LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD:ThS NGUYỄN ĐỨC HƯNG CHƢƠNG I PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I – PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI: Phân tích đặc điểm của nguồn cung cấp điện và các phụ tải nhằm xác định đƣợc công suất phát của các nguồn cung cấp cũng nhƣ biết đƣợc công suất tiêu thụ sử dụng. Trên cơ sở đó sẽ dự kiến đƣợc các sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao nhất có thể đƣợc 1 – Nguồn cung cấp điện: Nguồn cung cấp điện trong phần thiết kế này đƣợc lấy từ hai nguồn đó là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện.1- Hệ thống điện: Hệ thống điện đƣợc cho có công suất vô cùng lớn, có hệ số công suất trên thanh góp bằng 0. Hệ thống này sẽ liên kết với một nhà máy nhiệt điện để trao đổi công suất giữa hai nguồn khi cần thiết đồng thời đảm bảo cho hệ thống điện làm việc một cách bình thƣờng trong các chế độ vận hành. Do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên nó đƣợc chọn làm nút cân bằng công suất và nút cơ sở điện áp trong lƣới điện.
Cùng do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên việc dự trữ công suất trong nhà máy điện là không xét đến, có nghĩa là công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ đƣợc lấy từ hệ thống.2- Nhà máy nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện gồm hai tổ máy, mỗi tổ máy phát công suất định mức Pđm = 100MW Tổng công suất của nhà máy nhiệt điện PNM = 2 * 100 = 200 MW, cosφ = 0.5kV Nhà máy nhiệt điện này sẽ cung cấp cho các phụ tải xung quanh nó. Trong phần này cần xét đến chế độ vận hành của nhà máy lúc phụ tải cực đại cũng nhƣ lúc phụ tải cực tiểu, khi sự cố một tổ máy hay ngừng một tổ máy để bảo trì. Lúc này việc thiếu công suất cung cấp cho các phụ tải sẽ đƣợc lấy từ hệ thống thông qua đƣờng dây 220kV nối giữa hệ thống – nhà máy nhiệt điện. Do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên cũng cần xét đến chế chế độ vận hành kinh tế nhà máy nhiệt điện.
Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu có thể là than đá , dầu, khí đốt…Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện vào khoảng 6-15% công suất định mức tuỳ theo nhà máy nhiệt điện. SVTH: HOÀNG VĂN PHƯƠNG 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD:ThS NGUYỄN ĐỨC HƯNG Đối với các nhà máy nhiệt điện thì các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70% Pđm và khi phụ tải P< 30% Pđm thì các máy phát ngƣng làm việc. Công suất phát kinh tế của các nhà máy nhiệt điện vào khoảng (80-90%) Pđm. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85%Pđm Việc liên kết giữa hệ thống và nhà máy nhiệt điện sẽ tạo ra những ƣu điểm của việc kết nối: - Tiết kiệm đƣợc công suất dự trữ.
Do công suất của hệ thống vô cùng lớn nên việc dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện xem nhƣ bằng không - Trao đổi điện năng giữa hai nguồn khi có sự thay đổi của tải làm cho việc truyền tải điện kinh tế hơn. - Tận dụng tốt hơn các điều kiện làm việc và các nguồn tài nguyên có sẵn trong mỗi hệ thống - Có thể có những phát triển kinh tế trong tƣơng lai bằng cách chọn cá thiết bị cỡ lớn đối với sụ phát triển chung của hệ thống liên kết - Nối kết hệ thống đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ nhiều hơn 2 – Các phụ tải Phụ tải là đại lƣợng đặc trƣng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị điện riêng lẻ hoặc hộ tiêu thụ điện năng. Phụ tải điện là số liệu ban đầu cần thiết để giải quyết những vấn đề kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế cung cấp điện. xác định phụ tải điện là giai đoạn ban đầu của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm xác định nguồn cung cấp, lựa chọn và kiểm tra các phần tử mạng điện, tính toán lựa họn sơ đồ hợp lý về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Trong thiết kế hệ thống truyền tải điện này có chín phụ tải đƣợc phân bổ xung quanh hai nguồn. các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh diện áp khác và điện áp địmh mức cùa mạng điện phân phối là 22kV. Nhu cầu sử dụng của các phụ tải này là liện tục, thời gian sử dụng của các phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ bằng 5000h/ năm, phụ tải cực tiểu băng 75% phụ tải cực đại. từ đó ta sẽ xác định đƣợc giá trị công suất của các phụ tải ở các chế độ cực đại và cực tiểu GIÁ TRỊ CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI Phụ P Q Cosφ Smax Sdm max Smin Sdm min tải 1 38.50 SVTH: HOÀNG VĂN PHƯƠNG 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD:ThS NGUYỄN ĐỨC HƯNG 7 33.1 II – CÂN BẮNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG 1/ Cân bằng công suất tác dụng: Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là hết sức quan trọng, do đặc điểm của các hệ thống điện là truyền tải điện năng tức thời từ các đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lƣợng thấy đƣợc.
Do đặc điểm này nên cần có sự đồng bộ giữa quá trình sản suất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất công suất trong mạng điện. Điều này đồng nghĩa với việc phải đảm bảo sự cân bằng công suất phát và công tiệu thụ. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thƣờng cần có sự dữ trữ nhất định công suất tác dụng của hệ thống.
Đây là vấn đề rất quan trọng liên quan đến vận hành cũng nhƣ sự phát triển của hệ thống. Từ những phân tích trên, ta có phƣơng trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại : PND + PHT = Ptt = m Pmax + P + Ptd + Pdt Trong đó * PND : Tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra. * PHT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống. * Ptt : Công suất tiêu thụ trong mạn điện *m : Hệ số xuất hiện đồng thời các phụ tải cực đại (m=1) * Pmax : Tổng công suất của các phụ tải ở * P : Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy * P = 5% Pmax * Ptd : Công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy.
* Pdt : Công suất dự trữ trong hệ thống, do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ sẽ đƣợc lấy từ hệ thống, nghĩa là Pdt = 0 SVTH: HOÀNG VĂN PHƯƠNG 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD:ThS NGUYỄN ĐỨC HƯNG Việc cân bằng công suất trong hệ thống điện thƣờng chọn nguồn phát nào có công suất lớn và có khả năng điều chỉnh công suất tác dụng là nút cân bằng công suất, để thuận tiện trong việc tính toán ta chọn nút cơ sở về điện áp trùng với nút cân bằng công suất Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại: ( Bảng 1.1) P max 351MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện P 5% Pmax 17.55MW Công suất tự dùng trong nhà mày nhiệt điện Ptd 10%Pdm 0.1 * 200 20MW Công suất tiêu thụ trong mạng điện Ptt 351 17.55MW Do nhà máy nhiệt điện liên kết với hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất phát ra của nhà máy theo chế độ kinh tế PND 85% * Pdm 85% * 200 170MW Ở chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải PHT Ptt PND 388.55MW Nhƣ vậy ở chế độ phụ tải cực đại khi nhà máy nhiệt điện phát công suất theo chế độ kinh tế thì hệ thống phải cung cấp một lƣợng công suất bằng 218.55 (MW) 2/ Cân bằng công suất phản kháng Trong sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng xoay chiều đòi hỏi cần có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất và tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng này không chỉ đối với công tác dụng mà còn cả với công suất phản kháng, vì công suất phản kháng có liên quan đến điện áp QND QHT Qtt m Qmax QL QC Qb Qtd Qdt Trong đó: * QND : Tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra * QHT : Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp * Qtt : Tổng công suất phản kháng tiêu thụ * Qmax : Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại * QL : Tổng tổn thất công suất phản kháng của các đƣờng dây trong mạng điện SVTH: HOÀNG VĂN PHƯƠNG 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD:ThS NGUYỄN ĐỨC HƯNG * QC : Tổng tổn thất công suất phản kháng do điện dung của các đƣờng dây sinh ra , khi tính sơ bộ QC = QL * Qb : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính sơ bộ lấy QB = 15% Qmax * Qtd : Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện * Qdt : Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống , do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất phản kháng dự trữ sẽ đƣợc lấy từ hệ thống. Nghĩa là Qdt = 0 Việc tính toán công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện nhằm biết đƣợc rằng chúng có đủ cung cấp đủ cho phụ tải hay không , nếu thiếu sẽ có bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại: ( Bảng 1.76MVAr Tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra QND PND * tg 170 * 0.5MVAr Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp QHT PHT * tg 218.50MVAr Tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp Q 15% Q b max 28.76MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện: ( hệ số công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện chọn cosφ = 0.