Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải 3 5 36,1km 60km 44,7km 2 36,1km ND 60km HT 31,6km 44,7km 7 31,6km 31,6km 1 28,3km 31,6km 6 4 Hình 1: Sơ đồ bố trí phụ tải và nguồn 3 CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 2. Cân bằng công suất 2. Cân bằng công suất tác dụng Ðặc điểm quan trọng của năng luợng điện đó là khả năng truyền tải một cách tức thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số luợng nhận thấy được.
Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng tổng các công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thuờng, cần phải có dự trữ nhất định của các công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng: (2.1) Trong đó: PNĐ - tổng công suất tác dụng phát kinh tế do nhà máy nhiệt điện phát ra. (bằng 85% tổng công suất đặt của nhà máy) PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống. Ptt - công suất tiêu thụ m : Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (ta lấy m =1 ). – tổng công suất tác dụng của phụ tải trong chế độ cực đại.
– tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy bằng 5% tổng công suất tác dụng. Ptd - công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy. PDT : Công suất tác dụng dự trữ của nhà máy điện. Công suất dự trữ này có thể lấy từ thanh góp hệ thống nên không cần dự trữ công suất.
Theo như tính toán ở trên, công suất tác dụng của nhà máy nhiệt điện phát ra ở chế độ này là: PNĐ = Pkt=160,65 MW Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định ở mục 1.1 bằng: 4 Chương 2: Cân bằng công suất. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 231 (MW) Tổng tổn thất công suất tác dụng có trong mạng điện có giá trị: 0,05.231=11,55 (MW) Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng: 10%. Cân bằng công suất phản kháng Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi hỏi không những đối với công suất tác dụng mà đối với cả công suất phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu như công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng: (2.2) QF: tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra. Trong đó: QHT:công suất phản kháng do hệ thống cung cấp. Qtt: tổng công suất phản kháng tiêu thụ. ∑Qmax: tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải.
∑ΔQL: tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện. ∑Qc: tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi tính sơ bộ lấy ∑ΔQ_L = ∑Q_c. ∑∆Qb: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy ∑∆Qb =15%∑Qmax Qtd: công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. 5 Chương 2: Cân bằng công suất.
Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn Qdt: công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, đối với mạng điện thiết kế công suất Qdt lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0. m : hệ số đồng thời (m=1) Hệ số công suất của nhà máy là 0,82 nên 0,7 Hệ số công suất của hệ thống là 0,85 nên 0,62 Hệ số công suất tự dùng là 0,82 nên 0,7 Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là: 160,65.0,7=112,13 (MVAr) Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là: 97,96.0,62=60,74 (MVAr) Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng: 0,15.105,34=15,8 (MVAr) Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện bằng: 16,06.0,7=11,21 (MVAr) Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện: 105,34+15,8+11,21=132,34 (MVAr) Tổng công suất phản kháng được cung cấp từ hệ thống và nhà máy: 112,13+60,74=172,87 (MVAr) Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn a) Chế độ phụ tải cực đại Ta có công suất yêu cầu của phụ tải (chưa tính đến công suất tự dùng): ∑Pycmax = ∑ Pptmax +∑ΔP= 231 + 11,55 = 242,55 (MW) Nhà máy nhiệt điện vận hành 85% công suất định mức và cả 3 tổ máy đều vận hành.
Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 160,65 (MW) Công suất phát lên lưới là: PFL max = Pkt - Ptd = 160,65 – 10%.160,65 =144,58 (MW) Vậy hệ thống phải cung cấp lượng công suất là: PHT max = ∑Pyc max – PFL max = 242,55 – 144,58 =97,96 (MW) b) Chế độ phụ tải cực tiểu Ở chế độ cực tiểu cho nhà máy phát 70% công suất định mức cho 3 tổ máy. Khi đó: 6 Chương 2: Cân bằng công suất. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn Tổng công suất yêu cầu của phụ tải (chưa tính đến công suất tự dùng): ∑Pyc min = ∑ Pptmin +∑ΔP= 166,32 + 166,32.5% = 174,64 (MW) Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện là: PND = 70%.63 =132,3 (MW) Công suất phát lên lưới là: PFLmin = PND - Ptd = 132,3 – 132,3.10% = 119,07 (MW) Vậy hệ thống phải cung cấp lượng công suất là: PHT min = ∑Pyc min – PFL min = 174,64 – 119,07= 55,57 (MW) c) Chế độ sự cố Với giả thiết không xét đến sự cố xếp chồng thì sự cố nặng nề nhất là hỏng 1 tổ máy của nhà máy nhiệt điện, khi đó để đáp ứng nhu cầu của phụ tải ta phải cho nhà máy phát 100% công suất của 1 tổ máy còn lại.63=126 (MW) Tổng công suất yêu cầu trong chế độ sự cố một tổ máy nhà máy nhiệt điện là: ∑Pycsc = ∑ Pptmax +∑ΔP = 231 + 11,55 = 242,55 (MW) Công suất phát lên lưới là: PFLsc = PND - Ptd = 126 – 126.10% = 113,4 (MW) Vậy hệ thống phải cung cấp lượng công suất là: PHTsc = ∑Pycsc – PFLsc = 242,55 – 113,4= 129,15 (MW) Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống trong các chế độ như sau: Bảng 2- : Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống Công suất phát Công suất hệ Chế độ vận Số tổ máy đang % công suất của nhà máy NĐ thống cung cấp hành phát phát (MW) (MW) Cực đại 160,65 97,965 3 85% Cực tiểu 132,3 55,566 3 70% Sự cố 126 129,15 2 100% 7 CHƯƠNG 3: TÍNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3. Ðề xuất các phương án nối dây Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục, nhưng vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Muốn đạt đuợc yêu cầu này nguời ta phải tìm ra các phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật. Các yêu cầu chính đối với mạng điện: - Ðảm bảo an toàn cho nguời và thiết bị. - Ðảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Ðảm bảo chất luợng điện năng.
- Ðảm bảo tính linh hoạt của mạng điện. - Ðảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển. Như đã tính ở mục 1.1 : 160,65 (MW), 16,06 (MW) Tổng công suất các phụ tải đối với nhiệt điện là: 36+25+20+30=111 (MW) Lượng công suất do nhà máy cung cấp không đủ nên ta phải lấy thêm công suất từ hệ thống. Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ tải lân cận nó là 1,2,3,6; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phụ tải là 4,5,7.
Nhà máy nhiệt điện được chia thành 2 nhóm, phía hệ thống được chia thành 2 nhóm. Cụ thể: - Nhóm 1 gồm: Hệ thống, nhà máy nhiệt điện - Nhóm 2 gồm: Hệ thống điện, phụ tải 7, phụ tải 4, phụ tải 5 - Nhóm 3 gồm: Nhà máy nhiệt điện, phụ tải 2, phụ tải 3 - Nhóm 4 gồm: Nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1, phụ tải 6 Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm, nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụ tải. Mạng điện hình tia: -Ưu điểm: + Sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và bảo vệ role đơn giản. + Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có.
-Nhược điểm: + Độ tin cậy cung cấp điện thấp. + Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém. Mạng điện liên thông: -Ưu điểm: +Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì thi công cùng trên một đường dây. + Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn so với hình tia.
- Nhược điểm: + Tiết diện dây dẫn lớn. + Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao. Mạng điện mạch vòng: 8 -Ưu điểm: + Độ tin cậy cung cấp điện cao. - Nhược điểm: + Giá thành xây dựng lớn.
+ Tổn thất điện áp lúc sự cố cao. + Thiết kế, vận hành, bảo vệ role phức tạp. Nhóm 1 ND 60km HT Hình 1: Phương án nối dây của nhóm 1 3.