Thiết kế lưới điện khu vực và ứng dụng phần mềm PSSE

Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy

Trang 1

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: TRẦN MINH NGỌC

Lớp: D4H3 Ngành: Hệ thống điện

Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Thuận

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

1) Dữ liệu nguồn điện

a Nhà máy nhiệt điện:

Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 4x45 MW

Mức yêu cầu cấp điện I I III I I I III I I I

Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT K

Trang 2

Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN

.

1

3

4

59

HT

NM

Trang 3

Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực và ứng dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng lưới điện thiết kế” Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:

 Phần I: từ chương 1 đến chương 7 với nội dung: “Thiết kế mạng lưới điện khu vực 110 kV”

 Phần II: gồm chương 8 với nội dung: “Ứng dụng phần mềm PSS/E để

mô phỏng lưới điện thiết kế”

Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn mạng và

hệ thống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy ThS Nguyễn Đức Thuận, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ án tốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết Em rất mong nhận được sự nhận xét góp ý của các thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 6 tháng 1 năm 2014

Sinh viên

Trang 4

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP 3CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ

1.1.1 Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn: 2

2.1.2 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của một số loại sơ đồ nối dây: 11

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 46

Trang 5

4.1.1 Chọn số lƣợng và công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy

4.1.2 Chọn số lƣợng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 54

6.2.1 Các tiêu chuẩn điều chỉnh điện áp với máy biến áp 74

Trang 6

7.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 80

7.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 82

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E MÔ PHỎNG LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ 84CHƯƠNG 8: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ

Trang 7

▪ Bảng 1.1: Số liệu các phụ tải 3

▪ Bảng 1.2: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu 4

▪ Bảng 1.3: Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống 10

▪ Bảng 2.1: Chọn điện áp định mức của mạng điện 17

▪ Bảng 2.2: Bảng thông số tính toán chọn tiết diện dây dẫn 19

▪ Bảng 2.3: Thông số đường dây: 20

▪ Bảng 2.4: Bảng tính toán tổn thất điện áp 22

▪ Bảng 2.5: Phân bố công suất phương án 2 23

▪ Bảng 2.12 Chọn điện áp định mức của mạng điện 31

▪ Bảng 2.26: So sánh chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án 45

▪ Bảng 3.1 Tổn thất điện năng và tổng chi phí đầu tư phương án I 48

▪ Bảng 3.2:Tổn thất điện năng và tổng chi phí đầu tư phương án II 49

▪ Bảng 3.3:Tổn thất điện năng và tổng chi phí đầu tư phương án III 49

Trang 8

▪ Bảng 3.6: Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật: 51

▪ Bảng 4.1: Các thông số của máy biến áp tăng áp 54

▪ Bảng 4.2 Các thông số của máy biến áp hạ áp 53

▪ Bảng 4.3: Sơ đồ cầu của các phụ tải 56

▪ Bảng 5.1: Tính toán chính xác công suất trên đường dây Nhiệt điện 63

▪ Bảng 5.2: Tổng hợp công suất trên các đường dây về HT 68

▪ Bảng 5.3: Dòng công suất trên các đường dây trong chế độ phụ tải cực đại 69 ▪ Bảng 6.1: Tính toán điện áp ở chế độ cực đại 74

▪ Bảng 6.2: Bảng thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh không tải 75

▪ Bảng 6.3: Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dưới tải 76

▪ Bảng 6.4: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy đổi về cao áp trong các chế độ 77 ▪ Bảng 7.1: Vốn đầu tư cho các trạm hạ áp và tăng áp 80

▪ Bảng 7.2: Công suất và số lượng máy biến áp trong các trạm hạ áp 80

▪ Bảng 7.3: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 83

▪ Bảng 8.1: Nhập dữ liệu nút 87

▪ Bảng 8.2: Thông số của đường dây dạng đơn vị tương đối cơ bản 88

▪ Bảng 8.3: Nhập dữ liệu thông số đường dây 88

▪ Bảng 8.4: Thông số của máy biến áp trạm giảm áp dạng đơn vị tương đối 89 ▪ Bảng 8.5: Thông số của máy biến áp trạm tăng áp dạng đơn vị tương đối 89

▪ Bảng 8.6: Nhập dữ liệu máy biến áp 90

▪ Bảng 8.7: Nhập dữ liệu phụ tải chế độ phụ tải cực đại 91

▪ Bảng 8.8: Bảng kết quả tính toán trào lưu công suất ở chế độ phụ tải cực đại 94 ▪ Bảng 8.9: Bảng tổng kết so sánh về dòng công suất truyền tải 96

▪ Bảng 8.10: Bảng tổng kết so sánh về điện áp nút 96

▪ Bảng 8.11: Nhập dữ liệu nguồn trong chế độ phụ tải cực tiểu 97

▪ Bảng 8.12: Nhập dữ liệu phụ tải ở chế độ phụ tải cực tiểu 98

▪ Bảng 8.13: Nhập dữ liệu máy biến áp ở chế độ phụ tải cực tiểu 98

▪ Bảng 8.14: Nhập dữ liệu nút trong chế độ phụ tải cực tiểu 99

▪ Bảng 8.15: Nhập dữ liệu nguồn 101

Trang 9

▪ Bảng 8.18: Nhập dữ liệu đường dây ở chế độ sự cố 102

▪ Bảng 8.19: Bảng kết quả tính toán trào lưu công suất ở chế độ phụ tải cực

Trang 10

▪ Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện phương án 1 13

▪ Hình 4.1: Sơ đồ trạm biến áp trung gian 54

▪ Hình 4.2: Sơ đồ cầu trong và sơ đồ cầu ngoài 55

▪ Hình 4.3: Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp 55

▪ Hình 4.4: Sơ đồ trạm biến áp tăng áp 57

▪ Hình 5.1: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế đường dây N-7: 58

▪ Hình 5.2: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế đường dây N-6-2: 60

▪ Hình 5.3: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế đường dây H-1-N: 64

▪ Hình 5.4: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế đường dây H-4: 70

▪ Hình 5.5: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của đường dây HT – 4 71

Trang 11

1

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

Trang 12

1.1 Nguồn điện

Lưới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

1.1.1.Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn:

Điện áp trên thanh góp hệ thống: U = 110 kV

Hệ số công suất trên thanh góp: cosφđm = 0,85

Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên

hệ giữa hệ thống và nhà máy điện Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy

Trang 13

3

1.2 Phụ tải:

Nguồn điện cung cấp cho 10 phụ tải với các thông số cơ bản:

▪ Bảng 1.1: Số liệu các phụ tải

từ hai nguồn hoặc hai phía trở lên, cụ thể là sử dụng đường dây mạch kép hoặc trạm biến áp có hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành

Có 2 phụ tải loại III, đây là phụ tải có độ quan trọng thấp hơn, nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ không gây thiệt hại lớn do đó ta chỉ cần sử dụng đường dây đơn

và trạm biến áp có một máy biến áp để cung cấp điện

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:



P tg

Qmax max

max max

max

.

jQP

2 max 2

max max P Q

Từ cosφđm = 0,9 => tgφđm = 0,484

Trang 14

4

Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu:

▪ Bảng 1.2: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu

S max , MVA

P min ,

MW

Qmin, MVAr

Smin, MVA

1.3 Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là khả năng truyền tải một cách tức thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống

Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

dt td max

tt ND

Trang 15

5

▪ PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống;

▪ Ptt - công suất tiêu thụ trong mạng điện;

▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m = 1);

▪ ∑Pmax - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;

▪ ∑ΔP - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy  P  5 %Pmax ;

▪ Ptd - công suất tự dùng của các nhà máy, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt trong nhà máy;

▪ Pdt - công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ lấy Pdt = 10%∑Pmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại:

P P

P HT  tt  ND  

1.4 Cân bằng công suất phản kháng

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

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu nhƣ công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngƣợc lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng

sẽ giảm

Vì vậy để đảm bảo chất lƣợng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Trang 16

6

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:

dt td b C

L max

tt HT

trong đó:

▪ QF - tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra;

▪ QHT - công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;

▪ Qtt - công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện;

▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1);

▪ ∑Qmax - tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại

▪ ∑ΔQL - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện;

▪ ∑QC - tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra, khi tính toán sơ bộ có thế lấy  QL QC;

▪ ∑ΔQb - tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính toán sơ

bộ có thể lấy  Qb  15 %Qmax ;

▪ Qtd - công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện, ta lấy cosφtd = 0,75;

▪ Qdt – công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0

Hệ số công suất của nhà máy là cosφNĐ = 0,8 => tgφNĐ = 0,75

Hệ số công suất của hệ thống là cosφHT = 0,85 => tgφHT = 0,62

Hệ số công suất tự dùng là cosφtd = 0,75 => tgφtd = 0,882

Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là:

MVAr tg

P

Q F  dm F 180.0,75135

Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:

MVAr tg

P

Q td  td td 18.0,88215,876

Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện:

Trang 17

7

MVAr Q

Q Q

Q tt  max  b  td  142 , 78  21 , 417  15 , 876  10 , 0738

Tổng công suất phản kháng được cung cấp từ hệ thống và nhà máy:

MVAr Q

Q F  HT 13591,605226,605

Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế

1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

Vì trong mạng điện thiết kế, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống làm nhiệm vụ cân bằng công suất

1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại

Nhà máy nhiệt điện cho phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất định mức, trong hệ thống này ta cho nhà máy phát cố định 90%Pđm Ta xác định công suất phát của hệ thống để công suất được cân bằng

Công suất phát kinh tế của nhà máy:

W162180.9,0

,12175,0.162

,14882,0.2,16

P P

P ycmax  max   td  295  14 , 75  16 , 2  325 , 95



Lượng công suất tác dụng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:

W 95 , 163 162 95 , 325 max

P vhHT  yc  kt   

Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:

VAr649

,10162,0.95,163

, 178 288 , 14 417 , 21 78 , 142

max max

M

Q Q Q

Trang 18

8

Tổng công suất phản kháng đƣợc cung cấp từ nhà máy và hệ thống:

MVAr Q

Q ND vhHTmax 121,5101,649233,149

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ phụ tải cực đại

, 125 121 , 10 946 , 99 15 , 0 946 , 99

min min

M

Q Q Q

Trang 19

9

1.5.3.Chế độ sự cố

Ta xét với trường hợp sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra là hỏng một tổ máy của nhà máy nhiệt điện Khi đó nhà máy phát lên lưới 100% công suất định mức thì công suất phát của nhà máy lúc này là:

W13545

Công suất phản kháng của nhà máy lúc này là:

MVAr tg

P

Q sc  sc ND 135.0,75101,25

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

MW5,13135.1,0

,11882,0.5,13

P P

P ycsc  max   td  295  0 , 05 295  13 , 5  323 , 25



Lượng công suất tác dụng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:

W 25 , 188 135 25 , 323

P

Q vhHTsc  vhHTsc HT 188,25.0,62116,715

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ sự cố:

VAr 104

, 176 907 , 11 78 , 142 15 , 0 78 , 142

max csc

M

Q Q Q

Q ND vhHTsc 101,25116,715217,965

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ phụ tải sau sự cố

Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống trong các chế độ như sau:

Trang 21

11

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ

CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 2.1 Đề xuất các phương án nối dây

2.1.1.Cơ sở lý thuyết:

Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ

đồ đơn giản không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật

Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế, trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

2.1.2.Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của một số loại sơ đồ nối dây :

a Sơ đồ hình tia:

Ưu điểm:

Trang 22

12

- Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp từ nguồn Nếu có sự cố xảy ra trên một phụ tải thì các phụ tải khác không bị ảnh hưởng Xác xuất mất điện sẽ nhỏ hơn

- Mức tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ hơn các loại sơ đồ khác

- Vận hành, bảo dưỡng dễ dàng, phương thức bảo vệ rơ le đơn giản

Nhược điểm:

- Số lượng trạm biến áp tăng áp nhiều

- Hành lang tuyến xây dựng các lộ đường dây lớn

 Chi phí đầu tư ban đầu lớn

Phạm vi sử dụng:

- Sơ đồ tia một lộ thường được sử dụng ở các mạng điện áp thấp hoặc các mạng trung áp

- Sơ đồ tia hai lộ thường dùng trong các mạng cao áp như 35, 110, 220 kV

b Sơ đồ mạch vòng kín : Tất các các nút trong mạng được liên kết với nhau bởi các lộ đường dây đơn tạo thành vòng khép kín

Ưu điểm:

- Mỗi phụ tải được cấp nguồn từ 2 phia nên độ tin cậy cao

- Chiều dài đường dây nhỏ hơn, số máy cắt ít hơn so với sơ đồ tia

 Vốn đầu tư ban đầu nhỏ hơn

- Tận dụng tối đa khả năng tải cảu dây dẫn

- Vận hành và bảo vệ rơle đơn giản

Nhược điểm:

- Tổn thất điện năng , tổn thất điện áp lớn hơn so với mạch hình tia

Trang 23

- Được sử dụng ở các cấp điện áp, cung cấp điện cho các phụ tải gần nhau

2.1.3.Đề xuất các phương án nối dây :

9

8 10 7

2

6 HT

NM 1

1

3 4 5

9

8 10 7

2 6

1

3 4 5

9

8 10 7

2 6

Trang 24

▪ Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện phương án 5

2.2 Tính toán kỹ thuật các phương án

9

8 10 7

2

6

3 4 5

9

8 10 7

2

6 HT

NM 1

Trang 25

15

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-1:

Pnđ1=Pkt – Ptd – PN - ΔPNtrong đó:

 Pkt – tổng công suất tác dụng phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;

 Ptd – công suất tự dùng của nhà máy điện;

 PN – tổng công suất tác dụng của tất cả các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện (PN = P8 + P10 + P7 + P2 + P6);

ΔPN – tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp (ΔPN = 5% PN)

Ta đã có Pkt = 162MW, Ptd =16,2MW

Tổng công suất tác dụng của tất cả các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện:

PN = P8 + P10 + P7 + P2 + P6 = 29+33+30+33+22 = 147MW Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-1:

PN-1=Pkt – Ptd – PN - ΔPN = 162 – 16,2 – 147 – 147 5% = -8,55MW (dấu “-” chứng tỏ công suất truyền theo chiều HT-1-NĐ) Công suất phản kháng do nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ – 10 có thể tính gần đúng như sau:

QN-1 = PNđ1.tgφ = -8,55 x 0,484 = -4,138 (MVAr) Như vậy ta có: S.N 1 8,55 4,138 ( j MVA)

Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT – 1 bằng :

Trang 26

16

b Chọn điện áp định mức:

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế -

kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Chọn điện áp cho mạng là một trong những vấn đề cơ bản của việc thiết kế Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn Ngược lại nếu điện áp thấp thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao cho thích hợp nhất Trong khi tính toán thông thường, trước hết

chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:

U  l  P kV

trong đó:

▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;

▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;

▪ Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;

▪ Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-1:

Trang 27

Chiều dài đường dây l,

km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng

c Chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (Dtb = 5 m)

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là:

kt

maxJ

I

F

(2.3)trong đó:

▪ Imax - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;

▪ Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2

Với dây AC và Tmax =5200 giờ thì Jkt = 1,0 A/mm2 (tra bảng 2.4 sách thiết kế cá mạng và hệ thống điện- Nguyễn Văn Đạm)

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:

Trang 28

▪ Uđm - điện áp định mức của mạng điện, Uđm =110 kV;

▪ Smax - công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ học của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2

▪ Isc - dòng điện chạy trên đường dâyở chế độ sự cố đứt 1 đoạn đường dây;

▪ Icp - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;

- Xét trên đoạn đường dây N-1:

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

A Tiết diện dây dẫn:

24,9281

N kt

I

mm j

Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A

Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây, trong các chế độ sau sự cố đứt một mạch trên đường dây;

Nếu sự cố một mạch của đường dây thì dòng điện còn lại bằng:

1

2 2.24,928 49,856 265

Như vậy đường dây đã chọn thỏa mãn điều kiện

Tính toán tượng tự ta có bảng kết quả sau:

Trang 29

19

▪ Bảng 2.2: Bảng thông số tính toán chọn tiết diện dây dẫn

- Ta có các thông số tập trung của đường dây được xác định theo công thức:

2

lnb2

B

;xn

1X

;rn

trong đó n là số mạch của đường dây

Đường dây Số lộ S (MVA) I bt (A) F tt (mm 2 ) F tc (mm 2 ) I cp (A) I 1sc (A)

Trang 30

có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lƣợng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện

Trang 31

21

một cấp điện áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%, nghĩa là:

%2015

%U

%1510

%Usc max

bt max

%U

%2015

%Usc max

bt max

XQRP

%

dm

i i i i ibt







trong đó:

▪ Pi, Qi – công suất phản kháng và công suất tác dụng trên đường dây thứ i;

▪ Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

%U2

Trang 32

22

▪ Bảng 2.4: Bảng tính toán tổn thất điện áp

Đường dây P (kW) Q (kVAr) R (Ω) X (Ω) ΔU (kV) ΔUsc (kV) N-1 8,55 4,138 9,200 8,800 0,951 1,902

9

8 10 7

2 6

Trang 33

9 5 5 9 5 59

9 5 9 5

( ) (32 15, 488)(44, 721 30) (31 15, 004)44, 721

44, 721 22,36 3038,91 18,832

Do đó, nút 9 là điểm phân công suất

Tương tự với các đoạn dây còn lại ta có bảng kết quả:

▪ Bảng 2.5: Phân bố công suất phương án 2

Đường dây Công suất truyền tải S,MVA

5-9 14,82 j7,173

b Chọn điện áp định mức:

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:

Trang 34

▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;

▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;

▪ Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;

Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng kết quả sau:

▪ Bảng 2.6: Chọn điện áp định mức của mạng điện

km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng

c Chọn tiết diện dây dẫn

Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-5-9-HT

Dòng điện chạy trên đoạn HT-5 bằng:

3 5

38,91 18,832

.10 226,886( )3.110

I

Chọn dây AC-240 có Icp = 605 A

Trang 35

Chọn dây AC-95 có Icp =330 A

Dòng điện chạy trên đoạn HT-9 bằng:

3 9

24, 09 11, 659

.10 140, 469( )3.110

HT

Tiết diện dây dẫn bằng:

2 9

I

Chọn dây AC-150 có Icp =445 A

Kiểm tra dây dẫn khi sự cố:

Đối với mạch vòng trên, dòng điện chạy trên đoạn 5-9 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây HT-5 Như vậy:

Trang 36

26

▪ Bảng 2.7: Bảng thông số tính toán chọn tiết diện dây dẫn

- Ta có các thông số tập trung của đường dây được xác định theo công thức:

2

lnb2

B

;xn

1X

;rn

F tc (mm 2 )

I cp (A) I 1sc (A)

1-N 2 8,55+4,138j 24,928 24,928 70 265 49,855 N-2 2 33+15,972j 96,213 96,213 120 380 192,426 N-6 2 22+10,648j 64,142 64,142 70 265 128,284

N-10 2 62+30,008j 180,764 180,764 185 510 361,527 10-8 2 29+14,036j 84,551 84,551 95 330 169,101 HT-1 2 44,55+21,562j 129,887 129,887 150 445 259,774

HT-4 2 29+14,036j 84,551 84,551 95 330 49,855 HT-5 1 38,91+18,832j 226,886 226,886 240 605 223,178 HT-9 1 24,09+11,659j 140,470 140,470 150 445 223,178 5-9 1 14,82+7,173j 86,417 86,417 95 330 186,595

Trang 37

Trong mạch vòng chỉ có một điển phân chia công suất là nút 9, do đó nút này

có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng bằng:

Trang 39

29

▪ Bảng 2.9: Bảng tính toán tổn thất điện áp

Đường dây P (kW) Q (kVAr) R (Ω) X (Ω) ΔU (kV) ΔUsc (kV) 1-N 8,55 4,138 9,200 8,800 0,951 1,902

9

8 10 7

2 6

Trang 40

30

Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn N-2 bằng:

Do đó, nút 6 là điểm phân công suất

Tương tự phương án 1 với các đoạn dây còn lại ta có bảng kết quả:

▪ Bảng 2.10: Phân bố công suất phương án 3

Đường dây Công suất truyền tải S,MVA

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	1,97 MB