Đề tàithiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo cho lưới điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất ph

Trang 1

MỤC LỤC

PHẦN I 5

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP 5

CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI 5

CHƯƠNG I CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 6

1.1 Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải 6

1.1.1 Nguồn điện 6

1.1.1.1 Nhà máy nhiệt điện 6

1.1.1.2 Hệ thống điện 6

1.1.2 Phụ tải 6

1.1.3 Định hướng kỹ thuật cơ bản 7

CHƯƠNG II 9

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG 9

2.1 Cân bằng công suất tác dụng 9

2.2 Cân bằng công suất phản kháng 10

2.3 Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện 11

2.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 11

2.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 11

2.3.3 Chế độ sự cố 12

2.3.4 Tổng kết các chế độ vận hành 12

CHƯƠNG III 13

LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ 13

3.1 Các phương án nối dây 13

3.1.1 Phương án nối dây 01 14

3.2 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án 16

3.2.1.1 Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện 17

3.2.1.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn 20

Trang 2

3.3 Bảng tổng kết cho từng phương án 43

CHƯƠNG IV SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 44

4.1 Phương pháp tính kinh tế 44

4.2 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án 45

4.2.1 Phương án 01 45

4.2.2 Phương án 02 46

4.2.3 Phương án 03 47

4.2.4 Phương án 04 48

4.2.5 Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu 49

CHƯƠNG V CHỌN SỐ LƯỢNG, 50

CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ NỐI DÂY 50

5.1 Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp 50

5.1.1 Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp 50

5.1.2 Chọn số lượng máy biến áp 50

5.1.3 Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải 50

5.1.4 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện 51

5.2 Chọn sơ đồ nối điện 52

5.2.1 Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp 52

5.2.2 Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp 55

5.3 Sơ đồ nối dây toàn mạng điện 56

CHƯƠNG VI TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN 57

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 57

6.1.1 Đường dây NĐ-3 58

6.1.2 Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 59

6.1.3 Đường dây ND-1-HT 60

6.1.5 Cân bằng công suất trong hệ thống điện 67

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 67

Trang 3

6.3 Chế độ sau sự cố 76

6.3.2 Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 78

6.3.4 Đường dây 1-2 80

6.3.5 Từ thanh góp trung gian (nút 1) tới TBA phụ tải 1 81

6.3.6 Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 83

CHƯƠNG VII TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 85

7.1 Tính điện áp các nút trong mạng điện 85

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 85

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV) 86

7.1.3 Chế đô sau sự cố ( Ucs = 121 kV) 86

7.1.3.1 Đường dây ND-1-HT 86

7.2 Điều chỉnh điện áp trong mạng điện 87

7.2.1 Các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1 89

7.2.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 89

7.2.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 89

7.2.1.3 Chế độ sau sự cố 90

7.2.2 Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại 90

CHƯƠNG VIII 91

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 91

8.1 Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∆P 91

8.2 Tính tổn thất điện năng trong lưới điện ∆A 91

8.3 Vốn đầu tư cho lưới điện K 92

8.4 Tính chi phí và giá thành điện 92

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm Y 92

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm Z 92

8.5 Giá thành truyền tải điện năng 92

PHẦN II 94

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 94

Trang 4

1.1 Nội dung thiết kế trạm biến áp 95

1.2 Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế 95

1.3 Phương án dự kiến 95

2.Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA 96

2.1 Chọn máy biến áp 96

3 Chọn các thiêt bị điện cao áp và hạ áp 97

3.1 Chọn các thiết bị điện cao áp 97

3.2 Chọn thiết bị điện hạ áp 97

4 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện đã chọn 100

4.1 Tính toán ngắn mạch 100

4.1.1 Tính dòng ngắn mạch tại N1 101

4.1.2 Tính ngắn mạch phía hạ áp 101

4.2 Kiểm tra các thiết bị đã chọn 103

5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp 105

5.1 Điện trở nối đất của thanh nối đất 105

5.2 Điện trở nối đất của cọc 106

5.3 Điện trở nối đất của hệ thống cọc thanh 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109

Trang 5

PHẦN I THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI

Trang 6

CHƯƠNG I CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.1 Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải

Phân tích nguồn điện và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích các đặc điểm của các nguồn điện cung cấp và các phụ tải Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn điện cung cấp và dự kiến phương án nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất

1.1.1 Nguồn điện

Hệ thống điện thiết kế có 02 nguồn cung cấp điện bao gồm 01 nhà máy nhiệt điện và 01 hệ thống điện

1.1.1.1 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là

55 MW, hệ số công suất của các tổ máy là cosφ = 0,85 Tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện là 04 x 55 = 220 MW

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (khoảng 30%-40%), thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 04 đến 10 giờ), công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 06% đến 15% Công suất phát kinh

tế (Pkt) của nhà máy nhiệt điện thường bằng 80% đến 90% công suất định mức (Pđm) Trong đồ án này chúng ta thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là Pkt = 85% Pđm

Trang 7

Bảng 1.1 Phụ tải của lưới điện khu vực

Ta có kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu trong bảng sau:

Phụ tải S max (MVA) =

P max + jQ max S max (MVA) S min (MVA)=P min +jQ min S min (MVA)

Bảng 1.2 Giá trị công suất của phụ tải ở chế độ cực đại, cực tiểu

1.1.3 Định hướng kỹ thuật cơ bản

Ta có tất cả các phụ tải đều là loại I luôn được cung cấp từ 02 nguồn khác nhau nên ta phải sử dụng dây kép, mạch vòng nhằm cung cấp điện từ 02 nguồn

Xây dựng đường dây tải điện trên không sử dụng cột bê tông li tâm cho những vị trí cột đỡ, cột thép cho những cột néo, góc với dây truyền tải là dây nhôm lõi thép để đảm bảo khả năng dẫn điện và độ bền cơ, tính kinh tế

Bố trí dây dẫn theo hình tam giác đều với khoảng cách trung bình hình học là 5m

Ta có sơ đồ địa lý của hệ thống điện như sau

Trang 9

CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN

HÀNH CHO HỆ THỐNG 2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Để đảm bảo cho lưới điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp

Mục đích của phần này là ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không, từ đó suy ra phương thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng

Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là không đổi Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực đại

Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng phương trình cân bằng sau:

∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC = m∑PPT + ∑∆PMĐ + ∑PTD + ∑PDT

Trong đó:

- m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng một lúc, trong tính toán

ta lấy m =1

- ∑PHT là tổng công suất tác dụng lấy ra từ hệ thống

- ∑PNĐ là tổng công suất phát kinh tế trong nhà máy điện:

∑PNĐ = 4 x 55 x 85% = 187 (MW)

- ∑PYC là tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện

- ∑PPT là tổng công suất tác dụng của các phụ tải: ∑PPT = 309 (MW)

- ∑∆PMĐ là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và các máy biến áp (Khi tính toán ta lấy bằng 5% ∑PPT)

Trang 10

∑PHT = ∑PYC - ∑PNĐ = 346,45 - 187 = 159,45 (MW)

Điều này có nghĩa là trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp cho phụ tải một lượng công suất là 159,45 (MW)

2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Để đảm bảo chất lượng điện áp ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó cần có sự cân bằng công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng như sau

- ∑∆QL là tổng tổn thất phản kháng trên các đoạn đường dây của lưới điện

- ∑QC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đoạn đường dây cao áp trong lưới điện sinh ra

Trong tính toán sơ bộ có thể coi ∑∆QL- ∑QC = 0 (MVAr)

- ∑QTD là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện được xác định theo hệ thống công suất cosφtd của các thiết bị tự dùng trong nhà máy

Trong tính toán sơ bộ có thể lấy cosφtd trong khoảng 0,7 đến 0,8 Trong đồ án này chúng ta tính toán với cosφtd = 0,75 thì tgφtd = 0,88

Trang 11

2.3 Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện

2.3.1 Chế độ phụ tải cực đại

Ta thấy công suất vận hành kinh tế của nhà máy điện là từ 80% - 90% so với công suất đặt Vì vậy trong chế độ này ta cho nhà máy vận hành cả 4 tổ máy với công suất phát là 85% công suất đặt

Ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của hệ thống khi chưa tính công suất dự trữ của hệ thống là

là tổng công suất phát của nhà máy điện ở chế độ phụ tải cực tiểu bằng

Trang 12

2.3.3 Chế độ sự cố

Trường hợp sự cố có 01 tổ máy của nhà máy nhiệt điện ngừng hoạt động Khi đó các tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất định mức Công suất yêu cầu của hệ thống vẫn tương ứng với trường hợp phụ tải cực đại

- 04 tổ máy phát 85% công suất đặt

Phụ tải

cực tiểu

- 02 tổ máy phát 85% công suất

Chế độ sự

cố

- 03 tổ máy phát 100% công suất

Bảng 2.1 Phương thức vận hành của nhà máy điện

Trang 13

CHƯƠNG III LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG

ÁN VỀ MẶT KINH TẾ 3.1 Các phương án nối dây

Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế lưới điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp, làm được điều đó thì vấn

đề đầu tiên vần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế,

Trong quá trình lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau:

- Lưới điện phải đảm bảo tính an toàn cung cấp điện liên tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo cung cấp điện liên tục không được phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào Vì vậy trong phương án nối dây phải có đường dây dự phòng

- Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp, )

- Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành hàng năm nhỏ

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Vận hành đơn giản, linh hoạt và

có khả năng phát triển

Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên ta nhận thấy có 09 phụ tải đều là hộ loại I Do vậy với các hộ tiêu thụ này phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như lộ kép, mạch vòng

Với các nhận xét và yêu cầu trên ta có 05 phương án nối dây như sau:

Trang 14

3.1.1 Phương án nối dây 01

Trang 15

Trang 16

3.2 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án

Sơ đồ lưới điện phương án 01 như sau

Trang 17

3.2.1.1 Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện

- Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây NĐ-1 được xác định như sau: PNĐ-1 = Pkt - Ptd - PN - ∆PN

Trong đó:

Pkt: Tổng công suất phát kinh tế của nhà máy phát điện

Ptd: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện

PN: Tổng công suất tác dụng của các phụ tải nối với nguồn điện

PN = P3 + P4 + P5 + P6

∆PN: Tổn thất công suất trên các đường dây (∆PN = 5% PN)

Từ sơ đồ lưới điện phương án 1 và giá trị công suất các dụng của các phụ tải đã cho trong đề bài ta có:

Qkt: Tổng công suất phản kháng kinh tế của nhà máy phát điện

Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện

QN: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6

∆QN: Tổn thất công suất phản kháng của các phụ tải nối với NĐ (∆QN = 20%QN)

Trang 18

Vậy công suất truyền tải trên đoạn ĐZ NĐ-1:

- Dòng công suất truyền tải trên đoạn 1-2: S1-2 = 30 + j14,4

- Dòng công suất truyền tải trên đoạn 3-N:

SNĐ-3 = P3 + jQ3 = P3 + jP3tgφ3 = 32 + j17,28 (MVA) Tương tự ta có:

- Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-4: SNĐ-4 = 40 + j17,2 (MVA)

- Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-7: SHT-7 = 32 + j13,76 (MVA)

Từ các kết quả tính dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây trong lưới điện ở trên và từ kết quả đo đạc thực tế độ dài các đoạn đường dây cấp điện trên sơ đồ địa lý cấp điện ta có bảng tổng hợp độ dài và công suất truyền tải của đoạn đường dây cấp điện ĐZ như sau:

Trang 19

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

Có một số phương pháp để chọn sơ bộ điện áp của lưới điện tuy nhiên ở

đồ án này theo bảng 3.2.1.1 ta thấy giá trị công suất tác dụng truyền tải trên các đoạn đường dây Pi≤ 60 MW, chiều dài của các đường dây truyền tải Li≤ 220 km

Do vậy ta áp dụng tính sơ bộ điện áp định mức của các đoạn đường dây truyền tải theo công thức kinh nghiệm Still (Theo tài liệu thiết kế các mạng và hệ thống điện của Nguyễn Văn Đạm, NXB KT&KT năm 2008)

i i

U 4,34 16

Trong đó:

Pi - Công suất lớn nhất của phụ tải thứ i (MW)

Li - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i (km)

Ui - Điện áp định mức cho lộ thứ i (KV)

i - Có giá trị từ 1 tới 9

Căn cứ số liệu trong bảng 3.2.1.1 về Li, Pi của các đoạn đường dây truyền tải và áp dụng công thức Still để tính điện áp trên các đoạn đường dây truyền tải của lưới điện như sau:

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

KV P

L

U ND1 4,34 N116 N1 4,34 60161880,96

- Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-1 bằng:

KV P

L

U HT1 4,34 HT116 HT1  4,34 60,831618,88 127,34Tương tự ta có bảng kết quả tính điện áp tính toán của đường dây trong phương án 01 như sau:

Bảng 3.2.1.2 Điện áp tính toán của các đoạn đường dây cấp điện

- Từ kết quả trong bảng 3.2.1.2 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (80,96÷127,34) kV

Trang 20

- Căn cứ bảng số liệu khả năng tải và khoảng cách truyền tải của các đường dây 110 ÷ 1150 tại trang 56, tài liệu "Thiết kế các mạng và hệ thống điện của tác giả Nguyễn Văn Đạm, NXB KH&KT năm 2008" ta chọn điện áp định mức cho lưới thiết kế là 110 kV

3.2.1.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Tiết diện dây dẫn của lưới điện cần phải chọn sao cho phù hợp với quan

hệ tối ưu giữa chi phí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn thất điện năng Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt):

- F: Tiết diện dây dẫn

- Imax: Dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, nó được xác định theo công thức

dm dm

i

U n

Q P U

n

S I

2 2 max

max

n là số mạch của đường dây (đường dây đơn n=1, kép n=2)

Udm là điện áp định mức của lưới điện =110 (kV)

Smax i là công suất chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại (MVA)

- Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện

Theo định hướng kỹ thuật ban đầu là xây dựng đường dây trên không và

sử dụng dây nhôm lõi thép AC để truyền tải điện Với thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h, tra bảng 4-1 trang 143 tài liệu mạng lưới điện tập I tác giả Nguyễn Văn Đạm, NXB khoa học kỹ thuật năm 2001 ta có mật độ kinh

tế của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm2

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

* Tính chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐ-1

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại

SNĐ-1 = 18 + j16,04

)(27,631011032

04,161810

3

3 2 2

3 1

max 1

U n

S I

Trang 21

2 1

1,1

27,63

mm J

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật của dây dẫn

- Tiêu chuẩn dòng điện khi phụ tải cực đại: ImaxND-1 = 63,27 (A) <Icp = 265 (A): đảm bảo tiêu chuẩn làm việc lâu dài cho phép

- Tiêu chuẩn tổn thất vầng quang: tra bảng 10 trang 207 tài liệu mạng lưới điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006 "Tiết diện và bán kính nhỏ nhất của dây dẫn theo điều kiện tổn thất vầng quang của tác giả Nguyễn Văn Đạm ta được tiết diện dây nhôm lõi thép ứng với điện áp 110 kV không xuất hiện tổn thất vầng quang là F≥70 mm2 Dây dẫn đã chọn có tiết diện 70 mm2≥ 70 mm2nên đảm bảo không xuất hiện tổn thất vầng quang trên đường dây 110 kV

- Tiêu chuẩn độ bền cơ: theo trang 62 tài liệu thiết kết các mạng và hệ thống điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2008 của tác giả Nguyễn Văn Đạm Đường dây cao áp ≤ 330 kV tiêu chuẩn cho độ bền cơ đối với dây nhôm lõi thép là dây dẫn phải có tiết diện F ≥ 25 mm2 Dây dẫn đã chọn có tiết diện 70

mm2≥ 25 mm2 nên đảm bảo độ bền cơ trên đường dây 110 kV

- Tiêu chuẩn dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố:

Đối với đường dây mạnh kép NĐ-1 có thể xảy ra một trong hai sự cố sau: + Ngừng một mạch cấp điện trên đường dây

+ Ngừng một tổ máy phát điện

(Ở đây chúng ta không xét trường hợp sự cố xếp chồng)

+ Xét trường hợp ngừng một mạch cấp điện trên đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng

A I

Ptd = 10% x Pf = 10% x 165 = 16,5 (MW) Công suất chạy trên đường dây NĐ-1

Trang 22

Qkt: Tổng công suất phản kháng kinh tế của nhà máy phát điện

Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện

QN: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6

∆QN: Tổn thất công suất phản kháng của các phụ tải nối với NĐ (∆QN = 20%QN)

24,75,110

3

3 2 2

3 1

max 1

U n

S I

Trang 23

Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép

Tra cứu dòng điện cho phép của từng chủng loại dây dẫn và áp dụng điều kiện dòng điện làm việc lâu dài cho phép

+ Trường hợp lưới điện hoạt động ở chế độ phụ tải cực đại: Imax< Icp

+ Trường hợp lưới điện hoạt động ở chế độ sự cố với phụ tải cực đại:

Isc max < K x Icp

Trong đó:

- K là hệ số quy đổi theo nhiệt độ: K=0,8 ứng với nhiệt độ 250C

- Icp là dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây

Đối với các đường dây mạch kép thì ta thường có Isc max = 2 x Imax

Đối với các đường dây mạch đơn, khi sự cố thì dẫn tới mất điện nên ta sử dụng hệ số k

Do đường dây NĐ-1 là đường dây mạch kép nên Isc maxND-1 = 2 x ImaxND-1 = 126,54 A < Icp= 265 A

Kết luận

Chủng loại và tiết diện dây dẫn đoạn NĐ-1 chọn AC-70 là đạt yêu cầu về tiêu chuẩn vầng quang, dòng điện cực đại và dòng điện làm việc lâu dài khi sự

cố

* Tính chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn HT-1

Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1 (SHT-1) khi phụ tải cực đại

ta đã tính ở mục 3.2.1.1 được SHT-1 = 50 - j18,88 (MVA)

)(26,14010

11032

88,185010

3

3 2 2

3 1

max 1

U n

S I

1,1

26,140

mm J

Kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố:

Đối với đường dây mạch kép HT-1 có thể xảy ra một trong hai sự cố sau: + Ngừng một mạch cấp điện trên đường dây

+ Ngừng một tổ máy phát điện

Trang 24

(Ở đây chúng ta không xét trường hợp sự cố xếp chồng)

+ Xét trường hợp ngừng một mạch cấp điện trên đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng

A I

I1sc 2 HT1 2140,26280,52Như vậy I1sc< Icp

+ Xét trường hợp ngừng một tổ máy phát điện thì 03 máy phát điện còn lại sẽ phát 100% công suất Ở phần trên ta đã tính được

SHT-1 = 66,5 - j27,68 (MVA)

)(03,18910

11032

68,275,6610

3

3 2 2

3 1

max 1

U n

S I

Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép

Tương tự như tính toán điều kiện phát nóng dây dẫn sau sự cố ở đường dây NĐ-1 ta có:

Isc max HT-1 = 280,52 (A) < I cp = 380 (A)

Bảng 3.2.1.3 Chủng loại cáp vận hành của các đoạn đường dây

Trang 25

`- Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.1.3, tra cứu thông số đơn vị của cáp là r0, x0, b0 tại các bảng 2, 3, 4 trang 196, 197, 198, 199 tài liệu mạng lưới điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006 của tác giả Nguyễn Văn Đạm; ứng với khoảng cách trung bình giữa các pha (Dtb) = 5m Chúng ta tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B trong sơ đồ thay thế hình π của đường dây theo công thức sau:

  x l B n b l S

n X l r n

Trong đó:

r0 là điện trở đơn vị của dây dẫn khi nhiệt độ 200C (Ω/km)

x0 là điện kháng đơn vị của dây dẫn (Ω/km)

b0 là điện dẫn phản kháng đơn vị của dây dẫn (S/km)

n là số mạch của dây dẫn

l là chiều dài dây dẫn (km) Chúng ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện

Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

R (Ω) 13,8 5,14 10,44 12,01 10,04 12,57 8,21 13,61 10,44 10,44

X (Ω) 13,2 4,92 13,57 15,62 13,05 16,34 12,87 17,69 13,57 13,57 B/2 x 10-4 (S) 1,55 0,58 1,68 1,93 1,61 2,02 1,64 2,19 1,68 1,68

Bảng 3.2.1.4 Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 01

Tính tổn thất điện áp trong lưới điện

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó (∆Uibt) được tính theo công thức

(%)100

dm

i i i

i i

U

X Q R

P U

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1

Trang 26

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

100110

2,1304,168,1318100

ND bt

ND

U

X Q R

P U

(%)8,3(%)

Theo tính toán ở trên ta có

Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây từ NĐ tới PT1 là

2,1324,78,135,1

87,1268,2721,85,66

92,44,1414,530

2 2

U 

Như vậy điểm có điện áp thấp nhất trên đường dây là điểm 2

(%)32,9

2 1 1

2

U HT U HT U 

Trang 27

Ta thấy tổn thất điện áp khi sự cố đứt một mạch trên đường dây lớn hơn

sự cố hỏng một tổ máy phát nên ta dùng sự cố đứt một mạch trên đường dây (đã tính trong bảng 3.2.1.5) để so sánh chọn tính tổn thất điện áp lớn nhất khi gặp sự

cố

Từ kết quả trong bảng 3.2.1.5 ta có

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp hoạt động bình thường:

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt,max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt} = 7,26 %<10 %

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá trị:

∆Usc max (%) = max{∆Uisc,max(∆Und-1_sc ,∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt} =12,66% <20 %

Vậy các chủng loại dây dẫn của các đoạn đường dây trong lưới điện đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ bền cơ, không xuất hiện vầng quang, dòng điện khi có sự cố và tổn thất điện áp

Sơ đồ lưới điện phương án nối dây 02 như sau:

Từ sơ đồ lưới điện của phương án 2 ta thấy sơ đồ lưới điện của phương án

2 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 1 ở phần cấp điện cho phụ tải 4 là 3-4 Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn

NĐ-đường dây NĐ-3-4 (còn các đoạn NĐ-đường dây còn lại kết quả giống như tính toán

ở phương án 01)

Trang 28

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-3 có giá trị

Bảng 3.2.2.1 Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải

Chọn điện áp định mức của lưới điện

Theo bảng 3.2.2.1 ta thấy giá trị công suất tác dụng truyền tải trên các đoạn đường dây truyền tải công suất tác dụng PNĐ-3 = 72 MW > 60 MW Do vậy

ta áp dụng tính sơ bộ điện áp định mức của các đoạn đường dây truyền tải theo công thức A.A.Zalesski (Theo trang 57, 58 tài liệu thiết kế mạng và các hệ thống điện của tác giả Nguyễn Văn Đạm, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2008)

)15100

- Pi là công suất tác dụng lớn nhất của đoạn đường dây thứ i (MW)

- Li là khoảng cách đoạn đường dây thứ i (km)

- Ui là điện áp định mức chọn cho đoạn đường dây thứ i (kV)

- i có giá trị từ 1 đên 9

Ta có điện áp tính toán trên đoạn 5-NĐ

kV L

P

U ND5  ND5(10015 ND5)  72(10015 63,25) 125,66Các đoạn đường dây còn lại đều truyền tải công suất tác dụng Pi≤ 60 MW nên áp dụng công thức Still để tính điện áp của đoạn đường dây truyền tải điện tương tự trong phương án 01 Vậy ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 3-4 NĐ-5 NĐ-6 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

Độ dài L

P (MW) 16,04 14,40 34,48 17,20 16,80 15,84 18,88 13,76 14,19 17,28

Trang 29

Bảng 3.2.2.2 Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

Ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV

Chọn tiết diện dây dẫn

Tính dòng điện cực đại, dòng điện sau sự cố rồi tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn kinh tế và tra cứu dòng điện cho phép ứng với tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn đã lựa chọn ở phương án 01 ta được bảng tổng hợp tiết diện, dòng điện của các đường dây trong lưới điện của phương án 02 như sau:

I max (A) 63,27 87,33 209,5 114,27 101,88 96,06 140,26 91,41 94,27 104,8

Imax sc (A) 126,54 174,66 419 228,54 203,76 192,12 280,52 182,82 188,54 209,6 Fkt 57,52 79,39 190,45 103,88 92,62 87,33 127,51 83,1 85,7 95,27

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật dây dẫn

- Tiêu chuẩn độ bền cơ, vầng quang:

Từ bảng 3.2.2.3 ta thấy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây trong lưới điện đều ≥ 70 mm2 nên đảm bảo tiêu chuẩn độ bền cơ, tiêu chuẩn vầng quang trong lưới điện có điện áp vận hành 110 kV

- Tiêu chuẩn phát nóng dây dẫn

Tra cứu dòng điện cho phép của từng chủng loại dây dẫn từ bảng 3.2.2.3

ta thấy giá trị dòng điện cực đại Imax< Icp Vậy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây đã chọn là đảm bảo tiêu chuẩn dòng điện làm việc lâu dài cho phép ở chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố

- Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.2.2, tra cứu thông số đơn vị của cáp tương tự phương án 01

Trang 30

ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

R (Ω) 13,8 5,14 5,38 6,8 10,04 12,57 8,21 13,61 10,44 10,44

X (Ω) 13,2 4,92 12,93 8,84 13,05 16,34 12,87 17,69 13,57 13,57 B/2 x 10-4

(S) 1,55 0,58 1,8 1,09 1,61 2,02 1,64 2,19 1,68 1,68

Từ các thông số R, X, B của các đoạn đường dây trong lưới điện đã tính được trong bảng 3.2.2.4 và áp dụng công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây tương tự phương án 01 ta có bảng tổng hợp giá trị của tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Trang 31

3 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 2 ở phần cấp điện cho phụ tải 6 là 5-6 Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn

NĐ-đường dây NĐ-5-6(còn các đoạn NĐ-đường dây còn lại kết quả giống như tính toán

Tương tự phương án 02 ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

Trang 32

Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

I max (A) 63,27 87,33 209,5 114,27 197,95 96,06 140,26 91,41 94,27 104,8

I max sc (A) 126,54 174,66 419 228,54 395,9 192,12 280,52 182,82 188,54 209,6 Fkt 57,52 79,39 190,45 103,88 179,95 87,33 127,51 83,1 85,7 95,27

Trang 33

Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

R (Ω) 13,8 5,14 5,38 6,8 5,17 6,8 8,21 13,61 10,44 10,44

X (Ω) 13,2 4,92 12,93 8,84 12,44 8,84 12,87 17,69 13,57 13,57 B/2 x 10-4

(S) 1,55 0,58 1,8 1,09 1,73 1,09 1,64 2,19 1,68 1,68

Trang 34

4 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 3 ở phần cấp điện cho phụ tải 9 là -9 Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn

HT-đường dây HT-8-9(còn các đoạn HT-đường dây còn lại kết quả giống như tính toán

Tương tự như tính toán trong phương án 01, phương án 02 ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như

Trang 35

Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 HT-1 HT-7 HT-8 8-9

I max (A) 63,27 87,33 209,5 114,27 197,95 96,06 140,26 91,41 199,02 104,8

I max sc (A) 126,54 174,66 419 228,54 395,9 192,12 280,52 182,82 398,04 209,6 Fkt 57,52 79,39 190,45 103,88 179,95 87,33 127,51 83,1 180,93 95,27

Trang 36

Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 HT-1 HT-7 HT-8 8-9

R (Ω) 13,8 5,14 5,38 6,8 5,17 6,8 8,21 13,61 5,38 6,6

X (Ω) 13,2 4,92 12,93 8,84 12,44 8,84 12,87 17,69 12,93 8,58 B/2 x 10-4

(S) 1,55 0,58 1,8 1,09 1,73 1,09 1,64 2,19 1,8 1,06

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt, max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt, ∆Und-3b+∆U3-4b, ∆U

nd-5b+∆U5-6b, ∆Und-8b+∆U8-9b} = 10,39 %

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá trị:

∆Usc max (%) = max{∆Uisc, max(∆Und-1_sc ,∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt,∆Und-3sc+∆U

3-4b,∆Und-5sc+∆U5-6b,∆Und-8sc+∆U8-9b} =17,28 %

Trang 37

5 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 4 ở phần cấp điện cho phụ tải 8, 9 là mạch vòng đơn HT-8-9-HT Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta

chỉ thực hiện với đoạn đường dây HT-8-9-HT(còn các đoạn đường dây còn lại

kết quả giống như tính toán ở phương án 04)

Ta có bảng số mạch dây và độ dài các đường dây trong lưới điện như sau:

Phân bố công suất trong mạch vòng HT-8-9-HT

Dòng công suất chạy trên đường dây HT-8:

)()

(

9 9

8 8

9 9 9 9

8 8

l l l

l S l

l S S

HT HT

Trang 38

Li-j là độ dài đường dây nối 2 nút i, j

Ta có

)(36,1514,3425

,634025,63

25,63)28,1736()25,6340)(

19,1433(

3110

36,1514,343

3 2 2

8

U

S I

)(56,20110

3110

11,1686.343

3 2 2

9

U

S I

)(57,8103

110

17,114,13

3 2 2

9 8 9

U

S I

Trang 39

Tương tự như tính toán trong phương án 01, phương án 02 ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

- Từ kết quả trong bảng 3.2.5.3 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (33,12÷127,34 kV)

- Dòng điện chạy trên đoạn HT-8

IHT-8 = 196,49 (A) + Tiết diện dây dẫn kinh tế đường dây HT-8:

)(63,1781

,1

49,

mm J

I F

)(24,1836,

mm I

Trang 40

+ Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn cho ĐZ HT-9 là Ftc = 185 mm2 có Icp =

510 (A)

- Dòng điện chạy trên đoạn 8-9

I8-9 = 8,57 (A) + Tiết diện dây dẫn kinh tế đường dây 8-9:

)(79,71,1

57,

mm J

I F

3110

28,17363

3 2 2

9 8 9

U

S I

3110

47,31693

3 2 2

8

U

S I

3110

28,17363

3 2 2

9

U

S I

3110

19,14333

3 2 2

8

U

S I

3110

19,14333

3 2 2

9 8 9

U

S I

3110

47,31693

3 2 2

9

U

S I

dm

scHT



Định dạng
Số trang	109
Dung lượng	1,52 MB

Đề tàithiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Phương phỏp tớnh kinh tế

6 Cỏc đường dõy HT-7, HT-8, HT-9