Chọn máy phát điện, tính toán phân bố công suất, vạch phương án nối điện

CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT, VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1. Chọn máy phát điện : Nhiệm vụ thiết kế: thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện công suất 250MW gồm có 4 tổ máy, công suất 50MW. Theo phụ lục 1 – TLTK [1] tác giả chọn được máy phát điện theo bảng 1.1. Bảng 1.1 Loại máy phát Thông số định mức Đ/kháng tương đối Loại máy kích từ n (V/ph) S (MVA) P (MW) U (KV) cos j I (KA) x’’d x’d xd TB-50-2 3000 62,5 80 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84 1 Như vậy, công suất đặt của nhà máy là : SNM = 5 . 62,5 = 312,5 (MVA) 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất: - Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy điện, ta có thể định lượng công suất cần tải ở các cấp điện áp tại các thời điểm và đề xuất các phương án nối dây hợp lý cho nhà máy. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau: Hình 1 100 80 60 40 20 0 h P% 4 8 12 16 20 24 1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5KV): - Công suất cực đại: Pmax = 50MW - Hệ số công suất : cosj = 0,85 Đồ thị phụ tải - Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát điện được tính theo công thức sau: SUF = P% [1.1] Trong đó: SUF : là công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t. P%: là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp MF theo thời gian PUFmax, cosUF là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy phát. Áp dụng công thức [1.1] kết hợp với hình 1, ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát: Bảng 1.2 t (h) 0 ¸ 4 4 ¸ 8 8 ¸ 10 10 ¸ 12 12 ¸ 16 16 ¸20 20 ¸24 SUF (t) 47,0588 58,823 47,0588 52,941 58,823 52,941 47,0588 Hình 2 100 80 60 40 20 0 h P% 4 8 12 16 20 24 1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung (35KV): - Công suất cực đại: Pmax = 30MW - Hệ số công suất : cosj = 0,85 Đồ thị phụ tải - Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát được tính theo công thức sau: SUT(t)= [1.2] Trong đó: SUT: là công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t P%: là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian PUTmax, cosjUF: là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp trung. Áp dụng hình 2 và công thức [1.2] ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung như bảng [1-3]: Bảng 1.3 t (h) 0 ¸ 4 4 ¸ 6 6 ¸ 8 8 ¸ 12 12 ¸ 14 14 ¸16 16 ¸18 18¸22 22 ¸24 SUT (t) 28,235 35,294 31,7647 27,235 35,294 31,7647 28,235 35,294 28,235 1.2.3. Phụ tải cấp điện áp cao (110KV) : - Công suất cực đại: Pmax = 140MW - Hệ số công suất : cosj = 0,85 Đồ thị phụ tải hình 3 - Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp được tính theo công thức sau: Hình 3 100 80 60 40 20 0 h P% 4 8 12 16 20 24 SUC(t) = [1.3] Trong đó: SUC: là công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t P%: là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t. PUCmax, cosjUC: là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp cao. Áp dụng hình 3 và công thức [1.3] ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung như bảng [1.4]: Bảng 1.4 t 0 ¸ 4 4 ¸ 8 8 ¸ 12 12 ¸ 18 18 ¸ 24 SUC (t) 131,7647 164,7 131,7647 164,7 131,7647 1.2.4. Công suất tự dùng của nhà máy : Std = a.SNM. Trong đó : a: là hệ số tự dùng của nhà máy đang a = 6% Std(t): là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t SNM: là công suất đặt của nhà máy SNM = 312,5 (MVA) SF(t): là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t. Vì nhà máy phát hết công suất thừa về hệ thống nên SF(t) = SNM. Công suất tự dùng của nhà máy là không đổi. Std = Stdmax = a . SNM = 0,06 . = 0,06 . 5 . = 18,75 (MVA) 1.2.5. Công suất dự trữ của toàn hệ thống: Lượng công suất do nhà máy phát ra sau khi cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải tự dùng của nhà máy phần công suất thừa còn lại phát về hệ thống. Do đó công suất thừa phát về hệ thống được xác định như sau: Sth = SF – (SUF + SUT + SUC Std) Từ đó ta có bảng tính toán và cân bằng công suất của toàn nhà máy: Bảng [1.5] t(h) 0 ¸ 4 4 ¸ 6 6 ¸ 8 8 ¸ 10 10 ¸ 12 12¸14 14¸16 16¸18 18 ¸20 20 ¸22 22 ¸24 SUF(MVA) 47,0588 58,823 58,823 47,0588 52,941 58,823 58,823 52,941 52,941 47,088 47,0588 SUT(MVA) 28,235 35,294 31,7647 28,235 28,235 35,294 31,7647 28,235 35,294 35,294 28,235 SUC(MVA) 131,7647 164,7 164,7 131,7647 131,7647 164,7 164,7 164,7 131,7647 131,7647 131,7647 Std(MVA) 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 SF(MVA) 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 312,5 Sth(MVA) 86,6915 34,933 38,4623 86,6915 80,8093 34,933 38,4623 47,874 73,7503 79,6325 86,6915 1.2.7. Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy: SptS = SUF + SUT + SUC + Std t (h) 0¸4 4¸6 6¸8 8¸10 10¸12 12¸14 14¸16 16¸18 18¸20 20¸22 22¸24 SptS 234,8085 277,567 274,0377 234,8085 231,6907 277,567 274,0377 264,626 238,7497 232,8675 225,8085 S(MVA) 312,5 300 Snm 234,8085 Spt∑ 200 SUC 100 47,0588 SUF 18,75 Std SUT 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 t (h) 1.3. Vạch sơ đồ nối điện của nhà máy: * Việc chọn sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế . Nếu chọn sơ đồ không hợp lí sẽ không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ,chi phí xây dựng cao thiết bị cồng kềnh, vận hành phức tạp. Do vậy cần đề ra nhiều phương án khác nhau ,từ đó so sánh scác phương án về mặt kỹ thuật , đẻ loại bớt các phương án bất hợp lí và chọn ra phương án tối ưu nhất về mặt kĩ thuật.các phương án vạch ra cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau : + Số lượng các máy phát điện nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải đảm bảo các điều kiện sau: khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất ,các máy phát còn lại với khả năng quá tải của mình vẫn đảm bảo cung cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung (trừ đi phần phụ tải do các bộ hoặc nguồn nối vào thanh góp trung co thể cung cấp được ) + do cấp điện áp 35 KV có trung tính cách điện đối với đất hay nối dát qua cuộn dập hồ quang nên trong sơ đồ chỉ dùng máy biến áp ba cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Khi phụ tảt cấp điện áp máy phát lớn hơn hay bằng 15% tổng công suất của toàn nhà máy thì phải xây dựng hệ thống thanh góp cấp điện áp máy phát. %SUfmax=(%) Như vậy ta phải xây dựng hệ thống thanh góp cấp điện áp máy phát. +Công suất bộ máy phát máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. SMF= Sbộ= 62,5( MVA)< Sdtht=109,933 (MVA) +Chỉ được ghép bộ MF-MBA vào thanh góp cấp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất bộ này. SUTmin= 28,235 (MVA) < Sbộ= 62,5 (MVA) nên không được nối bộ MF-MBA vào thanh góp cấp điện áp trung. SUCmin= 131,7647 (MVA)> Sbộ= 62,5 (MVA) nên được được phép nối bộ MF-MBA vào thanh góp cấp điện áp này. 1.3.1. Phương án 1 : HT 110KV B3 F5 F1 B1 F2 F3 F4 B2 35KV 1.3.1.1. Mô tả phương án : - Dùng 1 máy biến áp 2 cuộn dây B3 nối bộ với máy phát F5 nối vào thanh góp cấp điện áp cao các máy phát còn lại nối vào thanh góp cấp điện áp MF. Dùng 2 máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây B1, B2 liên lạc giữa các cấp điện áp UC, UT, UF. 1.3.1.2. Ưu điểm : - Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải ở các cấp điện áp. - Số lượng máy biến áp ít nên làm giảm diện tích lắp đặt, chi phí đầu tư cho một đơn vị công suất bé. 1.3.1.3. Nhược điểm : - Khi hỏng bộ máy phát – máy biến áp bên cao thì 2 máy biến áp liên lạc với khả năng quá tải phải cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp cao và trung. Do đó phải chọn công suất của máy biến áp liên lạc. - Thanh góp cấp điện áp máy phát gồm 4 phân đoạn nên phải nối mạch vòng thiết bị phân phối trong nhà cồng kềnh, vận hành phức tạp. 1.3.2. Phương án 2 : 1.3.2.1. Mô tả phương án : B1 F1 F4 B3 110KV HT B4 F5 35KV B2 F3 F2 Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát. - 2 máy phát còn lại nối bộ bên cao - Dùng 2 máy biến áp ba cuộn dây B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp 1.3.2.2. Ưu điểm : - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp. - Dung lượng máy biến áp nhỏ nên chọn khí cụ điện hạng nhẹ. - Có 3 máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát nên chi phí nhỏ 1.3.2.3. Nhược điểm : - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến giá thành đầu tư lớn chiếm nhiều diện tích mặt bằng để xây dựng. - Số lượng thiết bị ở cấp điện áp cao nhiều nên giá thành xây dựng thanh góp cấp điện áp cao lớn. 1.3.3. Phương án 3 : 1.3.3.1. Mô tả phương án : F2 B4 HT 110KV B3 F1 F4 B1 F5 B2 35KV B5 F3 Sơ đồ gồm 2 máy phát F4, F5 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát. - 3 máy phát còn lại nối bộ lên thanh góp cao áp. - Dùng 2 máy biến áp ba cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp. 1.3.3.2. Ưu điểm: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp. - Dung lượng máy biến áp nhỏ nên chọn khí cụ điện hạng nhẹ. - Có 2 máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát nên chi phí nhỏ 1.3.3.3. Nhược điểm : - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến giá thành đầu tư lớn - Chiếm nhiều diện tích mặt bằng để xây dựng. - Số lượng thiết bị ở cấp điện áp cao nhiều nên giá thành xây dựng thanh góp cấp điện áp cao lớn. 1.3.4. Phương án 4 : 1.3.4.1. Mô tả phương án : Các máy phát đều nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát. Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp . 1.3.4.2 Ưu điểm: - đảm bảo độ tin cậy và yêu cầu cung cấp điện cũng như sự liên lạc giữa các cấp điện áp trong nhà máy hay sự liên lạc giữa nhà máy với hệ thống . - số lượng máy biến áp ít cho nên đơn giản trong việc lắp đặt , vận hành. 1.3.4.3 Nhược điểm : - xây dựng hệ thống thanh góp cấp điện áp máy phát phức tạp,công suất máy biến áp 3 cuộn dây tương đối lớn, dẫn đến làm tăng giá thành đầu tư. HT 110KV F1 B1 F2 F3 F4 B2 35KV F5 NHẬN XÉT CHUNG: Qua phân tích ưu nhược điểm của từng phương án ta nhận thấy phương án1 và phương án 2 đảm bảo về mặt kĩ thuật nhất và có nhiều ưu điểm hơn. Nên ta chọn hai phương án này để tính toán , so sánh kinh tế , kỹ thuật chọn ra phương án tối ưu nhất cho nhà máy cần thiết kế. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Hữu Khái, Thiết kế NMĐ, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005