ tải UF trên các phân đoạn :

Phân đoạn II, IV không nối phụ tải

Phân đoạn I : 2 nhánh đường dây kép 2 x 12 = 24 MW

2 nhánh đường dây đơn 2 x 3,5 = 7 MW Phân đoạn III : 1 nhánh đường dây kép 1 x 12 = 12 MW

1 =

5 , 10 3

35 , 26

48 , 46

= 2,56 (KA) b.2Trường hợp máy phát F2 hoặc F4 nghỉ

Luồng công suất truyền qua mỗi máy biến áp :

53 , 51

= 2,83 (KA)

Ta chọn kháng điện loại

Loại kháng điện Uđ Iđm XK Xđm Iođđ Iođnh Δ Pđm Giá

0,53 = 4% < Δ U cp% = 5%

chương iii tính toán ngắn mạch

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch lμ phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện vμ các phần tử có dòng điện chạy qua phương pháp tính sử dụng trong chương nμy lμ phương pháp đường cong tính toán dựa trên nguyên tắc sau :

Trị số tương đối của dòng ngắn mạch (Bội số dòng ngắn mạch ) được tra trên đường cong tính toán

Hệ số K XK & q tra ở bảng (trang 28 TK NMĐ - ĐHBKHN)

Tính xung nhiệt của dòng ngắn mạch (B N ) ta dùng phương pháp thời gian tương đương (T tđ) trong đó T tđ được tra trên đường cong T tđ = f(β,t)

Dạng ngắn mạch tính toán lμ dạng ngắn mạch mμ tương ứng với nó sẽ

có dòng điện ngắn mạch nguy hiểm nhất đối với các loại khí cụ điện Việc chọn dạng ngắn mạch nμo để tính toán lμ phụ thuộc vμo từng trường hợp cụ thể Nhưng để thuận tiện ta thường dùng ngắn mạch 3 pha đối xứng để tính toán

Điểm ngắn mạch tính toán lμ điểm ngắn mạch được chọn trên sơ đồ vμ tương ứng với tình trạng vận hμnh nguy hiểm nhất (phù hợp với điều kiện thực tế)

• Điểm N5 : Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện Tình trạng sơ đồ lμ

hệ thống vμ các máy phát đều nghỉ chỉ có máy phát F2 lμm việc

• Điểm N5 : Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện Tình trạng sơ đồ lμ

hệ thống vμ tất cả các máy phát đều lμm việc trừ máy phát F2 nghỉ

• Điểm N6 : Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện Tình trạng sơ đồ lμ

hệ thống vμ các máy phát đều lμm việc trừ máy phát F3 nghỉ

• Điểm N7 : Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng Tình trạng sơ đồ lμ hệ thống

vμ tất cả các máy phát đều lμm việc.

2 Sơ đồ thay thế, các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối :

Scb

I cb 110 =

115 3

100

= 0,5 KV

I cb 38,5 =

5 , 38 3

100

= 1,5 KV

I cb 10,5 =

5 , 10 3

49 , 5

Tra ®−êng cong tÝnh to¸n ta ®−îc béi sè dßng ng¾n m¹ch

C¸c trÞ sè t−¬ng øng dßng ng¾n m¹ch do m¸y ph¸t cung cÊp

Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch dßng ng¾n m¹ch nh¸nh hÖ thèng cung cÊp

Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch 3 pha t¹i ®iÓm N1

Biến đổi sơ đồ

• Tính toán dòng ngắn mạch

Điện kháng tính toán của nhánh máy phát

Tra đường cong tính toán ta được

1 = , = ,

X

X 21 = X 17 + X 13 + 0 546

2 0

07 0 39 0 07 0 39 0

= +

+

=

X

XX

39 0

07 0 2 0 07 0 2 0

17

18 4

, ,

, , ,

,

.

= +

+

=

X

XX

1 0 306 0

1 0 306 0

19 22

19 22

, , ,

, ,

=

= + X

07 0 546 0 07 0 075 0

21

20 23

, ,

, , ,

,

.

= +

+

=

X

XX

546 0

07 0 075 0 07 0 075 0

.

= +

+

=

X

XX

2 0 155 0

2 0 155 0

2 25

2

, ,

−

XX

XX

0 , . ,

= Σ

cb

dm

S

FS

Tra ®−êng cong tÝnh to¸n ta ®−îc béi sè dßng ng¾n m¹ch

K = 3,6 K 0,1 = 3 K∞= 2,35

C¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng dßng ng¾n m¹ch do nh¸nh m¸y ph¸t cung cÊp

,

,

I U

F S K

dbdm

5 10 3

75 4 6 3

Σ

I 0,1 = K 0,1 I ®m F = K 0,1 , ( )

,

.

U

FS

mI tb

5 10 3

75 4 3

, , =

07 0 39 0

, ,

, ,

=

X 22 = X4 + 18 +

17

18 4

07 0 2 0

, ,

, ,

=

075 0 1 0 306 0

1 0 306 0

19 22

19 22

, ,

, , ,

= +

= +

=

XX

X

X

X

23 1 075 0

07 0 6 0 07 0 6 0

23

20 21 20 21

,

, , , ,

.

= +

+

= +

+

=

X

XXX

X

X

155 0 6

0

07 0 075 0 07 0 075 0

21

20 23 20 23

,

, , , ,

.

= +

+

= +

+

=

X

XXX

75 3 55 1

25 Σ = , + . = ,

=

cb

dm tt

S

FS

,

"

.

I U

F S K F

75 3 8 2

,

,

I U

F S K

F I

75 3 5 2 3

1 1

) ( , ,

.

I U

F S K F

75 3 15 2

X

23 1

1 1

07 0 07 0 07 0 07 0

21

19 20 19

,

, , ,

,

.

= +

+

= +

+

X

XXXX

07 0

07 0 1 0 07 0 1 0

20

19 21

, ,

, , , ,

= +

+

=

X

XX

07 0

1 0 07 0 1 0 07 0

= +

+

=

X

XX

2 0 27 0

2 0 27 0

4 25

4

, ,

, ,

= +

= +X

19 0 186 0

23 12 9

23

, , ,

, ,

= +

+

= + +X X

X

XX

X 28 = 0 063

186 0 19 0 186 0

19 0 186 0

23 12 9

12

, , ,

, ,

= +

+

= + +X X

X

XX

186 0 19 0 186 0

19 0 186 0

23 12 9

23

, , ,

, ,

= +

+

= + +X X

X

XX

X 30 = X 26 + X 19 = 0,115 + 0,063 = 0,178

X 31 = X 22 + X 28 = 0,169 + 0,062 = 0,231

231 0

063 0 178 0 063 0 178 0

,

.

= +

+

=

X

XX

178 0

063 0 231 0 063 0 231 0

,

.

= +

+

=

X

XX

3 0 27 0

3 0 27 0

32 24

32 24

, , ,

, ,

= +

= + X

75 3 14 0

=

cb

dm tt

S

FS

,

"

".

I U

F S K F

75 3 2 3

,

,

I U

F S K

F I

75 3 8 2 3

1 1

) ( , ,

.

I U

F S K F

75 3 25 2

X

375 0

1 1

75 2 0

=

cb

dm tt

S

FS

X

X

Tra ®−êng cong tÝnh to¸n ta ®−îc :

K = 6,6 K 0,1 = 4,9 K∞ = 2,7 Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch 3 pha t¹i ®iÓm N5

) ( , , ,

"

".

I U

F S K F

75 6 6

=

=

) ( , , ,

,

I U

F S K F

75 9 4 3

1 1

) ( , ,

.

I U

F S K F

75 7 2

2

9

, ,

2

6 = , = ,

X

X 22 = 0 1

2

2 0 2

27 0 1 0

24 22

24 22

, ,

,

, ,

= +

= + X

262 0 07 0 262 0 07 0

,

= +

+

=

X

XX

262 0

073 0 07 0 073 0 07 0

,

= +

+

=

X

XX

TÝnh to¸n dßng ng¾n m¹ch

§iÖn kh¸ng tÝnh to¸n cña nh¸nh m¸y ph¸t

37 0 100

75 3 17 0

=

cb

dm tt

S

FS

,

"

".

I U

F S K F

75 3 7 2

,

,

I U

F S K

F I

75 3 8 2 3

1 1

) ( ,

.

I U

F S K F

75 3 1 2

X

58 0

1 1

§èi víi ®iÓm N7 ta cã thÓ tÝnh nh− sau :

I∞ (KA) i XK KA) I XK

(KA) Cao ¸p N 1 220 5.034 4.243 13.669 8.256 Trung ¸p N 2 110 21.239 13.208 57.670 34.832 H¹ ¸p MBA liªn tôc N 3 10,5 70.854 44.873 192.389 116.201 Ph©n ®o¹n N 4 10,5 40.976 30.583 111.262 67.201 M¸y ph¸t N 5 10,5 73.979 38.905 200.874 121.326 M¸y ph¸t N 5 10,5 29.445 11.691 79.951 48.29 M¸y ph¸t N 6 10,5 41.644 32.551 113.075 68.296

Tù dïng N 7 10,5 103.424 50.602 280.825 169.771

Ch−¬ng iV tÝnh kinh tÕ cña ph−¬ng ¸n

I Chän m¸y c¾t dao c¸ch ly :

+ Chän m¸y c¾t vμ dao c¸ch ly trªn c¸c m¹ch chÝnh

+ Máy cắt đặt ở tất cả các cấp điện áp, mỗi cấp để dễ vận hμnh sữa chữa nên chọn một loại

+ ở đây ta chọn máy cắt không khí cho các thiết bị ngoμi trời

1 Điều kiện chọn máy cắt :

2 điều kiện chọn dao cách ly :

Điều kiện chọn dao cách ly tương tự như việc chọn máy cắt nhưng chỉ khác máy cắt lμ dao cách ly không chọn theo dòng điện cắt

Đối với dao cách ly vμ máy cắt có I đm ≥ 1000 (A) thì không cần kiểm tra

63 , 136 Uc

3

max

Ta chọn giá trị Icb = 0,36 lμm cơ sở chọn khí cụ điện mạch cao áp

1 Cấp điện áp trung 110 KV

6 117 2

1 3

1 2

Sự cố một trong hai máy biến áp liên lạc

Icb = 2 Ibt = 2 0,3 = 0,6 (KA)

Ta chọn giá trị Icb = 0,6 (KA) lμm cơ sở chọn khí cụ điện mạch trung áp

2 Cấp điện áp máy phát 10,5 KV

a Hạ áp của MBA liên lạc :

Ibt = [ ( ) ]

H td

Uù dmF

U S

S S

.

3

1 4

5 10 3

1 21 60 75

, ,

.

KAU

SK

K

H

dmB cl

qt

2 8 5 10 3

250 5 0 2 1

III Chọn máy cắt vμ dao cách ly :

Từ các điều kiện chọn máy cắt vμ dao cách ly các giá trị tính dòng ngắn mạch các dòng điện cưỡng bức ta chọn máy cắt vμ dao cách ly sau :

IV So sánh kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu :

• Nội dung tính toán kinh tế :

V B : Vốn đầu tư cho máy biến áp (có tính đến chi phí chuyến chở lắp đặt)

V TBPP : Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (không tính đến chi phí chuyên chở )

V B = K B v B

v B : Giá thμnh máy biến áp

K B : Hệ số hiệu chỉnh

Lập bảng tổng kết :