Phân tích nguồn và phụ tải cung cấp

Ch¬ng I

Ph©n tÝch nguån vµ phô t¶i cung cÊp

Trong thiÕt kÕ nµy gåm cã c¸c nhµ m¸y, nhµ m¸y thuû ®iÖn cã hai tæ m¸y, c«ng

suÊt ®Æt mçi tæ lµ 120MW vµ mét nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cã ba tæ m¸y, c«ng suÊt ®Æt

mçi tæ lµ 100MW. ViÖc kh¶o s¸t vµ ph©n tÝch nguån lµ mét vÊn ®Ò quan träng

trong c«ng viÖc thiÕt kÕ m¹ng líi ®iÖn khu vùc, bëi ¶nh hëng ®Õn kinh tÕ còng nh

yªu cÇu vÒ kü thuËt cña m¹ng ®iÖn ®îc thiÕt kÕ.

Hai nhµ m¸y ho¹t ®éng víi c«ng suÊt kh¸ lín kho¶ng c¸ch gi÷a hai nhµ m¸y

kh«ng xa l¾m ( Kho¶ng 150Km ).

§Æc ®iÓm cña nhµ m¸y thuû ®iÖn lµ: TiÕt kiÖm ®îc nhiªn liÖu nguån n¨ng lîng

chñ yÕu lµ níc. C«ng t¸c qu¶n lý vËn hµnh kh«ng nhiÒu, lîng ®iÖn tù dïng t¬ng

®èi thÊp nhng ®¶m b¶o an toµn më m¸y cao, kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cao, lµm viÖc

theo mïa, phô t¶i trong n¨m kh«ng thay ®æi, tuy nhiªn vèn ®Çu t x©y dùng mét nhµ

m¸y rÊt lín, nhµ m¸y thuû ®iÖn thêng ®îc mang phô t¶i nhän ®Çu.

§Æc ®iÓm cña nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn lµ: Tiªu tèn nhiªn liÖu vµ nh©n c«ng qu¶n lý

vËn hµnh nhiÒu (KÓ c¶ khai th¸c vËn chuyÓn than), ®iÖn tù dïng nhiÒu h¬n thuû

®iÖn, møc d¶m b¶o khi vËn hµnh nhiÒu h¬n, thêi gian më m¸y chËm vµ hiÖu suÊt

thÊp h¬n so víi thuû ®iÖn.

Tõ viÖc ph©n tÝch nguån cïng víi kh¶o s¸t c¸c phô t¶i cung cÊp ë ®å ¸n nµy

cã tÊt c¶ 10 phô t¶i ®Òu lo¹i I

Víi phô t¶i trªn c¸c phô t¶i 1,2,3,5 vµ 6 gÇn nhµ m¸y thuû ®iÖn nªn ta ®Ó nhµ

m¸y thuû ®iÖn ph¸t c«ng suÊt ®Õn c¸c phô t¶i nµy.

Cßn l¹i c¸c phô t¶i 4,7,8,9 vµ 10 gÇn nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn nªn ®Ó nhµ m¸y nhiÖt

®iÖn ph¸t c«ng suÊt ®Õn c¸c phô t¶i nµy,

Ngoµi ra trong viÖc thiÕt kÕ c¨n cø vµo lo¹i phô t¶i ®Ó ®a ra tuyÕn ®êng d©y sao

cho hîp lý, phï hîp ®ßi hái vÒ kü thuËt còng nh kinh tÕ cÇn thiÕt bëi ë ®©y ®Òu lµ

phô t¶i lo¹i I rÊt quan träng, nÕu ngõng cung cÊp ®iÖn th× g©y thiÖt h¹i nhiÒu vÒ nÒn

kinh tÕ quèc d©n, g©y h háng thiÕt bÞ vµ s¶n phÈm. Do ®ã trong c«ng viÖc thiÕt kÕ

c¨n cø vµo ®©y ®Ó ta ®a ra ph¬ng ¸n sao cho ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu ban ®Çu.

1

B¶ng sè liÖu ban ®Çu

Phô t¶i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pmax(MW) 44 30 26 35 30 42 25 45 32 34

cos (ϕ) 0,8 0,75 0,85 0,8 0,85 0,9 0,8 0,85 0,9 0,85

§/C ®iÖn ¸p T KT T KT KT T T KT T T

Lo¹i phô t¶i I I I I I I I I I I

U thø cÊp(KT) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

T max = 5.000 h

Phô t¶i cùc tiÓu b»ng 50% phô t¶i cùc ®¹i.

HÖ sè ®ång thêi K = 1

Tû lÖ xÝch : 1Cm = 15 Km

2

Ch¬ng II

C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông

vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng

ViÖc c©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông, c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong hÖ thèng ®iÖn lµ

kh¶ n¨ng cung cÊp vµ tiªu thô ®iÖn trong hÖ thèng ®· c©n b»ng c«ng suÊt hay cha.

Sau ®ã ®Þnh s¬ bé ph¬ng thøc vËn hµnh trong c¸c tr¹ng th¸i cùc ®¹i, cùc tiÓu vµ sù

cè.

I. C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông.

Sù c©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông trong hÖ thèng ®iÖn ®îc thÓ hiÖn qua biÓu thøc

sau:

ΣPf = mΣPpt +Σ∆ Pm® +ΣPtd ++ΣPdt (1)

Trong ®ã :

ΣPPf : Lµ tæng c«ng suÊt ®Æt cña nhµ m¸y

ΣPpt : Lµ tæng c«ng suÊt cña c¸c hé tiªu thô

Σ∆ Pm® : lµ tæng tæn thÊt c«ng suÊt trªn ®êng d©y vµ m¸y biÕn ¸p.

Ptd : Lµ tæng c«ng suÊt tù dïng cña nhµ m¸y ®iÖn.

ΣPdt : Lµ tæng c«ng suÊt gi÷ tr÷ cña hÖ thèng.

m lµ hÖ sè ®ång thêi m = 1

ΣPPf = 2x120+3x100 = 540MW

ΣPpt = 343MW

Σ∆ Pm® = (10÷ 18)% ΣPpt = 343MW x 10% = 34,3 MW

ΣPdt = 10% (ΣPpt + Σ∆ Pm® ) = 10% ( 343 + 34,3 ) = 37,7 MW

Thay vµo (1) ta cã:

540 = 343 +34,3 +37,7 +ΣPdt

⇒ ΣPdt = 125 MW

HÖ thèng kh«ng bÞ thiÕu c«ng suÊt ph¸t khi bÞ sù cè mét tæ m¸y.

II. C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng

C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong hÖ thèng lµ ®¶m b¶o ®îc ®iÖn ¸p ë møc

b×nh thêng. v× thiÕu hôt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng sÏ lµm ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng ®iÖn

¸p trong hÖ thèng ®iÖn.

ViÖc c©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ®îc biÓu thÞ b»ng biÓu thøc sau:

ΣQf + ΣQb = mΣQpt +Σ∆ QB + Σ∆ Ql +ΣQtd +ΣQdt (2)

Trong ®ã :

ΣQf : Lµ tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ph¸t ra bëi c¸c m¸y ph¸t

ΣQf = ΣPf x tgϕf = 540 x tg(arccos0,85) = 334,66 ( MVAR)

3

mΣQpt : Lµ phô t¶i ph¶n kh¸ng cùc ®¹i cña m¹ng, cã xÐt ®Õn hÖ sè ®ång thêi m (

ë ®©y m = 1)

ΣQpt = ΣPpt x tgϕpt = (44+35+25)0,75 + (26+30+45+34)0,62+30x 0,88+(42

32)0,48 = 223,62( MVAR)

Σ∆ QB : lµ tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong m¸y biÕn ¸p cña hÖ thèng.

Σ∆ QB = (8÷ 12)% ΣSpt = (15÷ 20)ΣQpt

Tõ ®ã ta cã Σ∆ Qb = 15% ΣQpt = 17% - 223,62 = 38,015 (MVAR)

Σ∆ Ql : Lµ tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trªn c¸c ®o¹n ®êng d©y víi

m¹ch ®iÖn 110KV ta cã Σ∆ Qc = Σ∆ Ql

ΣQtd : Lµ tæng c«ng suÊt tù dïng cña c¸c nhµ m¸y ®iÖn trong hÖ thèng trÞ sè ΣQtd

®îc tÝnh bëi c«ng thøc

ΣQtd = ΣPtdx tgϕtd víi cosϕ = 0,7÷ 0,8

LÊy cosϕ = 0,7 ta cã

ΣQtd = 37,7 x1,02 = 38,485 (MVAR)

ΣQdt : Lµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng d÷ tr÷ cña hÖ thèng ( LÊy theo c«ng suÊt lín

nhÊt cña mét tæ m¸y)

ΣQdt = 120 x 0,62 = 74,4 (MVAR)

VËy theo (2) ta cã:

ΣQbu = mΣQpt +Σ∆ QB + ΣQtd +ΣQtd - ΣQf

= 223,62 + 38,015 + 38,485 + 74,4 - 334,66 = 39,86 (MVAR)

Tõ ®ã ta nhËn thÊy r»ng ΣQb > 0. Nªn ta ph¶i tÝnh to¸n s¬ bé theo nguyªn t¾c bï

cho nh÷ng hé ë xa vµ cã cosϕ thÊp cô thÓ cho c¸c hé sau:

HÖ sè 2, cosϕ = 0,75 → bï cosϕ = 0,9

HÖ sè 1,4,7 cã cosϕ = 0,8 → bï ®Õn cosϕ = 0,9

B¶ng 2-1

Phô t¶i P(MW) Q(MVAR

)

cosϕ Qb Q'sb cosϕ' S'(MVA)

1 44 33 0,8 5,72 27,28 0,85 51,77

2 30 26,4 0,75 7,8 18,6 0,85 35,29

3 26 16,12 0,85 2,34 13,78 0,88 29,42

4 35 26,25 0,8 9,29 16,95 0,89 38,89

5 30 18,6 0,85 0 18,6 0,85 35,29

6 42 20,16 0,9 0 20,16 0,85 46,58

7 25 18,75 0,8 3,26 15,49 0,85 29,41

8 45 27,9 0,85 6,3 21,6 0,9 49,92

9 32 15,36 0,9 0 15,36 0,9 35,49

10 34 21,08 0,85 4,76 16,32 0,9 37,71

ΣQb = 39,4 (MVAR)

4

III. §Þnh s¬ bé chÕ ®é vËn hµnh cho c¸c nhµ m¸y ®iÖn.

C¨n cø vµo sè liÖu tÝnh to¸n c©n b»ng s¬ bé, ta thÊy r»ng

Pdt = 125 (MW) > Ptd = 120 (MW)

Do ®Æc ®iÓm cña c¸c nguån cung cÊp nªn ë ®©y ta ®Þnh ph¬ng thøc vËn hµnh

cho c¸c nhµ m¸y ®iÖn nh sau:

A) ChÕ ®é phô t¶i cùc ®¹i:

§Ó vËn hµnh kinh tÕ cho hai nhµ m¸y trong hÖ thèng ®iÖn gi¶ thiÕt r»ng ë ®©y

nhµ m¸y thuû ®iÖn cã hå chøa níc lín ®¶m b¶o cung cÊp cho hai tæ m¸y ho¹t

®éng.

+ Lóc phô t¶i cùc ®¹i c«ng suÊt yªu cÇu lµ:

ΣPyc = ΣPpt +Σ∆ Ptd + + ΣPtd

Ta cã ΣPpt = 343 (MW)

Σ∆ Ptd = 34,3 (MW)

ΣPtd ≈ 20 ( MW)

⇒ ΣPyc = 343 + 34,3 + 20 = 397,3 ( MW)

VËy ta chän ph¬ng thøc vËn hµnh 2 tæ thuû ®iÖn + 2 tæ nhiÖt ®iÖn.

NhiÖt ®iÖn cho ph¸t 90% c«ng suÊt 1 tæ m¸y

PFN§ = 2 x90% x 100 = 180( MW)

PhÇn cßn l¹i giao cho thuû ®iÖn ph¸t

PFT§ = 397,3 - 180 = 217,3( MW)

VËy thuû ®iÖn ph¸t 90,5% c«ng suÊt mçi tæ m¸y. Nh vËy cßn mét tæ m¸y cña

nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn ®Ó dù pgßng l¹nh.

B) ChÕ ®é phô t¶i min

ΣPpt min = 50% Pptmax

VËy ΣPpt min = 50% x 397,3 = 198,7 (MW)

Do ®ã vËn hµnh cña nhµ m¸y nh sau:

+ Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cÇn ph¸t mét tæ m¸y

PN§min = 90% x 100 = 90 ( MW)

+ PhÇn cßn l¹i giao cho thuû ®iÖn ph¸t 198,7 - 90 = 108,7 ( MW) vµ b»ng

90,5% c«ng suÊt cña mét tæ ( 120 MW)

Tãm l¹i ë chÕ ®é phô t¶i min

- NhiÖt ®iÖn chØ cÇn vËn hµnh mét tæ m¸y vµ b»ng 90% c«ng suÊt

- Thuû ®iÖn chØ cÇn vËn hµnh 1 tæ m¸y vµ b»ng 90,5

c«ng suÊt

ChÕ ®é sù cè

XÐt ë chÕ ®é cùc ®¹i c«ng suÊt yªu cÇu

Pyc = 397,3 (MW)

+ Háng mét tæ m¸y thuû ®iÖn theo cùc ®¹i th× ΣPyc = 397,3 ( MW)

- T¨ng c«ng suÊt cña nhµ m¸y thuû ®iÖn vµ nhiÖt ®iÖn lªn ®Õn 100%

100 x 2 + 120 = 320 ( MW) . VËy cßn thiÕu 77,3 (MW)

- Khëi ®éng tæ m¸y nhiÖt ®iÖn dù phßng cßn l¹i

5

+ Háng mét tæ m¸y nhiÖt ®iÖn

- T¨ng cêng c«ng suÊt nhµ m¸y thuû ®iÖn vµ nhiÖt ®iÖn lªn ®Õn 100%

2 x120 + 100 = 340 ( MW). vËy cßn thiÕu 57,3 ( MW)

- Khëi ®éng tæ m¸y nhiÖt ®iÖn dù phßng cßn l¹i.

6

Ta cã b¶ng tæng kÕt vËn hµnh cña 2 nhµ m¸y ë hai chÕ ®é MAX vµ MIN.

Phô t¶i

nhµ m¸y

MAX MIN

Pf(MW) Sè tæ m¸y

lµm viÖc

Pf ( MW) Sè tæ m¸y

lµm viÖc

Thuû

®iÖn

90,5%(2 x120) =

217,3(MW)

2 x 120 90,5%(1 x120) =

108,6(MW)

1 x 120

NhiÖt

®iÖn

90 %(2 x100) =

180(MW)

2 x 100 90%(1x100) =

90(MW)

1 x 100

7

Ch¬ng III

Dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y

vµ so s¸nh c¸c ph¬ng ¸n vÒ mÆt kÜ thuËt

I.Dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n.

Dùa vµo c¸c ph¬ng tiÕn vËn hµnh s¬ bé trong c¸c chÕ ®é phô t¶i ®Ó lùa chän c¸c

kÕt cÊu s¬ ®å m¹ng ®iÖn cho c¸c phô t¶i vµ ®êng d©y liªn l¹c gi÷a c¸c nhµ m¸y víi

nhau,trªn c¬ së ®ã ta ®a ra c¸c ph¬ng ¸n sao cho phï hîp,®¶m b¶o ®îc yªu cÇu

cung cÊp ®iÖn.

KÕt cÊu ®¬n gi¶n

TÝnh linh ho¹t cao

TÝnh kinh tÕ vµ ®é an toµn tin cËy

C¨n cø vµo c¸c phô t¶i hÇu hÕt ®Òu lµ phô t¶i lo¹i I

C¨n cø vµo ®ã ta ®a ra 5 ph¬ng ¸n sau :

Ph ¬ng ¸n I

8

Ph ¬ng ¸n II

Ph ¬ng ¸n III

9