Thiết kế lưới điện

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn Chương 1 CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 1.1.PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 9 phụ tải

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Chương 1 CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.1.PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 9 phụ tải Nà máy nhiệt điện I gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất

suất Cosử=0,85 điện áp phát định mức là 10,5 KV

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra

có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện

Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phong nóng

Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính

đều là hộ loại 1, các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc vạch các phương án nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho phụ tải nố liền giữa hai nhà máy

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính chất của các phụ tải, tạo ra phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của các hộ phụ tải

máy nhiệt điện cũng như vị trí đặt của phụ tải ta thấy rằng:

tiếp với nhà máy, phụ tải ở xa có thể nối liên thông từ phụ tải khác đến

- Phụ tải số 3 nằm giữa hai nhà máy nên đường dây liên lạc giữa hai nhà máy nhiệt điện có thể thông qua phụ tải này, do nhà máy I cung

1.2.CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT

song từ hai thanh cái độc lập của nhà máy, hoặc trạm trung gian, hoặc bằng hai đường dây mạch vòng kín từ trạm trung gian và phụ tải khác sang, qua máy cắt tổng, máy cắt liên lạc, máy cắt đường dây

Đường dây liên lạc giữa hai nhà máy thiết kế bằng hai đường song song, cấp điện cho phụ tải số 3 nằm giữa hai nhà máy

Chọn loại đường dây đi trên không (ĐDK) Dây dẫn loại AC để tạo

độ bền cơ học và cột bê tông li tâm cốt thép, xà, sứ do việt nam sản xuất

Để đảm bảo cấp điện liên tục các trạm trung gian cấp điện cho phụ tải đều dùng hai máy biến áp, thanh cái độc lập qua máy cắt liên lạc

1.3.LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CHO MẠNG ĐIỆN

Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần chuyền tải và độ dài tải điện mà

ta chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất

Nên công suất chuyên tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi hơn, vì rằng giảm được đáng kể lượng công suất tổn thất trên đường dây và trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho cách điện đường dây và máy biến áp cũng tăng Do vậy ta cần cân nhắc kỹ lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất cho mạng điện

ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo công thức kinh nghiệm của Still (Mỹ) sau :

- P là công suất đường dây cần chuyền tải (MW)

- L là khoảng cách cần chuyền tải công suất

Ta tính toán điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp chuyên tải chung cho toàn mạng Chọn cấp điện áp định mức của lưới điện tính cho từng nhánh, tính từ nhà máy điện gần nhất đến nút tải

Kết quả cho bởi bảng sau:

Tuyến

đường dây

Chiều dài L (Km)

Công suất P (MW)

Điện áp tính toán (Kv)

Điện áp chọn (Kv)

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Chương 2 CÂN BĂNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TÍNH BÙ CƯỠNG BỨC CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

2.1.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các hộ 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 ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không Từ đó sinh 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

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

của một tổ máy lớn nhất trong mạng điện Vậy nguồn có đủ khả năng cung cấp công suất tác dụng cho phụ tải

2.2.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau:

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Kết luận :Vậy không cần đặt thêm thiết bị bù CSPK vì đã có

QHT + ΣQF > ΣQ YC

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Chương 3 THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN

3.1.DỰ KIẾN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN

Để đảm bảo việc cấp điện cho phụ tải được an toàn, và ổn định ta

dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện trong các điều kiện làm việc khác nhau Cụ thể được xét như sau:

Giả sử nhà máy 1 phát lên lưới 80% công suất, ta có :

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy 2 chiếm

%3,75

Lượng tự dùng của nhà máy 2 là :

chế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên cắt bớt một số tổ máy Giả sử cắt bớt ở NN1 3 tổ máy, tổ máy còn lại phát với 60% công suất định mức

Suy ra, công suất phát của nhà máy 1 là:

Giả thiết rằng nhà máy nhiệt điện 1 bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó

3 tổ máy còn lại phát với 85% công suất định mức

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

- Chiếm 96,2 % công suất đặt

3.2.THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN

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 mạng 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 cần 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 thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau đây :

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

- Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện 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 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 nhận thấy: cả 9 phụ tải đều là hộ loại I, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao Do đó phải

sử dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, mạch vòng

thường mạng khu vực cần hệ thống cung cấp 144,6MW, nên bố trí các phụ tải gần hệ thống sẽ được cung cấp điện từ hệ thống (phụ tải 4,5,6)

Để có sự liên kết giữa nhà máy làm việc trong hệ thống điện thì phải có sự liên lạc giữa nhà máy và hệ thống Khi phân tích nguồn và phụ tải có phụ tải 3 nằm tương đối giữa nhà máy và hệ thống nên sử dụng mạch đường dây NĐ-3-HT để liên kết nhà máy với hệ thống

Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

PHƯƠNG ÁN 3

PHƯƠNG ÁN 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

PHƯƠNG ÁN 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

3.3.SO SÁNH SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔMEN PHỤ TẢI

Khối lượng kim loại màu dùng cho mạng điện có thể được tính theo công thức sau:

kt

l

P.Cos.U.J

3

= a.∑P m l m

ϕCos.U.J

3kt

3.3.2 Kết quả tính toán :

Từ công thức chung trên thay số ta dễ dàng tính toán được khối lượng kim loại màu cho từng phương án (10 phương án kể trên), kết quả tính toán được em tổng kết ở bảng sau :

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Từ bảng tổng kết trên ta thấy rằng, các phương án 1,2,3,4,10 có khối lượng kim loại màu tính sơ bộ là ít hơn cả Chính vì vậy, ta chọn 5 phương án này để tính toán kỹ thuật ở phần tiếp theo

3.4.TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Sau khi sơ bộ so sánh các phương án bằng phương pháp mômen phụ tải PL, ta đã lựa chọn được 5 phương án (1,2,3,4 và 10) để tính toán

và so sánh về mặt kỹ thuật

Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trên

đó kiểm tra lại điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang

Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau :

J

I F

kt max

tt =

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

max (A)

Theo phụ lục 3.1 trang 72 - Sách mạng và hệ thống điện (TG:

10 U 3 n

Q P U 3 n

S

2 max

2 max max

max lv

X.QR.P

Với: P,Q- công suất tác dụng và phản kháng chạy trên các lộ

n- Số mạch trên một đường dây

Điều kiện để phương án được chấp nhận Do các phụ tải đều là hộ loại I nên dùng máy biến áp điều áp dưới tải:

−

≤ Δ

% 25 20

% U

% 15 10

% U

max sc

max bt

Để tránh tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việc bình thường

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

♠ Lộ dây liên lạc giữa hai nhà máy:

Trong chế độ phụ tải cực đại, nhà máy điện NĐ1 phát 87% công suất định mức, tức là :

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy I là :

MVAr9159,96197,0.16tg

.P

QQQ

3

= 5,326 MVAr Công suất truyền tải trên đường dây NĐ2-3 là :

Ta có công suất biểu kiến trên đoạn đường dây I-3 là :

3 1

2 3

Dòng làm việc lớn nhất chạy trong dây dẫn nối giữa NĐ1 và 3 là :

A65,3410.110.3.2

202,13U.3.n

I F

kt

max

0.1

65,34

đảm bảo điều kiện tổn thất vầng quang thì ta chọn tiết diện tiêu chuẩn là

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

♠ Tính toán tương tự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng kết sau:

3.4.1.2.Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Đối với đường dây kép chỉ cấp cho phụ tải ta xét sự cố là bị cắt một mạch đường dây khi phụ tải cực đại, khi đó dòng chạy trên đường dây còn lại sẽ tăng gấp đôi

đoạn I -1 thoả mãn điều kiện phát nóng

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

♠ Tính tương tự cho các đoạn đường dây còn lại ta có bảng kết quả :

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

3.4.1.3.Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp :

Ta có bảng thông số của các đoạn đường dây ứng với tiết diện đã chọn như sau :

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

♠ Lộ dây I-1:

Tổn thất khi vận hành bình thường

% 74 , 3

% 100 110

388 , 9 97 , 17 767 , 9 29

% 100 U

X Q R

P

%

dm

1 tdI 1 I 1 tdI 1 I 1

−

Khi sự cố đứt một mạch đường dây lúc phụ tải cực đại tổn thất điện

♠ Đối với đường dây liên lạc ta có :

- Sự cố đứt một mạch đường dây

%64,2

%100110

326,5.32,1708,12.8,18.2

%

ΔUscddII-3% = 6,31%

Tương tự cho các phụ tải khác ta có bảng sau

−

≤ Δ

% 25 20

% U

% 15 10

% U

max sc max bt

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

được kết quả tổng kết cho ở bảng sau:

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn

Khoa ®iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp - L−íi §iÖn