Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện bùi văn bằng

Vì vậy cần có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể 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 ch

Trang 1

Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong các lĩnh vực của đời sống và sản xuất Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ bản của quá trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng Một Hệ thống điện có vận hành ổn định hay không phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống các đường dây truyền tải Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn vào thông số các đường dây tải điện Đồng thời mức độ tin cậy cung cấp điện được quyết định bởi cấu hình hệ thống truyền tải điện năng Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành Hệ thống điện luôn luôn phải được đề cao

Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết một

hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E và tính toán các trường hợp nhà máy là nút PQ/PV Mặc dù, trong đồ án này có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây là những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một Hệ thống điện lớn Bản đồ án tốt nghiệp gồm hai phần lớn cụ thể như sau:

 Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực

 Phần II: Tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực, các thầy cô giáo trong khoa Hệ thống điện đã tận tình giảng dạy, đặc biệt em xin

gửi lời cảm ơn đến thầy giáo TS Trần Thanh Sơn, đã giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn

thành đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình thực hiện, em đã làm việc hết sức mình, vận dụng những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được kết quả tốt nhất Tuy nhiên, do thời gian có hạn, trong đồ án có thể có những thiếu sót nhất định Kính mong quý thầy cô góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2013

Sinh viên

Bùi Văn Bằng

Trang 2

Trang 3

Trang 4

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 2

1.1 Nguồn điện 2

1.1.1 Hệ thống điện 2

1.1.2 Nhà máy nhiệt điện 2

1.2 Phụ tải điện 2

1.3 Cân bằng công suất tác dụng 3

1.4 Cân bằng công suất phản kháng 5

1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 6

1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại 6

1.5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 7

1.5.3 Chế độ sự cố 8

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 10

2.1 Đề xuất các phương án nối dây 10

2.1.1 Nhóm 1 13

2.1.2 Nhóm 2 14

2.1.3 Nhóm 3 14

2.1.4 Nhóm 4 15

2.2 Tính phân bố công suất sơ bộ 16

2.2.1 Nhóm 1 16

2.2.2 Nhóm 2,3,4 18

2.2.3 Đường dây liên lạc giữa NĐ và HT 19

2.3 Lựa chọn điện áp truyền tải 20

2.3.1 Nhóm 1 21

2.3.2 Nhóm 2,3,4 21

2.3.3 Đường dây liên lạc giữa nhiệt điện và hệ thống 22

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 23

3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn 23

3.2 Áp dụng cho các phương án 25

Trang 5

3.2.3 Đường dây NĐ-HT 37

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ 39

4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế 39

4.2 Tính toán chỉ tiêu kinh tế cho các phương án 40

4.2.1 Nhóm 1 40

4.2.2 Nhóm 2,3,4 41

4.2.3 Hệ thống – nhiệt điện 46

4.3 Lựa chọn phương án tối ưu 46

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM 49

5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp 49

5.1.1 Chọn số lượng, công suất máy biến áp trong trạm tăng áp 49

5.1.2 Chọn số lượng, công suất máy biến áp trong trạm hạ áp 49

5.2 Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm 52

5.2.1 Trạm tăng áp 52

5.2.2 Trạm hạ áp 52

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 54

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 54

6.1.1 Đường dây NĐ-1 54

6.1.2 Đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4 55

6.1.3 Đường dây HT-5, HT-6, HT-7, HT-8, HT-9 58

6.1.4 Đường dây HT-NĐ 60

6.1.5 Cân bằng công suất 61

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 61

6.2.1 Các lộ đường dây nối với phụ tải 61

6.2.2 Đường dây HT-NĐ 63

6.3 Chế độ sau sự cố 64

6.3.1 Ngừng 1 mạch đường dây nối từ nguồn cung cấp đến phụ tải 64

6.3.2 Ngừng 1 mạch đường dây liên kết NĐ-HT 69

6.3.3 Ngừng 1 máy phát điện 70

CHƯƠNG 7: TÍNH ĐIỆN ÁP CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ CHỌN PHƯƠNG THỨC

Trang 6

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 72

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 73

7.1.3 Chế độ sau sự cố 74

7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 77

7.2.1 Chọn các đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 79

7.2.2 Chọn các đầu điều chỉnh cho máy biến áp điều chỉnh dưới tải 80

CHƯƠNG 8: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 83

8.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 83

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện 83

8.3 Tổn thất điện năng trong lưới điện 84

8.4 Các loại chi phí và giá thành 86

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 86

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 86

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 86

PHẦN II: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E MÔ PHỎNG LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ……… 88

CHƯƠNG 9: GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH PSS/E TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ PHỤC VỤ MÔ PHỎNG 89

9.1 Giới thiệu phần mềm PSS/E 89

9.2 Tính toán các dữ liệu đầu vào 89

9.2.1 Đường dây 89

9.2.2 Máy biến áp 90

CHƯƠNG 10: MÔ PHỎNG MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ KHI COI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LÀ NÚT PQ 92

10.1Chế độ phụ tải cực đại 92

10.1.1 Nhập thông số 92

10.1.2 Kết quả 98

10.2Chế độ phụ tải cực tiểu 101

10.2.2 Kết quả 104

Trang 7

NHIỆT ĐIỆN LÀ NÚT PV 108

11.1Chế độ phụ tải cực đại 108

11.1.2 Kết quả 111

11.2Chế độ phụ tải cực tiểu 114

11.2.2 Kết quả 117

KẾT LUẬN CHUNG 120

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng số liệu các phụ tải 3

Bảng 1.2 Dự kiến vận hành sơ bộ nhà máy và hệ thống điện 9

Bảng 2.1: Bảng phân bố công suất sơ bộ nhóm 1 18

Bảng 3.1: Bảng tiết diện dây dẫn nhóm 1 30

Bảng 3.2: Tổn thất điện áp nhóm 1 31

Bảng 3.4: Tính tổn thất điện áp nhóm 2 33

Bảng 3.9: Tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp đoạn NĐ – HT 38

Bảng 4.1: Giá thành 1km đường dây trên không mạch 110kV 40

Bảng 4.2: Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 1a 41

Bảng 4.3: Tổn thất công suất và vốn đầu tư của nhóm 1 42

Bảng 4.7: Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh 47

Bảng 5.1: Các thông số của máy biến áp tăng áp 49

Bảng 5.2: Các thông số của máy biến áp hạ áp 51

Bảng 5.3: Sơ đồ cầu của các phụ tải loại I 53

Bảng 6.1: Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế 56

Bảng 6.2: Dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử nối với nhiệt điện ở chế độ cực đại 57

Bảng 6.3: Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế 58

Bảng 6.4: Dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử nối với hệ thống ở chế độ cực đại 59

Bảng 6.5: Dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử ở chế độ cực tiểu 62

Bảng 6.6: Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế ở chế độ sau sự cố 66

Bảng 6.7: Dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử ở chế độ sau sự cố 67

Bảng 7.1: Tính toán điện áp ở chế độ cực đại 73

Bảng 7.2: Tính toán điện áp ở chế độ cực tiểu 74

Bảng 7.3: Tính toán điện áp ở chế độ sự cố 1 75

Bảng 7.4: Tính toán điện áp ở chế độ sự cố 2 76

Trang 9

Bảng 7.8: Thông số điều chỉnh của MBA có bộ điều chỉnh dưới tải 79

Bảng 7.9: Chọn đầu điều chỉnh các trạm với các MBA có đầu phân áp cố định 80 Bảng 7.10: chọn đầu điều chỉnh các trạm với các MBA điều chỉnh dưới tải 82

Bảng 8.1: Vốn đầu tư cho các trạm tăng áp và hạ áp 83

Bảng 8.2:Tổn thất điện năng trên đường dây và trong máy biến áp hạ áp 85

Bảng 8.1: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 87

Bảng 9.1: Thông số đường dây đơn dạng đơn vị tương đối 90

Bảng 9.2: Thông số máy biến áp hạ áp dạngđơn vị tương đối 91

Bảng 10.1: Kết quả tính toán điện áp các nút 100

Bảng 10.2: So sánh dòng công suất khi tính trên PSS/E và bằng tay 100

Trang 10

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ phân nhóm 12

Hình 1.2: Phương án nối dây nhóm 1 14

Hình 1.3:Phương án nối dây nhóm 2 14

Hình 4.1: Phương án tối ưu của lưới điện 48

Hình 5-1: Sơ đồ trạm biến áp tăng áp 52

Hình 5.2: Sơ đồ cầu đầy đủ và sơ đồ cầu ngoài 53

Hình 5.3: Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp 53

Hình 6.1: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-1 trong chế độ cực đại 54

Hình 6.2: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-HT trong chế độ cực đại 60

Hình 6-4: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-1 trong chế độ sự cố 64

Hình 6.6: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-HT trong chế độ sau sự cố 69

hình 10.1 kết quả điện áp ở chế độ cực đại 98

Hình 10.2 Trào lưu công suất ở chế độ cực đại với nhà máy nhiệt điện là nút PQ 99

hình 10.3 kết quả điện áp ở chế độ cực tiểu 104

Hình 10.4 Trào lưu công suất ở chế độ cực tiểu với nhà máy nhiệt điện là nút PQ 105 hình 11.1 kết quả điện áp nút ở chế độ cực đại 111

Hình 11.2 thông số phát tại nút cân bằng và các máy phát 111

Hình 11.3 Trào lưu công suất ở chế độ cực đại với nhà máy nhiệt điện là nút PV 112

hình 11.4 kết quả điện áp nút ở chế độ cực đại 117

Hình 11.5 thông số phát tại nút cân bằng và tại các máy phát 117 Hình 11.6 Trào lưu công suất ở chế độ cực tiểu với nhà máy nhiệt điện là nút PV 118

Trang 11

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Trang 12

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI.XÁC ĐỊNH

SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN

1.1 Nguồn điện

1.1.1 Hệ thống điện

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất của hệ thống là cos = 0,85

Hệ thống có công suất phát vô cùng lớn, nên sẽ có nhiệm vụ phát công suất thiếu

do phía Nhà máy nhiệt điện cung cấp không đủ cho phụ tải khi sự cố một tổ máy phát

Vì vậy cần có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể 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

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 phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện

1.1.2 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy Mỗi tổ máy có:

 Công suất định mức: Pđm = 50 MW

 Hệ số công suất: cos = 0,8

 Tổng công suất định mức của nhà máy là: PF = 3 50 = 150 MW

Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30- 40%) Đồng thời công suất tự dùng của NĐ thường chiếm khoảng 6-15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện

Đối với nhà máy nhiệt điện, các nhà máy làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70%

Pđm và khi phụ tải P < 30% Pđm, các máy phát ngừng làm việc

1.2 Phụ tải điện

Mạng điện gồm có 9 phụ tải ở các vị trí xung quanh nguồn cung cấp với tổng công suất tác dụng ở :

+chế độ phụ tải cực đại là ∑P=240MW

+chế độ cực tiểu là ∑Pmin =0,72 ∑ Pmax= 172,8MW

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

max max

max max max

2 2

Trang 13

- Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp

Trong mạng điện thiết kế tất cả các hộ đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Vì vậy độ lệch điện áp phải thỏa mãn các chế độ như sau:

1.3 Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm rất quan trọng cảu các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng

từ các nguồn điện đến các 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.Vì vậy tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của

hệ thống cần phải phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả các

Trang 14

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 trong, 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

PNĐ + PHT =Ptt =m∑Pmax + ∑∆P + Ptd + PdtTrong đó:

PNĐ – tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra

PHT – tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m – hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1)

∑Pmax – tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại

∑∆P – tổng tổn thất trong mạng điện, và có thể lấy bằng 5%∑Pmax

Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy lấy bằng 10%.Pđm

Pdt – Công suất tác dụng dự trữ vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên Pdt

=0

Ptt – Công suất tiêu thụ trong mạng điện Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi phụ tải cực đại là:

∑Pmax = 240 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

∆P = 5% ∑Pmax =5% 240 = 12 MW Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi bằng:

Trang 15

1.4 Cân bằng công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ tăng hoặc ngược lại, nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng điện sẽ giảm Vì vậy

để đảm bảo chất lượng 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 điện thiết kế có dạng:

QF + QHT =Qtt =m∑Qmax + ∑∆QL - ∑Qc + ∑∆Qb + Qtd +QdtTrong đó:

QF – tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra

QHT – công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

∑∆QL – 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 các đường dây sinh ra, khi tính sơ bộ thì ta lấy ∑Qc = ∑QL

∑∆Qb – tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy ∑∆Qb =15% ∑Qmax;

Qtd – Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

Qdt–Công suất phản kháng dự trữ vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên

QHT = PHT.tgφHT = 117.0,620 = 72,54 MVAr

Tổng công suất phản kháng do các hộ phụ tải tiêu thụ là:

∑Qmax = 116,237 MVAr Tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:

∑∆Qb = 0,15.116,237 = 17,436 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:

Trang 16

Với cosφtd =0,75→tgφtd =0,882→Qtd =Ptd tgφ =15.0,882 = 13,23 MVAr Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:

Qtt =116,237 + 17,436 + 13,23 =146,903 MVAr Tổng công suất phản kháng do NĐ và HT có thể phát ra bằng:

QF + QHT =112,5 + 72,54 =185,04 MVAr

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

1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại

Do hệ thống điện có nguồn công suất vô cùng lớn nên ta chọn làm nút cân bằng Nhà máy điện có công suất định mức lớn nhất cho phát kinh tế từ (80-90)% tổng công suất định mức, ở chế độ phụ tải cực đại trong mạng điện thiết kế ta cho nhà máy phát với công suất cố định là 85%Pđm

Công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện:

Pđm = 3 50 = 150 MW Công suất tác dụng phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện:

Pkt = 85% 150 =127,5 MW

Công suất phản kháng của nhà máy ở chế độ phụ tải cực đại là:

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy nhiệt điện tính sơ bộ như sau:

Ptd = 10%xPkt = 12,75 MW Công suất phản kháng tự dung của nhà máy trong chế độ này là:

Công suất tác dụng phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:

PF-NĐ =Pkt – Ptd =127,5 – 12,75 =114,75 MW Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

Pyc = ∑Ppt + ∑∆P = 240 + 5%.240 = 252 MW Khi đó hệ thống điện sẽ phát lên lưới một lượng công suất là:

PHT =Pyc – PF-NĐ =252 – 114,75 =137,25 MW Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống điện đảm nhiệm là :

Trang 17

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới là :

Qyc = ∑Qpt + ∑∆Qb = 116,237 + 17,436 = 133,673 MVAr Công suất phản kháng phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện và hệ thống là:

QND – Qtd + QHT =95,625 – 11,246 + 85,095 = 169,474 MVAr Như vậy ở chế độ cực đại thì hệ thống điện phải phát một lượng công suất tác dụng là:P = 137,25 MW để đảm bảo cho nhà máy nhiệt điện vận hành kinh tế.Và công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu của lưới nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ này

Ptd =10%.Pkt =0,1.85= 8,5 MW Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy là:

Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:

Trang 18

Qyc = ∑Qpt + ∑∆Qb = 83,691+ 0,15.83,691 = 96,245 MVAr Tổng lượng công suất phản được cung cấp từ nhà máy và hệ thống là :

QND – Qtd + QHT = 63,75 – 7,497 + 70,42 = 126,673 MVAr Như vậy ở chế độ phụ tải cực tiểu thì hệ thống phát lên lưới một lượng công suất tác dụng là P = 113,58 MW.Và lượng công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu của lưới nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ này

Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện tính sơ bộ như sau:

Ptd =10%.Pkt =10 MW Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy là:

Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:

PF-NĐ =Pkt – Ptd =100 – 10 = 90 MW Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

Pyc = ∑Ppt + ∑∆P = 252 MW Khi đó hệ thống điện sẽ phát lên lưới một lượng công suất là:

PHT =Pyc – PF-NĐ =252 – 90 = 162 MW Lượng công suất phản kháng do hệ thống phát lên lưới là

Qyc = ∑Qpt + ∑∆Qb = 116,237 + 17,436 = 133,673 MVAr Tổng lượng công suất phản kháng được cung cấp từ nhà máy và hệ thống là :

QND – Qtd + QHT = 75 – 8,82 + 100,44 = 166,62 MVAr

Trang 19

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:

Bảng 1.2 Dự kiến vận hành sơ bộ nhà máy và hệ thống điện

Chế độ vận hành Giá trị Nhà Máy Nhiệt Điện Hệ Thống

Trang 20

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN

ÁP TRUYỀN TẢI

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 chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối

ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện

Trang 21

Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :

-Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu nhất mà các phương pháp khác chưa thực hiện được

-Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa

lý của các phụ tải Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm

sẽ gặp nhiều khó khăn

Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ nguồn nào Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các nhóm Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm Cụ thể như sau:

Dựa vào vị trí phụ tải, ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ phụ tải lân cận nó là 1, 2, 3 và 4; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phủ tải là 5, 6, 7, 8 và 9 Nhà máy và hệ thống liên hệ trực tiếp qua đường dây liên lạc

Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các nhóm nhỏ Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống cũng là hai nhóm Cụ thể là:

Nhóm 1 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1 và phụ tải 2

Nhóm 2 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 3 và phụ tải 4

Nhóm 3 gồm hệ thống, phụ tải 5, phụ tải 6 và phụ tải 9

Nhóm 4 gồm hệ thống, phụ tải 7 và phụ tải 8

Trang 22

Hình 1.1: Sơ đồ phân nhóm

Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, 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:

Nhóm 2

Nhóm 1

Nhóm 3

Nhóm 4 Nhóm 2

Trang 23

-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

2

36 ,0 56 km

Trang 24

1

(1c)41,231km

2

44,7

21km3

5 k m

Hình 1.2: Phương án nối dây nhóm 1

2.1.2 Nhóm 2

Nhóm 2 gồm có : NĐ, phụ tải 3 và phụ tải 4 Trong đó phụ tải 4 là phụ tải loại

I, còn phụ tải 3 là phụ tải loại III

Ta có các phương án nối dây như sau:

NĐ

4

(2a)

36 ,05 6km

3

72,111km

Hình 1.3:Phương án nối dây nhóm 2

2.1.3 Nhóm 3

Nhóm 3 gồm có : HTĐ, phụ tải 5, phụ tải 6 và phụ tải 9 Trong đó, phụ tải 5 và

9 là những phụ tải loại I, còn phụ tải 6 là phụ tải loại III

Ta có các phương án nối dây như sau:

Trang 25

6

(3a)28

,284km

5

31 ,6 23

5,99 m

HTĐ

6

(3b)28

,284km

5

31 ,6 23

28,284km

HTĐ

6

(3c)

28,284km

5

31 ,6 23

28,284km31,623km

2.1.4 Nhóm 4

Nhóm 4 gồm có : HTĐ, phụ tải 7 và phụ tải 8 Trong đó phụ tải 7 và 8 đều là

phụ tải loại I Ta có các phương án nối dây như sau:

36,0

56km

Trang 26

2.2 Tính phân bố công suất sơ bộ

b) Phương án 1b

NĐ

1

(1b)41,231km

2

36 ,0 56 km

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-1:

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-2:

c) Phương án 1c

Trang 27

1

(1c)41,231km

2

44,7

21km3

5 k m

Ta tính dòng công suất chạy trên mạch vòng NĐ-1-2-NĐ Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều

có cùng một tiết diện Như vậy :

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-2 :

( )

( ) ( ) ( )

= 39,229 + 19j MVA

Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-1:

Trang 28

Bảng 2.1: Bảng phân bố công suất sơ bộ nhóm 1

Trang 29

2.2.3 Đường dây liên lạc giữa NĐ và HT

Công suất tác dụng từ nhà máy NĐ truyền vào đường dây NĐ-HT được xác định như sau:

PN = Pkt – Ptd – Ppt– ΔPpt

Trong đó:

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

 Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện;

 Ppt – tổng công suất của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện:

Trang 30

Công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ-HT có thể tính gần đúng như sau:

QHT = PHT.tgφNĐ = 11,4.0,75 = 8,55 MVAr Vậy ta có :

SHT = 11,4 + 8,55j MVA

2.3 Lựa chọn điện áp truyền tải

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 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 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:

đm

Trong đó:

 l - khoảng cách truyền tải, km;

 P - công suất truyền tải trên đường dây, MW;

Với đường dây hai lộ n=2 thì công suất P cần chia cho 2

Trang 31

2.3.1 Nhóm 1

 Phương án 1a

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

√ Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ - 2:

√

 Các phương án còn lại tính toán tương tự, ta có bảng sau:

Bảng 2.5:Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 1

Số

lộ

Điện áp tính toán U,

kV

Điện áp định mức của mạng, kV

Tính toán tương tự như trên ta có các kết quả sau:

Bảng 2.6: Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 2

Công suất

P, MW

Điện áp tính toán U, kV

Trang 32

Bảng 2.7: Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 3

Công suất

P, MW

Công suất

P, MW

2.3.3 Đường dây liên lạc giữa nhiệt điện và hệ thống

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-HT bằng:

√

Ta chọn Uđm= 110 kV

Trang 33

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn

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

max kt

I F J

3 max

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

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

 Kiểm tra điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng

Sau khi chọn được tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế,ta đi kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ bền cơ học của dây dẫn và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước và sau sự cố

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

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

Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Đường dây được chọn phải thỏa mãn:

lv

cp

II

K K

Trong đó:

K1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

Trang 34

tt 1

K2 : hệ số hiệu chỉnh theo hiệu ứng gần , K2=1

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

Ilv : dòng điện làm việc chạy trên đường dây được xác định trong chế độ phụ tải cực đại

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là r0 , x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong

sơ đồ thay thế hình π của các đường dây theo các công thức sau:

độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 20%, nghĩa là:

 Pi, Qi - công suất chạy 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 1 mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

ΔUi sc % = 2.ΔUi bt %

Trang 35

Chọn dây AC-120, có Icp = 380 A ,r0= 0,27Ω/km, x0= 0,423 Ω/km, b0=2,69S/km

 Kiểm tra điều kiện:

 Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1 bằng:

Chọn dây dẫn AC-95 có Icp = 330 A, r= 0,33Ω/km, x0= 0,429 Ω/km, b0=2,65 S/km

 Kiểm tra điều kiện:

Trang 36

 Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1 bằng:

 Kiểm tra điều kiện đường dây NĐ-1

Trang 37

 Trong chế độ sự cố

Không tính các sự cố xếp chồng, ta chỉ tính trường hợp sự cố lớn nhất, ở đây là ngừng đường dây NĐ-2

+) Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-1:

( ) ( )

 Kiểm tra điều kiện trên đường dây 2 - 1

Trường hợp 1: khi ngừng đoạn NĐ-1

Trang 38

 Trong điều kiện bình thường

Tính tổn thất điện áp trên đoạn 2-1:

Chọn dây dẫn AC-185 có Icp = 510 A, r0= 0,17Ω/km, x0= 0,409Ω/km, b0=2,82S/km

 Kiểm tra các điều kiện

 Trong chế độ sự cố

Không tính các sự cố xếp chồng, ta chỉ tính trường hợp sự cố lớn nhất, ở đây là ngừng đường dây NĐ-1

+) Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-2:

Trang 39

( ) ( )

Trang 40

Bảng 3.1: Bảng tiết diện dây dẫn nhóm 1

x 0 , Ω/km

Định dạng
Số trang	130
Dung lượng	2,69 MB