ĐỒ án tốt NGHIỆP THIẾT kế hệ THỐNG điện

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện, ng

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp “Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước”, ngành điện là ngành rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.

Song song với sự phát triển liên tục của nền kinh tế ở nước ta, ngành điện không ngừng nghiên cứu, tìm tòi những giải pháp tối ưu để cung cấp điện năng đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.

Để phát triển ngành điện lực, Nhà nước cũng như ngành điện phải đầu tư xây dựng nhiều nhà máy điện và trạm điện Đồng thời luôn chú trọng công tác đào tạo các thế hệ kỹ sư điện có những hiểu biết sâu sắc, toàn diện về mạng lưới điện, đào tạo đội ngũ công nhân lành nghề, để từng bước làm chủ công nghệ, xây dựng

và vận hành mạng lưới điện ngày càng hiện đại, đáp ứng nhu cầu dùng điện ngày càng tốt hơn của xã hội trong công cuộc “công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước”.

Sau 5 năm học tại trường Đại học Bách khoa Hà nội, em được giao đề tài tốt nghiệp:

- Phần 1: “Thiết kế lưới điện khu vực”.

- Phần 2: “Thiết kế trạm biến áp 320 kVA-10/0,4 kV”.

Bằng tất cả những kiến thức đã học ở trường, nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình chu đáo của thầy giáo TS Đinh Quang Huy đã giúp em hoàn thành đồ án thiết kế này Qua đồ án thiết kế đã giúp em tổng hợp lại được những kiến thức đã học, hiểu sâu hơn về công tác thiết

kế lưới điện một cách cụ thể, gần với thực tế hơn, đồng thời biết vận dụng những kiến thức đã học vào bản thiết kế.

Do thời gian thực hiện thiết kế tốt nghiệp có hạn và lượng kiến thức của bản thân còn nhiều hạn chế, nên trong đồ án thiết kế này không tránh khỏi thiếu sót

Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để em

có thể hoàn thiện tốt hơn trong công việc sau này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hoà bình, ngày tháng 11 năm 2009 Sinh viên thiết kế

Lương Văn Dũng

PHẦN I

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Chương I PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Để chọn được phương án thiết kế hợp lý nhất cần phải tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn điện và các phụ tải, cụ thể như số nguồn điện, đặc điểm nguồn phát, công suất phát kinh tế, công suất phát định mức, công suất phụ tải yêu cầu, tính chất phụ tải, mức độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng Trên cơ sở đó đưa ra phương thức tính toán, lựa chọn phương án và phương thức vận hành của mạng điện thiết kế đảm bảo sao cho mạng điện vận hành kinh tế, an toàn và tin cậy

1.1- Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải

90,55 km

78 ,10 km

67,0km

36,06 km

40 km

41 ,2

44,72 km 41,23 km

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn

2) Nhà máy nhiệt điện

- Hệ số công suất: cosϕ = 0,8

1.2- Phân tích nguồn và phụ tải

Từ những số liệu trên ta có thể rút ra những nhận xét sau:

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110

kV của hệ thống bằng 0,85 Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện 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 cho 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 cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ được lấy từ hệ thống điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy Mỗi máy phát có công suất định mức

Pđm = 50 MW, cosϕ = 0,8; Uđm = 10,5 kV Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy nhiệt điện là: PF = 3 × 50 = 150 MW

Nhiên liệu của NĐ có thể là than, dầu, 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% tuỳ theo loại nhà máy nhiệt điện

Đối với NĐ, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70% Pđm Khi phụ tải P< 30% Pđm, các máy phát ngừng làm việc

Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thường bằng (80÷90)%

Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% Pđm Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một

phát, ba máy phát còn lại sẽ phát 100% Pđm Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện

Mạng điện khu vực thiết kế có 8 phụ tải loại I, yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường 5, yêu cầu điều chỉnh điện áp thường 3, hệ số công suất cosϕ = 0,85 ÷

0,90 và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4800h Tổng công suất tác dụng tiêu thụ trong chế độ phụ tải lớn nhất là:

ΣPmax = 225 MWPhụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại nên tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu có giá trị:

ΣPmin = 70% ΣPmax = 0,50 × 225 = 157,5 MWNhư vậy ta thấy ở các chế độ thì lượng công suất còn lại của phụ tải yêu cầu

mà NĐ không đáp ứng đủ cho phụ tải vì những lý do kinh tế - kỹ thuật sẽ được cung cấp từ HT

Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ áp đều bằng 10

kV Các phụ tải đều nằm rải rác xung quanh hệ thống điện và nhà máy điện Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải xa nhất là 76,16 km (từ hệ thống đến phụ tải số 2) Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần nhất là 40 km (là khoảng cách từ nhà máy nhiệt điện đến phụ tải số 7) Căn cứ vào vị trí phân bố, công suất của các phụ tải và các nguồn ta có các định hướng cơ bản sau:

- Các phụ tải 6, 7, 8 ở gần nhà máy nhiệt điện có thể nối với nhà máy nhiệt điện, còn các phụ tải 2, 3, 5 ở gần thanh góp hệ thống điện có thể nối với hệ thống

- Phụ tải 1 và 4 nằm giữa hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện sẽ được cấp điện qua đường dây liên lạc giữa NĐ và HT

- Các phụ tải 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 là hộ loại I Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ 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 loại I có thể

sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng

Chương II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - SƠ BỘ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA

HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

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

từ các nguồn 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

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong các 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 là một vấn

đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống

2.1- Cân bằng công suất tác dụng

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

PF + PHT = mΣPpt + ΣPtd + ΣΔPmd + ΣPdtr (2-1)Trong đó:

+ PF là tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện Thay số vào

ta có:

PF = 3 × 50 = 150 MW+ PHT là công suất tác dụng lấy từ HT

+ m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (ở đây lấy m = 1)

+ ΣPpt là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ Từ bảng 1-1 ta có:

mΣPpt = 225 MW+ ΣΔPmd là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp (khi tính sơ bộ có thể chọn khoảng 5% mΣPpt) Thay số vào ta có:

ΣΔPmd = 0,05 × 225 = 11,25 MW+ ΣPtd là tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện, khi tính sơ bộ ta lấy bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy Thay số vào ta có:

ΣPtd = 0,10 × 150 = 15 MW+ ΣPdtr là tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống ΣPdtr thường nằm trong khoảng 10% ÷ 15% tổng công suất phụ tải và không được bé hơn công suất của một tổ máy lớn nhất trong mạng điện Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy từ hệ thống, nghĩa là ΣPdtr = 0

Như vậy, trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

PHT = mΣPpt + ΣΔPmd + ΣPtd – PF

= 225 + 11,25 + 15 – 150 = 101,25 MW

2.2- Cân bằng công suất phản kháng

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

ΣQF + ΣQHT + ΣQb = mΣQpt + ΣQtd + ΣΔQBta + ΣΔQB + ΣΔQL – ΣQC + ΣQdtr (2-2)Trong đó:

+ ΣQF là tổng công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện

ΣQF = PF × tgϕF

Với cosϕF = 0,8 thì tgϕF = 0,75 Thay vào ta có:

ΣQF = 150 × 0,75 = 112,5 MVAr+ ΣQHT là công suất phản kháng do hệ thống cung cấp:

ΣQHT = PHT × tgϕHT

Với cosϕHT = 0,85 thì tgϕHT = 0,62 Vậy:

ΣQHT = 101,25 × 0,62 = 62,75 MVAr+ mΣQpt là tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định theo bảng 1-1:

mΣQpt = 125,76 MVAr+ ΣΔQB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy ΣΔQB = 15% mΣQpt Thay số vào ta có:

ΣΔQB = 0,15 × 125,76 = 18,86 MVAr+ ΣΔQL là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện

+ ΣQC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh

ra

Đối với bước tính sơ bộ, với mạng điện 110 kV ta coi ΣΔQL = ΣQC

+ Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện bằng:

ΣQtd = ΣPtd × tgϕtd

Với cosϕtd = 0,7 ÷ 0,8 Ta chọn cosϕtd = 0,8 thì tgϕF = 0,75 Thay vào ta có:

ΣQtd = 15 × 0,75 = 11,25 MVAr

Từ các kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng ΣQb < 0 nên trong bước tính sơ

bộ ta không phải bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế

2.3- Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hệ thống và nhà máy điện

Như ta đã phân tích ở mục 2 chương I, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên hệ thống là nguồn dự trữ công suất cho nhà máy điện Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70% Pđm Khi phụ tải P< 30%

Pđm, các máy phát ngừng làm việc

Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thường bằng (80÷90)%

Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% Pđm

2.3.1- Khi phụ tải cực đại

Khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy nhiệt điện bằng:

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của toàn hệ thống là:

Khi đó lượng công suất tác dụng lấy từ HT về bằng:

Tổng công suất phản kháng của NĐ phát ra ở chế độ phát kinh tế là:

Công suất phản kháng được cung cấp từ HT là:

= 121,50 × 0,62 = 75,3 MVArTổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định theo bảng 1-1:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

Tổng công suất phản kháng tự dùng ở chế độ phát kinh tế là:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp tăng áp:

= 0,1× (95,63 - 9,56) = 8,61 MVArTổng công suất phản kháng yêu cầu của toàn hệ thống là:

= 125,76 + 18,86+ 9,56 + 8,61 = 162,80 MVAr

Công suất phản kháng cần bù trong mạng điện thiết kế là:

2.3.2- Khi phụ tải cực tiểu

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, ta cho nhà máy phát 70% Pđm, nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra của NĐ bằng:

Tổng công suất tác dụng tự dùng ở chế độ phát kinh tế khi phụ tải cực tiểu là:

Tổng công suất tác dụng của các hộ tiêu thụ khi cực tiểu Từ bảng 1-1 ta có:

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là:

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của toàn hệ thống là:

= 157,5 + 7,88+ 10,5 = 175,88 MWKhi đó lượng công suất tác dụng lấy từ HT về bằng:

Tổng công suất phản kháng của NĐ ở chế độ phát kinh tế khi phụ tải cực tiểu là:

Công suất phản kháng được cung cấp từ HT là:

= 70,88 × 0,62 = 43,92 MVArTổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực tiểu được xác định theo bảng 1-1:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

Tổng công suất phản kháng tự dùng ở chế độ phát kinh tế là:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp tăng áp:

= 0,1× (78,75 - 7,88) = 7,09 MVArTổng công suất phản kháng yêu cầu của toàn hệ thống là:

= 88,04 + 13,21+ 7,88 + 7,09 = 116,20 MVArCông suất phản kháng cần bù trong mạng điện thiết kế là:

Khi đó lượng công suất tác dụng lấy từ HT về bằng:

Tổng công suất phản kháng của NĐ phát ra ở chế độ sự cố là:

ΣQF sc = PF sc × tgϕF = 100 × 0,75 = 75 MVArCông suất phản kháng được cung cấp từ HT là:

Sau đây là bảng tổng kết các chế độ vận hành của nhà máy và hệ thống điện:

Bảng 2-1 Các chế độ vận hành của nhà máy và hệ thống điện

85%(150)

= 127,5

3 × 50

70%(150)

= 105

3 × 50

100%(100)

= 100

2 × 50

Chương III CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CỦA MẠNG ĐIỆN 3.1- Nguyên tắc chọn

Chọn điện áp định mức của mạng điện thiết kế quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện Để chọn được điện áp định mức tối ưu cần tiến hành so sánh kinh tế -

kỹ thuật các phương án khác nhau của điện áp mạng

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế phải được chọn đồng thời với sơ

đồ cung cấp điện

Chọn sơ bộ điện áp định mức của mạng có thể tiến hành theo kinh nghiệm thiết kế mạng điện Điện áp định mức của mạng có thể chọn theo các phương pháp sau:

1- Theo khả năng tải và khoảng cách truyền tải của đường dây

2- Theo các đường cong thực nghiệm

3- Theo các công thức thực nghiệm

3.2- Chọn điện áp vận hành

Để đơn giản trong quá trình tính toán tìm điện áp định mức của mạng điện thiết kế, ta chọn phương án hình tia như sau: nối các đoạn thẳng từ nguồn điện đến các phụ tải (hình 3-1) và dựa vào công thức thực nghiệm:

l là khoảng cách chuyên tải (km)

P là công suất chuyên tải trên đường dây (MW)

N§

1

43

50 km

HT

56,5km

Hình 3-1 Sơ đồ nối dây hình tia

3.2.1- Tính dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-4-1-HT

- Công suất tác dụng chạy trên đoạn NĐ-4 là:

PNĐ-4 = ΣPF – ΣPtd – ΣPN – Σ∆PmdN (3-2)

Trong đó:

+ ΣPF là tổng công suất phát của NĐ Ở chương 2 ta đã tính được:

ΣPF = 127,5 MW+ ΣPN là tổng công suất các phụ tải nối với NĐ:

ΣPN = P6 + P7 + P8 = 39 + 26 + 21 = 86 MW+ ΣΔPmdN là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp của các phụ tải nối với NĐ:

ΣΔPmdN = 5% ΣPN = 0,05 × 86 = 4,3 MW+ ΣPtd là tổng công suất tự dùng của nhà máy điện Ở chương 2 ta đã tính được ΣPtd = 12,75 MW

Thay vào (3-2) tính được dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-4:

- Công suất phản kháng chạy trên đoạn NĐ-4 có thể tính gần đúng như sau:

QNĐ-4 = ΣQF - ΣQTD - ∆ΣQBta - ΣQN - ∆ΣQN = PF.tgϕF - PTD.tgϕTD - 1,15ΣQN - 0,1.( PF.tgϕF - PTD.tgϕTD)

= 95,63 - 9,56 - 1,15x48,02 - 0,1.( 95,63 - 9,56 ) = 22,24 MVAr

Vì lượng công suất cung cấp cho phụ tải 4 và 1 từ phía nhiệt điện là không

đủ nên phần thiếu hụt sẽ được lấy từ hệ thống

- Công suất tác dụng chạy trên đoạn 1-4 là:

3.2.2- Dòng công suất chạy trên các đoạn còn lại

Dòng công suất trên các đoạn còn lại được xác định từ công suất của các phụ tải trong bảng 1-1

Áp dụng công thức (3-1) cho đoạn NĐ-1 ta có:

ND 6

U − =4,34 50 16 39 112,67 kV+ × =

Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại, ta được kết quả ở bảng 3-1

Bảng 3-1 Kết quả tính toán điện áp định mức mạng điện

Từ kết quả ở bảng trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế là:

Uđm = 110 kV Giá trị điện áp định mức này ta áp dụng cho các phương án nối dây khác nhau trong đồ án

Chương IV CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1- Những yêu cầu chính đối với mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với mạng điện là:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo tính linh hoạt cao trong vận hành

- Đảm bảo an toàn đối với người và thiết bị

Ngoài ra mạng điện phải dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải và phải hợp lý về kinh tế

4.2.2- Dây nhôm

Dây nhôm có độ dẫn điện chỉ bằng 70% độ dẫn điện của dây đồng nhưng nhôm nhẹ và rẻ hơn đồng nhiều Nhược điểm của dây nhôm là có độ bền cơ tương đối nhỏ.

4.2.3- Dây thép

Dây thép dẫn điện kém hơn cả nhưng rẻ và bền nên thường được dùng ở những nơi không quan trọng hoặc ở mạng điện nông thôn

4.2.4- Dây nhôm lõi thép

Vì dây nhôm có độ bền cơ thấp nên người ta chế tạo loại dây nhôm lõi thép Lõi thép để tăng cường độ bền cơ của dây, còn phần nhôm để dẫn điện

Dây nhôm lõi thép được sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên không điện áp từ 35 kV trở lên Vậy trong mạng điện thiết kế ta chọn loại dây nhôm lõi thép (AC) để truyền tải điện năng cho các hộ tiêu thụ

4.3- Phân vùng cung cấp điện

Căn cứ vào sơ đồ bố trí nguồn và phụ tải ta có thể phân vùng cung cấp điện cho các phụ tải như sau:

- Các phụ tải 6, 7, 8 do nhà máy nhiệt điện cung cấp, còn các phụ tải 2, 3, 5 được cung cấp điện từ hệ thống về

- Phụ tải 1 và 4 nằm giữa hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện sẽ được cấp điện qua đường dây liên lạc giữa nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

4.4- Tính toán so sánh kỹ thuật các phương án

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải, cũng như vị trí của chúng, ta có 5 phương án được dự kiến như sau:

5

2

6

78

N§

1

43

2

6

78

N§

1

43

N§

1

43

50 km

HT

56,5km

72 ,8

2

6

78

NĐ

1

43

50 km

HT

56,5km

50 km

HT

56,5km

50,99 km

50,99 km

50 km

50 km

Hỡnh 4-1e Sơ đồ mạng điện của phương ỏn 5

Nguyên tắc chung khi tính toán cho các phơng án:

Trong chơng 3 ta đã tính toán đợc điện áp cho mạng điện là 110 kV

 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

Với mạng điện khu vực ta thờng chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện J kt :

max tt

Ftt-tiết diện tính toán của đoạn dây dẫn cần lựa chọn, mm2

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

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

Với dây AC và Tmax = 4800h thì Jkt = 1,1 A/mm2

 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật:

Từ Ftt ta chọn đợc tiết diện Ftc tiêu chuẩn gần nhất Song cần kiểm tra theo điều kiện vầng quang , điều kiện độ bền cơ học, và phát nóng của dây dẫn, tổn thất điện

áp lúc bình thờng và lúc sự cố

Để đảm bảo không có phát sinh vầng quang thì dây dẫn phải có tiết diện tối thiểu là 70mm 2

Đợc phối hợp với điều kiện vầng quang, vì thỏa mãn điều kiện vầng quang thì cũng thỏa mãn điều kiện độ bền cơ.

Dòng điện làm việc max phải thỏa mãn: I lvmax ≤ k.I cp

Với k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc khác nhiệt độ tiêu chuẩn

+θ- nhiệt độ môi trờng làm việc của phần tử

+θtc- nhiệt độ làm việc tiêu chuẩn của phần tử, θtc= 35 0 C

Đối với các điều kiện làm việc ở Việt Nam có thể lấy θ= 35 0 C Do đó k = 0,8

Ilvmax ≤ 0,8.Icp ; Isc ≤ 0,8.Icp

+ Điều kiện tổn thất điện áp lúc bình thờng : ΔUmaxbt % ≤ 10 %

+ Điều kiện tổn thất điện áp lúc sự cố : ΔUmaxsc % ≤ 20 %

Đối với các tổn thất điện áp nh vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện

áp dới tải trong các trạm hạ áp

Tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i nào đó khi vận hành bình thờng đợc xác

Pi , Qi - công suất chạy trên đờng dây thứ i;

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

Khi tính tổn thất điện áp, các thông số của các đờng dây đợc lấy ở các phần tính toán ở trên

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

Hỡnh 4-2 Sơ đồ mạng điện của phương ỏn 1

4.4.1.1- Tớnh phõn bố cụng suất:

SHT-2 = Spt2 = 24 + j17,35; SHT-3 = Spt3 = 28 + j17,35

SHT-5 = Spt5 = 27 + j13,08; SNĐ-6 = Spt3 = 39 + j18,89

SNĐ-7 = Spt7 + Spt8 = (26 + j16,11) + (21 + j13,01) = 47 + j29,13

S7-8 = Spt8 = 21 + j13,01

Cụng suất trờn đường dõy liờn lạc:

- Cụng suất chạy trờn đoạn NĐ-4 là:

SNĐ-4 = PNĐ-4 + jQNĐ-4

= (ΣPF – ΣPtd – ΣPN – Σ∆PmdN) + j(ΣQF - ΣQTD-Σ∆QBta - ΣQN - Σ∆QN)Trong đú:

+ ΣPF là tổng công suất phát của NĐ Ở chương 2 ta đã tính được:

ΣPF = 127,5 MW+ ΣPN là tổng công suất các phụ tải nối với NĐ:

ΣPN = P6 + P7 + P8 = 39 + 26 + 21 = 86 MW+ ΣΔPmdN là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp của các phụ tải nối với NĐ:

ΣΔPmdN = 5% ΣPN = 0,05 × 86 = 4,3 MW+ ΣPtd là tổng công suất tự dùng của nhà máy điện Ở chương 2 ta đã tính được ΣPtd = 12,75 MW

Thay vào (3-2) tính được dòng công suất tác dụng chạy trên đoạn NĐ-4:

- Công suất phản kháng chạy trên đoạn NĐ-4 có thể tính gần đúng như sau:

QNĐ-4 = ΣQF - ΣQTD - Σ∆QBta - ΣQN - Σ∆QN = PF.tgϕF - PTD.tgϕTD - 0,1.( PF.tgϕF - PTD.tgϕTD) - 1,15ΣQN

= 95,63 - 9,56 - 0,1.( 95,63 - 9,56 ) - 1,15x48,02 = 22,24 MVAr

Vậy: S NĐ-4 = 24,45 + j22,24 MVA

Vì lượng công suất cung cấp cho phụ tải 4 và 1 từ phía nhiệt điện là không

đủ nên phần thiếu hụt sẽ được lấy từ hệ thống

- Dòng công suất chạy trên đoạn 1-4 là:

4.4.1.2- Chọn tiết diện dây dẫn

a Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ-4

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-4 khi phụ tải cực đại là:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng

+ Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 2 máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất định mức Do đó tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện là:

PF = 2 × 50 = 100 MW

QF = PF.tgϕF = 100 × 0,75 = 75 MVAr

SF = 100 + j75 MVACông suất tự dùng trong nhà máy là:

+ ΣPN là tổng công suất các phụ tải nối với NĐ:

ΣPN = P6 + P7 + P8 = 39 + 26 + 21 = 86 MW+ ΣΔPmdN là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp của các phụ tải nối với NĐ: ΣΔPmdN = 5% ΣPN = 0,05 × 86 = 4,3 MW

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng.

b Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây 1-4

Dòng điện chạy trên đường dây 1-4 khi phụ tải cực đại là:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng

Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 2 máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất định mức do đó:

P1-4 = P4 + 0,05× P4 - PND-4sc = 1,05 x 25 - (-0,3) = 26,55 MWCông suất phản kháng chạy trên đường dây 1-4 có thể tính như sau:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng.

c Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây HT-1

Dòng điện chạy trên đường dây HT-1 khi phụ tải cực đại là:

Vậy ta chọn dây AC-95 đảm bảo điều kiện phát nóng

Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 2 máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất định mức do đó:

PHT-1 = P1 + 0,05× P1 + P1-4sc = 1,05 x 35 + 26,55 = 63,30 MWCông suất phản kháng chạy trên đường dây HT-1 có thể tính như sau:

d Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ-7

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-7 khi phụ tải cực đại bằng:

Vậy ta chọn dây AC-120 đảm bảo điều kiện phát nóng.

Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với đường dây NĐ-7 Kết quả tính toán chọn dây dẫn các đường dây của mạng điện trong bảng 4-1

Bảng 4-1 Kết quả chọn dây dẫn các đường dây của mạng điện

(km)

P(MW)

Q(MVAr)

Từ bảng 4-1 ta xác định các thông số đơn vị của đường dây là ro, xo, bo trong

bảng B2, B3 và B4 phần phụ lục của giáo trình “Mạng lưới điện 1” và tiến hành

tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình П của các đường dây theo các công thức sau:

Bảng 4-2 Thông số các đường dây trong mạng điện

(km)

Dây dẫntiêu chuẩn

X(Ω)

4.4.1.3- Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

a Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-7-8

+ Đoạn đường dây NĐ-7:

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

+ Đoạn đường dây 7-8:

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

Khi một mạch đường dây NĐ-7 ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên toàn

bộ đường dây NĐ-7 - 8 có giá trị bằng:

b Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4

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

c Tính tổn thất điện áp trên đường dây 1-4

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

d Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-1

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

e Tính tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại

Tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự như với đường dây NĐ-7, kết quả tính toán trong bảng 4-3

Bảng 4-3 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ∆Ubt% ∆Usc% Đường dây ∆Ubt% ∆Usc%

∆Ubt max % = ∆UNĐ-7 bt % + ∆U7-8 bt % = 4,13 + 2,29 = 6,42 % < 10% ∆Usc max % = ∆UHT-2 sc1 % = 11,07 % < 20%

Kết luận: Phương án 1 thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật

N§

1

43

50 km

HT

56,5km

Hình 4-3 Sơ đồ mạng điện của phương án 2

4.4.2.1- Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây

a Tính dòng công suất chạy trên đoạn HT-3-2

Dòng công suất chạy trên đoạn HT-3 là:

b Tính dòng công suất chạy trên các đoạn còn lại

Tính toán công suất đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính toán được ghi trong bảng 4-4

Bảng 4-4 Công suất trên các đường dây

HT - 3 50,00 52,00 + j32,23

4.4.2.2- Chọn tiết diện dây dẫn

a Đoạn đường dây HT-3

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Vậy ta chọn dây AC-150 đảm bảo điều kiện phát nóng

b Đoạn đường dây 3-2

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng

c Chọn tiết diện dây dẫn của các đường dây còn lại

Tính toán chọn tiết diện dây dẫn của các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính toán ghi trong bảng 4-5

Bảng 4-5 Kết quả chọn dây dẫn các đường dây của mạng điện

ĐD (km)ℓ (MW)P (MVAr)Q I(A)max bt (mmFkt2)

Dây dẫntiêu chuẩn

Tra bảng B2, B3 và B4 phần phụ lục của giáo trình “Mạng lưới điện 1” và

áp dụng công thức (4-3) ta được kết quả các thông số của các đường dây

Kết quả tính toán các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện ở bảng 4-6

Bảng 4-6 Thông số các đường dây trong mạng điện

ĐD (km)ℓ tiêu chuẩnDây dẫn ro

X(Ω)

4.4.2.3- Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

a Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-3

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

b Tính tổn thất điện áp trên đường dây 3-2

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

= 10,06 % + 3,00 % = 13,06 %

c Tính tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại

Tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây trong bảng 4-7

Bảng 4-7 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

2

6

78

N§

1

43

50 km

HT

56,5km

Hình 4-4 Sơ đồ mạng điện của phương án 3

4.4.3.1-Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây

a Tính dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-7và NĐ-8

Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-7 là:

b Tính dòng công suất chạy trên các đường dây còn lại

Tính toán công suất đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính toán được ghi trong bảng 4-8

Bảng 4-8 Công suất trên các đường dây

a Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ-7

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng

b Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ-8

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-8 bằng:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng

c Chọn tiết diện dây dẫn của các đường dây còn lại

Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính toán chọn dây dẫn các đường dây của mạng điện trong bảng 4-9

Bảng 4-9 Kết quả chọn dây dẫn các đường dây của mạng điện

(km)

P(MW)

Q(MVAr)

Tra bảng B2, B3 và B4 phần phụ lục của giáo trình “Mạng lưới điện 1” và

áp dụng công thức (4-3) ta được kết quả các thông số của các đường dây

Kết quả tính toán các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện ở bảng 4-10

Bảng 4-10 Thông số các đường dây trong mạng điện

(km)

Dây dẫntiêu chuẩn

X(Ω)

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

b Tính tổn thất điện áp trên đường dây ND-8

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

c Tính tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại

Tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây trong bảng 4-11

Bảng 4-11 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ∆Ubt % ∆Usc % Đường dây ∆Ubt % ∆Usc %

2

6

78

N§

1

43

50 km

HT

56,5km

Hình 4-5 Sơ đồ mạng điện của phương án 4

4.4.4.1- Tính dòng công suất chạy trên các đường dây

a Tính dòng công suất chạy trên đường dây HT-3-2

Dòng công suất chạy trên đường dây HT-3-2 được tính toán tương tự như phương án 2

Dòng công suất chạy trên đoạn HT-3 là:

b Tính dòng công suất chạy trên các đường dây còn lại

Tính toán công suất đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1 và phương án 3 Kết quả tính toán được ghi trong bảng 4-12

Bảng 4-12 Công suất trên các đường dây

4.4.4.2- Chọn tiết diện dây dẫn

a Đoạn đường dây HT-3

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Vậy ta chọn dây AC-150 đảm bảo điều kiện phát nóng

b Đoạn đường dây 3-2

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Vậy ta chọn dây AC-70 đảm bảo điều kiện phát nóng

c Chọn tiết diện dây dẫn của các đường dây còn lại

Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1, kết quả tính toán trong bảng 4-13

Bảng 4-13 Kết quả chọn dây dẫn các đường dây của mạng điện

ĐD (km)ℓ (MW)P (MVAr)Q I(A)maxbt (mmFkt2)

Dây dẫntiêu chuẩn

Tra bảng B2, B3 và B4 phần phụ lục của giáo trình “Mạng lưới điện 1” và

áp dụng công thức (4-3) ta được kết quả các thông số của các đường dây

Kết quả tính toán các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện ở bảng 4-14

Bảng 4-14 Thông số các đường dây trong mạng điện

ĐD (km)ℓ tiêu chuẩnDây dẫn (Ω/km)ro (Ω/km)xo (S/km)bo.10-6 (Ω)R (Ω)X

4.4.4.3- Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

a Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-3

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

b Tính tổn thất điện áp trên đường dây 3-2

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

= 10,06 % + 3,00 % = 13,06 %

c Tính tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại

Tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự như trong phương án 1 và phương án 3 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây trong bảng 4-15

Bảng 4-15 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

50 km

HT

56,5km

50,99 km

50,99 km

50 km

50 km

Hình 4-6 Sơ đồ mạng điện của phương án 5

4.4.6.1- Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây

a Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng 3-2-HT

HT-Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn đường dây HT-3, 3-2, HT-2 là l1,

l2, l3 trên hình 4-7

Để xác định các dòng công suất ta 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 HT-3 là:

b Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây còn lại

Tính toán công suất đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trong phương án 1 Kết quả tính toán được ghi trong bảng 4-16

Bảng 4-16 Công suất trên các đoạn đường dây

4.4.6.2- Chọn tiết diện dây dẫn

a Chọn tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-3-2-HT

- Dòng điện chạy trên đoạn đường dây HT-3 bằng: