Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện

Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện, Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện, Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện, Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện, Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện, Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện, Đồ án tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Điện

Trang 1

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

Trang 2

PHẦN I

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Trang 3

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 tíchnhững đặc điểm của các nguồn điện và các phụ tải, cụ thể như số nguồn điện, đặcđiểm nguồn phát, công suất phát kinh tế, công suất phát định mức, công suất phụtải 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 thứcvận hành của mạng điện thiết kế đảm bảo sao cho mạng điện vận hành kinh tế, antoàn và tin cậy

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

90,55 km

78 ,10 km

67,0km

44,72 km 41,23 km

76,16 km

50 km

72 ,8

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn

- Hệ số công suất: cosϕ = 0,85

- Điện áp định mức: Uđm = 110 kV

2) Nhà máy nhiệt điện

- Công suất đặt: PNĐ = 3 × 50 = 150 MW

Trang 4

- 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 vànhà 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 cânbằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra, do hệ thống có công suất vô cùnglớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách kháccông 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 củanhà 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 máynhiệt 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 Khiphụ 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 cựcđại cả 3 máy phát đều vận hành Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một

Trang 5

máy để bảo dưỡng, hai máy còn lại sẽ phát 85% Pđm Khi sự cố ngừng một máyphát, ba máy phát còn lại sẽ phát 100% Pđm Phần công suất thiếu trong các chế độvận 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 ápkhác 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 dụngtiêu 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 tảitrong 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 đượccung 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 số2) Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần nhất là 40 km (là khoảng cách từ nhàmáy nhiệt điện đến phụ tải số 7) Căn cứ vào vị trí phân bố, công suất của các phụtải 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 nhiệtđiện, 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 điệnqua 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 cậycung 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

Trang 6

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 lượngnhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêuthụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệthống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thấtcông suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữacông suất phát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữnhất 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 đốivới 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 tacó:

mΣPpt = 225 MW+ ΣΔPmd là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp (khitính 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 talấy 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 nằmtrong khoảng 10% ÷ 15% tổng công suất phụ tải và không được bé hơn công suấtcủa một tổ máy lớn nhất trong mạng điện Bởi vì hệ thống điện có công suất vôcùng 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 chocác phụ tải bằng:

PHT = mΣPpt + ΣΔPmd + ΣPtd – PF

= 225 + 11,25 + 15 – 150 = 101,25 MW

2.2- Cân bằng công suất phản kháng

Trang 7

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

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 đạiđược xác định theo bảng 1-1:

mΣQpt = 125,76 MVAr+ ΣΔQB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp, trong tínhtoán 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 mạngđiện

+ 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+ ΣΔQBta là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp tăng ápcủa nhà máy điện, trong tính toán sơ bộ lấy ΣΔQBta = 10% (ΣQF - ΣQtd) Thay sốvào ta có:

ΣΔQBta = 0,1 × (112,5 - 11,25) = 10,13 MVAr+ ΣQdtr là công suất phản kháng dự trữ trong HT Đối với mạng điện thiết kế,công suất Qdtr sẽ lấy ở HT, nên ΣQdtr = 0

Thay các số liệu vừa tính được ở trên vào phương trình 2-2, ta có:

112,5 + 62,75 + ΣQb = 125,76 + 18,86 + 11,25 + 10,13Suy ra: ΣQb = – 9,24 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 lớnnên hệ thống là nguồn dự trữ công suất cho nhà máy điện Đối với nhà máy nhiệtđiện, 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

Trang 8

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 dụngphát ra của nhà máy nhiệt điện bằng:

Pkt max = 0,85 × 3 × 50 = 127,5 MWTổng công suất tác dụng tự dùng ở chế độ phát kinh tế là:

ΣPtd max = 0,1 × 120 = 12,75 MWTổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ Từ bảng 1-1 ta có:

mΣPpt max = 225 MWTổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là:

ΣΔPmd max = 0,05 × 225 = 11,25 MWTổng công suất tác dụng yêu cầu của toàn hệ thống là:

ΣPyc max = mΣPpt max + ΣΔPmd max + ΣPtd max

= 225 + 11,25+ 12,75 = 249 MWKhi đó lượng công suất tác dụng lấy từ HT về bằng:

PHT max = ΣPyc max – Pkt max = 249 – 127,5 = 121,50 MWTổng công suất phản kháng của NĐ phát ra ở chế độ phát kinh tế là:

ΣQkt max = Pkt max × tgϕF = 127,5 × 0,75 = 95,63 MVArCông suất phản kháng được cung cấp từ HT là:

QHT max = PHT max × tgϕHT

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

mΣQpt max = 125,76 MVArTổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

ΣΔQB max = 0,15 × 125,76 = 18,86 MVArTổng công suất phản kháng tự dùng ở chế độ phát kinh tế là:

ΣQtd max = ΣPtd max × tgϕtd = 12,75 × 0,75 = 9,56 MVArTổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp tăng áp:

ΣΔQBta max = 0,1 × ((ΣQktmax - ΣQtd max)

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

ΣQyc max = mΣQpt max + ΣΔQB max + ΣQtd max + ΣΔQBta max

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

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

ΣQb max = ΣQyc max – ΣQkt max – QHT max = 162,80 – 95,63 – 75,3 = – 8,13 MVAr

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 côngsuất tác dụng phát ra của NĐ bằng:

Pkt min = 0,7 × 3 × 50 = 105 MWTổng công suất tác dụng tự dùng ở chế độ phát kinh tế khi phụ tải cực tiểu là:

ΣPtd min = 0,1 × 105 = 10,5 MW

Trang 9

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

mΣPpt min = 157,5 MWTổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là:

ΣΔPmd min = 0,05 × 157,5 = 7,88 MWTổng công suất tác dụng yêu cầu của toàn hệ thống là:

ΣPyc min = mΣPpt min + ΣΔPmd min + ΣPtd min

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

PHT min = ΣPyc min – Pkt min = 175,88 – 105 = 70,88 MWTổng công suất phản kháng của NĐ ở chế độ phát kinh tế khi phụ tải cựctiểu là:

ΣQkt min = Pkt min × tgϕF = 105 × 0,75 = 78,75 MVArCông suất phản kháng được cung cấp từ HT là:

QHT min = PHT min × tgϕHT

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

mΣQpt min = 88,04 MVArTổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

ΣΔQB min = 0,15 × 88,04 = 13,21 MVArTổng công suất phản kháng tự dùng ở chế độ phát kinh tế là:

ΣQtd min = ΣPtd min × tgϕtd = 10,5 × 0,75 = 7,88 MVArTổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp tăng áp:

ΣΔQBta min = 0,1 × ((ΣQktmin - ΣQtd min)

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

ΣQyc min = mΣQpt min + ΣΔQB min + ΣQtd min + ΣΔQBta min

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

ΣQb min = ΣQyc min – ΣQkt min – QHT min = 116,20 – 78,75 – 43,92 = – 6,47 MVAr

2.3.3- Khi sự cố ngừng một máy phát

Khi sự cố ngừng một máy phát, hai máy còn lại sẽ phát 100% Pđm, nghĩa làtổng công suất tác dụng phát ra của NĐ bằng:

PF sc = 2 × 50 = 100 MWTổng công suất tác dụng tự dùng ở chế độ sự cố là:

ΣPtd sc = 0,1 × 100 = 10 MWTổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ Từ bảng 1-1 ta có:

mΣPpt max = 225 MWTổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là:

ΣΔPmd max = 0,05 × 225 = 11,25 MWTổng công suất tác dụng yêu cầu của toàn hệ thống là:

ΣPyc sc = mΣPpt max + ΣΔPmd max + ΣPtd sc

= 225 + 11,25+ 10 = 246,25 MW

Trang 10

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

PHT sc = ΣPyc sc – PF sc = 246,25 – 100 = 146,25 MWTổng 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:

QHT sc = PHT sc × tgϕHT = 146,25 × 0,62 = 90,64 MVArTổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xácđịnh theo bảng 1-1:

mΣQpt max = 125,76 MVArTổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

ΣΔQB max = 0,15 × 125,76 = 18,86 MVArTổng công suất phản kháng tự dùng ở chế độ sự cố là:

ΣQtd sc = ΣPtd sc × tgϕtd = 10 × 0,75 = 7,5 MVArTổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp tăng áp:

ΣΔQBta sc = 0,1 × ((ΣQF sc - ΣQtd sc)

= 0,1× (75 - 7,5) = 6,75 MVArTổng công suất phản kháng yêu cầu của toàn hệ thống ở chế độ sự cố là:

ΣQyc sc = mΣQpt max + ΣΔQB max + ΣQtd sc + ΣΔQBta sc

= 125,76 + 18,86+ 7,5 + 6,75 = 158,88 MVArCông suất phản kháng cần bù trong mạng điện khi sự cố một máy phát là:

ΣQb sc = ΣQyc sc – ΣQF sc – QHT max = 158,88 – 75 – 90,64 = – 6,76 MVArQua các số liệu vừa tính được ở trên, ta nhận thấy rằng trong các chế độ vậnhành của nhà máy nhiệt điện, lượng công suất nhận từ hệ thống lớn nhất bằng146,25 MW, nhỏ nhất bằng 88,88 MW, công suất phản kháng do nguồn cung cấpluôn luôn lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy trong bước tính sơ bộ takhông cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế

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

Số tổ máylàm việcNĐ

85%(150)

= 127,5

3 × 50

70%(150)

= 105

3 × 50

100%(100)

= 100

2 × 50

Trang 11

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 ảnhhưởng đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật củamạng 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 nghiệmthiết kế mạng điện Điện áp định mức của mạng có thể chọn theo các phương phápsau:

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 điệnthiết kế, ta chọn phương án hình tia như sau: nối các đoạn thẳng từ nguồn điện đếncác phụ tải (hình 3-1) và dựa vào công thức thực nghiệm:

U 4,34 l 16 P= + × (3-1)

Trong đó: U là điện áp vận hành (kV)

l là khoảng cách chuyên tải (km)

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

Hình 3-1 Sơ đồ nối dây hình tia

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

Trang 12

- 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 ápcủa 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 tínhđược ΣPtd = 12,75 MW

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

PNĐ-4 = 127,5 – 86 – 4,3 – 12,75 = 24,45 MW

- 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 phụtải 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

Trang 13

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 dâykhác 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 trưởngcủa phụ tải và phải hợp lý về kinh tế

4.2.2- Dây nhôm

Trang 14

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

4.2.3- Dây thép

Dây thép dẫn điện kém hơn cả nhưng rẻ và bền nên thường được dùng ởnhững 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 khôngđiện áp từ 35 kV trở lên Vậy trong mạng điện thiết kế ta chọn loại dây nhôm lõithép (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 chocác phụ tải như sau:

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

Trang 15

2

6

78

N§

1

43

72 ,8

Trang 16

2

6

78

50,99 km

50 km

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

Nguyên tắc chung khi tính toán cho các phơng án:

 Lựa chọn điện áp vận hành:

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

 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

Trang 17

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 điềukiện 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

 Điều kiện phát sinh vầng quang:

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

 Điều kiện độ bền cơ:

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

 Điều kiện phát nóng dây dẫn:

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

I lvmax ≤ 0,8.I cp ; I sc ≤ 0,8.I cp

+ 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

Trang 18

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 phầntính toán ở trên

Đối với các đờng dây có hai mạch nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áptrên 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 cụng suất phỏt của NĐ Ở chương 2 ta đó tớnh được:

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

ΣPN = P6 + P7 + P8 = 39 + 26 + 21 = 86 MW+ ΣΔPmdN là tổng tổn thất cụng suất tỏc dụng trờn đường dõy và mỏy biến ỏpcủa cỏc phụ tải nối với NĐ:

ΣΔPmdN = 5% ΣPN = 0,05 ì 86 = 4,3 MW+ ΣPtd là tổng cụng suất tự dựng của nhà mỏy điện Ở chương 2 ta đó tớnhđược ΣPtd = 12,75 MW

Thay vào (3-2) tớnh được dũng cụng suất tỏc dụng chạy trờn đoạn NĐ-4:

Trang 19

PNĐ-4 = 127,5 – 86 – 4,3 – 12,75 = 24,45 MW

- 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:

SHT-1 = 38,55 + j15,07 MVAKết quả tính toán các dòng công suất phương án 1 cho trong bảng:

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:

Trang 20

Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, ta chọn dây AC có tiết diện F = 70

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% côngsuất 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:

ΣPtd sc = 0,1 × 100 = 10 MW

Qtd sc = PTD.tgϕTD = 10 × 0,75 = 7,5 MVAr

Std sc = 10 + j7,5 MVACông suất chạy trên đường dây NĐ-4 là:

PNĐ-4 = PF sc – ΣPN – Σ∆PmdN – ΣPtd sc Trong đó:

+ 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 ápcủa các phụ tải nối với NĐ: ΣΔPmdN = 5% ΣPN = 0,05 × 86 = 4,3 MW

Trang 21

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:

Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 2 máy phát còn lại sẽ phát 100% côngsuất 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:

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:

Trang 22

Tiết diện kinh tế của dây dẫn có giá trị là:

2

HT 1 HT-1

Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 2 máy phát còn lại sẽ phát 100% côngsuất 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:

Trang 23

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 đốivới đường dây NĐ-7 Kết quả tính toán chọn dây dẫn các đường dây của mạngđiện 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 đườngdây theo các công thức sau:

X(Ω)

Trang 24

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:

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

∆UNĐ-7-8 sc% = ∆UNĐ-7sc + ∆U7-8bt = 8,27 % + 2,29% = 10,55 %

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

Trang 25

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

Trang 26

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

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 vớiđường 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%

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

4.4.2- Phương án 2

Sơ đồ mạng điện của phương án 2 như hình 4-3

Trang 27

2

6

78

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 tựnhư trong phương án 1 Kết quả tính toán được ghi trong bảng 4-4

Bảng 4-4 Công suất trên các đường dây

a Đoạn đường dây HT-3

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Trang 28

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

b Đoạn đường dây 3-2

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 hànhtương tự như trong phương án 1 Kết quả tính toán ghi trong bảng 4-5

Trang 29

- 4 70

1 - 4 50,99 1,80 4,42 12,52 11,38 AC

-70 212 25,05HT

- 3 50,00 52,00 32,23 160,55 145,95

AC

-150 356 321,09HT

- 5 56,57 27,00 13,08 78,73 71,57

AC

-70 212 157,46

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 (Ω/km)ro (Ω/km)xo (S/km)bo.10-6 (Ω)R (Ω)X

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

Trang 30

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

∆UHT-3-2 sc % = ∆UHT-3 sc % + ∆U3-2 bt %

= 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 nhưtrong phương án 1 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây trong bảng 4-7

Trang 31

2

6

78

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

Trang 32

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

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

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-8 bằng:

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

(km)

P(MW)

Q(MVAr)

Trang 33

(km)

Dây dẫntiêuchuẩn

X(Ω)

Trang 34

4.4.3.3-Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

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

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

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

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

NĐ - 6 4,33 8,67 HT - 1 3,96 7,93

NĐ - 7 3,15 6,30 HT - 2 5,53 11,07

NĐ - 8 4,63 9,26 HT - 3 4,24 8,48

NĐ - 4 4,43 8,86 HT - 5 4,25 8,50

Trang 35

50,99 km

50 km

41,23 km

72 ,8

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 tựnhư 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 tựnhư trong phương án 1 và phương án 3 Kết quả tính toán được ghi trong bảng 4-12

NĐ - 6 50,00 39,00 + j18,89

Trang 36

a Đoạn đường dây HT-3

b Đoạn đường dây 3-2

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

Trang 37

ĐD (km)ℓ tiêu chuẩnDây dẫn ro

X(Ω)

Trang 38

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

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

∆UHT-3-2 sc % = ∆UHT-3 sc % + ∆U3-2 bt %

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

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

NĐ - 6 4,33 8,67 HT - 1 3,96 7,93

NĐ - 7 3,15 6,30 3 - 2 3,00 5,99

NĐ - 8 4,63 9,26 HT - 3-2 5,03 10,06

Trang 39

50,99 km

50 km

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 chạytrên đoạn HT-3 là:

l l l

28 j17,35 41,23 76,16 24 j14,87 62,16

50 41,23 76,1630,56 j18,94 MVA

Trang 40

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

Bảng 4-16 Công suất trên các đoạn đường dây

HT-2 76,16 21,44 + j13,29

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:

Định dạng
Số trang	153
Dung lượng	2,99 MB