tính toán phụ tảI và cân bằng công suất

1

Ch¬ng I

tÝnh to¸n phô t¶I vµ c©n b»ng c«ng suÊt

ChÊt lîng ®iÖn n¨ng lµ mét yªu cÇu kh¾t khe cña phô t¶i. §Ó ®¶m b¶o chÊt l￾îng ®iÖn n¨ng t¹i mçi thêi ®iÓm , ®iÖn n¨ng do c¸c nhµ m¸y ph¸t ®iÖn ph¸t ra ph¶i

hoµn toµn c©n b»ng víi lîng ®iÖn n¨ng tiªu thô ë c¸c hé tiªu thô kÓ c¶ tæn thÊt ®iÖn

n¨ng. V× ®iÖn n¨ng Ýt cã kh¶ n¨ng tÝch luü nªn viÖc c©n b»ng c«ng suÊt trong hÖ

thèng ®iÖn lµ rÊt quan träng.

Trong thùc tÕ lîng ®iÖn n¨ng tiªu thô t¹i c¸c hé dïng ®iÖn lu«n lu«n thay

®æi. ViÖc n¾m ®îc quy luËt biÕn ®æi nµy tøc lµ t×m ®îc ®å thÞ phô t¶i lµ ®iÒu rÊt

quan träng ®èi víi viÖc thiÕt kÕ vµ vËn hµnh. Nhê vµo c«ng cô lµ ®å thÞ phô t¶i mµ

ta cã thÓ lùa chän ®îc c¸c ph¬ng ¸n nèi ®iÖn hîp lý , ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu kinh tÕ

vµ kü thuËt, n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn. Ngoµi ra dùa vµo ®å thÞ phô t¶i cßn

cho phÐp chän ®óng c«ng suÊt c¸c m¸y biÕn ¸p vµ ph©n bè tèi u c«ng suÊt gi÷a c¸c

tæ m¸y ph¸t ®iÖn trong cïng mét nhµ m¸y vµ ph©n bè c«ng suÊt gi÷a c¸c nhµ m¸y

®iÖn víi nhau.

Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn cã tæng c«ng suÊt ®Æt lµ 400 MW gåm

cã 4 m¸y ph¸t ®iÖn ngng h¬i kiÓu TBΦ-100-2 cung cÊp cho phô t¶i ë 3 cÊp ®iÖn ¸p

10,5 kV , 110 kV vµ nèi víi hÖ thèng ë cÊp ®iÖn ¸p 220 kV.

Ta chän m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé tua bin h¬i cã c¸c th«ng sè sau :

Lo¹i

m¸y

S

(MVA) P (MW) U

(KV)

I

(KA) Cosϕ X

’’d X

’d Xd

TBΦ￾100-2

117,5 100 10,5 5,73 0,85 0,183 0,26

3

1,79

Trong nhiÖm vô thiÕt kÕ ®· cho ®å thÞ phô t¶i cña nhµ m¸y vµ ®å thÞ phô t¶i

cña c¸c cÊp ®iÖn ¸p díi d¹ng b¶ng theo phÇn tr¨m c«ng suÊt t¸c dông (Pmax) vµ hÖ

1

2

sè (cosϕtb) cña tõng phô t¶i t¬ng øng tõ ®ã ta tÝnh ®îc phô t¶i cña c¸c cÊp ®iÖn ¸p

theo c«ng suÊt biÓu kiÕn nhê c«ng thøc sau:

tb cos

t

P

t

S

ϕ

= víi max

P

100

P%

t

P =

Trong ®ã :

St : C«ng suÊt biÓu kiÕn cña phô t¶i t¹i thêi ®iÓm t tÝnh b»ng, MVA

P% : C«ng suÊt t¸c dông t¹i thêi ®iÓm t tÝnh b»ng phÇn tr¨m c«ng suÊt cùc

®¹i.

Pmax : C«ng suÊt cña phô t¶i cùc ®¹i tÝnh b»ng, MW.

cosϕtb :HÖ sè c«ng suÊt trung b×nh cña tõng phô t¶i.

1.1. §å thÞ phô t¶i cña nhµ m¸y.

NhiÖm vô thiÕt kÕ ®· cho nhµ m¸y gåm 4 tæ m¸y ph¸t nhiÖt ®iÖn kiÓu TBΦ￾100-2 cã PG®m = 100 MW , cosϕtb®m = 0,85.

Do ®ã c«ng suÊt biÓu kiÕn cña mçi tæ m¸y lµ :

125

0,80

100

cos dm

PGdm

Gdm S = = =

ϕ

MVA

Tæng c«ng suÊt ®Æt cña toµn nhµ m¸y lµ:

PNM®m = 4PG®m = 4.100=400 MW

hay SNM®m = 4SG®m= 4.117,5= 470MVA

Tõ ®å thÞ phô t¶i cña nhµ m¸y ®iÖn tÝnh ®îc c«ng suÊt ph¸t ra cña nhµ m¸y

tõng thêi ®iÓm lµ:

dm

NM(t)

NM(t)

cos

P

S

ϕ

= víi NMdm

NM

NM(t) P

100

P %

P =

KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho ë b¶ng 1-1 vµ ®å thÞ cho ë h×nh 1-1:

B¶ng 1-1

t (giê) 0 ÷ 6 6÷ 12 12 ÷ 18 18÷ 24

PNM(%) 90 100 100 80

PNM(t) (MW) 360 400 400 320

SNM(t) (MVA) 423,5 470,6 470,6 376,5

2

3

1-2. §å thÞ phô t¶i tù dïng cña nhµ m¸y

Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ hÖ sè phô t¶i tù dïng cùc ®¹i cña nhµ m¸y b»ng 8%

c«ng suÊt ®Þnh møc cña nhµ m¸y víi cosϕtddm = 0,85tøc lµ b»ng hÖ sè c«ng suÊt

®Þnh møc cña nhµ m¸y vµ thay ®æi theo thêi gian nh sau:













= α +

NMdm

NM(t)

td(t) NMdm S

S

S S 0,4 0,6

Tõ c¸c kÕt qu¶ tÝnh phô t¶i nhµ m¸y ë b¶ng 1-1 vµ c«ng thøc tÝnh phô t¶i tù

dïng cña nhµ m¸y ta cã b¶ng 1-2 vµ ®å thÞ phô t¶i tù dïng trªn h×nh 1-2.

B¶ng 1-2

t (giê) 0 ÷ 6 6÷ 12 12 ÷ 18 18÷ 24

SNM(t)(MVA) 423,5 470,6 470,6 376,5

Std(t)(MVA) 35,4 37,6 37,6 33,11

3

423.5

376.5

470.6

0

100

200

300

400

500

600

0 6 12 18 24

H×nh 1-1

4

1-3. §å thÞ phô t¶i ®iÖn ¸p m¸y ph¸t (10,5 KV).

Phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t cña nhµ m¸y cã ®iÖn ¸p 10,5 kV, c«ng suÊt cùc

®¹i PUFmax =12MW , cosϕtb = 0,85. §Ó x¸c ®Þnh ®å thÞ phô t¶i ®iÖn ¸p m¸y ph¸t

ph¶i c¨n cø vµo sù biÕn thiªn phô t¶i hµng ngµy ®· cho vµ nhê c«ng thøc :

tb

UF (t)

UF(t)

cos

P

S

ϕ

= víi UFmax

UF

UF(t) P

100

P %

P =

KÕt qu¶ tÝnh ®îc theo tõng thêi ®iÓm t cho ë b¶ng 1-3 vµ ®å thÞ phô t¶i ®Þa

ph¬ng cho ë h×nh 1-3. B¶ng 1-3

t (giê) 0 ÷ 6 6÷ 12 12 ÷ 18 18÷ 24

PUF(%) 60 90 100 80

PUF(t) (MW) 7,2 10,8 12 9,6

SUF(t) (MVA) 8,5 12,7 14,1 11,3

4

35.4

33.11

37.6

0

10

20

30

40

50

0 6 12 18 24

H×nh 1-2

5

1-4. §å thÞ phô t¶i trung ¸p (110 KV)

NhiÖm vô thiÕt kÕ ®· cho P110max = 150W vµ cosϕtb = 0,85. §Ó x¸c ®Þnh ®å

thÞ phô t¶i phÝa trung ¸p ph¶i c¨n cø vµo sù biÕn thiªn phô t¶i hµng ngµy ®· cho vµ

nhê c«ng thøc :

tb

110 (t)

110(t)

cos

P

S

ϕ

= víi 110(t) P110max 100

P% P =

KÕt qu¶ tÝnh ®îc theo tõng thêi ®iÓm t cho ë b¶ng 1-4 vµ ®å thÞ phô t¶i phÝa

trung ¸p cho ë h×nh 1-4

B¶ng 1-4

t(giê) 0 ÷ 6 6÷ 12 12 ÷ 18 18÷ 24

P(%) 80 100 90 80

P110(t) (MW) 120 150 135 120

S110(t) (MVA) 150 187,5 168,8 150

5

8.5

11.3

14.1

12.7

0

5

10

15

20

0 6 12 18 24

H×nh 1-3

6

1-5. §å thÞ phô t¶i hÖ thèng (220 KV).

Ta cã ph¬ng tr×nh c©n b»ng c«ng suÊt toµn nhµ m¸y lµ:

SNM(t) = SUF(t) + S110(t) + SHT(t) + Std(t)

Tõ ph¬ng tr×nh trªn ta cã phô t¶i cao ¸p theo thêi gian lµ:

SHT(t) = SNM(t) - {SUF(t) + S110(t) + Std(t)}

SHT(t): C«ng suÊt ph¸t lªn hÖ thèng t¹i têi ®iÓm t , MVA

SNM(t): C«ng suÊt nhµ m¸y t¹i thêi ®iÓm t , MVA

SUF(t): C«ng suÊt phô t¶i ®iÖn ¸p m¸y ph¸t t¹i thêi ®iÓm t , MVA

S110(t) : C«ng suÊt phô t¶i trung ¸p t¹i thêi ®iÓm t , MVA

Std(t) : C«ng suÊt tù dïng toµn nhµ m¸y t¹i thêi ®iÓm t , MVA

Tæng hîp c¸c kÕt qu¶ ®· tÝnh to¸n ë c¸c b¶ng trªn , vµ ¸p dông c«ng thøc ta

lËp ®îc b¶ng tÝnh to¸n phô t¶i vµ c©n b»ng c«ng suÊt toµn nhµ m¸y nh b¶ng 1-5 vµ

®å thÞ phô t¶i hÖ thèng trªn h×nh 1-5.

6

150 150

168.8

187.5

0

40

80

120

160

200

240

0 6 12 18 24

H×nh 1-4

7

B¶ng 1-5

t (giê)

S (MVA) 0 ÷ 6 6÷ 12 12 ÷ 18 18÷ 24

SNM(t) 423,5 470,6 470,6 376,5

S110(t) 150 187,5 168,8 150

SUF(t) 8,5 12,7 14,1 11,3

Std(t) 35,4 37,6 37,6 33,11

SHT(t) 229,6 232,6 250,1 182,1

1-6. NhËn xÐt chung.

Phô t¶i nhµ m¸y ph©n bè kh«ng ®Òu trªn c¶ ba cÊp ®iÖn ¸p vµ gi¸ trÞ c«ng suÊt

cùc ®¹i cña chóng cã trÞ sè lµ:

7

H×nh 1-5

229.6

182.1

250.1 232.6

0

50

100

150

200

250

300

0 6 12 18 24

8

SUFmax = 14,1 MVA

S110max = 187,5 MVA

SHTmax =250,1 MVA

Tæng c«ng suÊt ®Þnh møc cña hÖ thèng lµ 3500 MVA, dù tr÷ quay cña hÖ

thèng b»ng 10%, tøc lµ SdtHT = 350 MVA. Gi¸ trÞ nµy lín h¬n trÞ sè c«ng suÊt cùc

®¹i mµ nhµ m¸y ph¸t lªn hÖ thèng SHTmax =250,1 MVA.

Nhµ m¸y ®iÖn cã c«ng suÊt ®Æt lµ 470 MVA so víi tæng c«ng suÊt cña hÖ

thèng ( kh«ng kÓ nhµ m¸y thiÕt kÕ ) chiÕm tØ lÖ phÇn tr¨m lµ 13,4%.

Phô t¶i ®iÖn ¸p trung chiÕm tíi 40% c«ng suÊt nhµ m¸y do ®ã viÖc ®¶m b¶o

cung cÊp ®iÖn cho phô t¶i nµy lµ rÊt quan träng.

Qua ®ã ta nhËn thÊy :

Nhµ m¸y thiÕt kÕ cã ®ñ kh¶ n¨ng cung cÊp ®iÖn cho phô t¶i ë c¸c cÊp ®iÖn

¸p , ®ãng vai trß quan träng trong hÖ thèng ®iÖn víi lîng c«ng suÊt ph¸t ra chiÕm

13,4% lîng c«ng suÊt toµn hÖ thèng .

Nhµ m¸y thiÕt kÕ cã nhiÖm vô chÝnh lµ phôc vô cho phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p trung

vµ ph¸t c«ng suÊt thõa vµo hÖ thèng . Cßn phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t chØ chiÕm

2,1% lîng c«ng suÊt toµn nhµ m¸y . Do ®ã sÏ t¬ng ®èi thuËn tiÖn cho viÖc ghÐp nèi

c¸c m¸y ph¸t theo s¬ ®å bé MF-MBA nªn s¬ ®å nèi d©y cña toµn nhµ m¸y sÏ ®¬n

gi¶n vµ rÎ tiÒn h¬n.

§îc thiÕt kÕ víi 3 cÊp ®iÖn ¸p 220 kV,110 kV, 10,5 kV . V× cÊp ®iÖn ¸p 220

kV,110 kV cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt nªn ta cã thÓ dïng m¸y biÕn ¸p tù ngÉu

lµm nhiÖm vô liªn l¹c gi÷a cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t , cÊp ®iÖn ¸p trung vµ cÊp ®iÖn ¸p

cao.

Do phô t¶i ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p trung cã c«ng suÊt t¬ng ®èi lín nªn ta cã thÓ nèi

vµo phÝa ®iÖn ¸p trung 110 kV tõ 1 ®Õn 2 bé MF-MBA . Qua b¶ng c©n b»ng c«ng

suÊt ta thÊy t¬ng ®èi æn ®Þnh , ®ã lµ ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc vËn hµnh nhµ m¸y.

Tõ c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn ta x©y dùng ®îc ®å thÞ phô t¶i tæng hîp cña nhµ

m¸y nh sau:

8

9

9

8.5 12.7 14.1 11.3

35.4 37.6 33.1

150 168.8

187.5

150

423.5

376.5

470.6

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 6 12 18 24