Đồ án tốt nghiệp hệ thống điện: Thiết kế lưới điện cho khu vực và trạm biến áp

Đồ án tốt nghiệp hệ thống điện: Thiết kế lưới điện cho khu vực và trạm biến áp PHẦN I : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC41.1.1.Phân tích nguồn điện51.1.2.Phụ tải51.2.Cân bằng công suất61.2.1. Cân bằng công suất tác dụng61.2.2. Cân bằng công suất phản kháng71.3. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn81.3.1. Chế độ phụ tải cực đại81.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu81.3.3. Chế độ sự cố9Bảng 12: Bảng tổng kết chế độ làm việc của nguồn92.1. Đề xuất các phương án nối dây10Bảng 21: Điện áp tính toán của phương án 1132.1.2.Phương án 214Bảng 22: Điện áp tính toán của phương án 2152.1.3. Phương án 316Bảng 23: Điện áp tính toán của phương án 3172.1.4.Phương án 4182.1.5. Phương án 520Bảng 25: Điện áp tính toán của phương án 521CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT – TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU223.1 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT223.1.1. Cơ sở lý thuyết lựa chọn dây dẫn theo 223.1.2. Kiểm tra điều kiện phát nóng233.1.3. Tính toán thông số đường dây233.1.4. Tính tổn thất điện áp .243.2. Tính toán cho các phương án253.2.1. Phương án 1253.2.2. Phương án 2303.2.3.Phương án 3333.2.4. Phương án 4363.2.5.Phương án 539CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU434.1 Cơ sở lý thuyết434.2. Áp dụng cho Phương án 1.444.3. Áp dụng cho Phương án 2.464.4.Áp dụng cho Phương án 3.474.5.Áp dụng cho Phương án 4.484.6.Áp dụng cho Phương án 5.49CHƯƠNG 5:LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN525.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp525.1.1. Chọn số lượng và công suất MBA trong các trạm tăng áp của nhà máy điện525.1.2. Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong các trạm hạ áp535.2. Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm545.2.1. Sơ đồ trạm của nhà máy nhiệt điện545.2.2. Sơ đồ nối điện cho các trạm trung gian555.2.3. Sơ đồ nối dây trạm biến áp giảm áp55CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN576.1. Chế độ phụ tải cực đại576.1.1. Đoạn đường dây HT1576.1.2. Tính chế độ của các đường dây HT1, HT2, HT6, ND7, ND10, ND5, ND9, ND4, ND3586.1.3. Đoạn đường dây HT8ND606.1.4. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống636.2 Chế độ phụ tải cực tiểu636.2.1.Đoạn đường dây HT1:636.2.2. Đường dây liên lạc HT8ND666.3. Chế độ sau sự cố696.3.1. Sự cố ngừng 1 mạch trên các đường dây từ nguồn đến phụ tải696.3.1.2. Tính toán cho các đường dây còn lại706.3.2. Sự cố ngừng 1 mạch đường dây giữa nhà máy và hệ thống.706.3.3. Sự cố ngừng 1 tổ máy phát77CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN80PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP807.1. Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại. chế độ cực tiểu và sau sự cố807.1.1. Chế độ phụ tải cực đại (Ucs = 121 kV)807.1.2. Chế độ phụ tải tiểu (Ucs = 115 kV)817.1.3. Chế độ sau sự cố837.1.3.4. Sự cố ngừng một mạch đường dây kép837.1.3.5. Sự cố ngừng 1 lộ trên đường dây HT8:837.1.3.7. Sự cố ngừng 1 lộ trên đường dây NM9:837.2. Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm847.2.1.1. Chọn đầu phân áp cho MBA có đầu phân áp cố định877.2.1.2. Chọn đầu phân áp cho MBA có điều áp dưới tải88CHƯƠNG 8:TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN908.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện908.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện908.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện918.4.Tính chi phí và giá thành928.4.1. Chi phí vận hành hàng năm928.4.2. Chi phí tính toán hàng năm928.4.3. Giá thành truyền tải điện năng92PHẦN II : THIẾT KẾ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY94CHƯƠNG 9 : THIẾT KẾ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP 22 kV949.1.Sơ đồ địa lý thiết kế đường dây949.2.Các số liệu phục vụ tính toán949.3.Lựa chọn và tính toán các phần tử của đường dây979.3.1.Lựa chọn các phần tử979.3.2.Sức kéo và độ võng của dây trong khoảng cột999.3.3.Kiểm tra khoảng cách an toàn1019.3.4.Kiểm tra độ uốn của cột trung gian1029.3.5.Kiểm tra độ uốn của cột cuối1039.3.6.Thiết kế móng dây néo1049.3.7.Kiểm tra móng cột cuối106DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO107

NHẬN XÉT

( Của giảng viên hướng dẫn)

MỤC LỤC

PHẦN I : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC 4

1.1.1.Phân tích nguồn điện 5

1.1.2.Phụ tải 5

1.2 Cân bằng công suất 6

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 6

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 7

1.3 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 8

1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 8

1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 8

1.3.3 Chế độ sự cố 9

Bảng 1-2: Bảng tổng kết chế độ làm việc của nguồn 9

2.1 Đề xuất các phương án nối dây 10

Bảng 2-1: Điện áp tính toán của phương án 1 13

2.1.2.Phương án 2 14

Bảng 2-2: Điện áp tính toán của phương án 2 15

2.1.3 Phương án 3 16

Bảng 2-3: Điện áp tính toán của phương án 3 17

2.1.4 Phương án 4 18

2.1.5 Phương án 5 20

Bảng 2-5: Điện áp tính toán của phương án 5 21

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT – TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 22

3.1 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 22

3.1.1 Cơ sở lý thuyết lựa chọn dây dẫn theo Jkt 22

3.1.2 Kiểm tra điều kiện phát nóng 23

3.1.3 Tính toán thông số đường dây 23

3.1.4 Tính tổn thất điện áp 24

3.2 Tính toán cho các phương án 25

3.2.1 Phương án 1 25

3.2.2 Phương án 2 30

3.2.3 Phương án 3 33

3.2.4 Phương án 4 36

3.2.5.Phương án 5 39

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 43

4.1 Cơ sở lý thuyết 43

4.2 Áp dụng cho Phương án 1 44

4.3 Áp dụng cho Phương án 2 46

4.4.Áp dụng cho Phương án 3 47

4.5.Áp dụng cho Phương án 4 48

4.6.Áp dụng cho Phương án 5 49

CHƯƠNG 5:LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 52

5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp 52

5.1.1 Chọn số lượng và công suất MBA trong các trạm tăng áp của nhà máy điện

52

5.1.2 Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong các trạm hạ áp 53

5.2 Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm 54

5.2.1 Sơ đồ trạm của nhà máy nhiệt điện 54

5.2.2 Sơ đồ nối điện cho các trạm trung gian 55

5.2.3 Sơ đồ nối dây trạm biến áp giảm áp 55

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 57

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 57

6.1.1 Đoạn đường dây HT-1 57

6.1.2 Tính chế độ của các đường dây HT-1, HT-2, HT-6, ND-7, ND-10, ND-5, ND-9, ND-4, ND-3 58

6.1.3 Đoạn đường dây HT-8-ND 60

6.1.4 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 63

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 63

6.2.1.Đoạn đường dây HT-1: 63

6.2.2 Đường dây liên lạc HT-8-ND 66

6.3 Chế độ sau sự cố 69

6.3.1 Sự cố ngừng 1 mạch trên các đường dây từ nguồn đến phụ tải 69

6.3.1.2 Tính toán cho các đường dây còn lại 70

6.3.2 Sự cố ngừng 1 mạch đường dây giữa nhà máy và hệ thống 70

6.3.3 Sự cố ngừng 1 tổ máy phát 77

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN 80

PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 80

7.1 Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại chế độ cực tiểu và sau sự cố 80

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (U cs = 121 kV) 80

7.1.2 Chế độ phụ tải tiểu (U cs = 115 kV) 81

7.1.3 Chế độ sau sự cố 83

7.1.3.4 Sự cố ngừng một mạch đường dây kép 83

7.1.3.5 Sự cố ngừng 1 lộ trên đường dây HT-8: 83

7.1.3.7 Sự cố ngừng 1 lộ trên đường dây NM-9: 83

7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 84

7.2.1.1 Chọn đầu phân áp cho MBA có đầu phân áp cố định 87

7.2.1.2 Chọn đầu phân áp cho MBA có điều áp dưới tải 88

CHƯƠNG 8:TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 90

8.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 90

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 90

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 91

8.4.Tính chi phí và giá thành 92

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 92

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 92

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 92

PHẦN II : THIẾT KẾ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY 94

CHƯƠNG 9 : THIẾT KẾ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP 22 kV 94

9.1.Sơ đồ địa lý thiết kế đường dây 94

9.2.Các số liệu phục vụ tính toán 94

9.3.Lựa chọn và tính toán các phần tử của đường dây 97

9.3.1.Lựa chọn các phần tử 97

9.3.2.Sức kéo và độ võng của dây trong khoảng cột 99

9.3.3.Kiểm tra khoảng cách an toàn 101

9.3.4.Kiểm tra độ uốn của cột trung gian 102

9.3.5.Kiểm tra độ uốn của cột cuối 103

9.3.6.Thiết kế móng dây néo 104

9.3.7.Kiểm tra móng cột cuối 106

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Bảng tính toán phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu 6

Bảng 1-2: Bảng tổng kết chế độ làm việc của nguồn 9

Bảng 2-1: Điện áp tính toán của phương án 1 13

Bảng 2-2: Điện áp tính toán của phương án 2 15

Bảng 2-3: Điện áp tính toán của phương án 3 17

Bảng 2-5: Điện áp tính toán của phương án 5 21

Bảng 3-1 : Bảng chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 26

Bảng 3-2 : Bảng tính toán đường dây theo điều kiện phát nóng phương án 1 27

Bảng 3-3 : Bảng thông số đường dây phương án 1 28

Bảng 3-5 : Bảng tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 30

Bảng 3-6 : Bảng thông số đường dây dẫn phương án 2 31

Bảng 3-10 : Bảng thông số đường dây dẫn phương án 3 34

Bảng 3-12 : Bảng điều kiện tổn thất điện áp cho phương án 3 35

Bảng 3-14 : Bảng thông số đường dây của phương án 4 37

Bảng 3-16: Bảng điều kiện tổn thất điện áp cho phương án 4 38

Bảng 3-17 : Bảng tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 5 39

Bảng 3-18 : Bảng thông số đường dây phương án 5 40

Bảng 4-1 : Tổn thất công suất tác dụng của phương án 1 45

Bảng 4-2 Tính toán vốn đầu tư phương án 1 46

Bảng 4-4 Tính toán vốn đầu tư phương án 2 47

Bảng 4-6 : Tính toán vốn đầu tư phương án 3 48

Bảng 4-6: Tổn thất công suất tác dụng của phương án 4 48

Bảng 4-7 : Tính toán vốn đầu tư phương án 4 49

Bảng 4-7 Tính toán vốn đầu tư phương án 5 50

Bảng 5- 2: Bảng chọn máy biến áp hạ áp cho các trạm 53

Bảng 5-3: Các thông số của máy biến áp hạ áp 54

Bảng 5- 4: Số liệu về khoảng cách, công suất giới hạn và loại sơ đồ 56

Bảng 6-1: Thông số của các đường dây trong các sơ đồ thay thế chế độ phụ tải cực đại 59

Bảng 6-2:Dòng công suất và tổn thất trong các máy biến áp chế độ phụ tải cực đại 59

Bảng 6-3:Dòng công suất và tổn thất trên các đường dây chế độ phụ tải cực đại 60

Bảng 6-4 Dòng công suất và tổn thất trong các máy biến áp chế độ cực tiểu 65

Bảng 5- 6: Dòng công suất và tổn thất trên các đường dây ở chế độ sau sự cố 70

Bảng 7-1: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ max 81

Bảng 7-2: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ min 82

Bảng 7-3: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ sự cố 83

Bảng 7-4: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ sự cố 83

Bảng 7-5: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ sự cố 83

Bảng 7-6: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ sự cố 83

Bảng 7-7:Tông hợp giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ sự cố 84

Bảng 7-8 Thông số điều chỉnh của MBA không điều chỉnh dưới tải 84

Bảng 7-9 Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 85

Bảng 7-10: Điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp 86

Bảng 7-11: Tính toán chọn điện áp điều chỉnh ở chế độ cực đại 89

Bảng 7-12: Tính toán chọn điện áp điều chỉnh ở chế độ cực tiểu 89

Bảng 7-13: Tính toán chọn điện áp điều chỉnh ở chế độ sau sự cố 89

Bảng 9-1 Phân loại đường dây trên không 95

Bảng 9-2 Số liệu vùng khí hậu III 95

Bảng 9-3 Số liệu về dây AC-35 97

Bảng 9-5 Thông số kỹ thuật cột bê tông lý tâm của nhà máy Bê Tông Đông Anh 97

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: LÊ XUÂN THÀNH

Lớp: Đ6H3 Ngành: Hệ thống điện

Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Thuận

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

1,Dữ liệu nguồn điện

Nhà máy nhiệt điện:

a.Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 4X60 MW Hệ số công suất: 0,8

Điện áp định mức: 10,5 kV

b.Hệ thống: Công suất vô cùng lớn Hệ số côngsuất: 0,85

2,Dữ liệu phụ tải điện:

Công suất cực tiểu (MW) Bằng 80% công suất cực đại

Thời gian sử dụng công suất lớn

Điện áp định mức phía hạ áp

Sơ đồ bố trí nguồn điện và phụ tải

1 2

3

4 7

hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại và có phương thức vận hành tối ưunhưng đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật cũng như kinh tế Vì vậy, việc thiết kế, xâydựng và vận hành hệ thống điện luôn được đề cao Việc thiết kế mạng lưới điện phảiđạt được những yêu cầu về kỹ thuật cũng như giảm được vốn đầu tư trong phạm vicho phép là vô cùng quan trọng đối với nền kinh tế của nước ta hiện nay Xuất phát

từ những yêu cầu đó, em được giao nhiệm vụ làm đồ án: “Thiết kế lưới điện cho khu vực và trạm biến áp”

Trong quá trình làm đồ án , với sự gắng sức và nỗ lực bản thân đồng thời sựgiúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Hệ Thống Điện Đặc biệt là sự chỉ bảo tậntình của giáo viên hướng dẫn thầy giáo Th.S Nguyễn Đức Thuận , em đã hoàn thành

đồ án tốt nghiệp Do vốn kiến thức còn hạn chế , bên cạnh đó là vốn kinh nghiệnthực tế tích lũy còn ít ỏi nên trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi những khiếmkhuyết Nên em rất mong được sự nhận xét và góp ý của thầy cô để đồ án của bảnthân em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hệ Thống Điện dãtận tình giúp đỡ , chỉ bảo em trong quá trình học tại trường Đặc biệt em xin bày tỏlòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Th.S Nguyễn Đức Thuận, đã hướng dẫn nhiệt tìnhgiúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 23 tháng 10 năm 2015

Sinh viên

Lê Xuân Thành

PHẦN I : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC

CHƯƠNG 1:

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ XÁC ĐỊNH SƠ BỘ

CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN

1.1 Phân tích nguồn và phụ tải

1.1.1.Phân tích nguồn điện

Trong Hệ Thống Điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy nhiệt điện

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn

Hệ số công suất trên thanh góp của hệ thống cosφđm= 0,85

Để đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vậnhành ta cần phải cho liên hệ giữa Hệ Thống và nhà máy điện để có thể trao đổi côngsuất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết Mặt khác, vì hệ thống có công suất vôcùng lớn nên chọn HT là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp

Nhà máy nhiệt điện có 4 tổ máy, công suất định mức của mỗi tổ máy là

Pđm= 60 MW.Như vậy tổng công suất định mức của NĐ bằng 4.60= 240

MW Hệ số công suất cosφđm= 0,8; Uđm đầu cực = 10,5kV

1.1.2.Phụ tải

Trong Hệ Thống Điện thiết kế có 10 phụ tải trong đó có 8 phụ tải loại I và 2 phụ tảiloại III như sau :

-Hệ số công suất cosφ = 0,9

-Phụ tải loại I là các phụ tải : 1,3,4,5,6,7,9,10

-Phụ tải loại III là các phụ tải : 2,8

-Tổng công suất khi phụ tải đạt cực đại là : 301(MW )

-Điện áp phía hạ áp là : 22kV

-Phụ tải cực tiểu bằng 80% công suất cực đại

Sau đây là các công thức tính phụ tải tiêu thụ như :

PT (MW)Pmax Tagφ (MVAr)Qmax Pmin (MW) (MVAr)Qmin

1.2 Cân bằng công suất

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đaiđối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

Trong đó:

P tt là công suất tiêu thụ trong mạnh điện

P NĐ: tổng công suất tác dụng nhà máy nhiệt điện

P HT: công suất tác dụng lấy từ hệ thống

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

∑P max: tổng công suất tác dụng của các phụ tải ở chế độ cực đại

∑∆P: tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy

P td: công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% công suấtphát của nhà máy

P dt: công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy

định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn

Vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên Pdt = 0

Tổng công suất của các phụ tải ở chế độ cực đại được xác định từ bảng 1-1:

∑Pmax= 301 (MW)Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện :

∑∆P= 5%∑Pmax= 0,05.301 = 15,05 (MW)Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện :

Ptd= 10%Pđm = 0,1.240 =24(MW)

Vậy công suất tiêu thụ trong mạng điện:

Ptt= 301+15,05+24 =340,05(MW)Tổng công suất do nhiệt điện phát ra là:

PNĐ= Pkt = 240(MW)Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại Hệ Thống cần cung cấp công suất cho các phụtải bằng:

PHT=Ptt–PNĐ =340,05-240 = 100,05(MW)

1.2.2 Cân b ng công su t ph n ằng công suất phản ất phản ản kháng

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

Qtt = QF+QHT = mQmax+Qb+QL-QC+Qtd+Qdt (1-5)

Trong đó:

-m: hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại

-QF: tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra

QL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây trong mạng điện

QC: tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra

QB: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp

-Qtd: Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

-Qdt: Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể

lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình (1-5)

Tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra bằng:

Qb=15%Qmax=0,15.145,68=21,85 (MWAr)Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện :

Qtt=145,68 +21,85 +21,12 =188,65 (MWAr)Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhiệt điện có thể phát ra

Ta có công suất yêu cầu của phụ tải:

∑Pyc= ∑Ppt max+∑∆P = 301+15,05 = 316,05(MW)Công suất phát của nhà máy nhiệt điện là:

PHT=∑Pyc-PNĐ = 316,05-183,6 = 132,45(MW)

1.3.2 Ch đ ph t i c c ế độ làm việc của ộ chế độ làm việc của ụ tải cực ản ực ti u ểu

Công suất yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực tiểu :

∑Pyc= ∑Ppt min+∑∆P = 240,8+0,05.240,8 = 252,84 (MW)Nhà máy nhiệt điện vận hành với 4 tổ máy thì công suất phát kinh tế là:

Pkt  0, 7.Pdm = 0, 7.240  168 (MW )Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:

PNĐ= Pkt-Ptd = 168-0,1.168 = 151,2 (MW)

QNĐ = Qkt - Qtd= 168.0,75-16,8.0,88 = 111,22 (MVAr)Công suất hệ thống phát lên lưới là :

PHT= ∑Pyc-PNĐ = 252,84-151,2= 101,64 (MW)

1.3.3 Ch đ s ế độ làm việc của ộ chế độ làm việc của ực cố

Xét trường hợp sự cố ngừng 1 tổ máy thỏa mãn trong chế độ tải cực đại và các máycòn lại sẽ phát với 100%

Tổng công suất yêu cầu của phụ tải là:

∑Pyc= ∑Ppt +∑∆P = 301+15,05 = 316,05 (MW)Công suất định mức nên công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt

điện

Pkt= Pđm= 3.60= 180 (MW)Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là :

PNĐ= Pkt-Ptd = 180-0,1.180 = 162 (MW)

QNĐ = Qkt - Qtd = 180.0,62-18.0,88 = 95,76 (MVAr)Công suất hệ thống phát lên lưới là:

PHT= ∑Pyc-PNĐ = 316,05-162 = 154,05 (MW)

Từ các kết quả trên ta có bảng tổng kết sơ bộ chế độ làm việc của nguồn:

B ng 1 ản -2: B ng t ng k t ch đ làm vi c c a ản ổng kết chế độ làm việc của ế độ làm việc của ế độ làm việc của ộ chế độ làm việc của ệc của ủa ngu n ồn

Chế độ vận hành Nhà máy nhiệt điện Hệ thống

CHƯƠNG 2 :

ĐỀ XUẤT CÁC 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 antoàn và liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu nàyngười ta phải tìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thờiđảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượngcao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điệnthiết kế, trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về độ tincậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trongmạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp điện cho các hộtiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng Các hộ tiêu thụloại 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 lướiđiện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trêncác chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từngnhóm Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên tổng hợp cácphương án tối ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện

Mạng hình tia

 Ưu điểm: đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản; các phụ tảikhông liên quan đến nhau, khi có sự cố trên một đường dây khác, thuận tiện khiphát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có

 Nhược điểm : độ tin cậy cung cấp điện thấp,khảo sát thiết kế thi công mấtnhiều thời gian và tốn nhiều chi phí

Mạng điện 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: bố trí bảo vệ rơle và thiết bị tự động hóa phức tạp, khi xảy ra

sự cố thì tổn thất lưới cao, nhất là nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn

*Lưạ chọn cấp điện áp định mức:

- Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện

- Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố:công suất của phụ tải,chiều dài đường dây

- Điện áp tính toán của đường dây được xác định bằng công thức sau

4,34 16.

Trong đó:

- Li: khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i , (km)

- Pnhi : công suất truyền tải đoạn đường dây thứ I , (MW)

- Ui: điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i , (kV)

2.1.1 Phương án 1

1 2

3

4 7

1 Phân bố công suất trên đường dây

Tính toán cho đường dây liên lạc HT-8-NĐ:

PNĐ- 8 = PF – Ptd – PN -∆PN

PF: tổng công suất phát kinh

tế của nhà máy NĐ

Ptd: công suất tự dùng trong nhà máy điện

PN: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ

B ng 2-1: Đi n áp tính toán c a ph ản ệc của ủa ươ bộ chế độ làm việc của ng án 1

Đường dây Pmax (MW) L (Km) Số lộ Utt ( kV) Udm (kV)

Với đường dây ND-8 trong tính toán có điện áp nhỏ Nhưng các đường dây

trên đều thoải mãn với cấp điện áp Vì vậy để thuận tiện và kinh tế nên ta chọn cấpđiện áp 110kV là hợp lí

2.1.2.Ph ươ bộ chế độ làm việc của ng án 2

1 2

3

4 7

90km

1 Phân bố công suất chạy trên đường dây

Công suất toàn phần chạy trên đường dây HT-1 là:

Công suất toàn phần chạy trên đường dây ND-10 là:

2.1.3 Phương án 3

1 2

3

4 7

40km

1 Phân bố công suất chạy trên đường dây

Công suất toàn phần chạy trên đường dây HT-1

Công suất toàn phần chạy trên đường dây HT-8 là:

2.1.4. Phương án 4

1 2

3

4 7

1 Phân bố công suất chạy trên đường dây

Công suất toàn phần chạy trên đường dây HT-1 là:

2.1.5 Phương án 5

1 2

3

4 7

41,23km 40km

1 Phân bố công suất chạy trên đường dây

Công suất toàn phần chạy trên đường dây HT-6 là:

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT – TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH

TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

3.1 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

Các mạng điện 110kV được truyền tải chủ yếu bằng các đường dây trên không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép AC

Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đạiđược tính theo công thức:

max max max max

I : dòng điện qua dây dẫn ở chế dộ cực đại, A

- Smax: công suất chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại (kVA)

- n: số đường dây trên một lộ

kt

I F J

 (3-2)

Trong đó :

- max

lv

I :dòng điện qua dây dẫn ở chế dộ cực đại, (A)

-Smax: công suất chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại ,(kVA)

-n: số đường dây trên một lộ

I F J



Trong đó :

-Ftt: tiết diện dây dẫn tính toán ( mm2)

- Imaxlv : dòng điện qua dây dẫn ở chế dộ cực đại ( A).

- Jkt: mật độ dòng điện kinh tế (A/ mm2) - Theo như đề bài Tmax = 4700 (h)

và loại dây dẫn dây AC tra tài liệu [1] ta có Jkt=1,1 (A/mm2).

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên tiến hành chọn tiết diệntiêu chuẩn và kiểm tra các điều kiện về tổn thất vầng quang, độ bền cơ của đườngdây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ làm việc bình thường , sự cố

3.1.2 Ki m tra đi u ki n phát ểu ều kiện phát ệc của nóng

Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhômlõi thép cần phải có tiết diên F  70mm2

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

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

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

-k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ với k1 = 0,88

- k2: hiệu chỉnh theo hiệu ứng gần với k2 = 1

3.1.3 Tính toán thông số đường dây

Các thông số đường dây được tính toán theo công thức sau :

- R: Giá trị điện trở của đường dây (  )

- X: Giá trị điện kháng của đường dây (  )

- B: Giá trị dung dẫn của đường dây (  )

-n : Số lộ

-r x0, 0 : Là điện trở tác dụng và điện kháng cảm trên một đơn vị đường dây

U bti%: Tổn thất điện áp phần trăm ở chế độ bình thường.

U sci%: Tổn thất điện áp phần trăm ở chế độ sự cố

Pimax,Qimax: Công suất chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại

Ri,Xi : Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i

Chỉ tiêu tổn thất điện áp :

+ Tổn thất điện áp lúc bình thường U btcp% 15% 

+ Tổn thất điện áp lúc sự cố U sccp% 20%

Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện :

Lúc bình thường: Ubti %  Ubtcp %

Lúc sự cố: Usci %  Usccp %

3.2 Tính toán cho các phương án

3.2.1 Phương án 1

1 2

3

4 7

 Lựa chọn dây dẫn theo Jkt

Xét đoạn đường dây liên lạc HT-8-ND :

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại của đươmg dây HT-8 và ND-8:

Vậy ta sẽ chọn dây AC-95 cho đường dây HT – 8, chọn dây AC -70 cho đường dây

ND – 8

Tính toán tương tự như đường dây trên ta có thông số đường dây như sau

B ng 3-1 : B ng ch n ti t di n dây d n ph ản ản ọn tiết diện dây dẫn phương án ế độ làm việc của ệc của ẫn phương án ươ bộ chế độ làm việc của ng án 1

Fkt(mm2)

Với đường dây ND-8 có Fkt tế nhỏ nhưng do cấp điện áp 110kV thì tiết diện

tối thiểu để hạn chế phát sinh vầng quang là 70 mm2 nên ta vẫn chọn dây AC-70

*Điều kiện phát nóng:

Khi bình thường với phụ tải max ta có: I lvNDmax8 12,68( )A

+ Dây AC-70 đặt ngoài trời có Icp = 265 (A)

Ta thấy I lvNDmax8< I cp

+ Dây AC- 95 đặt ngoài trời có Icp = 330 A

Ta thấy I lvHTmax8=94,32(A) < Icp

Khi sự cố đường dây HT-8-NĐ sẽ xảy ra 1 trong 2 trường hợp sau:

I =188,64<k1.k2.Icp=290,4 (A)

max 8

scND

I =25,36<k1.k2.Icp=233,2 (A)

Như vậy đã thỏa mãn điều kiện trên

Xét TH2 : Ngừng 1 tổ máy phát điện

Khi có sự cố ngừng 1 tổ máy phát thì 3 tổ máy phát còn lại phát 100% công suất Do

đó tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện bằng:

PF = 3.60 = 180 (MW)Công suất tự dùng nhà máy bằng :

Tính toán tương tự như trên ta có bảng số liệu sau:

B ng 3-2 : B ng tính toán đ ản ản ường dây theo điều kiện phát nóng phương án ng dây theo đi u ki n phát nóng ph ều kiện phát ệc của ươ bộ chế độ làm việc của ng án 1

Như vậy nhìn bảng ta có thể thấy các đường dây thỏa mãn điều kiện phát nóng

Ta đi xét đường dây HT-1

Thông số đường dây AC-95 như sau :

r0 = 0,33(Ω/km); xo = 0,43 (Ω/km)

Đường dây HT-1 : dài 44,72 km nên ta có :

RHT-1 = 0,5 x 0,33 x 44,72 = 7,38 ( Ω)

XHT-1 =0,5 x 0,43x 44,72 = 9,61 ( Ω)Tính toán tương tự ta có bảng:

B ng ản 3-3 : Bảng thông số đường dây phương án 1

Đườn

g dây Loạidây Số lộ (Km)L r

0 ( ) x0 ( b0 (S) R( ) X( ) B/2(S)HT-1 AC-95 2 44,72 0,33 0,43 2,65 7,38 9,61 1,19HT-2 AC-

HT-6 AC-95 2 44,72 0,33 0,43 2,65 7,38 9,61 1,19HT-8 AC-95 2 82,46 0,33 0,43 2,65 13,61 17,73 2,19ND-3 AC-70 2 63,25 0,46 0,44 2,58 14,55 13,92 1,63ND-4 AC-95 2 56,57 0,33 0,43 2,65 9,33 12,16 1,50ND-5 AC-

ND-7 AC-185 1 36,06 0,17 0,41 2,83 6,13 14,78 0,51

ND-8 AC-70 2 53,85 0,46 0,44 2,58 12,39 11,85 1,39ND-9 AC-70 2 41,23 0,46 0,44 2,58 9,48 9,07 1,06ND-

10 AC-95 2 36,06 0,33 0,43 2,65 5,95 7,75 0,96

Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường trên đường dây HT-1 là :

ΔUUHT-1sc %=2×ΔUΔUUN-1bt %= 2.2,68 %= 5,36 %< ΔUUcpsc % = 20%

Do đó đường dây HT-1 thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật

Tính toán tương tự như trên ta có bảng số liệu sau:

Đường dây UN-i-bt % Ubtcp % UN-i-sc % Uscsp %

3.2.2 Phương án 2

1 2

3

4 7

B ng 3-5 : B ng tính toán l a ch n ti t di n dây d n ph ản ản ực ọn tiết diện dây dẫn phương án ế độ làm việc của ệc của ẫn phương án ươ bộ chế độ làm việc của ng án 2

Như vậy nhìn vào bảng ta có thể thấy các đường dây thỏa mãn điều kiện

Bảng 3-6 : Bảng thông số đường dây dẫn phương án 2

ND-4 AC-95 2 56,57 0,33 0,43 2,65 9,33 12,16 1,50

ND-3 AC-185 2 63,25 0,17 0,41 2,83 5,38 12,97 1,79ND-8 AC-70 2 53,85 0,46 0,44 2,58 12,39 11,85 1,393_7 ACO-240 1 90 0,131 0,401 2,85 11,79 36,09 1,28

Tính toán tương tự như trên ta có bảng số liệu sau:

Bảng 3-7 : Bảng tính toán đường dây theo điều kiện phát nóng phương án 2

Đường dây (MVA)Smax Số lộ Ilv(A) Icp (A) Isc (A)

Như vậy phương án 2 thỏa mãn điều kiện phát nóng.

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

Bảng 3-8 : Bảng điều kiện tổn thất điện áp cho phương án 2

Như vậy ta có thể thấy rằng phương án 2 thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật

3.2.3. Phương án 3

1 2

3

4 7

40km

Tính toán tương tự như phương án trên ta có bảng số liệu sau:

Bảng 3-9 : Bảng tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 3

Đường

dây (MVA)Smax Số lộ Ilv (A) (mmFkt2) (mmFtc2) Icp (A) Kết luận

Như vậy nhìn bảng ta có thể thấy các đường dây thỏa mãn điều kiện phát nóng

B/2(S)HT-1 AC-185 2 44,72 0,17 0,41 2,83 3,80 9,17 1,27HT-6 AC-95 2 44,72 0,43 0,43 2,65 9,61 9,61 1,19HT-8 AC-95 2 82,46 0,43 0,43 2,65 17,73 17,73 2,19

ND-3

ND-4 AC-95 2 56,57 0,43 0,43 2,65 12,16 12,16 1,50ND-5 AC-95 2 41,23 0,43 0,43 2,65 8,86 8,86 1,09ND-7 AC-185 1 36,06 0,17 0,41 2,83 6,13 14,78 0,51ND-8 AC-70 2 53,85 0,46 0,44 2,58 12,39 11,85 1,39ND-9 AC-