đồ án: thiết kế lưới điện khu vực 3, chương 2 ppsx

Ch-ơng 2
cân bằng công suất trong hệ
thống điện
I. Mục đích:
Đặc điểm đặc biệt của ngành sản suất điện năng là điện năng
do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất ra cân bằng với điện
năng tiêu thụ của các phụ tải .
Cân bằng công suất trong hệ thống điện tr-ớc hết là xem khả
năng cung cấp điện và tiêu thụ trong hệ thống có cân bằng không.
Sau đó sơ bộ định ph-ơng thức vận hành cho từng nhà máy điện.
Trong các chế độ vận hành lúc cực đại , lúc cực tiểu hay chế độ sự
cố dựa vào khả năng cấp điện của từng nguồn điện. Cân bằng công
suất nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống điện.
Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số bình
th-ờng trong hệ thống. Để giữ đ-ợc điện áp bình th-ờng ta cần
phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và
khu vực nói riêng. Mặt khác sự thay đổi điện áp cũng ảnh h-ởng
đến thay đổi tần số và ng-ợc lại.
II.Cân bằng công suất tác dụng:
Ta có công thức:







dtrtdmdptf
PPPPmP
Trong đó:
+

f
P là tổng công suất tác dụng định mức của các nhà máy
điện

f
P = P
NĐI
+ P
NĐII
= 200 + 200 = 400 MW
+

pt
P là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ
m: hệ số đồng thời , lấy m = 1
+

md
P : Tổn thất công suất trên đ-ờng dây và trạm biến áp





ptmd
Pm1810P %
+

td

P : tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy
điện









mdpttd
PPm148P % .Ta chọn






mdpttd
PPm8P % .
+

dtr
P : tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống.

dtr
P đ-ợc xác định dựa vào biểu thức:

dtr

P =

f
P -m

pt
P -

md
P -

td
P
Thay số vào ta có:
+ Công suất phụ tải cực đại:



MW234PP
ptmax
+ Tổng tổn thất công suất :



MW42323410P10P
ptmd
,%.%
+ Công suất tự dùng của các nhà máy điện:

td

P = 0,08


4,23234 =20,6 MW
+
Công suất dự trữ :

dtr
P = 400 - 234 -23,4 - 20,6 = 122 MW >100 MW
III. Cân bằng công suất phản kháng :
Ta có ph-ơng trình cân bằng công suất phản kháng:









dttdbaCLptbf
QQQQQQmQQ
Trong đó:
m: hệ số đồng thời , m = 1
+

f
Q : là tổng công suất phản kháng định mức của các nhà
máy điện

f
Q =

.
f
P tg
f

+

pt
Q : là tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải
+

L
Q : là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đ-ờng dây
của mạng điện
+

C
Q : tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đ-ờng
dây cao áp sinh ra trong HTĐ
Trong khi tính sơ bộ, với mạng điện 110 kv ta coi


L
Q =


C

Q
+

ba
Q : tổng tổn thất công suất phản kháng trong MBA



ptba
Q15Q %
+

td
Q : là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy
điện:


td
Q
=

td
P
.tg
td
(chọn cos = 0,75 thì tg
td
= 0,882)
+

dtr
Q : tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ
thống.Ta có thể lấy

dtr
Q bằng công suất phản kháng của tổ máy
lớn nhất trong hệ thống điện.
Thay số vào ta có:
+ Tổng công suất phản kháng định mức:

f
Q =(P
NĐI
+ P
NĐII
) tg = 400.0,882 =352,8 MVAr
+ Tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải:

pt
Q =(P
1
+ P
3
+ P
6
+ P
8
).0,48 + P
2
.0,33 + (P

4
+ P
7
).0,62 +
P
5
.0,43
= 52,8 + 9,24 + 34,44 + 14,62 = 111,1 MVAr
+ Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:


ptba
Q15Q % = 15%.111,1 = 16,67 MVAr
+ Tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện:

td
Q =

td
P .tg = 20,6.0,882 = 18,17 MVAr
+ Tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống điện:

dtr
Q =P
FNĐ2
.0,62 = 62 MVAr
* Ph-ơng trình cân bằng công suất phản kháng:
MVAr9420762171867161111QQQQmQQ
dtrtdbaptbf
,,,,

b
Q =207,94 -

Q
f
= - 144,86 MVAr
Vậy ta có

b
Q <0 nên ta không phải tiến hành bù sơ bộ công
suất phản kháng.
IV.Sơ bộ xác định ph-ơng thức vận hành cho hai nhà máy
1. Khi phụ tải cực đại
Nếu ch-a kể đến dự trữ, tổng công suất yêu cầu của hệ thống là:





tdmdptyc
PPPmP 234 + 23,4 + 20,6 = 278 MW
Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống, ta huy
động tổ máy có công suất lớn hơn trong hệ thống nhận phụ tải

tr-ớc để đảm bảo tính kinh tế cao hơn. Theo đầu bài ta có các tổ
máy của nhà máy II có công suất đơn vị lớn hơn.
Công suất nhà máy II phát lên l-ới là:
P
vh2
= P
f2
- P
td2
= 75%.P
đm2
- 8%.(75%.P
đm2
) = 138 MW
Nh- vậy nhà máy I sẽ còn phải đảm nhận:
P
f1
=

yc
P - P
f2
= 278 - 150 = 128 MW (chiếm 64%P
đm1
)
Trong đó l-ợng tự dùng là:
P
td1
= P
td

- P
td2
= 20,6 - 12 = 8,6 MW
2. Khi phụ tải cực tiểu:
T-ơng tự ta có:





tdmdptyc
PPPmP 117 + 11,7 + 10,3 = 139 MW
Khi phụ tải cực tiểu công suất yêu cầu thấp, vì vậy cần phân bố
lại công suất cho hai nhà máy.
Nhà máy II vẫn giữ vai trò chủ đạo nh-ng chỉ phát lên l-ới một
tổ máy công suất định mức là 100 MW:
P
vh2
= P
f2
- P
td2
= 75%.P
đm2
- 8%.(75%.P
đm2
) = 69 MW
Nh- vậy nhà máy I sẽ còn phải đảm nhận:
P
f1

=

yc
P - P
f2
= 139 - 75 = 64 MW
Để đảm bảo các yêu cầu tối thiểu về kỹ thuật và kinh tế với
công suất còn lại phải phát, nhà máy I cũng chỉ nên phát hai tổ máy
có tổng công suất định mức là 100 MW. Khi đó nếu chia đều công
suất phát cho từng tổ máy thì mỗi tổ máy phát đ-ợc 64% công suất
định mức tổ máy. Điều này cho thấy các tổ máy này đã phát đ-ợc
công suất trong giới hạn kinh tế của các tổ máy nhiệt điện là từ 60-
85%P
đm
.
Tự dùng của nhà máy I là:
P
td1
= P
td
- P
td2
= 10,3 - 6 = 4,3 MW
3. Tr-ờng hợp sự cố:
Ta xét tr-ờng hợp sự cố một tổ máy bên nhà máy II (có 2 tổ máy
lớn nhất) trong khi phụ tải cực đại.
Theo tính toán và phân bố công suất cho từng nhà máy khi phụ
tải cực đại nh- trên, ta thấy rằng nếu tr-ớc khi sự cố, nhà máy II
phát 85% P
đm

thì khi sự cố 1 tổ máy l-ợng công suất nhà máy I
phải phát tăng lên để gánh cho nhà máy II là 78,2 MW, toàn nhà
máy là:
P
f1
=

yc
P - P
f2
= 278 - 75 = 203 MW v-ợt quá công suất định
mức của nhà máy I, vì vậy trong tr-ờng hợp sự cố này ta cần tìm
ph-ơng thức vận hành hợp lý cho cả hai nhà máy.
Ph-ơng thức vận hành mới sẽ là:
- Sau khi sự cố, nâng công suất phát của tổ máy còn lại của nhà
máy II lên 95%P
đm
. Khi đó l-ợng công suất còn phát lên l-ới của
nhà máy này là:
P
vh2
= P
f2
- P
td2
= 95%.P
đm2
- 8%.(95%.P
đm2
) = 87,4 MW

- Công suất phát của nhà máy I sẽ là:
P
f1
=

yc
P - P
f2
= 278 - 95 = 183 MW (chiếm 91,5%P
đm1
)
Nh- vậy trong tr-ờng hợp sự cố nguy hiểm nhất hai nhà máy
vẫn đảm bảo cung cấp đủ công suất yêu cầu của hệ thống.
* Bảng tổng kết:
Max Min Sự cố Phụ tải
Nhà
máy
P
f
(MW)
số tổ
máyVH
P
f
(MW)
số tổ
máyV
H
P
f

(MW)
số tổ
máyV
H
I
64%(200
)
=
128
4x50
64%(100
)
= 64
2x50
91,5%(20
0)
= 183
4x50
II
75%(200
)
=150
2x100
75%(100
)
=75
1x100
95%(100)
= 95
1x100