đồ án lưới điện khu vực

MỤC LỤCCHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 8 2.2 Cân bằng công suất phản kháng- bù công suất phản kháng 8 2.3 Xác định các chế độ vận hành của Nhà máy nhiệt điện 10 CHƯƠ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 8

2.2 Cân bằng công suất phản kháng- bù công suất phản kháng 8 2.3 Xác định các chế độ vận hành của Nhà máy nhiệt điện 10

CHƯƠNG 3 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

II Phương pháp chung tính toán kỹ thuật các phương án 14

CHƯƠNG 4.SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN – CHỌN PHƯƠNG ÁN 38

CHƯƠNG 5 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 43

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án thiết kế Hệ thống điện là một bài tập rất hữu ích đối với sinh viênngành Hệ thống điện Mặc dù trong đồ án, khối lượng tính toán ít hơn và đơngiản hơn nhiều trong thực tế Nhưng cũng giúp sinh viên hệ thống lại các kiếnthức đã được học Biết được các bước tiến hành khi khảo sát, tính toán, khithiết kế một Hệ thống điện điện hoàn chỉnh Đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế -

kỷ thuật đề ra

Sau một thời gian học hỏi và nghiên cứu, với sự giúp đỡ nhiệt tình của cácthầy cô trong khoa Đặc biệt được sự hướng dẫn của thầy giáo TS ĐINHQUANG HUY Em đã hoàn thành đồ án môn học mà Thầy đã giao Tuy nhiên,với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều, nên chắc chắn đồ

án của em vẫn còn nhiều thiếu sót Vậy em rất mong sự quan tâm, chỉ bảo hơnnữa của các Thầy, các Cô để em hoàn thành tốt đồ án môn học, cũng nhưnhững ứng dụng thực tế sau này Xin chân thành cảm ơn!

SV Thực hiện: Nguyễn Thế Anh.

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

CHƯƠNG I

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1 Khoảng cách các hộ phụ tải

Căn cứ vào sơ đồ và tỷ lệ mặt bằng đã cho, ta tính được khoảng cách các

hộ phụ tải với nhau và với nguồn như hình 1.1 sau:

1.2 Công suất các hộ phụ tải

Trong đồ án thiết kế có 8 hộ phụ tải, với tổng công suất là 234MW.Trong đó, có 7 hộ phụ tải loại 1 và 1 hộ phụ tải (S2) là hộ loại 3 Các hộ loại 1

có yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện Công suất các hộ phụ tải như bảng1.2

Thời gian sử dụng công suất cực đại của các phụ tải:Tmax = 4700h Phụtại cực tiểu: Pmin = 73% Pmax

Tính toán công suất các phụ tải

NĐ

4x50 MW

7

HT Cosφ=0,8

26

19

39 34

44,7 km

36 km

40 km

63,2 km 53,6 km

41 km 44,7 km

P 1max = 26 MW; Cosφ 1 = 0,85 → Q 1max = P 1max tgφ 1 = 26.0,62 =16,12(MVAr)

a Nhà máy nhiệt điện:

Nhà máy nhiết điện gồm có 4 tổ máy công suất:

PNđmax = 200 – 16 = 184 MW

b Hệ thống điện:

Đối với mạng điện thiết kế, Hệ thống điện được coi là có công suất vôcùng lớn Hệ số công suất trên thanh góp của hệ thống là cosφHT = 0,8 Mặtkhác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cânbằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra, do hệ thống có công suất vô

cùng lớn, cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện Nóicách khác, dự trữ công suất tác dụng và phản kháng, sẽ được lấy từ hệ thốngđiện.

CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN.

2.1 Cân bằng công suất tác dụng:

- Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức:

P ND P HT mP pt P md P td P dt (1) Trong đó :

P ND là tổng công suất phát của nhà máy Nhiệt điện :

2.2 Cân bằng công suất phản kháng- Bù sơ bộ công suất phản kháng.

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cânbằng giữa điện năng sản suất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cânbằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với côngsuất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sựcân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện

Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áptrong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trongmạng sẽ giảm Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêuthụ trong mạng điện và hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phảnkháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế Được tính theo công thưc:

Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây.

Q C : Tổng công suất phản kháng do đường dây sinh ra

Trong thiết kế sơ bộ ta coi Q C =Q L

Q ba : là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp

Trong thiết kế thường lấy Q ba = 15%∑QPT.= 15%.128,27

Kết luận: Không phải bù công suất phản kháng.

2.3 Xác định sơ bộ các chế độ vận hành của nhà máy Nhiệt điện:

a) Chế độ phụ tải cực đại:

Nhà máy nhiết điện gồm có 3 tổ máy Công suất Pđm = 3x50 MW, cosφ =0,8

Đối với Nhiệt điện công suất phát kinh tế vào khoảng 85%Pđm Do đó khithiết kế lưới điện, ta chọn công suất phát kinh tế Nghĩa là:

Ở chế độ phụ tải cực đại, công suất phát kinh tế của Nhà máy là:

td td

P

P P

200

170 6 , 0 4 , 0 200 08 ,

∆Qba = 15%.96,37 = 14,45 (MVAr)Công suất phản kháng cấp cho hệ thống còn:

Qvht = 96,37 – 14,45 = 81,92 (MVAr)Công suất lấy từ hệ thống là:

PHT = (∑Ppt + 5%∑Ppt ) – (∑PFkt – Ptd) = (234 + 5%.234) – ( 170 – 14,56) = 90,26(MW)

b) Chế độ sự cố 1 tổ máy:

Khi sự cố 1 tổ máy, 3 tổ máy còn lại phát với công suất định mức:

PFsc = 3.50 = 150 (MW)

Ptd = 8%.150 = 12(MW)Công suất phát cho phụ tải:

c) Chế độ cực tiểu:

Trong chế độ cực tiểu, ta cho dừng 1 tổ máy để sữa chữa 3 tổ máy cònlại phát với công suất kinh tế Vậy:

PFminKT = 0,85.3.50 = 127,5 (MW)

) ( 92 , 10 150

5 , 127 6 , 0 4 , 0 150 08 , 0 6

, 0 4 , 0

P

P P

P

Fdm

F Fdm

PHT = (∑Pptmin + 5%∑Pptmin ) –∑PFvht

= (170,82 + 5%.170,82) – 115,58 = 63,78(MW)

CHƯƠNG III

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

I Dự kiến các phương án nối dây:

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ

đồ của nó Vì vậy, các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảmbảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các

hộ tiêu thụ Thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trongtương lai và tiếp nhận các phụ tải mới

Để đưa ra các phương án nối dây ta dựa vào 3 yếu tố:

+ Vị trí địa lý của các nguồn cung cấp và các hộ phụ tải

+ Công suất các nguồn và phụ tải

+ Nhu cầu cung cấp điện của các hộ phụ tải: Trong đồ án này có 8 hộphụ tải, phụ tải 4 là hộ loại 3, không yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện

Do đó ta cấp cho hộ phụ tải này bằng một mạch đơn Các hộ còn lại là hộ loại

1, đòi hỏi cao về độ tin cậy cung cấp điện Do đó ta cấp bằng đường dây mạchkép, hay mạch vòng

Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải và sự làm việc ổn địnhcủa nhà máy, thì Nhà máy phải liên lạc với hệ thống ít nhất bằng 1 đường dâykép hoặc 2 mạch đơn

Để giảm tổn thất thì các phụ tải sẽ được thiết kế để nhận công suất từnguồn gần nhất (có thể) Các phụ tải gần nhà máy được cấp điện từ nhà máy

Xuất phát từ những nhận xét trên Ta dự kiến nhiều phương án nối dây.Nhưng sau khi đánh giá sơ bộ, ta loại bỏ một số phương án có thể nhìn thấyđược những nhược điểm so với các phương án khác Còn lại 5 phương án Tatính toán, so sánh kinh tế - kỹ thuật để tìm phương án thiết kế hợp lý nhất trong

số các phương án đã đưa ra

Sơ đồ nối dây của các phương án như sau:

23 39

24 31

Hình 2.1.a Sơ đồ nối dây của PA 1

34

23 39

24 31

Hình 2.1.b Sơ đồ nối dây của PA 2

34

23 39

24 31

Hình 2.1.d Sơ đồ nối dây của PA 4

34

23 39

24 31

Hình 2.1.c Sơ đồ nối dây của PA 3

34

23 39

24 31

Hình 2.1.e Sơ đồ nối dây của PA 5

Hình 2.1 Dự kiến các phương án nối dây của Hệ thống

II Phương pháp chung tính toán kỹ thuật các phương án.

2.1 Chọn cấp điện áp vận hành:

Điện áp vận hành càng cao thì càng giảm tổn thất truyền tải Nhưngđiện áp cao thì mức đầu tư cho mạng điện sẽ rất cao Trong thiết kế mạng điệnviệc lựa chọn điện áp vận hành được chọn theo công thức kinh nghiệm sau:

U  4 , 34  L 16P (kV) (3.1)

Trong đó:

U: là điện áp vận hành kinh tế (kV)

L: Khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ (km);

P: Công suất cực đại truyền tải trên đoạn đường dây đó (MW).

2.2: Chọn tiết diện đường dây:

- Đối với lưới điện khu vực Tiết diện của dây dẫn được chọn theo mật

độ dòng điện kinh tế:

1000 ( )

3

2 2

2

j U n

Q P J

I F

kt kt

- U : điện áp vận hành của đường dây, (kV)

- n : số mạch của đường dây.

- J kt : mật độ dòng điện kinh tế (A/mm 2 ) Với T max = 4750 thì ta chọn

j kt = 1,1 (A/mm 2 ).

Sau khi tính được Fkt Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn gần nhất

2.3 Kiểm tra điều kiện kỹ thuật:

Sau khi chọn được tiết diện dây tiêu chuẩn, cần kiểm tra các điều kiện kỹthuật trong điều kiện làm việc bình thường và các trường hợp sự cố sau:

Đối với các đường dây mạch kép ta kiểm tra khi sự cố một mạch

Đối với mạch vòng thì kiểm tra khi mạch bị hở ở trạng thái nặng nhất đốivới nhánh cần kiểm tra

Riêng đối với các nhánh thuộc mạch liên hệ giữa Nhà máy với Hệ thống,

cần kiểm tra thêm trường hợp sự cố một tổ máy lớn nhất, trong khi các tổ máycòn lại phát với công suất định mức

Các nhánh liên thông sẽ kiểm tra tổn thất điện áp ở nút xa nhất

 Độ bền cơ học và tổn thất vầng quang:

Để đảm bảo độ bền cơ học ta sử dụng dây nhôm lõi thép: Dây AC

Để không phát sinh vầng quang thì:

Ở cấp điện áp 110kV: Fmin ≥ 70mm2

Ở cấp điện áp 220kV: Fmin ≥ 240mm2

Như vậy, nếu dây dẫn là loại AC có tiết diện tối thiểu đáp ứng được điềukiện trên theo từng cấp điện áp, thì đã thõa mãn điều kiện độ bền cơ và tổn thấtvầng quang

 Điều kiện phát nóng:

Để đảm bảo độ phát nóng dây dẫn không quá mức cho phép thì dòngđiện chạy trên dây dẫn không được vượt quá dòng điện cho phép của dây dẫnđó: Ilv max ≤ Icp

Trong đó : Ilv max là dòng điện làm việc lớn nhất chạy qua dây dẫn

 Điều kiện tổn thất điện áp:

+ Trong điều kiện bình thường:

∆Ubtmax% ≤ 10%

+ Trong điều kiện sự cố:

∆Uscmax% ≤ 20% :

% 100

U

QX PR

 (3.3)

Trong đó: + P: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây: (MW).

+ Q:Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây: (MVAr) + U: điện áp làm việc của đường dây: (kV)

+ R: Điện trở đường dây: (Ω))

+ X: Điện kháng đường dây: (Ω))

III Tính toán kỹ thuật các phương án:

34+j16,47

23+j14,25

39+j18,89

24+j14,87 31+j15,01

Hình 2.2 Sơ đồ nối dây và phân bố công suất của PA 1

Như vậy: SHT-7 = 1,05Ppt7 + j1,15Qpt7

= 1,05.31 + j1,15.15,01 = 32,55 + j17,26(MVAr)

Tổng quát ta có: S Ni = 1,05P pti + j1,15Q pti

Các nhánh hình tia còn lại tính tương tự, ta được kết quả như bảng 3.1

Nhánh HT-3-NĐ:

PNĐ-3 = PNĐkt – 1,05(P1 + P2 + P4 + P5 + P6) = 155,44 – 1,05(26+19+34+38+23) = 8,44

L i : Khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i (km);

P i : Công suất cực đại truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW).

Thay các số liệu từ bảng 3.1 vào công thức (3.2) ta tính được điện áp tínhtoán cho các nhánh kết quả ở bảng 3.2:

Bảng 3.2 Điện áp tính toán các nhánh đường dây

Nhánh NĐ-1 1-2 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-3 HT-3 HT-7 HT-8

Từ kết quả của bảng trên ta chọn điện áp của lưới là Uđm = 110 kV

c Chọn tiết diện dây cho các nhánh:

Nhánh HT-7:

) ( 88 1000 121

3 2

26 , 17 55 ,

) ( 80 1 , 1

j

I F

d Kiểm tra điều kiện kỹ thuật:

 Kiểm tra điều kiện độ bền cơ và tổn thất vầng quang:

Điều kiện độ bền cơ và tổn thất vầng quang đã đạt, khi ta chọn tất cả dây AC

có F tc ≥ 70mm 2

 Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Từ bảng 3.3 ta thấy, tiết diện dây chọn theo mật độ dòng điện kinh tếluôn thõa mãn điều kiện phát nóng đối với các nhánh hình tia (vì 2Imax < Icp) Do

đó ta không cần kiểm tra phát nóng đối với mạch dạng này khi tiết diện dâychọn theo mật độ dòng điện kinh tế

Riêng đối với các nhánh thuộc mạch liên hệ giữa nhà máy với hệ thống(Nhánh HT-3-NĐ), ta sẽ kiểm tra thêm trường hợp sự cố một tổ máy, các tổmáy còn lại phát với công suất định mức:

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

 Nhánh liên lạc với hệ thống:

121

) 97 , 10 21 , 23 42 , 8 25 , 31 (

% 11 , 4 100 121

) 73 , 11 26 , 17 26 , 12 55 , 32 (

% 22 , 8 11 , 4 2

Ta kiểm tra kỹ thuật nhánh liên lạc giữa nhà máy với hệ thống, trườnghợp sự cố một tổ máy, trong khi 3 tổ máy còn lại phát với công suất định mức.

Ở chương 2 ta đã tính được công suất phát vào hệ thống của Nhà máy ở chế độ

sự cố là: PNĐsc = 138 MW; QNĐsc = 81,92MVAr

Phân bố công suất tác dụng:

Công suất Nhiệt điện truyền vào nhánh NĐ-3:

Phân bố công suất phản kháng:

Công suất phản kháng phát vào nhánh NĐ-3:

Ta được phân bố công suất nhánh liên lạc với hệ thống như hình 3.2

Kiểm tra kỹ thuật:

+ Nhánh HT-3:

121 3 2

4 , 40 95 ,

39+ j18,89

9 + j19,68 49,95+ J40,4

Hình 3.2 Phân bố công suất trên nhánh HT-3-NĐ trường hợp sự cố 1 tổ máy

% 9 , 5

% 100 121

97 , 10 4 , 40 42 , 8 95 , 49

68 , 19

% 100 121

22 68 , 119 23 9

U sc

Vậy tổn thất điện áp tại nút 3

∆Upt3sc = ∆UHT-3 = 7,1% < ∆Ucp = 20%

Điện áp tại thanh cái cao áp Nhiệt điện:

U NĐ % = U HT - ∆UHT-3 - ∆U3-NĐ

= 110% – 7,1% + 4,37% = 98,53%

Tổng kết, ta có thông số kỹ thuật các nhánh của phương án 1 như bảng 3.4

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật các nhánh đường dây phương án 1

Từ bảng 3.4 ta thấy: Tổn thất điện áp đến điểm thấp nhất trong hệ thống là nút

2 có giá trị là: ∆U maxbt = ∆U pt2 = ∆U HT-3 - ∆U 3-NĐ +∆U NĐ-1 +∆U 1-2

3.2 Phương án 2

Phương án 2 chỉ khác phương án 1 nhánh NĐ-6-3-HT Do đó ta chỉ xétriêng cho 3 nhánh này

a./Sơ đồ kết nối và phân bố công suất như hình dưới đây:

Phân bố công suất tác dụng:

PNĐ-6 = PNĐkt – 1,05(P1 + P2 + P4 + P5) = 155,44 – 1,05(26 + 19 + 34 + 38) = 32,59 (MW)

34+j16,47

23+j14,25

39+j18,89

24+j14,87 31+j15,01

Hình 2.4 Sơ đồ nối dây và phân bố công suất của PA 2

32,59+j14,90

32,51 + j23,21 8,36 – j1,49

Bảng 3.5 Công suất tải trên các nhánh của phương án 2

b Chọn tiết diện dây:

Ta chỉ tính toán và kiểm tra đối với các nhánh NĐ-6-3-HT Các nhánhcòn lại như phương án 2 Kết quả như bảng 2.6

Bảng 2.6 Thông số các nhánh của PA2 chọn theo mật độ dòng điện kinh tế

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

 Nhánh liên lạc với hệ thống:

121

) 97 , 10 21 , 23 42 , 8 25 , 31 (

Trong chế độ bình thường

% 10

% 55 , 5 19 , 1 36 , 4

3 3

% 72 , 8 36 , 4 2 2

Điện áp tại thanh cái cao áp nhiệt điện:

UNĐ = UHT - ∆UHT-3 + ∆U6-3 +∆UNĐ-6

= 110 – 4,36 – 1,19 + 6,29 = 110,74%

 Kiểm tra trường hợp sự cố một tổ máy:

Trường hợp sự cố ngừng một tổ máy, 3 tổ máy còn lại phát với công suất định mức.

 Phân bố công suất tác dụng:

PNĐ-6 = PNĐsc – 1,05(P1 + P2 + P4 + P5) = 138 – 1,05.117 = 15,15 (MW)

Ta có kết quả phân bố công suất trên các nhánh như trên hình sau:

 Kiểm tra kỹ thuật:

+ Nhánh NĐ- 6:

121 3 2

71 , 5 15 ,

23 + j14,25 39+ j18,89 15,15 +j5,71 12 + j10,68 52,95+ j32,4

Phân bố công suất trường hợp sự cố một tổ máy

% 28 , 1

% 100 121

97 , 10 71 , 5 42 , 8 15 , 15

68 , 10

% 100 121

2 , 13 68 , 10 8 , 13 12

32 95 ,

% 100 121

97 , 10 32 42 , 8 95 , 52

U sc

Vậy tổn thất điện áp tại nút 3

∆Upt6sc = ∆UHT-3 + ∆U6-6 = 5,44 + 2,09 = 7,53% < ∆Ucp = 20%

 Điện áp tại thanh cái cao áp Nhiệt điện:

U NĐ % = U HT - ∆UHT-3 - ∆U3-6 + ∆UNĐ-6

= 110% – 5,44% - 2,09% + 1,28 = 103,75%

Tổng kết ta có thông số kỹ thuật các nhánh của phương án 2 như bảng 3.6:

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật các nhánh đường dây phương án 2

Phương án 3 chỉ khác phương án 2 ở Nhánh NĐ-5-3-HT Do đó ta chỉchọn tiết diện dây, kiểm tra kỹ thuật đối với các nhánh thuộc mạch này Cácnhánh còn lại giữ nguyên như phương án 2.

a./ Sơ đồ kết nối và phân bố công suất như hình dưới đây:

 Phân bố công suất trên các nhánh của vòng NĐ-5-3-HT:

Tính tương tự như 2 phương án đã xét Ta tính được phân bố công suấttrên các nhánh liên lạc giữa nhà máy và hệ thống như sau:

 Phân bố công suất tác dụng:

PNĐ-5 = PNĐkt – 1,05(P1 + P2 + P4 + P6) = 155,44 – 1,05(26 + 19 + 34 + 23) = 48,34 (MW)

34+j16,47

23+j14,25

39+j18,89

24+j14,87 31+j15,01

Hình 3.7 Sơ đồ nối dây và phân bố công suất của PA 3

Q 5-3 = 1,15Q 3 - Q HT-3 = 1,15.18,89 – 31,22 = - 9,49(MVAr) Tổng kết ta có công suất chạy trên các nhánh của phương án 3 như bảng 3.7:

Bảng 3.7 Công suất tải trên các nhánh của phương án 3

b Chọn tiết diện dây:

Chọn theo mật độ dòng điện kinh tế ta được kết quả tiết diện của các nhánh của phương án 3 như bảng sau

Bảng 3.8 Thông số các nhánh của PA3 chọn theo mật độ dòng điện kinh tế

C Kiểm tra điều kiện kỹ thuật:

 Kiểm tra tổn thất điện áp:

Ta kiểm tra trường hợp sự cố ngừng một tổ máy, 3 tổ máy còn lại phátvới công suất định mức

 Phân bố công suất tác dụng:

PNĐ-5 = PNĐsc – 1,05(P1 + P2 + P4 + P6) = 138 – 1,05(26 + 19 + 34 + 23) = 30,9 (MW)

PHT-3 = 1,05(P3 + P5) – PNĐ-3

= 1,05(38 + 39) – 15,15 = 49,95 (MW)

P3-5 = PHT-3 - 1,05P5 = 49,95 – 1,05.39 = 9 (MW)

 Phân bố công suất phản kháng:

Ta có kết quả phân bố công suất như trên hình sau:

 Kiểm tra kỹ thuật:

+ Nhánh NĐ- 5:

121 3 2

48 , 2 9 ,

% 100 121

97 , 10 71 , 5 42 , 8 9 , 30

68 , 18

% 100 121

79 , 11 68 , 18 33 , 12 9

4 , 40 95 ,

% 100 121

97 , 10 4 , 40 42 , 8 95 , 49

U sc

Vậy tổn thất điện áp tại nút 5

∆Upt5sc = ∆UHT-3 + ∆U3-5 = 5,9 + 2,26 = 8,16% < ∆Ucp = 20%

 Điện áp tại thanh cái cao áp Nhiệt điện:

U NĐ % = U HT - ∆UHT-3 - ∆U3-6 + ∆UNĐ-6

38 + j18,4 39+ j18,89 30,9 +j2,48 9 + j18,68 49,95+ j40,4

Phân bố công suất trường hợp sự cố một tổ máy

= 110% – 5,9% - 2,26% + 1,96 = 103,8%

Tổng kết ta được thông số kỹ thuật của phương án 3 như sau:

Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật các nhánh đường dây phương án 3

HT-3 51 32.51 31.22 108 98 95 330 8.42 10.97 5.09 10.18 HT-7 53.3 32.55 17.26 88 80 70 265 12.26 11.73 4.97 9.94 HT-8 50 25.20 17.10 73 66 70 265 11.50 11.00 3.95 7.90

ΔUU maxbt = ΔUU pt2 = ΔUU HT-3 – ΔUU 3-6 - ΔUU NĐ-6 + ΔUU NĐ-1 + ΔUU 1-2

= 5,09 + 0,06 – 4,08 + 5,15 + 3,71 = 9,93% < ΔUU cp = 10%

ΔUU maxsc = ΔUU pt2 = ΔUU HT-3 + ΔUU 3-6 - ΔUU NĐ-6 + ΔUU NĐ-1 + ΔUU 1-2

= 5,09 - 0,06 – 4,08 + 10,30 + 3,71 = 14,96% < ΔUU cp = 20% (Trường hợp sự nhánh NĐ-1)

Kết luận: Các nhánh đường dây của phương án 3 đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

3.4 Tính toán cho phương án 4

a) Sơ đồ nối dây và phân bố công suất:

Phương án 4 chỉ khác phương án 3 nhánh NĐ-4-6 Do đó ta chỉ xét riêngcho nhánh này:

Ta tính được phân bố công suất trên nhánh NĐ-4-6 Như trên hình sau:

 Chọn tiết diện dây:

Dòng điện trên nhánh NĐ-4:

) ( 166 1000 121

3 2

22 , 35 85 ,

 Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Khi sự cố 1 mạch trong nhánh thì dòng trên nhánh còn lại tăng lên gấpđôi Từ dòng điện làm việc max và dòng điện cho phép của dây dẫn, ta thấy:khi sự cố dòng điện max sự cố cũng nhỏ hơn dòng điện cho phép Do đó dâydẫn đã chọn đảm bảo ổn định nhiệt

 Kiểm tra tổn thất điện áp:

Ta xét đến tổn thất tại đến phụ tải 6:

Trường hợp làm việc bình thường:

% 11 , 6 100 121

3 , 12 33 , 35 1 , 5 85 , 59

2 max

U ND

% 79 , 2 100 121

83 , 9 39 , 16 28 , 10 15 , 24

2 max

% 10

% 9 , 8 79 , 2

% 11 , 6

6 4

% 6 , 15 38 , 3 11 , 6 2

+ Trường hợp sự cố một mạch của nhánh 4-6:

% 20

% 87 , 12 38 , 3 2

% 11 , 6

Ta được kết quả tính toán tiết diện dây các nhánh phương án 4 như sau:

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật các nhánh đường dây phương án 4

Nhánh (km)L Pmax

(MW) (MVAr)Qmax (A)Imax (mmFkt2 ) (AC)Ftc (A) I cp R(Ω)) X(Ω)) ΔUUbt% ΔUU sφc%

NĐ-1 44.7 47.25 34.91 140 127 120 380 6.26 9.39 5.15 10.30 1-2 36 19.95 16.39 123 112 120 380 10.08 15.12 3.71 7.42 NĐ-4 60 59.85 35.33 166 151 150 450 5.10 12.30 6.11 12.23 4-6 44.7 24.15 16.39 70 63 70 265 10.28 9.83 2.79 5.58 NĐ-5 53.6 48.34 11.67 119 108 120 380 7.50 11.26 4.08 8.17 5-3 53.6 8.44 -9.49 30 28 70 265 12.33 11.79 -0.06 -0.13 HT-3 51 32.51 31.22 108 98 95 330 8.42 10.97 5.09 10.18 HT-7 53.3 32.55 17.26 88 80 70 265 12.26 11.73 4.97 9.94 HT-8 50 25.20 17.10 73 66 70 265 11.50 11.00 3.95 7.90 Giá trị âm trên bảng thể hiện chiều tổn thất ngược với hướng biếu diễn chiều công suất trên hình phân bố công suất

ΔUU maxbt = ΔUU NĐ-4-6 = 6,11+ 3.38 = 9,49% < ΔUU cp = 10%

ΔUU maxsφc = ΔUU NĐ-4-6 = 12,23 + 3.38 = 15,6% < ΔUU cp = 20%

Kết luận: Các nhánh đường dây của phương án 4 đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

3.5 Tính toán cho phương án 5

a Sơ đồ nối dây và phân bố công suất:

Phương án 5 ta chỉ chọn tiết diện dây cho các nhánh trên mạch liên lạcgiữa nhà máy với Hệ thống Các nhánh còn lại đã được xét từ những phương ántrước

 Phân bố công suất trên các nhánh:

PNĐ-5 = PNĐkt – 1,05(P1 + P2 + P4)

, 44 41 36

7 , 44 31 ) 7 , 44 41 ( 23 05 , 1

) (

05 , 1

3 7 7 6 6 3

7 3 7 7 3 7 6 6 6

3

MW

L L L

L P L

L P P

34+j16,47

23+j14,25

39+j18,89

24+j14,87 31+j15,01

Hình 3.11 Sơ đồ nối dây và phân bố công suất của PA 5

54,4 + j4.14

22,6 + j33,15 16,4 – j14,26

) (

88 , 17 7

, 44 41 36

7 , 44 01 , 15 ) 7 , 44 41 ( 25 , 14 15 , 1

) (

15 , 1

3 7 7 6 6 3

7 3 7 7 3 7 6 6 6

3

MVAR

L L L

L Q L

L Q Q

Tổng kết ta có công suất chạy trên các nhánh của phương án 5 như bảng 3.11:

Bảng 3.11 Công suất tải trên các nhánh của phương án 5

b Chọn tiết diện dây:

Tiết diện dây chọn theo mật độ dòng điện kinh tế như bảng 3.12 sau đây

Bảng 3.12 Thông số các nhánh chọn theo mật độ dòng điện kinh tế của PA5

3

U 

U53sc  2 3 , 99  7 98 %

121

72 , 10 05 , 28 02 , 4 49 , 72

∆Umax = ∆U7 = ∆UHT-3 + ∆U3-7 = 6,14 + 4,13 = 10,27% > ∆Ucp = 10%

Do đó ta tăng tiết diện dây nhánh 3-7 từ AC-150 lên AC-185

Với dây AC-185 có ro = 0,15Ω)/km;km; xo = 0,40 Ω)/km;km

=> Z3-7 = (0,15 + j0,4)44,7 = 6,71 + j17,88 Ω)

% 86 , 3 100 121

88 , 17 77 , 15 71 , 6 74 , 27

Q HT-3 =1,15(Q 3 + Q 6 + Q 7 ) – Q 5-3

= 1,15(18,89 + 14,25 + 15,01) + 2,29 = 57,66(MVAr)

Công suất tải trên các nhánh mạch vòng 3-6-7-3 không thay đổi so với chế độ cực đại.

Ta có kết quả phân bố công suất như trên hình sau:

Kiểm tra kỹ thuật:

Nhánh NĐ- 5:

121 3 2

87 , 18 05 ,

% 100 121

72 , 10 87 18 02 , 4 05 , 55

29 , 2 15 ,

% 100 121

79 , 11 29 , 2 33 , 12 15 , 15

66 , 57 5 ,

% 100 121

2 , 10 66 , 57 83 , 3 5 , 82

U sc

Vậy tổn thất điện áp tại nút 7 (nút thấp nhất trong nhánh)

∆Upt7sc = ∆UHT-3sc + ∆U3-7bt = 6,18 + 3,87 = 10,05% < ∆Ucp = 20%

Điện áp tại thanh cái cao áp Nhiệt điện:

U NĐ % = U HT - ∆UHT-3 - ∆U3-6 + ∆UNĐ-6

= 110% – 5,9% - 2,26% + 1,96 = 103,8%

 Trường hợp sự cố mạch vòng 3-6-7-3:

+ Khi sự cố nhánh 3-6:

A I

A I

I

I37sc  37max  36max  143  152  296 ( )  cp  510

A I

A I

I67sc  36max  143 ( )  cp  265

 dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt

100 121

).

( 15 , 1 ).

( 05 , 1

2

7 3 7 6 7

3 7 6 7

88 , 17 ) 01 , 15 25 , 14 ( 15 , 1 71 , 6 ).

31 23 ( 05 , 1

06 , 18 25 , 14 15 , 1 86 , 18 23 05 , 1

121

15 , 1

05 , 1

2

7 6 6 7

6 6 7

A I

I

I36sc  37max  36max  143  152  296 ( )  cp  450

A I

A I

I67sc  37max  152 ( )  cp  265

 dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt

100 121

).

( 15 , 1 ).

( 05 , 1

2

6 3 7 6 6

3 7 6 6

76 , 14 ) 01 , 15 25 , 14 ( 15 , 1 12 , 6 ).

31 23 ( 05 , 1

06 , 18 01 , 15 15 , 1 86 , 18 31 05 , 1

121

15 , 1

05 , 1

2

7 6 7 7

6 7 7

Bảng 3.13 Thông số kỹ thuật các nhánh của PA5

HT-3 2 51 65.06 48.48 194 176 185 510 3.83 10.20 6.14 12.29

-3-7 1 44.7 27.74 15.77 152 138 185 510 6.71 17.88 3.86 6-7 1 41 4.81 1.49 24 22 70 265 18.86 18.04 0.97 - HT-8 2 50 25.2 17.1 73 66 70 265 11.50 11.00 3.95 7.90

-ΔUUmax = ΔUUHT-3-7 = 6,14+ 3.86 = 10%

ΔUU sc = ∆U7 = ∆UHT-3bt +∆U3-6sc +∆U6-7sc

= 6,14 + 5,76 + 6,32 = 18,22%

Kết luận: Các nhánh đường dây của phương án 5 đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN

I Hàm chi phí tính toán hàng năm:

Khi có nhiều phương án Để lựa chọn phương án tối ưu khi thiết kế mạnglưới điện Ta so sánh hàm chi phi tính toán hàng năm của các phương án vàchọn phương án có hàm chi phi tính toán hàng năm nhỏ nhất

) ( ).

a tc : Hệ số hiệu quả của các vốn đầu tư , với a tc = 0,125;

K: Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây;

C: Giá 1kWh điện năng (C=600đ/kWh);

ΔUA: Tổng tổn thất điện năng hằng năm ; (kWh).

ΔUA= ΣPΔUP ×τimax (3.2)

max

P

 : Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lưới ở chế độ cực đại;

 : Thời gian tổn thất công suất cực đại;

τ = (0,125+T 10 ) 8760 (h)max -4 2

Với T max = 4700h là thời gian sử dụng công suất cực đại;

) ( 3101 8760

) 10 4700 125

, 0

max

U

Q P

P

đm

i i

P imax , Q imax : Công suất tác dụng, công suất phản kháng chạy trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại;kW, KVAr

R i : Điện trở tác dụng của đường dây thứ i(Ω););

2

dm

U : Điện áp định mức của đường dây.kV (U đm = 110kV).

Trong đồ án này ta chọn cột cho toàn mạng là cột thép Ta có bảng giá tiềncủa các loại đường dây (ứng với 1 mạch) cho trong bảng dưới:

Trong đồ án này ta chọn cột cho toàn mạng là cột bê tông cốt thép Ta cóbảng giá tiền của các loại đường dây (ứng với 1 mạch) cho trong bảng dưới:

Bảng 3.1 Giá tiền xây dựng1 km của các loại đường dây110kV trên không

K0(10 6đ/km;

Đối với các lộ kép hệ số nhân là a = 1,6

Theo các công thức: (3.1), (3.2), (3.3) và số liệu từ bảng thông số kỹ thuật của các phương án Ta tính được hàm chi phí tính toán hàng năm của các

26 , 6 ).

91 , 34 25 , 7 ( ) (

2

2 2

2

2 2

MW U

R Q P



Z = (0,04 + 0,125).28,04 + 1,48.1000.3101.600/km;109 = 7,38.109(VNĐ)

+ Các nhánh còn lại:

Tính tương tự ta được kết quả như bảng 4.2:

Bảng 4.2 Bảng tính toán hàm chi phí hàng năm phương án 1

HT-3 51 2 1.6 95 385 8.42 32.51 31.22 1.17 31.42 HT-7 53.3 2 1.6 70 380 12.26 32.55 17.26 1.14 32.41 HT-8 50 2 1.6 70 380 11.50 25.20 17.10 0.73 30.40