Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực nguyễn đăng giang

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN Trong thiết kế lưới điện để chọn được phương án tối ưu, cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các ng

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN ĐĂNG GIANG

Lớp: D4H3 Ngành: Hệ thống điện

Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Thuận

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

1) Dữ liệu nguồn điện

a Nhà máy nhiệt điện:

Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 4x55 MW

Hệ số công suất 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Thời gian sử dụng công suất

Mức yêu cầu cấp điện I I III I I I III I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT T KT KT KT T KT KT KT Điện áp định mức phía hạ áp

Sơ đồ bố trí nguồn điện và phụ tải

gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng Mặt khác để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu

về kỹ thuật cũng như kinh tế

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”

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 Th.S 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 1 tháng 1 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Đăng Giang

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢIXÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ

LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 1

1.1 Phân tích nguồn điện và phụ tải 1

1.1.1 Nguồn điện 1

1.1.2 Phụ tải điện 1

1.2 Cân bằng công suất 3

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 3

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 4

1.3 Xác đinh sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 5

1.3.1 Chế độ cực đại 5

1.3.2 Chế độ cực tiểu 6

1.3.3 Chế độ sự cố 6

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY TÍNHTOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 7

2.1 Đề xuất các phương án nối dây 7

2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho các phương án 11

2.2.1 Tính toán phân bố công suất: bỏ qua tổn thất công suất trên đường dây 11

2.2.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện 11

2.2.3 Chọn tiết diện dây dẫn 12

2.2.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 13

2.3 Tính toán cụ thể cho từng phương án 13

2.3.1 Phương án 1 13

2.3.2 Phương án 2 20

2.3.3 Phương án 3 24

2.3.4 Phương án 4 27

2.3.5 Phương án 5 30

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 36

3.1 Cơ sở tính toán các chỉ tiêu 36

3.1.1 Tính tổn thất công suất 36

3.1.2 Tổn thất điện năng 36

3.1.3 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện 37

3.1.4 Xác định chi phí tính toán hàng năm 37

3.2 Tính toán cho từng phương án 37

3.2.1 Phương án 1 37

3.2.2 Phương án 2 38

3.2.5 Phương án 5 40

CHƯƠNG 4: CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM, SƠ ĐỒ CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 42

4.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong trạm tăng áp của nhà máy điện 42 4.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 42

4.3 Sơ đồ nối điện chính 44

4.3.1 Sơ đồ trạm tăng áp 44

4.3.2 Sơ đồ nối điện của các trạm hạ áp 45

CHƯƠNG 5: TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN 48

5.1 Phương pháp chung 48

5.1.1 Tổn thất công suất trong máy biến áp 48

5.1.2 Tổn thất công suất trên đường dây 48

5.2 Chế độ phụ tải cực đại 49

5.2.1 Đường dây NM-8 49

5.2.2 Đường dây NM-6-7 50

5.2.6 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 62

CHƯƠNG 6: TÍNH ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 67

6.1 Tính điện áp các nút 67

6.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 67

6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 68

6.1.3 Chế độ sau sự cố 68

6.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 68

6.2.1 Các tiêu chuẩn điều chỉnh điện áp với máy biến áp 68

6.2.2 Chọn các đầu điều chỉnh điện áp của máy biến áp 69

CHƯƠNG 7: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 73

7.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 73

7.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 74

7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 74

7.4 Tính chi phí và giá thành 75

7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 75

7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 75

7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 75

7.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 75

8.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH PSS/E 77

8.2 NHẬP DỮ LIỆU ĐẦU VÀO 77

8.2.1 Nhập dữ liệu nút 8.2.2 Nhập dữ liệu đường dây 79

8.2.3 Nhập dữ liệu máy biến áp 80

8.2.4 Nhập dữ liệu của nguồn 82

8.2.5 Nhập dữ liệu phụ tải 83

8.3 CHẠY CHƯƠNG TRÌNH VÀ XUẤT KẾT QUẢ 86

8.3.2 Chế độ phụ tải cực đại 88

8.3.3 Chế độ phụ tải cực tiểu 92

8.3.4 Chế độ sự cố 96

KẾT LUẬN CHUNG 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

CHƯƠNG 1

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN

Trong thiết kế lưới điện để chọn được phương án tối ưu, cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện và các phụ tải Từ đó ta có thể xác định được công suất phát của các nguồn cung cấp và xây dựng được các sơ đồ nối điện hợp lý Trong chương này chúng ta sẽ phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải cũng như tính toán sơ bộ công suất phát của các nguồn cho các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố của lưới điện thiết kế

1.1 Phân tích nguồn điện và phụ tải

1.1.1 Nguồn điện

Lưới điện thiết kế gồm hai nguồn cung cấp, đó là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

a Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy phát Công suất định mức của mỗi tổ máy phát là 55 MW

Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy điện bằng: 4.55 = 220 MW

Hệ số công suất cosφđm= 0,8 Điện áp định mức là Uđm = 10,5 kV

b Hệ thống điện

Hệ thống điện có hệ số công suất cosφđm= 0,85 Mặt khác, hệ thống có công suất

vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Công suất của hệ thống vô cùng lớn nên ta không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ

Hệ số công suất 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Thời gian sử dụng công suất

Mức yêu cầu cấp điện I I III I I I III I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT T KT KT KT T KT KT KT Điện áp định mức phía hạ áp

Từ bảng số liệu ta thấy trong 10 phụ tải trên gồm có:

- Gồm 2 phụ tải loại III là phụ tải 3 và 7

- Gồm 8 phụ tải loại I là các phụ tải 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 10

Cấp điện áp hạ áp 22kV Phụ tải 3 và 7 điều chỉnh điện áp thường Các phụ tải còn lại điều chỉnh điện áp khác thường Các phụ tải đều có hệ số công suất cosφđm = 0,9

Phụ tải loại 1 là những phụ tải quan trọng phải được cung cấp điện một cách liên tục Sử dụng đường dây mạch kép và trạm biến áp có hai máy biến áp để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành

Phụ tải loại 3 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

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

Sơ đồ bố trí phụ tải và nguồn:

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí phụ tải và nguồn

1.2 Cân bằng công suất

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm quan trọng của năng lƣợng điện đó là truyền tải một cách tức thời từ

nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lƣợng nhận

thấy đƣợc Tính chất này xác định sự đồng bộ giữa 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

PN = PycP HT P NĐ mPmax PP td P dt

Trong đó:

PN - công suất tác dụng của các nguồn phát;

Pyc - công suất tác dụng yêu cầu của hộ tiêu thụ;

PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống;

PNĐ - tổng công suất đặt nhà máy nhiệt điện; P NĐ 4.55220 WM

10

NM HT

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

max 313 W

P  M



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

∑ΔP - tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, khi tính toán

sơ bộ ta có thể lấy:  P 5%Pmax 0, 05.313 15, 65 MW

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

1.2.2.Cân bằng công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Nếu như công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm Khác với công suất tác dụng, công suất phản kháng có tính địa phương, có nghĩa là chỗ này của hệ thống có thể đủ nhưng chỗ khác của hệ thống lại thiếu

Vì vậy để đảm bảo chất lượng 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

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

∑ΔQL - tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây của mạng điện

∑QC - tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra, khi tính sơ

Qdt – công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống Đối với mạng điện thiết kế,

hệ thống có công suất vô cùng lớn : Qdt = 0

1.3 Xác đinh sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

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 Nhà máy nhiệt điện cho phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất định mức

1.3.1 Chế độ cực đại

Trong chế độ này ta cho nhà máy phát 80% công suất định mức

Công suất phát kinh tế của nhà máy:

P ycmax P ptmax    P 313 15, 65   328, 65MW

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

P HT  P ycmax  P NĐ  328, 65 154 174, 65MW  

1.3.2 Chế độ cực tiểu

Ở chế độ phụ tải cực tiểu, ta cho nhà máy phát 70% công suất định mức

Công suất tác dụng kinh tế của nhà máy nhiệt điện lúc này là:

NĐ kt td

P P P 165 16,5 148,5MW Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

Sau khi tính toán, ta được kết quả như sau:

Bảng 1.3 Hình thức vận hành của nguồn cung cấp

CHƯƠNG 2

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

2.1 Đề xuất các phương án nối dây

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

Để vạch ra được các phương án nối dây, ta phải dựa trên ưu điểm, nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu của các phụ tải

Mạng điện hình tia:

-Ưu điểm:

 Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo

vệ rơle đơn giản

 Khi sự cố một đường dây, không liên quan đến các đường dây khác

 Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có

-Nhược điểm:

 Khảo sát thiết kế, thi công mất nhiều thời gian

 Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém

Mạng điện liên thông:

-Ưu điểm:

 Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây

 Thiết bị, dây dẫn có chi phí giảm hơn so với hình tia

-Nhược điểm:

 Cần có thêm trạm trung gian, thiết bị bố trí đòi bảo vệ rơle, thiết bị tự động hóa phức tạp hơn so với sơ đồ hình tia

 Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia

 Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao

Mạng điện mạch vòng:

-Ưu điểm:

 Độ tin cậy cung cấp điện cao

 Khả năng vận hành lưới linh hoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp -Nhược điểm:

 Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn

 Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn

 Vận hành phức tạp hơn

Dựa trên nhu cầu cung cấp điện, cùng vị trí địa lý của các phụ tải, ta đề xuất

5 phương án nối dây như sau:

NM HT

10

NM HT

1

Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phương án 2

NM HT

10

NM HT

1

Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện phương án 4

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện phương án 5

2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho các phương án

Để tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho từng phương án ta tiến hành tính toán theo các bước như sau:

2.2.1 Tính toán phân bố công suất: bỏ qua tổn thất công suất trên đường dây 2.2.2 Lựa chọn điện áp định mức 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

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

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

▪ 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;

10

NM HT

1

2.2.3 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 tùy theo địa hình đường dây chạy qua Đối với các đường dây 100 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:

ax

m kt

I F J

max

3 dm 3 dm

P Q S

 Uđm – điện áp định mức của mạng điện, kV;

 Smax – công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Dựa vào tiết diện dẫy 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 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 ≥ 70mm2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần kiểm tra điều kiện này

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có điều kiện sau:

cp sc

I I

Trong đó:

 Icp – dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

 Isc – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

2.2.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

 - tổn thất điện áp khi làm việc bình thường phụ tải cực đại thứ i;

Pi - công suất tác dụng chạy trên đường dây thứ i, MW;

Qi - công suất phản kháng chạy trên đường dây thứ i, MVAr;

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

Uđm - điện áp định mức của mạng điện, kV;

Tính tổn thất điện áp trong chế độ sự cố:

Đối với đường dây cấp điện cho một phụ tải:

Sự cố đứt một đường dây trong đường dây kép, tổn thất điện áp trên đường dây được xác định theo công thức :

2.3 Tính toán cụ thể cho từng phương án

2.3.1 Phương án 1

%

NM HT

1

Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện phương án 1

1 Tính toán phân bố công suất và lựa chọn điện áp định mức

Công suất tác dụng từ NM truyền vào đường dây NM –5 được xác định:

PN-5 = 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 chỉ nối với nhà máy nhiệt điện (PN = P6 + P7 + P8 + P9 + P10);

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

Theo kết quả tính toán ở phần 1.3.1, ta có: Pkt = 176 MW, Ptd = 22 MW

Công suất của các phụ tải nối với nhiệt điện:

PN = P6 + P7 + P8 + P9 + P10= 30 + 30 + 29 + 28 + 28 = 145 (MW)

Do đó, công suất tác dụng từ NM truyền vào đường dây NM – 5:

PN5 = Pkt – Ptd - PN – ΔPN = 176 – 145 – 22 – 0,05.145 = 1,75 (MW) Công suất phản kháng do nhiệt điện truyền vào đường dây NM – 5 có thể tính gần đúng như sau:

QN5 = PN5.tgφ5 = 1,75 x 0,484 = 0,847 (MVAr) Như vậy ta có:

Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 :

Bảng 2.1 : Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Đường dây

Công suất truyền tảj S,MVA

Chjều dàj đường dây

l, km

Đjện áp tính toán U,

kV

Đjện áp định mức của mạng

2 Chọn tiết diện dây dẫn

a Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NM – 5:

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

2 2 5

dm

S I

5

5,13

4, 67 1,1

N N

Khi ngừng một tổ máy phát điện thì hai máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất

Do đó tổng công suất phát của nhà máy bằng :

Dòng điện chạy trên đường dây NM – 5 bằng:

sc

Như vậy: I2sc< Icp

b Chọn tiết diện đường dây HT-5

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng:

5

94, 02

85, 47 1,1

HT HT

sc

Như vậy: I2sc< Icp

c Tính tiết diện của đường dây HT – 1:

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

1

36 17, 424

104,96 2.110 3

Bảng 2.2: Kết quả chọn tiết diện dây phương án 1

Đường

dây Công suất S,MVA

L (km)

x0i: là điện kháng đơn vị của loại dây dẫn thứ i [Ω/km];

b0i: là điện dẫn phản kháng đơn vị của loại dây dẫn thứ i [S/km];

bo (10 -6 )

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

a Tổn thất điện áp cho đường dây NM-5

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây là:

b Tổn thất điện áp cho đường dây HT-5

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây là:

c Tổn thất điện áp của đường dây HT-1

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây là:

Tính toán tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương

tự như với hai đường dây trên

Ta có các thông số tập trung và tổn thất điện áp cho các đường dây phương

Q (MVAr)

R (Ω)

X (Ω)

10

NM HT

1

Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện phương án 2

1 Tính toán phân bố công suất và lựa chọn điện áp định mức

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NM-6 có giá trị:

Chiều dài đường dây

l, km

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng U đm , kV

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 6-7:

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

Tính tiết diện đường dây NM-6

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng:

6

174,93

159, 027 1,1

N N

Tính toán tương tự ta có bảng kết quả sau:

Bảng 2.6: Kết quả chọn tiết diện dây phương án 2

Bảng 2.7: Thông số của các đường dây phương án 2

bo (10 -6 )

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Tổn thất điện áp cho đường dây 6-7:

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây là:

Tổn thất điện áp trên đoạn N-6:

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây là:

R (Ω)

X (Ω)

10

NM HT

1

Hình 2.8: Sơ đồ mạch điện phương án 3

1 Tính toán phân bố công suất và lựa chọn điện áp định mức

Tính toán phương án 3 tương tự như các phương án trên, ta có điện áp tính toán

và điện áp định mức của phương án 3 được tổng hợp trong bảng 2.9:

Bảng 2.9: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện:

Đường dây

Công suất truyền tải S,MVA

Chiều dài đường dây l, km

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tiết diện dây dẫn tương tự các phương án trên ta có bảng:

Bảng 2.10: Kết quả chọn tiết diện dây phương án 3

Đường

dây Công suất S,MVA

L (km)

Số Mạch

N-9 28 + 13,552j 31,623 2 81,64 74,21 70 265 163

N-5 1,75 + 0,85j 40 2 5,103 4,639 70 265 10,2

Từ đó ta có bảng thông số đường dây phương án 3 như sau:

Bảng 2.11: Bảng thông số đường dây phương án 3

bo (10 -6 )

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:

Tính toán tương tự các phương án trên ta có bảng thông số đường dây và tổn thất điện áp như sau:

R (Ω)

X (Ω)

NM HT

1

Hình 2.9: Sơ đồ mạch điện phương án 4

1 Tính toán phân bố công suất và lựa chọn điện áp định mức

Tính toán phương án 4 tương tự như các phương án trên, ta có điện áp tính toán và điện áp định mức của phương án 3 được tổng hợp trong bảng 2.13:

Bảng 2.13: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán chọn tiết diện dây dẫn tương tự như các phương án trên ta được bảng kết quả chọn tiết diện dây dẫn như sau:

Bảng 2.14: Kết quả chọn tiết diện dây dẫn của mạng điện

Đường

dây Công suất S,MVA L (km)

Số Mạch

N-9 28 + 13,552j 31,623 2 81,64 74,21 70 265 163

N-5 1,75 + 0,847j 40 2 5,103 4,639 70 265 10,2

Từ đó ta có bảng thông số đường dây phương án 4:

Bảng 2.15: Thông số đường dây phương án 4

Bo (10 -6 )

3 Tổn thất điện áp trong mạng điện

Tính toán tương tự các phương án trên ta có bảng thông số đường dây và tổn thất điện áp như sau:

R (Ω)

X (Ω)

NM HT

1

1 Phân bố công suất và lựa chọn điện áp định mức

Để xác định các dòng công suất ta giả thiết bỏ qua tổn thất trên đường dây, mạng

điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện

Dòng công suất chạy trên đoạn NM-8 bằng:

Vậy nút 8 là nút phân chia công suất

Kết quả tính toán phân bố công suất và điện áp định mức cho phương án này được tổng hợp trong bảng 2.17:

Bảng 2.17: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Điện áp tính toán U,

kV

Điện áp định mức của mạng

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NM-8-9

Dòng điện chạy trên đoạn NM-8 bằng:

8

28, 65 13,87

167,1 3.110

NM

I    

Tiết diện dây dẫn bằng:

2 8

9

165,3

150, 27( )1,1 1,1

N N

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 8-9 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NM-8 Như vậy:

8 9

29 14, 036

169,1( ) 3.110