Tài liệu Đề Tài: Thiết kế lưới điện khu vực ppt

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực Yêu cầu ĐCĐA KT KT KT KT KT KT KT KT KT Yêu cầu ĐTC Tất cả các phụ tải đều được cấp điện từ hai nguồn I.2.. Tính vận hành linh hoạt: Lưới điệ

Luận văn

Đề Tài:

Thiết kế lưới điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

LỜI NÓI ĐẦU

Quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước đang phát triển mạnh mẽ đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng cao, đặt ra những yêu cầu bức thiết

về xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng Trong đó ngành điện là ngành hạ tầng

cơ sở được ưu tiên phát triển trước hết vì điện năng là không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất công nghiệp Để phát triển kinh tế thì ngành điện phải phát triển trước một bước Cùng với đó có những yêu cầu đặt ra cho ngành điện là theo kịp trình độ kỹ thuật công nghệ trong khu vực và trên thế giới, đáp ứng được yêu cầu sản lượng và chất lượng điện năng cho nhu cầu sản xuất, sinh hoạt Trong hệ thống điện nước ta hiện nay quá trình phát triển phụ tải

ngày càng nhanh nên việc quy hoạch, thiết kế mới và phát triển mạng điện

đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung

Đồ án tốt nghiệp lưới điện giúp sinh viên ứng dụng những kiến thức đã học khi nghiên cứu lý thuyết vào việc thực hiện một nhiệm vụ cụ thể và toàn diện Đây là bước tập dượt giúp cho sinh viên những kinh nghiệm quý báu trong công việc sau này

Em rất biết ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện đã giúp em

có được những kiến thức cần thiết để làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn PGS- TS Trần Bách đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Ở đây nguồn điện là hai nhà máy nhiệt điện có các số liệu như sau:

+ Nhà máy nhiệt điện I: 4 x 50 MW = 200; cos ϕ = 0,85

+ Nhà máy nhiệt điện II: 3 x 50 MW = 150; cos ϕ = 0,85

Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện ngưng hơi Loại máy phát điện dùng trong hai nhà máy là máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số như trong bảng sau:

Loại

N (v/

ph)

S (MVA) P

(MW) (KV ) U cosϕ (KA ) I X ''

d X '

d X d

TBФ-50-3600 3600 62,5 50 6,3 0,85 5,73 0,1336 0,1786 1,4036

Các đặc điểm chủ yếu của hai nhà máy điện:

Làm việc với tua bin hơi và lò đốt nhiên liệu Muốn làm việc phải có thời gian khởi động lò có thể không đáp ứng được nhu cầu phụ tải Do đó công suất

dự trữ phải là dự trữ nóng Mặt khác lò có các đặc tính như sau: phụ tải kinh tế

là 85% đến 90% phụ tải định mức; phụ tải ổn định > 70%; dưới 70% phải phun

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

thêm dầu, không kinh tế; dưới 30% thì không nên chạy lò, quá tải tối đa là 15%

Do đó nếu ghép một lò một máy phát thì máy phát cũng chỉ nên nhận phụ tải độ 85% là kinh tế, công suất tối thiểu không dưới 30%, quá tải tối đa không quá 15%

Hiệu suất thấp: η = 30 - 40%

Giá thành sản xuất điện năng cao

Hai nhà máy được đặt cách xa nhau và bao lấy các phụ tải điện, điều này rất có lợi cho phân phối tải

- Vì hai nhà máy đều là nhiệt điện nên có thể chủ động về nguồn nhiên liệu, do đó việc phát công suất luôn ổn định Đây chính là ưu điểm chính của lưới

2 Phụ tải:

- Theo số liệu ban đầu đã cho thì hai nhà máy nhiệt điện trên cung cấp cho

9 phụ tải; Các phụ tải này có công suất không lớn và có Tmax = 5.500 h, điều này chứng tỏ đây là vùng công, nông nghiệp và dân cư Mặt khác các phụ tải đều được bố trí nằm giữa hai nhà máy điện, do đó rất thuận tiện cho việc cung cấp điện

Phụ tải ở đây đều là phụ tải loại I nên không được phép mất điện, do đó khi thiết kế lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu cung cấp điện tin cậy cho các phụ tải

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Yêu cầu ĐCĐA KT KT KT KT KT KT KT KT KT Yêu cầu ĐTC Tất cả các phụ tải đều được cấp điện từ hai nguồn

I.2 CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT

1.Kết cấu lưới điện

Kết cấu lưới điện được thực hiện với các yêu cầu:

- Tính kinh tế: Các thiết bị được sử dụng để xây dựng lưới điện với

chi phí nhỏ nhất nhưng vẫn thoả mãn các yêu cầu về độ tin cậy, chất lượng điện năng, tổn thất, an toàn

Độ tin cậy cung cấp điện được thoả mãn theo tính chất của phụ tải, ở

đây các phụ tải đều là hộ loại I

Chất lượng điện năng: Các giá trị độ lệch tần số và điện áp tại các nút phụ tải phải nằm trong giới hạn cho phép Giá trị tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các đường dây truyền tải cũng phải nằm trong giới hạn cho phép Tính vận hành linh hoạt: Lưới điện xây dựng có thể làm việc với nhiều chế độ và phương thức vận hành khác nhau mà vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn kinh

tế, kỹ thuật, an toàn, đáp ứng được sự phát triển của phụ tải trong 10 năm tới

Ngoài ra còn phải phù hợp với các yếu tố tự nhiên và xã hội như: khí tượng thuỷ văn, địa chất, địa hình, giao thông vận tải

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Vì những lý do trên kết cấu của lưới điện khu vực thiết kế như sau:

Mỗi trạm phân phối phụ tải được cấp điện từ hai đường dây song song từ hai thanh cái độc lập của trạm phân phối nhà máy điện tại trạm phân phối trung gian hoặc bằng mạch vòng kín gồm nhiều phụ tải hai đầu nối vào nguồn điện hoặc trạm phân phối trung gian

Đường dây liên lạc giữa hai nhà máy điện được thiết kế bằng đường dây song song, cấp điện cho một số phụ tải nằm giữa hai nhà máy điện

Chọn loại đường dây trên không, trong nước sản xuất đảm bảo được tính kinh tế cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật, an toàn

Dây dẫn: chọn loại dây nhôm lõi thép, đảm bảo độ bền cơ, khả năng dẫn điện và rẻ tiền

Loại cột: Tuỳ theo từng vị trí khác nhau mà ta có thể chọn cột bê tông cốt thép hay cột sắt Địa hình bằng phẳng dùng cột bê tông cốt thép, rẻ tiền, địa hình đồi núi khó vận chuyển dùng cột sắt đắt tiền nhưng có thể tạo tại chỗ

Ở những vị trí cột góc, cột néo, cột vượt đường giao thông ta dùng cột sắt

Ở những vị trí đỡ ta dùng cột ly tâm bê tông cốt thép

- Cách bố trí dây dẫn trên cột:

+ Nếu là đường dây đơn: Ta bố trí dây dẫn theo hình tam giác đều

+ Nếu là đường dây kép: Ta bố trí dây dẫn theo hình tam giác vuông cân Các loại thiết bị khác như xà, sứ, nối đất, dùng loại trong nước sản xuất

2 Kết cấu trạm biến áp

Trạm biến áp nên xây dựng ở những nơi có mật độ dân cư tương đối thấp

Do tất cả các hộ phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại I nên trạm biến áp cấp điện cho mỗi hộ phụ tải sẽ có hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục khi bảo quản hoặc sự cố một máy biến áp Dùng máy biến áp do

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

ABB sản xuất Sử dụng máy cắt khí SF6 do Siemens sản xuất để đóng cắt và bảovệ cho các máy biến áp

I.3 CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CỦA LƯỚI ĐIỆN

Một công việc trong thiết kế lưới điện là lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện Vấn đề này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính kỹ thuật và kinh tế của mạng điện

Ta dựa vào công thức kinh nghiệm để xác định điện áp tải điện U thông qua công suất và chiều dài đường dây truyền tải:

1000P

0,016

l34,4

NM I cung cấp điện cho phụ tải: 1, 2, 3, 5, 6

NM II cung cấp điện cho phụ tải: 4, 7, 8, 9

Dựa vào bảng tổng kết trên ta chọn Uđm = 110 KV

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

là bài toán phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng ở đây ta chỉ xác định

sơ bộ để đề ra phương án nối dây giữa các hộ tiêu thụ điện

Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng Cân bằng công suất tác dụng trước hết cần thiết để giữ ổn định tần số, còn cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện để giữ ổn định điện áp

II.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức:

Σ PF = m Σ Ppt + Σ Pmđ + Σ Ptd + Σ Pdt

Trong đó:

+ m là hệ số đồng thời, ở đây để đơn giản ta cho m = 1

+ Theo đầu đề thiết kế tốt nghiệp đã cho số liệu của nhà máy nhiệt điện I

và II, nên ta xác định được công suất phát tổng Σ PG

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Pm

i

= 18 + 38 + 29+ 18 + 29 + 38 + 18 + 29 + 29 = 246 MW + ΔPmđ: Là tổn thất công suất trong mạng điện Tổn thất này phụ thuộc phụ tải nhưng khi thiết kế sơ bộ ta coi là không đổi và tạm thời ước lượng là 8%

68,19246

%8PΣ

%8P

II.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Như ta đã biết điện áp là một trong hai chỉ tiêu phản ánh chất lượng điện năng Điện áp của lưới phụ thuộc rất nhiều vào công suất phản kháng của hệ thống điện Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ dẫn đến làm cho điện áp của lưới điện bị giảm thấp, gây ảnh hưởng xấu đến các phụ tải tiêu thụ điện Vì vậy

ta phải cân bằng công suất phản kháng để xem xét sự thiếu hụt công suất phản kháng, từ đó đưa ra phương pháp bù công suất phản kháng cho hệ thống điện

∑= 9

1 pti

P

mi

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện được xác định bằng biểu thức sau:

P x tgϕiTheo số liệu ban đầu thì cosϕ của các phụ tải đều = 0,85, do đó tgϕ của chúng đều bằng 0,6197

Σ Qpt = 246 x 0,6197 = 152,46 MVAR + ΔQB: Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp

ΣΔQB = 15% Σ Qpt = 15% x 152,46 = 22,87 MVAR

+ Σ ΔQl: Là tổn thất công suất phản kháng trên đường dây

+ Σ ΔQC: Là công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra

Vì ở đây là tính sơ bộ nên ta giả thiết tổn thất công suất phản kháng trên đường dây cân bằng với công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh

Σ Qdt = 50 0,6197 = 30,99 MVAR

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

ΣQb = ΣQyc - ΣQF = 219,49 - 208,81 = 10,68 MVAR Vậy cần phải bù sơ bộ CSPK cho phụ tải

II.3 BÙ SƠ BỘ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

- Dung lượng cần bù: ΣQb = 10,68 MVAR

Ta thấy rằng ΣQb > 0 nghĩa là nguồn điện thiếu công suất phản kháng Lượng công suất phản kháng thiếu hụt là 10,68 MVAR, ta phải dùng các tụ điện đặt tại các nút phụ tải để bù vào cho đủ

- Nguyên tắc đặt bù:

+ Bù ở hộ xa nhất (tính từ 2 nguồn điện đến), nếu chưa đủ thì tiếp tục bù ở

hộ gần hơn, quá trình tiếp tục như vậy cho đến khi bù hết số lượng cần bù

+ Khi ta bù đến cosϕ' = 0,95 (tgϕ' = 0,3287) Nếu công suất phản kháng cần bù lần cuối nhỏ hơn công suất phản kháng lúc đến cosϕ' = 0,95 thì chỉ bù đến số lượng cần bù, sau đó tính cosϕ' sau khi bù

Sau đây ta lần lượt bù tại các phụ tải theo nguyên tắc đã nêu:

+ Phụ tải 5: Bù đến cosϕ' = 0,95 (tgϕ' = 0,3287)

Qb5 = ( tgϕ5 - tgϕ5' ) = 29x( 0,6197 - 0,3287 ) = 8,439 MVAR Sau khi bù cho phụ tải 5 thì lượng công suất phản kháng của hệ thống còn thiếu là:

Q'b = Qb - Qb5 = 10,68 – 8,439 = 2,241 MVAR

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu

+ Phụ tải 5 được bù đến cosϕ' = 0,95

+ Phụ tải 3 được bù đến cosϕ' = 0,879

Tổng dung lượng bù: 10,68 MVAR

Từ kết quả tính toán trên, ta có bảng các thông số cosϕ và dung lượng bù tại các nút phụ tải như sau:

Phụ tải Pi

( MW)

Q i (MVAR)

cosϕ (trước khi bù)

Q'i (MVAR)

cosϕ (sau khi bù)

Những số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ sẽ được dùng để tính toán trong

phần so sánh phương án, tìm sơ đồ nối dây chi tiết tối ưu của mạng điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

CHƯƠNG III

THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN

TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

III.1 DỰ KIẾN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN

Phương thức vận hành các nhà máy điện trong hệ thống phải thoả mãn điều kiện vận hành kinh tế hệ thống điện, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất điện năng

Phương thức huy động nguồn trong toàn hệ thống cũng như việc xác định trình tự vận hành của từng nhà máy điện phải chính xác, hợp lý, chặt chẽ về kinh

tế kỹ thuật Xác định phương thức vận hành là bài toán phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng ở đây ta chỉ xác định sơ bộ để giúp cho việc đề ra các phương án nối dây lưới điện khu vực thiết kế

Việc xác định phương thức vận hành bao gồm: dự kiến số tổ máy làm việc và công suất phát của các nhà máy điện trong các chế độ vận hành khác nhau Yêu cầu công suất tải phần trăm của hai nhà máy điện gần bằng nhau Nhà máy điện có đặc tính tải tốt hơn phát nhiều hơn

Như trình bày trong phần trên, ta tính được giá trị công suất giới hạn cho một tổ máy phát:

P1F kt = 85% Pđm = 0,85 50 = 42,5 ( MW )

P1F min = 30% Pđm = 0,3 50 = 15 ( MW )

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

%98,81

%100350

93,286

%

+ Nhà máy nhiệt điện I: Cho phát 80% công suất đặt của nó, nghĩa là:

PFNDI = 80% x 200 = 160 (MVA) Trong đó tự dùng của nhà máy là (8% x 160)/1,08 = 11,83 MW, phát lên lưới là PHT I = 160 – 11,83 = 148,15 MW

+ Nhà máy nhiệt điện II: Đảm nhiệm phần công suất còn lại và làm nhiệm

vụ cân bằng công suất khi tính toán

PFNĐII = 286,93 - 160 = 126,93 MW Phần trăm công suất phát của NĐII là: (126,93 / 150 )x 100% = 84,62% Trong đó tự dùng của NĐ II là 21,25 – 11,85 = 9,67 MW

Công suất phát lên lưới của NĐ II là:

PHT II = 126,93 – 9,67 = 117,26 MW Như vậy, ở chế độ này nhà máy nhiệt điện II phát 84,62% công suất đặt của nó, nhà máy nhiệt điện I phát 80% công suất đặt Việc phân phối công suất như trên là hợp lý đảm bảo cho các nhà máy làm việc kinh tế

2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Yêu cầu là tổng công suất đặt của tất cả các tổ máy phát điện phải lớn hơn hoặc bằng công suất yêu cầu trong chế độ min cộng với công suất tổ máy lớn nhất

Theo số liệu ban đầu thì công suất ở chế độ phụ tải min 50% công suất trong chế độ max Nghĩa là:

P min = 50 x 246 = 123 MW

100 Tổn thất công suất tác dụng :

Phần trăm công suất phát của cả HT là: (143,47/350) x 100% = 40,99%

Nhận xét: Ta thấy rằng nếu cho tất cả các tổ máy của hai nhà máy điện

cùng làm việc thì các nhà máy sẽ làm việc non tải Để nâng hiệu quả kinh tế khi vận hành lưới điện, trong trường hợp này ta sơ bộ định công suất phát cho từng nhà máy như sau:

+ Nhà máy nhiệt điện II: Cho làm việc 2 tổ máy, 1 tổ máy nghỉ Phát 75% công suất đặt của 3 tổ máy

Công suất phát lên lưới là: 75 - 5,56 = 69,44 ( MW )

+ Nhà máy nhiệt điện I: Đảm nhiệm phần công suất còn lại

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

suất sau khi tính chính xác

Ta cho nhà máy I phát 2 tổ máy, 2 tổ máy nghỉ

Phần trăm công suất phát của 2 tổ máy còn lại là: 74,03%

Công suất tự dùng của nhiệt điện I: Ptd NĐI = 10,63 - 5,56 = 5,07 ( MW ) Công suất phát lên hệ thống của NĐI: 74,03 - 5,07 = 68,96 ( MW )

Xét điều kiện: Σ Pmin F = 2 x 50 + 2 x 50 = 200 ( MW )

Σ Pmin yc = 143,47 + 50 = 193,47 ( MW )

Ta thấy Σ Pmin F > Σ Pmin yc nên thoả mãn điều kiện

Vậy trong chế độ phụ tải cực tiểu:

NĐII làm việc với 2 tổ máy phát 75% công suất định mức

NĐI làm việc với 2 tổ máy phát 74,03% công suất định mức

Phương thức vận hành của chế độ phụ tải cực tiểu là hợp lý thoả mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật

3 Chế độ sự cố

Ở đây ta chỉ xác định phương thức vận hành trong trường hợp sự cố nguy hiểm nhất: trong chế độ phụ tải max tổ máy có công suất phát lớn nhất ngừng làm việc ( 1 tổ máy của NĐII bị sự cố ) Lúc này NĐI làm việc với 4 tổ máy và NĐII làm việc với 2 tổ máy

Công suất yêu cầu trong chế độ max: Pmax yc = 286,93 ( MW )

NĐI làm việc với 2 tổ máy còn lại với P = Pđm

Psc FNĐI = 2 x 50 = 100 ( MW ) Công suất tự dùng của NĐI: Psc td II =( 8% x 100)/1,08 = 7,41 ( MW )

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Công suất phát lên hệ thống: Psc HT II =100 - 7,41 = 92,59 ( MW )

Công suất phát của NĐI: Psc F NĐI = 286,93 - 100 = 186,93 ( MW )

Phần trăm công suất phát của NĐII là: (186,93/200 ) x 100% = 93,47% Công suất tự dùng của NĐII là: Psc td I = 21,25 - 7,41 = 13,84 ( MW ) Công suất phát lên hệ thống của NĐI:

Psc HT I = 186,93 - 13,84 = 173,09 ( MW ) Vậy trong chế độ sự cố 1 tổ máy của NĐII thì NĐI làm việc với 4 tổ máy phát 93,47% công suất định mức khi đó NĐII làm việc với 2 tổ máy và phát 100% công suất định mức Trong trường hợp sự cố nguy hiểm nhất nguồn điện vẫn có phương thức vận hành đáp ứng nhu cầu phụ tải

Từ kết quả tính toán trên ta có bảng phương thức vận hành của từng nhà máy điện ở các chế độ tải như sau:

- P td = 13,84 MW

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

- P td = 7,41 MW

III.2 THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN

1 Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện

Việc lựa chọn và vạch tuyến đường dây là công việc khởi đầu của công tác thiết kế đường dây tải điện, nó có ảnh hưởng quyết định tới việc thi công, quản lý, vận hành Một sơ đồ lưới điện có thích hợp hay không là do nhiều yếu

tố khác nhau quyết định: số lượng và công suất phụ tải, vị trí phân bố phụ tải và nguồn điện, mức độ yêu cầu đảm bảo nguồn điện Nhìn chung sơ đồ nối dây lưới điện khu vực thiết kế cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Hiệu quả kinh tế của lưới điện: công suất cấp cho phụ tải bằng đường dây gần nhất, có hướng từ nguồn đến phụ tải

- Độ tin cậy theo yêu cầu: các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại I, mỗi phụ tải được cung cấp điện bằng hai đường dây độc lập Mỗi đường dây có thể cung cấp

đủ công suất cho phụ tải khi đường dây kia bị sự cố Giữa hai nhà máy điện phải đảm bảo liên lạc: đường dây liên lạc là hai lộ song song, có khả năng truyền tải công suất liên lạc giữa hai nhà máy khi nhà máy nào đó có một tổ máy ngừng làm việc

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

- Chất lượng điện năng: các giá trị độ lệch tần số và điện áp tại các nút phụ tải, các giá trị tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên đường dây truyền tải phải nằm trong giới hạn cho phép

- Tính linh hoạt trong vận hành: có thể thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác nhau

- Đáp ứng được sự phát triển của phụ tải Ngoài ra còn phải cân nhắc đến các yếu tố khác như: tính chất nguồn điện, địa lý, giao thông vận tải, tổ chức, quản lý thi công

Trong thiết kế tốt nghiệp việc thành lập phương án nối điện tôit ưu được tiến hành như sau: Đề ra một loạt phương án lưới điện khả thi sau đó dùng phương pháp momen phụ tải loại ra phương án bất hợp lý, số phương án còn lại

sẽ được so sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật để tìm ra phương án tối ưu nhất

2 Các phương án lưới điện

Phương án 1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Phương án 2

Phương án 3

Phương án 4

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Phương án 5

III.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

* Xác định tổn thất công suất mà NĐI và NĐII đảm nhận:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Các giá trị ΣΔPmđ I , ΣΔPmđ II không đổi trong các phương án nối

dây

1 Phương pháp chung

a Chọn Jkt chung cho toàn lưới điện:

Lưới điện khu vực thiết kế chọn đường dây trên không, dây dẫn là loại dây nhôm lõi thép, thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải Tmax = 5500 h nên ta chọn Jkt = 1,0 A/ mm2

b Tính công suất phát các nguồn điện cấp cho phụ tải trong chế độ cực đại

Theo tính toán trong các phần trên ta có: công suất tác dụng các nguồn điện NĐI và NĐII cấp cho phụ tải là:

ΣPpt I = PHT I - ΣΔPmđ I = 148,15 – 10,99 = 137,16 MW

ΣPpt II = PHT II - ΣΔPmđ II = 117,26 – 8,69 = 108,57 MW Công suất phản kháng các nguồn điện NĐI và NĐII phát ra:

QF NĐ I = P F NĐ I x tg( arcos 0,85 ) = 160 x 0,6197 = 99,15 MVAR

QF NĐ II = P F NĐ II x tg( arcos 0,85 ) = 126,93 x 0,6197 = 78,66 MVAR Công suất phản kháng mỗi nguồn cấp cho phụ tải tỷ lệ với lượng công suất phản kháng mà nó sinh ra

ΣQpt I/ΣQpt II = QFNĐ I/QFNĐ II = 99,15 / 78,66 ( 1 )

ΣQpt I + ΣQpt II =141,82 ( 2 ) Suy ra: ΣQpt I = 79,08 ( MVAR )

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Tính dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên các đoạn đường dây:

2 max

2 max 3

U n

S

+ n : số đường dây trong mạch

+ Uđm = 110 KV

+ Smax là công suất cực đại

+ Imax : là dòng điện cực đại

- Tiết diện tối thiểu có thể chọn theo điều kiện tổn thất vầng quang là

70 mm2 đối với cấp điện áp 110 KV

- Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là DTB = 5 m

- Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố đứt một mạch trong hai đường dây hoặc mạch vòng đứt một trong hai đoạn đường dây nối với nguồn; điều kiện là: Isc < K× Icp

Với K - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( K = 1 )

d Tính tổn thất điện áp

* Tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường được tính theo biểu thức:

ΔU % = Σ PR + Σ QX 100

U2

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Với quy ước: Lúc làm việc bình thường tương đương với chế độ tải max

* Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong chế độ bình thường

Tính ΔUbt của các đường dây từ nguồn đến phụ tải xa nhất, chọn giá trị lớn nhất, đó chính là ΔUbt max của phương án

e.Kiểm tra các điều kiện về tổn thất điện áp

ΔUbt max < ΔUbt max cp = 10%

ΔUsc max < ΔUsc max cp = 20%

2 Phương án 1

Ta thấy trong phương án này không có mạch vòng kín, tất cả đều là đường dây lộ kép Do đó sự cố nguy hiểm nhất xảy ra ở mỗi nhánh là bị đứt 1 lộ của đường dây kép đó Khi đó ΔUSC% = 2 ×ΔUbt

a Chọn tiết diện dây dẫn

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu

Tính tương tự các đường dây khác ta có các bảng sau:

Đoạn P ( MW ) Q ( MVAR) S ( MVA ) I max ( A ) F kt ( mm2)

B o 10-6(s)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

9 _ 4 22.36 2AC-95 0.33 3.69 0.429 4.80 2.65 118.51

II - 7 70 2AC-150 0.21 7.35 0.416 14.56 2.74 383.6

7 _ 8 50 2AC-95 0.33 8.25 0.429 10.73 2.65 265.00

Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có 70 mm2 ≤ F nên thoả mãn điều kiện vầng quang

Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố I sc = 2 Ilv max

Để thoả mãn điều kiện phát nóng thì I sc ≤ I cp

Đoạn Loại dây I max ( A ) I sc= ( A ) Icp ( A )

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Tính tương tự ta có:

ΔU% I-2 I-1 1 - 3 I - 6 6 - 5 II-2 II-9 9 - 4 II-7 7 - 8 5,16 5,07 4,1 5,72 3,04 4,07 4,5 1,6 6,36 3,57 Tổn thất điện áp lớn nhất:

c Kiểm tra điều kiện kỹ thuật về tổn thất điện áp

ΔU% bt max = 9,93 % < 10 % ΔU% sc max = 16,29 % < 20 %

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Vậy phương án 1 thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

3 Phương án 2

Cách tính toán tương tự như ở phương án 1, số liệu có trong bảng sau:

a Chọn tiết diện dây dẫn

Đoạn P ( MW ) Q ( MVAR) S ( MVA ) I max ( A ) F kt ( mm2)

B o 10-6(s)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

9 _ 4 22.36 2AC-95 0.33 3.69 0.429 4.80 2.65 118.51

II - 7 70 2AC-70 0.46 16.10 0.44 15.40 2.58 361.20

II - 8 28.28 2AC-95 0.33 4.67 0.429 6.07 2.65 149.88

*Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có 70 mm2 ≤ F nên thoả mãn điều kiện vầng quang

*Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố I sc = 2 Ilv max

Để thoả mãn điều kiện phát nóng thì I sc ≤ I cp

Đoạn Loại dây I max ( A ) I sc= ( A ) Icp ( A )

ΔU% I-1-3 = 5,07 + 4,1 = 9,17 %

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

c Kiểm tra điều kiện kỹ thuật về tổn thất điện áp

ΔU% bt max = 9,17 % < 10 % ΔU% sc max = 14,48 % < 20 % Vậy phương án 2 thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

4 Phương án 3

Cách tính toán tương tự như ở phương án 1, số liệu có trong bảng sau:

a Chọn tiết diện dây dẫn

Phân bố công suất trong mạng kín

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Đoạn P ( MW ) Q ( MVAR) S ( MVA ) I max ( A ) F kt ( mm2)

B o 10-6(s)

*Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có 70 mm2 ≤ F nên thoả mãn điều kiện vầng quang

*Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố I sc = 2 Ilv max

Để thoả mãn điều kiện phát nóng thì I sc ≤ I cp

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

c.Kiểm tra điều kiện kỹ thuật về tổn thất điện áp

ΔU% bt max = 9,17 % < 10 % ΔU% sc max = 15,65 % < 20 % Vậy phương án 3 thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

5 Phương án 4

Cách tính toán tương tự như ở phương án 1, số liệu có trong bảng sau:

a.Chọn tiết diện dây dẫn

Phân bố công suất trong mạng kín:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

B o 10-6(s)

*Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có 70 mm2 ≤ F nên thoả mãn điều kiện vầng quang

*Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố I sc = 2 Ilv max

Để thoả mãn điều kiện phát nóng thì I sc ≤ I cp

Đoạn Loại dây I max ( A ) I sc= ( A ) I cp ( A )

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

ΔU% I-5 = 6,44 %

Tổn thất điện áp trên đoạn I-1-3 là : 5,07 + 4,1 = 9,17 %

Vậy ΔU% bt max = 9,17 %

Vậy ΔU% sc max = 14,24 %

c Kiểm tra điều kiện kỹ thuật về tổn thất điện áp

ΔU% bt max = 9,17 % < 10 % ΔU% sc max = 14,24 % < 20 %

Vậy phương án 4 thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

6 Phương án 5

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

a Chọn tiết diện dây dẫn

Đoạn P ( MW ) Q ( MVAR) S ( MVA ) I max ( A ) F kt ( mm2)

B o 10-6(s)

*Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có 70 mm2 ≤ F nên thoả mãn điều kiện vầng quang

*Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố I sc = 2 Ilv max

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Để thoả mãn điều kiện phát nóng thì I sc ≤ I cp

Đoạn Loại dây I max ( A ) I sc= ( A ) Icp ( A )

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Sự cố khi đứt một dây ở lộ I-1 ( I-1-3 )

ΔU% sc = 2 x 5,07 + 4,1 = 14,24 %

Sự cố khi đứt một dây ở lộ I-1 ( I-6-5 )

ΔU% sc = 2 x 5,27 + 3,04 = 13,58 % Vậy ΔU% sc max = 16,29 %

c Kiểm tra điều kiện kỹ thuật về tổn thất điện áp

ΔU% bt max = 9,93 % < 10 % ΔU% sc max = 16,29 % < 20 % Vậy phương án 5 thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

Ta có bảng tổng kết Phương

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Khi thiết kế lưới điện, để chọn được phương án tối ưu cần phải dựa trên

cơ sở kinh tế và kỹ thuật các phương án được đưa ra Để so sánh kinh tế phải thoả mãn tất cả các điều kiện kỹ thuật

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu vực

Ở đây khi so sánh các phương án chưa đề cập đến trạm biến áp vì cho rằng tất cả các trạm biến áp của các phương án đều giống nhau

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là hàm phí tổn tính toán hàng năm (Zmin)

Phí tổn tính toán hàng năm được xác định theo công thức:

Z = ( avh + atc ) x K + ΔA xC + avh: Là hệ số khấu hao, tu sửa thường kỳ và phục vụ đường dây của mạng điện Ở đây ta lấy avh = 0,04

+ atc: Là hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ

atc = 1/Ttc ; Với Ttc là thời gian thu hồi vốn đầu tư phụ,

chọn Ttc = 8 năm ⇒ atc = 1/8 = 0,125

+ K: Là vốn đầu tư của mạng điện (ở đây chủ yếu kể đến vốn đầu tư

xây dựng đường dây) Căn cứ vào tình hình xây dựng ở nước ta, ta có giá thành của một số loại đường dây như sau :

+ ΔA: Là tổn thất điện năng: ΔA = ΔP x T

ΔP: Là tổn thất công suất tác dụng được tính như sau:

ΔP = P2 + Q2 x R ( KW)

U2

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu

R (Ω )

ΔP ( MW )

L ( km )

k o

( 106 ) a

K ( 109 đ )