NH MY IN V TRM BIN P.
Chơng i
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng trong
nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá
trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất gần đúng theo
công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số công
suất các cấp không khác nhau nhiều.
1.1. Chọn máy biến áp
Nhà máy điện gồm 5 tổ máy phát, công suất mỗi máy 600MW ta sẽ
chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5KV.
Loại MP
Thông số định mức Điện kháng
Loại kích từ
PMW SMVA NV/P UKV Cosep I(A) X
d''
X
d'
X
d
TB60 2
60 75 3000 10,5 0,8 4,1 0,132 0,24 2,2 BT-450-300
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.2.1. Cấp điện áp máy phát: U
đm
= 10,5 KV
Ta tính theo công thức:
( )
( )
( )
( )
1.2.2. Cấp điện áp trung áp 110KV
P
max
= 105 MW; cos = 0,87
Công thức tính:
( )
( )
( )
( )
T max
T t
T
UT t
P% t
P P
100
P t
S
cos
=
=
Bảng 1- 3
t(h) 0 - 8 8 -12 12 - 16 16 - 20 20 - 24
P(%) 60 70 100 80 60
P
I
(MW) 63 73,5 105 84 63
S
UT
i
(MW) 91 130 104 78
S
UT
(MVA) 105,81 151,162 120,93 105,81
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
3
( )
( )
T max
UC t
P% t
P P
100
=
72,41
0 6
S(MVA)
96,55
12 18
120,68
20 24
72,41
84,48
t(h)
0 18
105,81
8 12
120,93
S(MVA)
, MVA
B¶ng biÕn thiªn c«ng suÊt phô t¶i toµn nhµ m¸y.
B¶ng 1 - 4:
t(h) 0 - 7 7 -12 12 - 20 20 - 24
P(%) 80 90 100 80
P
i
(MW) 240 270 300 240
S
NM
(MVA) 297,4 313,95 348,83 279
NguyÔn V¨n Phßng - Trêng §¹i häc BK Hµ Néi - Bé m«n HT§ - Líp HT§ N1 - K38
4
348,83
0 7
279
12
313,95
S(MVA)
20 24
300
t(h)
NH MY IN V TRM BIN P.
1.2.5. Tự dùng của nhà máy.
Công suất tự dùng của nhà máy có thể tính theo công thức:
( )
( )
nm
NM
td
HT
(t) = S
NM
(t) - S
UF
(t) - S
UC
(t) - S
TD
(t), từ đó ta có bảng tính phụ tải và
cân bằng công suất toàn nhà máy.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
6
20,33
0
7
16,744
12
18,83
S(MVA)
20
24
16,744
t(h)
NH MY IN V TRM BIN P.
Bảng 1.6:
Công suất
Thời gian
0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 18 18 - 20 20 - 24
S
S
C
(t) = S
UC
(t) + S
HT
(t)
Kết quả tính toán ở bảng 1.7
Công suất
Thời gian
0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 18 18 - 20 20 - 24
S
C
(MVA)
157,184 167,074 163,806 231,625 231,625 209,505 157,187
Bảng tổng kết các giá trị phụ tải cực đại (S
max
) và cực tiểu (S
min
) của các
loại công suất (MVA):
Công suất S
TD
S
UF
S
UT
S
trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quy định đặc tính kinh tế và kỹ
thuật của nhà máy thiết kế. Cơ sở để vạch ra các phơng án là bảng phụ tải tổng
hợp. Đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung.
- Phụ tải máy phát không lớn 11,765 MVA so với công suất của 1 máy
phát thì lợng công suất này chiếm tỷ lệ là:
UF max
tmF
S
11,765
100% 15,687% 20%
S 75
= = <
Lợng công suất này sẽ đợc lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát của các
bộ. Vậy trong các phơng án sẽ không cần dùng thanh góp điện áp máy phát
mà sẽ dùng các sơ đồ nối bộ máy phát và máy biến áp.
- Tổng công suất phía cao áp (gồm S
UC
và S
HT
) tơng đối lớn:
S
C
max
= 231,625 MVA.
S
C
min
= 157,184 MVA.
- Tổng công suất phía cao áp S
C
max
= 231,625 MVA không nhỏ hơn
nhiều dự trữ quay của hệ thống do đó cần đặt 2 MB tự ngẫu liên lạc.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tốt nh vị trí
nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên liệu. Riêng về phần điện nhà máy
hoàn toàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
Từ các nhận xét trên ta có thể đề xuất các phơng án nối dây sau:
Phơng án I:
a. Sơ đồ nối dây.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
11
F
3
B
3
F
4
B
4
F
1
F
2
- B
4
) cung cấp công suất trực tiếp cho phụ tải cao áp.
Làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dòng 2 bộ máy phát
điện và máy biến áp tự ngẫu (F
1
- B
1
) và (F
2
- B
2
) hai bộ này làm nhiệm vụ cc
cho phụ tải cao áp, vừa liên lạc cung cấp công suất cho thanh góp 110kV.
- Phía thanh góp 110kV của ghép trực tiếp 1 bộ máy phát điện - máy
biến áp (F
5
- B
5
) cung cấp cho phụ tải trung áp.
- Phụ tải địa phơng đợc trích ra từ đầu cực 2 máy phát F
1
và F
2
nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
.
2
-B
2
phát
công suất trực tiếp lên thanh góp cao áp và truyền tải sang thanh góp 11-kV
nên tổn thất trong các máy biến áp B
1
, B
2
, B
3
, B
4
tơng đối thấp.
Sơ đồ đảm bảo tính cung cấp điện. Tuy nhiên do có 2 bộ máy phát điện
và máy biến áp nối với thanh góp 220kV nên vốn đầu t cho thiết bị tơng đối
lớn, đắt tiền. Để khắc phục điều này ta xét phơng án 2.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
12
NH MY IN V TRM BIN P.
Phơng án 2:
a. Sơ đồ nối dây.
b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu giảm vốn đầu t về thiết bị ở phơng án này ta ghép
các bộ F
3
- B
3
, F
4
có nhiệm vụ cung cấp trực tiếp công
suất cho phụ tải trung áp, phần còn lại thông qua máy biến áp tự ngẫu liên lạc
B
1
và B
2
, truyền công suất sang thanh góp 220kV cung cấp cho phụ tải cap áp
và phát công suất về hệ thống.
Phụ tải địa phơng đợc tách ra từ đàu cực 2 máy phát F
1
và F
2
nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
13
NH MY IN V TRM BIN P.
Phơng án này có vốn đầu t thiết bị thấp hơn nhiều so với phơng án 1 vì
không có bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn nối trực tiếp vốn thanh góp
cao áp. Tuy nhiên vào giờ thấp điểm thì bên thanh góp 110kV thừa một lợng
công suất rất lớn do 3 bộ F
3
- B
3
, F
4
) nối với thanh góp
220kV và bộ F
3
- B
3
bộ này phát trực tiếp công suất lên thanh góp 220kV.
Hai bộ F
4
- B
4
và F
5
- B
5
nối với thanh góp 110kV có nhiệm vụ phát
công suất cho phụ tải trung áp, phần còn lại đợc truyền qua các biến áp tự
ngẫu liên lạc B
1
và B
2
phát về hệ thống.
Phụ tải địa phơng đợc tách ra từ đầu cực 2 máy phát F
1
và F
2
nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
) - B
1
và (F
3
+ F
4
) - B
2
. Hai bộ này làm nhiệm
vụ phát công suất cung cấp cho phụ tải cao áp và hệ thống đồng thời truyền
công suất sang thanh góp 110kV cung cấp cho phụ tải trung áp cùng với bộ F
5
- B
3
nối trực tiếp vào thanh góp 110kV.
- Phụ tải địa phơng đợc trích ra từ đầu cực 2 bộ máy phát (F = F
2
) và (F
3
+ F
4
) nối với cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
.
Phơng án này chỉ dùng có 3 máy biến áp. Do đó vốn đầu t cũng nh các
tổn thất giảm nhiều so với các phơng án khác.
Tuy nhiên do việc ghép song song các máy phát (F
1
16
NH MY IN V TRM BIN P.
II. Tính toán chọn máy biến áp cho các phơng án
A. Đối với phơng án 1.
A.1. Chọn máy biến áp.
* Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B
3
, B
4
, B
5
.
- Điều kiện chọn S
đm
S
đmF
= 75MVA.
- Căn cứ điều kiện ta chọn các máy biến áp B
3
, B
4
, B
5
cùng 1 loại -80-
121/10,5 có các thông số kỹ thuật sau:
Bảng A1.a.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
17
NH MY IN V TRM BIN P.
S
đmB2
= S
đmB3
1
0,5
S
đmF
=
220 110
0,5
220
=
- Hệ số có lợi của MBA tự ngẫu.
Vậy S
đmB2
= S
đmB3
75
0,5
= 150MVA.
Ta chọn loại ATTH125 - 242/121/10,5 có các thông số sau:
Bảng A.1.b.
S
đm
MVA
Điện áp cuộn dây (kV) Tổn thất (kW) U
N
1
và B
2
lên thanh góp 220kV.
Phân bố lợng công suất nh sau:
+ Đối với máy biến áp 2 dây quấn B
3
, B
4
, B
5
:
S
B3
= S
B4
= S
B5
= S
đmF
- S
TDmax
= 75 -
20,93
5
= 70,814 MVA
+ Đối với các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
và B
2
(t) = S
T
(t) + S
C
(t).
Ta có bảng phân bổ công suất trong các biến áp nh sau:
Bảng A.2.a.
MBA
S
(MVA)
Thời gian
0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 18 18 - 20 20 - 24
B
3
.B
4
.B
5
S
C
= S
H
70,814 70,814 70,814 70,814 70,814 70,814 70,814
S
C
78,529 83,537 81,903 115,812 115,812 109,759 78,529
B
1
.B
2
Hmax
< S
tt
.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
19
NH MY IN V TRM BIN P.
Tức là các máy biến áp tự ngẫu liênlạc B
1
, B
2
làm việc bình thờng.
A.3. Kiểm tra khả năng tải của các máy biến áp khi sự cố.
A.3.1. Với các máy B
3
, B
4
, B
5
.
+ Tổng công suất phát lên thanh góp 110kV của 3 bộ này là:
S
T
= S
đmF
- S
TD
= (3 x 75) -
20,93
3x
NH MY IN V TRM BIN P.
+ Lợng công suất phát lên thanh góp 110kV của 2 bộ còn lại là:
(2 x 75) -
20,93
2.
5
ữ
= 141,628 MVA.
Lợng công suất này không những cung cấp đủ cho phụ tải S
UTmax
mf còn
thừa 20,99 MVA để đa lên thanh góp 220kV.
Lợng công suất thừa từ thanh góp 110kV phát lên qua cuộn cao của mỗi
máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
, B
2
là 20,99/2 = 10,495 MVA. Đồng thời lúc
này cuộn cao của các máy B
1
và B
2
đã mang một lợng công suất do F
1
, F
2
phát
lên thanh góp 220kV là:
A.3.2. Đối với các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B
1
, B
2
.
Theo bảng phân bố phụ tải thì các máy B
1
, B
2
chủ yếu làm nhiệm vụ
truyền tải công suất từ trung áp và hạ áp lên cao áp, vậy ta xét trờng hợp nặng
nề nhất là khi phụ tải trung áp cực tiểu.
Giả sử hỏng máy B
1
trong thời điểm S
UTmin
các máy F
3
, F
4
, F
5
phát công
suất định mức, kiểm tra khả năng tải của B
2
.
+ Lợng công suất thừa sẽ truyền tải qua cuộn trung của B
2
sang cuộn
cao lên thanh góp 220kV.
2
là:
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
22
NH MY IN V TRM BIN P.
SCB2
= S
thừa
+ S
F2
= 149,952 + 61,402 = 201,354 MVA.
+ Khả năng tải của B
2
khi xét đến hệ số quá tải 1,4 sẽ là:
S
qtB2
= S
đmB2
x 1,4 = 160 x 1,4 = 224 MVA
Tta thấy rằng S
CB2
< S
qtB2
. Nh vậy B
2
có đủ khả năng làm việc khi có sự
cố hỏng B
1
. Vậy các máy B
thừa
do đó hệ
thống vốn làm việc bình thờng. Hay nói cách khác là khi có sự cố h hỏng một
máy biến áp nào đó trong nhà máy đều không ảnh hởng gì đến hệ thống.
Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp quá tải.
A.4. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp:
Tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong đánh giá
một phơng án về kỹ thuật - kinh tế. Tổn thất điện năng chủ yếu do các máy
biến áp tăng áp gây lên.
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn
thất không tải của nó.
+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
+ Công thức tính tổn thất điện năng trong 01 máy biến áp ba pha hai
cuộn dây trong một năm. Khi làm việc với phụ tải không đổi.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
23
NH MY IN V TRM BIN P.
A
2cd
= P
0
T + P
N
2
b
dm
P . S .t P . S .t P . S .t
S
+
Trong đó:
- P
0
là tổn thất không tải của biến áp tự ngẫu.
- P
NC
; P
NT
; P
NH
là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu.
- T thời gian vận hành trong năm.
- S
ci
; S
Ti
; S
Hi
; công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu trong thời gian t
i
.
P
NC
P
NH
= 0,5
NT H NC H
NC T
2 2
P P
P
+
ữDựa vào thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn
thất điện năng trong các máy biến áp nh sau:
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
24
NH MY IN V TRM BIN P.
A.4.1. Máy biến áp ba pha hai cuộn dây B
3
,B
4
, B
5
.
+ Máy biến áp B
3
bộ
= 3.1.405.778,17 = 4.217.334,509 kWh.
A.4.2. Máy biến áp ba pha tự ngẫu B
1
, B
2
.
+ Các máy B
1
, B
2
chọn loại ATTH 160/242/121/10,5 có các thông
số kỹ thuật sau:
P
0
= 120kW = 0,12MW
P
NC-T
= 520kW = 0,52MW.
P
NC-H
= P
NT-H
= .P
NC-T
= 0,5 . 520 = 260kW.
T = 8760 giờ.
Ta có:
P
NC
+
ữ
= 780KW = 0,78MW.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
25
Copyright: Tài liệu đại học ©