Đồ Án đồ án tốt nghiệp nhà máy điện

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN

1.1. Chọn máy phát điện:
- Theo nhiệm vụ thiết kế là thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI. Do đó ta chọn máy phát điện là kiểu tua bin hơi.
- Với công suất nhà máy và mỗi tổ máy đã có nên ta chỉ việc chọn máy phát có công suất tương ứng. Để thuận tiện ta chọn máy phát có công suất cùng loại.
- Chọn điện áp định mức lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn.
- Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 (KV) vì với cấp điện áp này rất thông dụng cho nên dễ chọn các thiết bị đi kèm.
- Tra phụ lục 1 trang 76 sách: “Thiết kế Nhà Máy Điện và Trạm Biến Áp“ của PGS. Nguyễn Hữu Khái ta chọn máy phát điện đồng bộ có các thông số như sau:
Bảng 1-1
Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối
N
(V/ph) S MVA P
(M W) U
(KV) Cosφ I
(KA) x”d x’d xd
TBФ60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691

Như vậy công suất đặt của toàn nhà máy là:
SNM = SdmFi = 75.5 = 375 (MVA)
1.2. Tính toán cân bằng công suất của nhà máy:
1.2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 (KV):
Ta có: Công suất cực đại: PFmax = 110 (MW)
Hệ số công suất: cos φF = 0,85
Công suất biểu kiến cực đại:
SFmax = = = 129,412 (MVA)
Đồ thị phụ tải như hình 1.
Công suất cấp điện áp máy phát được tính theo công thức:
SUF(t) = P % (t) . (1.1)
Dựa vào đồ thị phụ tải hình 1 và công thức (1.1) ta tính phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát theo bảng 1-2.
Bảng 1-2
T(H) 0 4
4 8
8 16
16 18
18 24

P %(t) 70 80 100 80 70
SUF(t) (MVA) 90,588 103,53 129,412 103,53 90,588

1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 (KV):
Ta có: Công suất cực đại: PTmax = 80 (MW)
Hệ số công suất: cos φT = 0,8
Công suất biểu kiến cực đại:
STmax = = = 100 (MVA)
Đồ thị phụ tải hình 2
Công suất cấp điện áp trung được tính theo công thức:
SUT(t) = P %(t) . (1-2)
Dựa vào đồ thị hình 2 và công thức (1-2) ta tính phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp trung theo bảng 1-3



Bảng 1-3
T(H) 0 4
4 16
16 20
20 24

P %(t) 80 100 90 80
SUT(t) (MVA) 80 100 90 80

1.2.3. Phụ tải cấp điện áp cao 220 (KV):
Ta có: Công suất cực đại: Pmax = 70 (MW)
Hệ số công suất: cos φC = 0,8
Công suất biểu kiến cực đại:
SCmax = = = 87,5 (MVA)
Đồ thị phụ tải như hình 3
Công suất cấp điện áp cao được tính theo công thức:
SUC(t) = P % . (1-3)
Dựa vào đồ thị phụ tải hình 3 và công thức (1-3) ta tính phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp cao theo bảng:
Bảng 1-4
t(h) 0 12
12 16
16 24

P %(t) 100 80 60
SUC(t) (MVA) 87,5 70 52,5

1.2.4.Công suất tự dùng của nhà máy:
Ta có thể xác định công suất tự dùng của nhà máy một cách gần đúng theo công thức sau:
Std(t) = Stdmax.(0,4 + 0,6 ) (MVA)
Stdmax : Công suất tự dùng cực đại của nhà máy
Stdmax = %.SNM
SF(t): Công cuất phát của nhà máy tại thời điểm (t)
: Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, = 5 %
SNM: Công suất đặt của toàn nhà máy
SF(t) SUF(t) + SUT(t) + SUC(t)
Dựa vào kết quả tính toán công suất của các cấp điện áp theo từng thời điểm ta tính được công suất tự dùng của nhà máy theo bảng 1-5:
Bảng 1-5
T(H) 0 4
4 8
8 12
12 16
16 18 18 20
20 24

SF(t) 258,088 291,03 316,912 299,412 246,03 233,088 223,088
Std(t) (MVA) 15,243 16,231 17,007 16,482 14,881 14,493 14,193

1.2.5. Công suất dự trữ của toàn hệ thống:
Công suất dự trữ của toàn hệ thống được tính theo công thức sau:
SdtHT = Sdt% . SHT + SNM – (SUFmax + SUTmax + SUCmax + Stdmax)
= 0,04.1500 + 375 – (129,412 + 100 + 87,5 + 17,007)
= 101,081 (MVA)
1.2.6. Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy:
Lượng công suất nhà máy phát ra là để cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải tự dùng. Như vậy lượng công suất thừa còn lại được tính theo công thức sau:
Sthừa(t) = SNM - Spt
Spt = SUF(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)
Qua các bước tính toán như trên ta lập được bảng số liệu cân bằng công suất của toàn nhà máy theo từng thời điểm như bảng 1-6:




Bảng 1-6
t(h) 0 4
4 8
8 12
12 16
16 18
18 20
20 24

SUF(t)[MVA] 90,588 103,53 129,412 129,412 103,53 90,588 90,588
SUT(t)[MVA] 80 100 100 100 90 90 80
SUC(t)[MVA] 87,5 87,5 87,5 70 52,5 52,5 52,5
Std(t)[MVA] 15,243 16,231 17,007 16,482 14,881 14,493 14,193
Spt(t)[MVA]
273,331 307,261 333,919 315,894 260,911 247,581 237,581
SNM(t)[MVA] 375 375 375 375 375 375 375
Sthừa (t)[MVA] 101,669 67,739 41,081 59,106 114,089 127,419 137,419

1.2.7. Đồ thị phụ tải:
Từ bảng số liệu tổng của nhà máy phát ra theo thời gian hàng ngày ở bảng 1-6.
Ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng như sau:


Trong đó:
I: Đồ thị phụ tải tự dùng
II: Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao
III: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung
IV: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
V: Đồ thị phụ tải tổng
VI: Đồ thị phụ tải do nhà máy phát ra.
1.2.8. Nhận xét và kết luận:
Đối với công suất đặt của nhà máy mà ta đang thiết kế là 375 (KVA) phụ tải cực đại ở các cấp điện áp chiếm tỷ lệ là:
- Cấp điện áp cao 220 (KV):
%SUCmax = .100 = . 100 = 23,333 %
- Cấp điện áp trung 110 (KV):
%SUTmax = .100 = .100 = 26,667 %
- Cấp điện áp máy phát 10,5 (KV):
%SUFmax = .100 = . 100 = 34,51 %
- Phụ tải tự dùng 10,5 (KV):
%STDmax = .100 = .100 = 4,535 %
- Tổng phụ tải cực đại chiếm tỷ lệ là:
% SPTmax = %SUCmax+%SUTmax+%SUFmax+ %STDmax
= 23,333 % + 26,667% +34,51 % + 4,535%
= 89,045%
Như vậy lúc phụ tải cực đại ở các cấp điện áp thì công suất của nhà máy phát ra sẽ thừa một lượng tối thiểu là:
%Sthừamax = 100% - % SPTmax = 100% - 89,045% = 10,955%
Nhận thấy trong trạng thái vận hành bình thường công suất phát của nhà máy đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp tại mọi thời điểm. Mặt khác phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm tỉ lệ 34,51% > 15% SNM nên ta phải xây dựng thanh góp cấp điện áp máy phát.
1.3. Đề xuất phương án tính toán:
1.3.1. Đặt vấn đề:
- Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu. Dựa vào bảng cân bằng công suất và các bảng nhận xét tổng quát trên để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp để chọn ra một số phương án hợp lý đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, tổn thất điện năng nhỏ, chi phí xây dựng thấp, vận hành không phức tạp.
- Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp máy phát phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau: số lượng máy phát điện nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thỏa mãn điều kiện sau cho khi ngừng làm việc máy phát lớn nhất, các máy còn lại phải đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải ở cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung. Công suất của mỗi bộ máy phát điện-máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống Sdt = 1500.4% = 60 (MVA).
- Chỉ được ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó công suất lớn hơn công suất của bộ máy này. Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa cấp điện áp cao và trung thì không cần điều kiện này.
Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với công suất toàn nhà máy.
Đặc điểm của nhà máy đang thiết kế:
- Tại mọi thời điểm nhà máy luôn phát hết công suất thừa về hệ thống.
- Để đảm bảo điều kiện ổn định và kinh tế thì các tổ máy ở mọi thời điểm phải vận hành sao cho không có tổ máy nào phát dưới 60% công suất đặt của tổ máy.
1.3.2. Phương án 1:

a. Mô tả phương án:
- Sơ đồ gồm ba máy phát điện nối vào hệ thống phân phối cấp điện áp máy phát. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc cung cấp cho phụ tải và làm liên lạc giữa cấp điện áp cao và trung.
- Sử dụng một bộ máy phát - máy biến áp nối vào hệ thống phân phối cấp điện áp cao và một bộ máy phát - máy biến áp nối vào hệ thống phân phối cấp điện áp trung để cung cấp cho phụ tải này.
b. Ưu điểm:
- Hệ thống đảm bảo cấp điện liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
- Hệ thống phân phối cấp điện áp máy phát đơn giản.
- Sơ đồ nối dây đơn giản, dễ vận hành.
c. Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều (4 máy)
- Sử dụng máy biến áp tự ngẫu công suất lớn nên chi phí cao.
- Nối bộ lên cấp điện áp cao - trung có thể không có lợi về kinh tế.