Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nhà máy
Lời nói đầu Điện năng là dạng năng lợng đợc sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con ngời. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện đợc liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đờng dây trên không và các đờng dây cáp. Mạng điện đợc dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ. Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, một trạm biến áp trung gian và 10 phụ tải. Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán ổn định của hệ thống vừa đợc thiết kế. Nhờ sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cô giáo và mọi ngời quan tâm nên em đã hoàn thành đồ án này. Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận đợc các ý kiến đánh giá, chỉ bảo của các thầy cô giáo để em đợc mở rộng, nâng cao kiến thức. Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện, đặc biệt là thầy giáo TS Nguyễn Lân Tráng đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Em rất mong muốn sẽ tiếp tục nhận đợc sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trong quá trình công tác sau này. - 1 - Mục lục Trang Chơng 1 : Phân tích nguồn và phụ tải 4 1.1:Phân tích nguồn cung cấp và phụ tải 4 1.1.1: Sơ đồ địa lý chỉ rõ nguồn và phụ tải 4 1.1.2: Những số liệu về nguồn 4 1.1.3: Những số liệu về phụ tải 5 Chơng 2: Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nhà máy 6 2.1. Cân bằng công suất trong mạng điện. 6 2.2. Sơ bộ xác định phơng thức vận hành cho hai nhà máy 7 Chơng 3:Các phơng án nối dây của mạng điện chọn điện áp và chọn tiết diện dây dẫn 10 3.1. Dự kiến các phơng án nối dây. 10 3.2. Chọn điện áp 13 3.3. Phơng pháp chọn tiết diện dây dẫn 13 - 2 - 3.4. Tính toán cho các phơng án cụ thể. 13 3.5. Tính toán tổn thất điện áp cho mạng điện. 20 Chơng 4:so sánh các phơng án về mặt kinh tế. 23 4.1. Phơng án 1. 26 4.2. Phơng án 2. 26 4.3. Phơng án 3. 27 4.4. Phơng án 4. 28 Chơng 5:Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải, sơ đồ nối dây các trạm 30 5.1. Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải. 30 5.2. Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm biến áp. 31 chơng 6:Xác định công suất bù kinh tế. 32 6.1. Nguyên tắc tính toán công suất bù kinh tế. 32 6.2. Xác định công suất bù kinh tế cho các phụ tải. 33 Chơng 7:Tính toán các chế độ vận hành cho mạng điện 40 7.1. Chế độ phụ tải cực đại. 40 7.2. Chế độ phụ tải cực tiểu. 55 7.3. Chế độ sự cố. 70 Chơng 8: Lựa chọn phơng thức điều áp cho mạng điện. 86 8.1: Phơng pháp chung lựa chọn đầu phân áp cho các máy biến áp giảm áp. 86 8.2. Tính toán cho các phụ tải. 86 - 3 - Chơng 1 Phân tích nguồn và phụ tải 1.1. Phân tích nguồn cung cấp điện và phụ tải. Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó. Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hớng phơng thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cos và khả năng điều chỉnh. 1.1.1 Sơ đồ địa lý chỉ rõ các nguồn và phụ tải 1.1.2 những số liệu về nguồn cung cấp Nhà máy nhiệt điện I - Công suất đặt: P I = 4. 50 = 200 MW - Hệ số công suất : cos = 0,85 - Điện áp định mức: U đm = 10,5 kV Nhà máy nhiệt điẹn II - Công suất đặt: P I = 6. 50 = 300 MW - Hệ số công suất : cos = 0,85 - Điện áp định mức: U đm = 10,5 kV - 4 - 130 72,8 62,25 NĐI NĐII 1 89,44 2 58,31 3 60,83 60,83 4 5 6 7 8 9 72,11 53,85 60,83 44,72 63,24 44,72 50 Hình I.1 Sơ đồ địa lý nguồn và phụ tải 51 80,16 1.1.3 những số liệu về phụ tải Những số liệu về phụ tải đợc ghi trong bảng số liệu sau: Pt Số liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max (MW) 40 38 36 36 36 34 36 32 34 P min (MW) 20 19 18 18 18 17 18 16 17 Cos 0,92 0,9 0,9 0,95 0,9 0,92 0,9 0,9 0,9 Q max MVAr 15,677 16,564 15,692 11,24 15,692 13,325 15,692 13,948 14,82 Q min MVAr 7,839 8,282 7,846 5,62 7,846 6,663 7,846 6,974 7,41 S max MVA 43,478 42,222 40 37,895 40 36,957 40 35,556 37,778 S min MVA 21,739 21,111 20 13,948 20 13,479 20 17,778 18,889 Loại hộ Pt I I III I I III I I I YCĐCĐA KT KT T KT T T KT T T ĐA TC kV 22 22 22 22 22 22 22 22 22 Nhận xét T max = 4900h Phụ tải cực tiểu bằng50% phụ tải cực đại. Hệ số đồng thời k = 1. Các phụ tải 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9 là phụ tải loại I. Còn các phụ tải 3 và 6 là phụ tải loại III Phụ tải 3, 5, 6, 8, 9 yêu cầu điều chỉnh điện áp thờng, các phụ tải còn lại yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Tổng công suất lúc phụ tải cực đại là: MWPP i 322343236343636363840 9 1 maxmax =++++++++== Tổng công suất lúc phụ tải cực tiểu là: MWPP i 161.5,0 9 1 maxmin == Ta thấy các phụ tải 1, 2, 3, 4 gần nhà máy nhiệt điện I hơn do vậy thuận tiện cho việc truyền tải công suất từ nhà máy nhiệt điện I tới. Tổng công suất các phụ tải cực đại lúc đó là: MWP 15036363840 4 1 max =+++= Ta thấy các phụ tải 5, 6, 7, 8 gần nhà máy nhiệt điện II hơn do vậy thuận tiện cho việc truyền tải công suất từ nhà máy nhiệt điện II tới. Tổng công suất các phụ tải cực đại lúc đó là: MWP 13832363436 8 5 max =+++= Còn phụ tải 9 sẽ nhận công suất của cả 2 nhà máy công suất cực đại của phụ tải 9 là P max = 34MW - 5 - Bảng I.1 số liệu về phụ tải Chơng 2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nhà máy 2.1. Cân bằng công suất trong mạng điện. Nh ta đã biết điện năng do các nhà máy điện sản xuất ra trong hệ thống điện luôn cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải. Cân bằng công suất trong hệ thống điện trớc hết xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ trong hệ thống điện có cân bằng không. Sau đó sơ bộ định hớng phơng thức vận hành cho nhà máy điện. Trong các chế độ vận hành lúc cực đại, cực tiểu hay sự cố dựa vào khả năng cấp điện của từng nguồn điện. Cân bằng công suất tác dụng nhằm để giữ tần số của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép. Cân bằng công suất phản kháng nhằm để giữ điện áp ở các nút nằm trong giới hạn cho phép. 2.1.1. Cân bằng công suất tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện đợc biểu diễn bằng công thức sau: +++== dttdmdptycF PPPPmPP . Trong đó: P F : tổng công suất tác dụng định mức của các nhà máy điện P F = 4.50+6.50= 500 MW P yc : tổng công suất thiết kế của mạng điện kể cả tổn thất công suất tác dụng. m: hệ số đồng thời, ở đây ta lấy m= 1 P pt : tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ. P pt = 322 MW P mđ : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và máy biến áp. (ta chọn khoảng 5%P pt ) P mđ = 5%.322= 16,1 MW P td : tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện. (( ở đây ta chọn P td = 10%(mP pt +P mđ )) P td = 10%.(322+16,1)= 33,81 MW P dtr : tổng công suất dự trữ của toàn hệ thống P dtr đợc xác định dựa vào biểu thức sau P dtr = P F - mP pt - P mđ - P td = 500- 322- 16,1- 33,81 = 128,09 MW P dtr thờng nằm trng khoảng 10-15% tổng công suất phụ tải và không bé hơn công suất của 1 tổ máy lớn nhất trong mạng điện Nh vây khả năng cung cấp nguồn của các nhà máy điện là đủ cho các hộ phụ tải ngay trong trờng hợp phụ tải là cực đại - 6 - 2.1.2. Cân bằng công suất phản kháng. Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện đợc biểu diễn bằng công thức sau: ++++=+ dttdbaCLptFb QQQQQQmQQ . Trong đó: - Q F : Tổng Công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện Q F = 2 2 2 2 1 1 2 1 cos cos1. cos cos1. + FF PP =309,87 MVAr - Q pt : Tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải. = pt Q 17,04+ 18,404+ 17,435+ 11,832+ 17,435+ 14,484+ 17,435 + 15,498+ 16,467 = 146,04 MVAr - Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đờng dây của toàn mạng điện. - Q C : tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây cao áp sinh ra Trong khi tính toán sơ bộ, một cách gần đúng ta lấy Q L = Q C . - Q ba : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp Q ba = 15%Q pt = 21,905 MVAr - Q td : Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện Q td =P td .tg td = 33,81.0,882 = 29,32 MVAr - Q dtr : Tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống. Có thể lấy bằng công suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống => Q dtr = 85,0 85,01.50 2 = 30,987 MVAr Vậy tổng công suất phản kháng yêu cầu của lới điện là: Q yc = m.Q pt + Q ba + Q td + Q dtr = 146,04+ 21,905+ 29,32+ 30,987 = 228,252 MVAr Ta thấy Q F > Q yc nên ta không cần phải bù sơ bộ. 2.2. sơ bộ xác định phơng thức vận hành cho hai nhà máy 2.21. Khi phụ tải cực đại Nếu cha kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là: P yc = P pt + P mđ + P td = 322 + 16,1 + 33,81 = 371,91 MW Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống, ta huy động tổ máy có công suất lớn hơn trong hệ thống nhận phụ tải trớc để đảm bảo tính kinh tế cao hơn thì ta sẽ xét nhà máy I trớc Công suất nhà máy I phát lên lới là: P vh1 = P f1 P td1 = 85%P đm1 - 10%.(80%P đm1 ) = 80%.200 10%.(85%.200) = 144 MW Nh vậy nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận: P f2 = P yc - P f1 = 371,91 160 = 227,91 MW (chiếm 75,97%P đm2 ) Trong đó lợng tự dùng là 10%P f2 = 22,791 MW => P vh2 = 227,91 22,791 = 205,119 MW - 7 - Rõ ràng P f2 chiếm 75,97%P đm2 nằm trong công suất phát kinh tế của các tổ máy nhiệt điện. ( 60% - 80% là đạt. Nếu không đạt thì có thể cho 1 tổ máy ngừng chạy) 2.2.2 Khi phụ tải cực tiểu P yc = P ptmin + P md + P td = 161 + 8,05 + 16,905 = 185,955 MW Nhà máy I ta chỉ vận hành 2 tổ máy mỗi tổ máy chiếm 80% Công suất => P vh = P f1 P td1 = 80%.100 10%.(80%.100) = 72 MW P f2 = P yc P f2 = 185,955 80 = 105,955 MW => P vh2 = 105,955 10,595 =95,36 MW Chiếm 70% P đm2 thoả mãn yêu cầu về công suất phát kinh tế của các nhà máy nhiệt điện 2.2.3 .Khi có sự cố Do không xét các sự cố xếp chồng và các tổ máy trong hệ thống đề có công suất bằng nhau do đó ta sét trờng hợp sự cố là 1 tổ máy bất kỳ bị sự cố. Giả sử 1 tổ máy của nhà máy II bị sự cố. Ta vẫn cho nhà náy nhiệt điện II phát với 85% công suất ( Nếu sau khi tính toán mà NĐI vận hành kém kinh tế ta sẽ hiệu chỉnh lại sau) P vh2 = P f2 - P td2 = 85%.250 10%.85%.250 = 191,25 MW Nh vậy NĐI sẽ còn đảm nhận: P f1 = P yc P f2 = 371,91 212,5 = 159,41 MW =>P vh = 143,47 MW => nhà máy NĐI phát với 100. 150 91,131 = 79,7 %P đm1 thoả mãn vận hành kinh tế của nhà máy nhiệt điện. Từ đó ta có bảng sau: Pt NĐ Max Min Sự cố 1 - Phát 80%P đm - số tổ máy lv : 4 - Phát 80%P đm - số tổ máy lv : 2 - Phát 79,7%P đm - số tổ máy lv : 4 - 8 - - P f = 160 MW - P vh = 144 MW - P f = 80 MW -P vh =72 MW - P f = 159,41 MW -P vh =143,47 MW 2 - Phát 75,97%P đm - số tổ máy lv : 6 - P f = 227,91 MW -P vh =205,119 MW - Phát 70,6%P đm - số tổ máy lv : 3 - P f = 105,955 MW -P vh =95,36 MW - Phát 85%P đm - số tổ máy lv : 5 - P f = 212,5 MW -P vh =191,25 MW Chơng 3 Các phơng án nối dây của mạng điện chọn điện áp và chọn tiết diện dây dẫn 3.1. Dự kiến các phơng án nối dây. Từ việc phân tích các phụ tải và các nguồn điện ở chơng 1 ta thấy: - 9 - Các phụ tải 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9 là hộ tiêu thụ loai I nên yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao do đó phải sử dụng đờng dây lộ kép, hoặc mạch vòng để cung cấp điện cho các phụ tải. Các phụ tải 3, 6 là những hộ phụ tải loại III do vậy ta chỉ cần sử dụng đờng đây đơn là đủ cung cấp điện cho phụ tải Ta thấy các phụ tải 1, 2, 3, 4 gần nhà máy nhiệt điện I hơn do vậy sẽ nhận công suất từ NĐI. Tổng công suất các phụ tải cực đại lúc đó là: MWP 15036363840 4 1 max =+++= Tuy nhiên P vh1 =144 MW không đủ cung cấp công suất cho 4 đó nên ta sẽ cho phụ tải 4 nhận công suất từ NĐII MWP 114363840 3 1 max =++= Nh vậy các phụ tải 4, 5, 6, 7, 8 sẽ nhận công suất từ NĐII. Tổng công suất các phụ tải cực đại lúc đó là: MWP 1743236343636 8 4 max =++++= Còn phụ tải 9 sẽ nhận công suất của cả 2 nhà máy công suất cực đại của phụ tải 9 là P max = 34MW 3.1.1. Phơng án 1 3.1.2. Phơng án 2 - 10 - 2 72,8 62,25 NĐI NĐII 1 58,31 3 60,83 4 5 6 7 8 9 53,85 60,83 44,72 63,24 Hình III.1 Phương án 1 51 80,16 [...]... chọn công suất máy biến áp cho các trạm biến áp nhà máy ỏ nhà máy NĐI có 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 50 MW do đó sử dụng 4 máy c 5.2 Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm biến áp 5.2.1 Chọn sơ đồ nối dây cho trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện Trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện ta sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch ở đây ta chỉ vẽ cho trạm của nhà máy nhiệt điện I còn nhà. .. chỉnh công suất của chúng theo nhiệt độ nữa Công suất của máy biến áp đợc chọn theo điều kiện: S dm S max = S tt k (n 1) Trong đó: n: là số máy biến áp (n = 2) Smax: là công suất phụ tải ở chế độ cực đại Stt: là công suất tính toán của máy biến áp k: là hệ số quá tải của máy biến áp ( k = 1,4 ) Công suất của máy biến áp phải đảm bảo: Cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thờng Khi có 1 máy. .. chơng 6 Xác định công suất bù kinh tế 6.1 Nguyên tắc tính toán công suất bù kinh tế Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện đợc sử dụng không những chỉ để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng, mà còn là một trong những phơng pháp quan trọng để giảm tổn thất điện năng cũng nh điều chỉnh điện áp Tối u hoá công suất các thiết bị bù là xác định công suất tối u và vị trí đặt các thiết bị bù Mục tiêu của. .. Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải, sơ đồ nối dây các trạm 5.1 Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải 5.1.1 Nguyên tắc lựa chọn số lợng, công suất máy biến áp Số lợng máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải phụ thuộc vào loại phụ tải Với hộ loại I ta chọn hai máy biến áp vận hành song song Với hộ loại III ta chọn một máy. .. tiêu của bài toán là tìm công suất thiết bị bù để đạt đợc hiệu quả kinh tế cực đại khi thoả mãn tất cả các điều kiện kỹ thuật trong chế độ làm việc bình thờng của mạng điện và các thiết bị sử dụng điện Khi lập biểu thức phí tổn tính toán ta quy ớc: Không xét đến công suất bù sơ bộ tính theo điều kiện cân bằng công suất phản kháng Không xét tới tổn thất công suất sắt PFe của máy biến áp vì nó ảnh hởng... biến áp Việc xác định công suất của các máy biến áp là một vấn đề hết sức quan trọng, nó ảnh hởng đến độ tin cậy cung cấp điện Để chọn lựa công suất của các máy biến áp ta cần căn cứ vào công suất cực đại của các phụ tải Mạng điện thiết kế có cấp điện áp 110kV và điện áp thứ cấp là 22kV Nh vậy ở trạm biến áp phụ tải ta chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn có tỉ số biến áp là: 110/22 Ta coi các máy biến... vì nó ảnh hởng rất ít tới trị số Qb Không xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng do P gây ra Không xét đến công suất từ hoá máy biến áp QFe và công suất phản kháng do điện dung đờng dây sinh ra Ngoài điện trở của đờng dây phải xét tới điện trở rb của máy biến áp Chỉ cần viết và giải phơng trình cho từng nhánh độc lập của mạng điện Biểu thức phí tổn tính toán trong mạng điện do đặt thiết... biến áp bất kì nghỉ, các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải đảm bảo đủ công suất cần thiết 5.1.2 Lựa chọn công suất máy biến áp cho các trạm biến áp phụ tải Chọn công suất máy biến áp cho các trạm biến áp phụ tải: Với phụ tải 1 là hộ loại 1 S1max = 43,478 MVA Phụ tải 1 là hộ tiêu thụ loại I nên ta chọn hai máy biến áp vận hành song song Công suất của máy biến áp đợc chọn nh... 3, 5, 6, 7 và 8 ta sẽ sử dụng hai loại sơ đồ sau: Các trạm có chiều dài đờng dây l > 70km hay xảy ra sự cố nên thờng xuyên phải cách ly sự cố ra khỏi hệ thống, khi đó máy cắt đặt ở phía cuối đờng dây (trạm 4 và trạm 9) Các trạm có chiều dài đờng dây l < 70km, chiều dài ngắn nên ít sự cố nên máy cắt đặt ở phía máy biến áp để thao tác đóng cắt máy biến áp theo các chế độ phụ tải cực đại và phụ tải... bù (MVAr) U: điện áp định mức của đờng dây R: điện trở của đờng dây và máy biến áp quy định về bên cao áp : thời gian tổn thất công suất lớn nhất, = 3979,46h Lấy đạo hàm Z =0, Qb giải ra ta tìm đợc Qb Nếu giải đợc Qb có giá trị âm, có nghĩa về mặt kinh tế ta không cần bù 6.2 Xác định công suất bù kinh tế cho các phụ tải 6.2.1 Lộ đơng dây NĐ-1 51 Q1 = 17,04 MVAr NĐ 2ìAC - 95 Qb1 Sơ đồ thay thế: NĐ RD
