Bài giảng Công nghệ phát điện - Trương Ngọc Minh

73 trang ngocly 1710

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ phát điện - Trương Ngọc Minh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_cong_nghe_phat_dien_truong_ngoc_minh.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ phát điện - Trương Ngọc Minh

6/17/2009 TS. Tr ươ ng Ng ọc Minh 2 1
6/17/2009 Ch ươ ng 1: Máy phát điện đồ ng b ộ Ch ươ ng 2: Máy bi ến áp Ch ươ ng 3: Độ ng c ơ điện Tài li ệu tham kh ảo: PGS.TS.Tr nh Hùng Thám “V n hành nhà máy đin” 3 4 2
6/17/2009 Tuabin n ối tr ực ti ếp v ới máy phát Mô t ơ thay đổ i l ượ ng nhiên li ệu vào tuabin 5 Nhiên li u Pmax Ki u Tc Than ho ặc 1500 MW Hơi Cao hạt nhân Gas ho ặc Vài tr ăm MW Gas Bình dầu th ườ ng Nướ c 1000 MW Nướ c Th ấp 6 3
6/17/2009 GHÉP D C GHÉP NGANG 7 Tuabin h ơi dùng trong NM Đ nguyên t ử 8 4
6/17/2009 trong đó: ▪ V: dung tích (m 3) ▪ Q: t ỷ l ệ kh ối l ượ ng h ơi (kg/sec) ▪ : là t ỷ tr ọng h ơi (kg/m 3) ▪ W: kh ối l ượ ng c ủa h ơi trong n ồi (kg) 9 Điều khi ển quá t ốc: các van IV Lo ại tr ừ s ự c ố quá tốc: van MSV và RSV Kh ởi độ ng và d ừng tuabin 10 5
6/17/2009 11 MT CHU TRÌNH CHU TRÌNH K T H P 12 6
6/17/2009 K i u t u Ph ản l ực a Xung l ực b i n 0 100 200 300 Chi u cao p 13 14 7
6/17/2009 15 16 8
6/17/2009 17 Máy phát điện Sđm Kích t ừ Ch ế độ làm vi ệc Hi ệu su ất Gi ữ điện Bình th ườ ng cao áp ổn đị nh Không bình Kinh t ế th ườ ng 18 9
6/17/2009 trong đó: - k: h ệ s ố ph ụ thu ộc vào cách qu ấn dây - n: v ận t ốc - : t ừ c ảm trong khe h ở gi ữa rotor và stator - : chi ều dài tác d ụng c ủa lõi thép stator -D1: đườ ng kính stator -A1: ph ụ t ải đườ ng c ủa stator 19 lδ • S thay đổ i tuy ến tính • S thay đổ i theo • Độ u ốn t ĩnh rotor •D2gh ≤ 1300mm •Cộng h ưở ng • lδgh = 6 ÷ 7m 20 10
6/17/2009 trong đó: - k2: h ằng s ố - Σq: t ổng ti ết di ện ngang cu ộn kích t ừ - j2: m ật độ dòng cu ộn kích t ừ 21 22 11
6/17/2009 •Rẻ ti ền • Cách điện t ốt Không Dầu khí Nướ c Hydro • MF Đ • Đắ t lớn ti ền 23 Nhi ệt độ trên cách điện: θ = θdd - θmc => θ lớn Hệ th ống h ở Môi ch ất không khí Hệ th ống kín Môi ch ất không khí Môi ch ất hydro 24 12
6/17/2009 Nhi ệt độ trên cách điện: θ = θdd - θmc => θ rất nh ỏ Môi ch ất làm mát: -Nướ c c ất - Hydro Hi ệu qu ả 25 26 13
6/17/2009 Ufđm Ifđm Pfđm = UfđmIfđm Bội số kích thích gi ới hạn kU = kI = Vận tốc kích thích Th ời gian di ệt từ (nh ỏ) 27 T KÍCH THÍCH KÍCH THÍCH C L P 28 14
6/17/2009 Thay đổ i R 1 => I ff => U f => I f => U G Ch ế độ điều khi ển b ằng tay Ch ế độ t ự độ ng Ch ế độ c ưỡ ng b ức Iff tăng d ần đế n I ffgh Uff tăng d ần đế n U ffgh 29 Đườ ng 1: Đặ c tính t ừ hóa Đườ ng 2: Uf = I ff (R 1 + R ff ) Đườ ng 3: Uf = I ff Rff 30 15
6/17/2009 Ưu điểm Quán tính l ớn Mạch kích t ừ độ c l ập v ới m ạch xoay chi ều Nh ượ c điểm Có c ổ góp, vành tr ượ t (tia l ửa điện) Th ườ ng dùng cho MF Đ có P đm ≤ 150MW 31 32 16
6/17/2009 CH NH L ƯU C NH CH NH L ƯU QUAY 33 Ưu điểm Không c ổ góp, vành tr ượ t Nh ượ c điểm Cu ộn dây 3 pha ph ải b ền Khi h ỏng b ất k ỳ ph ần t ử nào thì ph ải ng ừng MF Đ Th ời gian di ệt t ừ lâu 34 17
6/17/2009 Ng ắn m ạch t ại N: HT I IN = I N1 + I N2 N1 Điện áp t ự c ảm trên cu ộn kích t ừ: IN2 G 35 R: điện tr ở phóng điện 36 18
6/17/2009 Tr ướ c th ời điểm di ệt t ừ Uf = U f0 = i f0 Rf Tại th ời điểm di ệt t ừ Uf = U fm = Ri f(t=0) = Ri f0 R = (3 ÷ 4)R f 37 R: điện tr ở san bằng áp khe hở H: cu ộn dây tạo từ tr ườ ng 38 19
6/17/2009 Tr ướ c th ời điểm di ệt t ừ: Uf = U f0 = i f0 Rf Tại th ời điểm di ệt t ừ: Uf = U f0 – nU hqn Ucp : giá tr ị tuy ệt đố i quá điện áp cho phép c ủa mạch cu ộn dây kích t ừ 39 Thyristor d ẫn khi áp thu ận và có tín hi ệu điều khi ển (góc α = ϖt ≤ 180 o) Ở ch ế độ di ệt t ừ, góc α >180 o Không điều khi ển đượ c ở ch ế độ di ệt t ừ Dùng cho HTKT ki ểu ch ỉnh l ưu có điều khi ển 40 20
6/17/2009 Các thông s ố trong tr ị s ố cho phép Ef, U P, Q Dòng ph ần t ĩnh và dòng ph ần quay Đồ ng b ộ Đố i x ứng 41 φf và φar tạo thành φr φar cùng pha v ới I a o Ef ch ậm sau φf 90 o Ear ch ậm sau φar 90 o Er ch ậm sau φr 90 42 21
6/17/2009 43 44 22
6/17/2009 δ là góc l ệch gi ữa E f và U Ef quay cùng v ới rotor => E f gắn ch ặt v ới rotor Dùng tr ục tham kh ảo luôn quay v ới t ốc độ w đb Ch ế độ làm vi ệc đồ ng b ộ thì δ = const Xác đị nh v ị trí c ủa rotor trong không gian 45 46 23
6/17/2009 Công su ất P max xác đị nh theo 47 Hệ th ống công su ất vô cùng l ớn SHT = nS Gđm với n → ∞ Điện kháng đẳ ng tr ị → 0 Điện áp t ại thanh cái h ệ th ống UHT = E HT – jIX HT = E HT 48 24
6/17/2009 Hệ s ố công su ất đượ c điều khi ển bằng dòng kích thích 49 Gi ả thi ết U const 0 ≤ δ ≤ 90 o 50 25
6/17/2009 Gi ả thi ết U const 0 ≤ δ ≤ 90 o 51 Ch ế độ đị nh m ức U = U đm I = I đm cos ϕ = cos ϕđm P = P đm = AB Q = Q đm = CB S = S đm = CA Eq = E qđm = OA 52 26
6/17/2009 Mi ền 1 (gi ới h ạn b ởi AF, EF và cung AE) P Q đm Mi ền 2 (gi ới h ạn b ởi AF, FG, GD và DA) Pminkt ≤ P ≤ P đm, 0 < Q < Q đm Mi ền 3 (gi ới h ạn b ởi cung KH, KD, DG và GH) Pminkt ≤ P ≤ P đm, Q < 0 53 wr = w đb = w φ a If là m ột chi ều a Pminkt ≤ P ≤ P đm 0 < Q ≤ Q đm 54 27
6/17/2009 Dòng ph ần t ĩnh, ph ần quay v ượ t tr ị s ố đị nh m ức Nguyên nhân: Ng ắn m ạch trong l ướ i, m ở máy các độ ng c ơ l ớn Mất đồ ng b ộ, kích thích c ưỡ ng b ức I f => I ffgh Hậu qu ả Cu ộn dây c ủa MF Đ phát nóng Sinh ứng l ực gi ữa các vòng dây 55 wr = w đb = w φ a If = (3-4)I fđm D Pminbt ≤ P ≤ P đm Q > Q đm 56 28
6/17/2009 Ch ế độ đồ ng b ộ w r = w đb = w φ Eq = 0 => M th ừa rất l ớn Độ tr ượ t Rotor có I 2 với f 2 = sf 1 Mkđb có tính hãm MF Đ tiêu th ụ Q MF Đ b ị phát nóng 57 Mcơ = F(s) Đườ ng 1: ch ế độ đồ ng b ộ Đườ ng 2: M kđb máy phát th ủy điện không cu ộn c ản Đườ ng 3: M kđb máy phát th ủy điện có cu ộn c ản Đườ ng 4: M kđb MF nhi ệt điện 58 29
6/17/2009 wr > w đb Mcơ = M điện = M kđb Dòng ph ần quay I f = 0 (I 2 có t ần s ố f 2 = sf 1) Dòng ph ần t ĩnh P = (40 ÷ 50%)P đm Q < 0 59 Dòng và áp c ủa 3 pha trong ch ế độ đố i x ứng 60 30
6/17/2009 Ph ụ t ải không đố i x ứng Đườ ng dây ba pha không hoán v ị ho ặc hoán v ị không hoàn toàn Vận hành ch ế độ không toàn pha Sự c ố ng ắn m ạch N (1) , N (1,1) , N (2) 61 Hệ th ứ tự thu ận Hệ th ứ Hệ tự không ngh ịch đố i x ứng Hệ th ứ tự không 62 31
6/17/2009 Ph ươ ng trình cân b ằng áp Thành ph ần TTT: Thành ph ần TTN: (1.1) Thành ph ần TTT: Hệ (1.1) ch ỉ đúng khi có điểm không đố i x ứng 63 Tại điểm không đố i x ứng 64 32
6/17/2009 TRUNG TÍNH T 1, T 2 CÁCH IN TRUNG TÍNH T1, T2 N I T X0Σ = ∞ X0Σ = 0 Phía máy bi ến áp Phía máy bi ến áp Phía máy phát điện Phía máy phát điện 65 Tại điểm không đố i x ứng 66 33
6/17/2009 Từ tr ườ ng quay c ủa thành ph ần TTN φ2 quét roto Dòng I 2 có t ần s ố f 2 = sf 1 = 100Hz MF Đ b ị nóng Mkđb dao độ ng v ới t ần s ố 100Hz MF Đ b ị rung 67 Io không t ồn t ại trong máy phát điện Cu ộn dây MF Đ n ối ∆ ho ặc Y không dây trung tính Làm vi ệc tr ực ti ếp v ới l ướ i có trung tính cách điện (5; 10; 13,8; 18; 20 kV) Với l ướ i có trung tính n ối đấ t (có I o) thì MF Đ luôn n ối với MBA có t ổ n ối dây ∆/Y 68 34
6/17/2009 MF Đ ch ủ y ếu phát Q, P = 0 ho ặc r ất nh ỏ Nguyên nhân Nhà máy nhi ệt điện Làm vi ệc có tuabin (P ≥ Pminkt ) Làm vi ệc không có tuabin (P = 0) Nhà máy th ủy điện 69 Rotor đượ c ch ế t ạo f riêng = 40Hz Cộng h ưở ng t ần s ố th ấp f th ấp = 10 ÷ 15Hz Hậu qu ả Kh ắc ph ục Thi ết b ị phát hi ện và kh ử nhi ễu Đóng thêm điện tr ở R vào m ạch stato Tác độ ng m ạch kích t ừ 70 35
6/17/2009 Các i l ng Ch Ch Ch Ch so sánh bình th ng quá t i không ng b không i x ng Vận tốc rotor wr = w đb wr = w đb wr > w đb wr = w đb Momen Mcơ = M đb Mcơ = M đb Mcơ = M kđb Mcơ = M đb + Mkđb100Hz CSTD Pminkt ≤ P ≤ P đm Pminkt ≤ P ≤ P đm P = (40 ÷50%)P đm P ph ụ thu ộc ∆I CSPK 0≤Q≤Qđm Q>Q đm Q<0 Q ph ụ thu ộc ∆I Dòng ph ần t ĩnh I = I A + jI R I = I A + jI R I = I A - jI R I = I 1 + I 2 (=) (=) (=) (=) Dòng ph ần quay If If ↑ If = 0 I100Hz + If 71 72 36
6/17/2009 73 Mạch điện s ơ c ấp Mạch điện th ứ c ấp Mạch t ừ 74 37
6/17/2009 75 KI U U/I KI U E/I Xếp ch ồng các t ấm thép Xếp chồng các tấm hình U và I thép hình E và I 76 38
6/17/2009 Ep = 4,44N pφmf Es = 4,44N sφmf Tỷ s ố bi ến đổ i 77 Pvào = P ra VpIp = V sIs Tỷ s ố bi ến đổ i 78 39
6/17/2009 79 80 40
6/17/2009 a Hi ệu su ất c ủa MBA Pvào = P ra + P lõi thép + P đồ ng 81 82 41
6/17/2009 83 MBA T NG ÁP MBA GI M ÁP a V s 1 => V s < V p 84 42
6/17/2009 IU CH NH TH Ư NG IU ÁP D Ư I T I 85 86 43
6/17/2009 87 88 44
6/17/2009 89 Vật li ệu cách điện Vật li ệu s ắt t ừ (tôn silic) Kỹ thu ật ch ống sét Ph ần m ềm thi ết k ế 90 45
6/17/2009 Tổn th ất trong MBA ∆P = ∆PFe + ∆PCu Khi MBA mang t ải S = S đm ∆P = ∆PFe + ∆PCu = ∆PFe (1+ ∆PCu /∆PFe ) = ∆PFe (1 + b) b = 2 ÷ 6 Khi MBA mang t ải S ≠ Sđm 2 ∆P = ∆PFe (1 + bk ) k = S/S đm 91 92 46
6/17/2009 S S S1 S2 S1 0 t1 24 0 t2 24 S S1 S2 0 t2 93 ∆P.dt = C.G.d θ + β.F. θ.dt ∆P: t ổn th ất trong MBA C: t ỷ nhi ệt c ủa MBA θ: độ t ăng nhi ệt độ so v ới nhi ệt độ môi tr ườ ng β: h ệ s ố t ỏa nhi ệt b ề m ặt Tại t = t ∞: θ∞ = ∆P/ β.F Tại t = 0: θ = t. ∆P/C.G 94 47
6/17/2009 θ θ = t. ∆P/(C.G) θ∞ 0 τ t 95 ÓNG MBA CT MBA θ∞ = νt= ∞ - ν0 = 0 θ0 = νt=0 - ν0 = 0 θ = θ (1-e-t/ τ) -t/ τ 0 θ = θ∞(1-e ) 96 48
6/17/2009 T: tu ổi th ọ c ủa MBA A, a: h ằng s ố ph ụ thu ộc hao mòn cách điện cho phép ν: nhi ệt độ c ủa MBA (coi h ằng s ố) o νđm = 98 C thì Tđm = 20 ÷ 25 n ăm -(ν - νđm)/ δ o T = T đm2 với δ = 8 C 97 S S2 B A S1 t1 t2 0 t Hệ s ố quá t ải: 98 49
6/17/2009 Xảy ra khi có MBA làm vi ệc song song b ị s ự c ố MBA đượ c quá t ải 40% trong th ời gian 5 ngày đêm n ếu h ệ s ố điền kín ph ụ t ải trong quá trình quá t ải ≤ 0,93 và m ỗi ngày quá t ải không quá 6h o o MBA đượ c quá t ải s ự c ố n ếu t cd ≤ 140 C 99 Cu ộn s ơ c ấp C → O UC, W C Cu ộn th ứ c ấp T → O UT = U ch , W T = W ch Dòng điện I ch = αIT Cu ộn n ối ti ếp C → T Unt = U C –UT, W nt = W C –WT Dòng điện I nt 100 50
6/17/2009 Công su ất t ải qua phía s ơ c ấp: U CIC Công su ất nh ận ở phía th ứ c ấp: U TIT Bỏ qua t ổn th ất công su ất trong máy bi ến áp 101 Hệ s ố có l ợi Công su ất cu ộn n ối ti ếp Công su ất cu ộn chung 102 51
6/17/2009 Cu ộn h ạ đượ c ch ế t ạo theo MBA TN có 3 cu ộn dây Cu ộn n ối ti ếp Cu ộn chung Cu ộn h ạ 103 Sử d ụng nguyên lý x ếp ch ồng Ch ế độ bi ến áp Ch ế độ t ự ng ẫu Công su ất các cu ộn dây Công su ất gi ới h ạn t ải qua máy là S TN đm 104 52
6/17/2009 Cu ộn h ạ là cu ộn có t ải l ớn nh ất MBA không b ị quá t ải khi 105 106 53
6/17/2009 Công su ất t ải cu ộn chung Công su ất t ải cu ộn n ối ti ếp MBA không b ị quá t ải khi 107 108 54
6/17/2009 Công su ất t ải cu ộn chung Công su ất t ải cu ộn n ối ti ếp MBA không b ị quá t ải khi 109 Ch Cu n dây c n Công th c làm vi c ki m tra C (T->C) H Wnt ,Wch T (C->T) C H Wnt T C H Wch T C H WH T 110 55
6/17/2009 Gi ả thi ết S Cđm = S Tđm = S Hđm = S 3dq đm Tổn th ất công su ất trong các cu ộn dây 111 Tổn th ất điện n ăng hàng n ăm Tỷ s ố công su ất các cu ộn dây 100/100/67 Tỷ s ố công su ất các cu ộn dây 100/67/100 112 56
6/17/2009 n MBA 3 dây qu ấn làm vi ệc song song Tổ ba MBA 1 pha 113 Gi ả thi ết S nt đm = S ch đm = S Hđm = αSTN đm Tổn th ất công su ất trong các cu ộn dây 114 57
6/17/2009 Tổn th ất điện n ăng hàng n ăm Tổ ba MBA t ự ng ẫu 1 pha 115 MÁY BI N ÁP 3 DÂY QU N MÁY BI N ÁP T NG U Cu ộn cao Cu ộn chung Cu ộn trung Cu ộn n ối ti ếp Cu ộn h ạ Cu ộn h ạ 116 58
6/17/2009 Công su ất truy ền t ải t ừ cao sang trung và h ạ áp STN đm = S 3dq đm 117 Tổn th ất trong cu ộn n ối ti ếp 2 ∆Pnt = I nt Rnt = α∆ PC3dq ∆PH3dq Tổn th ất không t ải ∆P0TN < ∆P03dq 118 59
6/17/2009 Công su ất truy ền t ải t ừ h ạ sang trung và cao áp SHTN đm = S 3dq đm 119 Tổn th ất trong cu ộn n ối ti ếp 2 2 2 2 ∆Pnt = I nt Rnt = I nt α RC = α ∆PC3dq ∆PT3dq Tổn th ất trong cu ộn h ạ 2 2 ∆PHTN = I HTN RHTN = I 3dq R3dq = ∆PH3dq Tổn th ất không t ải ∆P0TN = ∆P03dq 120 60
6/17/2009 Tổn th ất công su ất Giá thành, kh ối l ượ ng và kích th ướ c Tổn th ất điện áp Ph ạm vi s ử d ụng Quy đị nh 121 122 61
6/17/2009 123 Ưu điểm Điều ch ỉnh v ận t ốc trong ph ạm vi r ộng Có th ể làm vi ệc theo ch ế độ l ặp đi l ặp l ại Nh ượ c điểm Đắ t ti ền và kém tin c ậy Vận hành ph ức t ạp Ph ạm vi s ử d ụng 124 62
6/17/2009 Cấu t ạo Ưu điểm Hi ệu su ất cao Nh ượ c điểm Không điều ch ỉnh đượ c v ận t ốc Đắ t ti ền và kém tin c ậy Ph ạm vi s ử d ụng 125 Cấu t ạo Ưu điểm Rẻ ti ền và tin c ậy Nh ượ c điểm Không kinh t ế ở v ận t ốc th ấp Ph ạm vi s ử d ụng Rộng rãi 126 63
6/17/2009 M Mc NG C Ơ CƠ C U n 127 Tốc độ đồ ng b ộ [v/phút] Độ tr ượ t Tần s ố tr ượ t 128 64
6/17/2009 Quan h ệ gi ữa điện áp roto và stato E2s = sE 1 129 Công su ất điện truy ền t ừ stato sang roto Tổn th ất trong cu ộn roto Công su ất trên tr ục độ ng c ơ 130 65
6/17/2009 Momen quay 131 Khi m ở máy s =1 R’ 2 lớn, X’ 2 nh ỏ smax lớn Mmm lớn Khi m ở máy hoàn thành s nh ỏ, f r = sf s nh ỏ R’ 2 nh ỏ, X’ 2 lớn 132 66
6/17/2009 Bình th ườ ng Mth ừa = M – Mc = 0 (n = const) Khi M ≠ Mc Mth ừa = M – Mc = (3.1) w: t ần s ố góc c ủa tr ục quay J: momen quán tính c ủa h ệ 133 Mth* = M * –Mc* = (3.2) : hằng s ố quán tính c ơ h ọc c ủa h ệ (s) Th ời gian quá độ 134 67
6/17/2009 PH ƯƠ NG PHÁP TR C TI P PH ƯƠ NG PHÁP GIÁN TI P Đóng điện l ướ i tr ực ti ếp Sử d ụng thi ết b ị m ở máy Ưu điểm Ưu điểm Imm nh ỏ Mmm lớn U gi ảm ít Thao tác đơ n gi ản lướ i Nh ượ c điểm Nh ượ c điểm Ph ức t ạp Imm lớn Th ời gian m ở máy lâu Ulướ i gi ảm nhi ều Ph ạm vi s ử d ụng: khi không Ph ạm vi s ử d ụng: r ộng rãi mở máy tr ực ti ếp đượ c 135 Rotor có thêm cu ộn m ở máy Mở máy độ ng c ơ g ồm hai giai đoạn: Vận t ốc t ăng nh ờ M kđb Vận t ốc t ăng nh ờ M đb 136 68
6/17/2009 Qúa trình quá độ c ơ điện Mth* = M * –Mc* Th ời gian quá độ Th ời gian m ở máy Độ ng c ơ K ĐB Momen điện Momen c ản M c* 137 Th ời gian m ở máy Tj = 2s; b =2 Th ời gian m ở máy toàn ph ần 1.s max = 0,1;2. s max = 0,3; 3.s max = 1 138 69
6/17/2009 Mc* dạng gi ải tích Mc* dạng đườ ng cong 139 Độ t ăng nhi ệt độ cu ộn dây stato trong đó: j mm là m ật độ dòng cu ộn dây stato khi m ở máy Ki ểm tra nhi ệt độ cu ộn dây stato và rôto Độ ng c ơ đang làm vi ệc b ị c ắt ra r ồi m ở máy l ại ngay Độ ng c ơ đang không t ải đượ c m ở máy hai l ần liên ti ếp 140 70
6/17/2009 Dòng roto Mở máy s = 1 141 n gi ảm t ừ n đm về 0 Ph ươ ng trình quá trình ch ạy theo đà Th ời gian h ệ gi ảm t ừ n 1* xu ống n 2* 142 71
6/17/2009 Ph ươ ng trình quá trình ch ạy theo đà 143 Dạng t ổng quát c ủa M c 144 72
6/17/2009 Điện áp th ứ t ự thu ận Điện áp th ứ t ự ngh ịch 145 73