Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển.Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng. Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng. Mặt khác để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực và tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần: •Phần I: từ chương 1 đến chương 8 với nội dung: “Thiết kế mạng lưới điện khu vực 110 kV”.•Phần II: gồm chương 9 đến chương 11 với nội dung: “Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha chạm đất tại đầu đường dây gần máy phát điện”.
Trang 1**********
-& -NHI M V THI T K T T NGHI P ỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Ụ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP ẾT KẾ TỐT NGHIỆP ẾT KẾ TỐT NGHIỆP ỐT NGHIỆP ỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
H và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúcọ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc
L p: Đ4-H3ớp: Đ4-H3
I Đ tài ề tài
1 Ph n 1: Thi t k lần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ướp: Đ4-H3i đi n khu v c, kh i lện khu vực, khối lượng 70% ự do – Hạnh phúc ối lượng 70% ượng 70%ng 70%
2 Ph n 2: Kh i lần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% ượng 70%ng 30%
II S li u thi t k l ố liệu thiết kế lưới điện ệu thiết kế lưới điện ết kế lưới điện ết kế lưới điện ưới điện i đi n ệu thiết kế lưới điện
1 S đ đ a lý: ơ đồ địa lý: ồ địa lý: ịa lý:
Đi u ch nh đi n ápều chỉnh điện áp ỉnh điện áp ện khu vực, khối lượng 70% KT KT KT KT T T KT T KT
Trang 23 Ngu n đi n ồ địa lý: ện
- Ngu n 1: H th ng đi n có công su t vô cùng l n, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% ấp ớp: Đ4-H3 cosφφ=0,85
- Ngu n 2: Nhà máy nhi t đi n ng ng h i: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ện khu vực, khối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% ư ơi: 4x50 MW, U đm=10,5 kV , cosφφ=0,85.Giá 1kWh đi n năng t n th t: 1000 đ ng/kWhện khu vực, khối lượng 70% ổn thất: 1000 đồng/kWh ấp ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,
III N i dung ph n thi t k l ội dung phần thiết kế lưới điện khu vực: ần thiết kế lưới điện khu vực: ết kế lưới điện ết kế lưới điện ưới điện i đi n khu v c: ệu thiết kế lưới điện ực:
Phân tích ngu n và ph t i
● Phân tích nguồn và phụ tải ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ụ tải ải
Cân b ng công su t, s b xác đ nh ch đ làm vi c c a hai ngu n đi n
● Phân tích nguồn và phụ tải ấp ơi: 4x50 MW, ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ịnh chế độ làm việc của hai nguồn điện ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ện khu vực, khối lượng 70% ủa hai nguồn điện ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ện khu vực, khối lượng 70%
● Phân tích nguồn và phụ tải ươi: 4x50 MW, ều chỉnh điện áp ặt kỹ ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ọ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc ươi: 4x50 MW, ối lượng 70% ư
L a ch n máy bién áp, s đ n i dây c a các nhà máy đi n và các tr m
● Phân tích nguồn và phụ tải ự do – Hạnh phúc ọ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ối lượng 70% ủa hai nguồn điện ện khu vực, khối lượng 70% ạnh phúcphân ph i, s đ n i dây chính c a c m ng đi n.ối lượng 70% ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ối lượng 70% ủa hai nguồn điện ải ạnh phúc ện khu vực, khối lượng 70%
Tính toán đi u ch nh đi n áp
● Phân tích nguồn và phụ tải ều chỉnh điện áp ỉnh điện áp ện khu vực, khối lượng 70%
Tính toán giá thành t i đi n
● Phân tích nguồn và phụ tải ải ện khu vực, khối lượng 70%
IV N i dung ph n chuyên đ ội dung phần thiết kế lưới điện khu vực: ần thiết kế lưới điện khu vực: ề tài
Tính n đ nh đ ng khi x y ra ng n m ch ba pha t i đ u đổn thất: 1000 đồng/kWh ịnh chế độ làm việc của hai nguồn điện ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ải ắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy ạnh phúc ạnh phúc ần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ường dây gần máyng dây g n máyần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70%phát đi n.ện khu vực, khối lượng 70%
V Yêu c u các b n vẽ ần thiết kế lưới điện khu vực: ản vẽ
G m 5 b n:ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ải
● Phân tích nguồn và phụ tải ải ều chỉnh điện áp ổn thất: 1000 đồng/kWh ịnh chế độ làm việc của hai nguồn điện
Ngày giao đ tài: ……/……/201…ều chỉnh điện áp
Ngày hoàn thành: ……/……/201…
Trang 4Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia,
nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống xã hội,nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là tiền đề chocác lĩnh vực khác phát triển
Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nênnhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng Để đáp ứngđược về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt cácnguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng Mặt khác để đảm bảo về chấtlượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại,
có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế
Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giaocho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực và tính ổn định động khi xảy
ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện” Đồ án tốt nghiệp gồm 2phần:
khu vực 110 kV”
khi xảy ra ngắn mạch ba pha chạm đất tại đầu đường dây gần máy phát điện”
Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trường Đạihọc Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn mạng và hệthống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báutrong suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô ThS Hoàng Thu Hà, cô
đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốtnghiệp
Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ án tốtnghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết Em rất mong nhận được sự nhận xét góp ý củacác thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra được những kinhnghiệm cho bản thân
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2013
Sinh viên
Trang 6LỜI MỞ ĐẦU
PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC CHƯƠNG 1:
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
NGUỒN 1
1.1 Nguồn điện: 1
1.2 Phụ tải: 2
1.3 Cân bằng công suất tác dụng: 4
1.4 Cân bằng công suất phản kháng: 5
1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn: 6
1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại: 7
1.5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu: 7
1.5.3 Chế độ sự cố: 8
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 10
2.1 Đề xuất các phương án nối dây: 10
2.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện: 15
2.2.1 Nhóm 1: 16
2.2.2 Nhóm 2: 17
2.2.3 Nhóm 3: 18
2.2.4 Nhóm 4: 20
2.2.5 Nhóm 5: 22
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 23
3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp trong mạng: 23
3.1.1 Chọn tiết diện dây dẫn: 23
Trang 73.2.1 Nhóm 1: 24
3.2.2 Nhóm 2: 27
3.2.3 Nhóm 3: 30
3.2.4 Nhóm 4: 33
3.2.5 Nhóm 5: 34
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 35
4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế: 35
4.2 Tính kinh tế cho các phương án đề xuất của các nhóm: 36
4.2.1 Nhóm 1: 36
4.2.2 Nhóm 2: 37
4.2.3 Nhóm 3: 38
4.2.4 Nhóm 4: 38
4.2.5 Nhóm 5: 39
4.3 Lựa chọn phương án tối ưu: 39
CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 41
5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp : 41
5.1.1 Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện: 41
5.1.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp: 42
5.2 Ch n s đ tr m và s đ h th ng đi n:ọ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ạnh phúc ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% 43
5.2.1 S đ n i đi n cho tr m ngu n:ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% ạnh phúc ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, .43
5.2.2 S đ n i đi n cho tr m trung gian:ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% ạnh phúc 44
5.2.3 S đ n i đi n cho tr m cu i (tr m h áp):ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% ạnh phúc ối lượng 70% ạnh phúc ạnh phúc 45
CHƯƠNG 6:
TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA
Trang 86.1.1 Các đường dây cung cấp cho phụ tải 1,2,3,5,6,7,8,9: 47
6.1.2 Đường dây NĐ-4-HT: 54
6.1.3 Cân b ng chính xác công su t trong h th ng:ấp ện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% 57
6.2 Ch đ ph t i c c ti u:ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ụ tải ải ự do – Hạnh phúc ểu: 57
6.2.1 Tính toán dòng công su t:ấp 57
6.2.2 Cân b ng chính xác công su t trong h th ng:ấp ện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% 59
6.3 Ch đ s cết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ự do – Hạnh phúc ối lượng 70% 59
CH ƯƠNG 7: NG 7: TÍNH ĐI N ÁP T I NÚT PH T I VÀ L A CH N PH ỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP ẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH Ụ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP ẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ƯƠNG 7: NG TH C ĐI U CH NH ỨC ĐIỀU CHỈNH ỀU CHỈNH ỈNH ĐI N ÁP ỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 61
7.1 Tính đi n áp t i các nút ph t i trong m ng đi nện khu vực, khối lượng 70% ạnh phúc ụ tải ải ạnh phúc ện khu vực, khối lượng 70% 61
7.1.1 Ch đ ph t i c c đ iết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ụ tải ải ự do – Hạnh phúc ạnh phúc : 61
7.1.2 Ch đ ph t i c c ti u:ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ụ tải ải ự do – Hạnh phúc ểu: 63
7.1.3 Ch đ ph t i s c :ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ụ tải ải ự do – Hạnh phúc ối lượng 70% 65
7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 66
7.2.1 Ch n đ u đi u ch nh cho máy bi n áp có đ u phân áp c đ nhọ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc ần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ều chỉnh điện áp ỉnh điện áp ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% ịnh chế độ làm việc của hai nguồn điện .70
7.2.2 Ch n đ u đi u ch nh cho máy bi n áp b đi u ch nh đi n áp dọ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc ần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ều chỉnh điện áp ỉnh điện áp ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ộc lập – Tự do – Hạnh phúc ều chỉnh điện áp ỉnh điện áp ện khu vực, khối lượng 70% ướp: Đ4-H3i t iải 71
CH ƯƠNG 7: NG 8: TÍNH TOÁN CÁC CH TIÊU KINH T - KỸ THU T C A M NG ĐI N ỈNH ẾT KẾ TỐT NGHIỆP ẬT CỦA MẠNG ĐIỆN ỦA MẠNG ĐIỆN ẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 74
8.1 V n đ u t xây d ng lối lượng 70% ần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ư ự do – Hạnh phúc ướp: Đ4-H3i đi nện khu vực, khối lượng 70% 74
8.2 T n th t công su t tác d ng trong m ng đi nổn thất: 1000 đồng/kWh ấp ấp ụ tải ạnh phúc ện khu vực, khối lượng 70% 75
8.3 T n th t đi n năng trong m ng đi nổn thất: 1000 đồng/kWh ấp ện khu vực, khối lượng 70% ạnh phúc ện khu vực, khối lượng 70% 75
8.4 Các lo i chi phí và giá thànhạnh phúc 75
8.4.1 Chi phí v n hành hàng nămập – Tự do – Hạnh phúc 75
8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 76
8.4.3 Giá thành truy n t i đi n năngều chỉnh điện áp ải ện khu vực, khối lượng 70% 76
Trang 9NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
VỀ ỔN ĐỊNH 77
9.1 Các chế độ làm việc của hệ thống điện 77
9.1.1 Hệ thống điện 77
9.1.2 Các chế độ của hệ thống 77
9.1.3 Yêu cầu đối với các chế độ của hệ thống điện 78
9.2 Định nghĩa ổn định của hệ thống điện 79
9.3.Mục tiêu và phương pháp khảo sát ổn định động 80
9.3.1 Mục tiêu khảo sát ổn định động 81
9.3.2 Phương pháp khảo sát ổn định động 81
CHƯƠNG 10: LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BAN ĐẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 84
10.1 L p s đ thay thập – Tự do – Hạnh phúc ơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% 84
10.1.1 S đ h th ng đi n và thông s các ph n tơi: 4x50 MW, ồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, ện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% ện khu vực, khối lượng 70% ối lượng 70% ần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% ử 84
10.1.2 Tính toán quy đổi các thông số 86
10.2 Tính toán chế độ làm việc ban đầu 88
10.2.1 Sơ đồ tính toán chế độ xác lập: 89
10.2.2 Tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch 89
CHƯƠNG 11: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA Ở ĐẦU ĐƯỜNG DÂY PHÍA NHÀ MÁY ĐIỆN 90
11.1 Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 90
11.1.1 Tính tổng trở phụ tải 90
11.1.2 Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 90
11.2 Đặc tính công suất sau ngắn mạch 93
11.3 Tính góc cắt và thời gian cắt 96
11.3.1 Tính góc cắt 96
Trang 10TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 11CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 12
CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 13
KHU VỰC
Trang 16CHƯƠNG 1:
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ BỘ
CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
Trong công việc thiết kế lưới điện khu vực, ta phải nắm được những yếu tố mấuchốt và điển hình về nguồn cung cấp và phụ tải trong phạm vi thiết kế Qua đó có thểđịnh hướng rõ ràng trong bản dự án hiện tại cũng như sự phát triển của nó trong tươnglai Với các thông số như tổng công suất đặt của nguồn, công suất cần cung cấp cho cácphụ tải, hệ số công suất, loại hộ tiêu thụ,… ta có thể xác định được kết cấu của mạng điện
và nhu cầu gia tăng phụ tải
1.1 Nguồn điện:
Lưới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện
Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn:
Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thốngthiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên hệ giữa hệthống và nhà máy điện Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên chọn hệthống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra do hệ thống có côngsuất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách kháccông suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy:
Đối với các nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định khi phụ tải có P ≥
Trang 17Công suất phát kinh tế của các máy phát ở nhà máy nhiệt điện thường bằng (70 ÷90)%Pđm.
Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 9 phụ tải trong đó có 8 hộ phụ tải là phụ tải
cấp điện một cách liên tục Nếu gián đoạn cung cấp điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọngảnh hưởng lớn đến tình hình an ninh, quốc phòng, tính mạng con người, gây thiết hại lớn
về kinh tế do đó các hộ phụ tải loại I cần phải được cấp điện từ hai nguồn hoặc hai phíatrở lên, cụ thể là sử dụng sơ đồ mạch vòng kín, đường dây mạch kép hoặc trạm biến áp
có hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảmbảo chất lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành Còn phụ tải số 5 là phụ tải loại III, đây
là phụ tải có độ quan trọng thấp hơn, nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ không gây thiệthại lớn do đó ta chỉ cần sử dụng đường dây đơn và trạm biến áp có một máy biến áp đểcung cấp điện
Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:
Qmax=Pmax.tgϕ S
max =Pmax+jQ max
Smax= √ Pmax2 + Q2max
Từ cosφđm = 0,9 => tgφđm = 0,484
Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu:
Bảng 1-2: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu
Trang 181.3 Cân bằng công suất tác dụng:
Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là khả năng truyền tải một cách tứcthời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng
Trang 19nhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụđiện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệthống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất côngsuất trong 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 nhấtđịnh của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đềquan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống
Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đốivới hệ thống điện thiết kế có dạng:
P HT+P NĐ=P tt=m∑ P max+∑ ΔPP + P td+P dt
trong đó:
▪ PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống;
▪ Ptt - công suất tiêu thụ trong mạng điện;
▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m = 1);
▪ ∑Pmax - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;
▪ ∑„P - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định ở mục1.2 bằng:
Trang 201.4 Cân bằng công suất phản kháng:
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữađiện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi khôngnhững đối với công suất tác dụng mà đối với cả công suất phản kháng
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằngcông suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu như công suấtphản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm
Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạngđiện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:
Q F+Q HT=Q tt=m∑Q max+∑ ΔPQ L−∑Q c+∑ ΔPQ b+Q td+Q dt
trong đó:
▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1);
trong mạng điện;
▪ Qtd - công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện, ta lấy cosφtd = 0,85;
Trang 21▪ Qdt – công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấybằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình Đối vớimạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0.
Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,85 => tgφF = 0,62
Hệ số công suất của hệ thống là cosφ = 0,85 => tgφHT = 0,62
Hệ số công suất tự dùng là cosφtd = 0,85 => tgφtd = 0,62
Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là:
1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn:
Vì trong mạng điện thiết kế, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệthống làm nhiệm vụ cân bằng công suất
Trang 221.5.1 Chế độ phụ tải cực đại:
Nhà máy nhiệt điện cho phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất định mức,
hệ thống để công suất được cân bằng
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Q vhHTmax=P vhHTmax tgφ HT=106,95.0,62=66,309(MVAr)
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ cực đại:
Trang 23Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Q vhHTmin=P vhHTmin tgφ HT=32,35.0,62=20,057( MVAr)
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ cực tiểu:
1.5.3 Chế độ sự cố:
Ta xét với trường hợp sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra là hỏng một tổ máy của nhàmáy nhiệt điện Khi đó nhà máy phát lên lưới 100% công suất định mức thì công suấtphát của nhà máy lúc này là:
Trang 24Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vậnhành của nhà máy và hệ thống trong các chế độ như sau:
Bảng 1-3: Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống
Trang 25-CHƯƠNG 2:
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP
TRUYỀN TẢI2.1 Đề xuất các phương án nối dây:
Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn vàliên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu này người ta phảitìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được cácchỉ tiêu kỹ thuật
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sửdụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồncung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở
so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơngiản Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản khôngthoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật
Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là nhữngphương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng caocủa điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế,trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ 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 tiêu thụ loại I có thể sử dụngđường dây hai mạch hay mạch vòng
Các hộ tiêu thụ loại 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 lưới điệnthành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉtiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm Vì các nhóm
Trang 26phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của cácnhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện.
Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :
- Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu mà không bị thiếu phương
án nào
- Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của các phụ
tải Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khó khăn
Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và côngsuất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từnguồn nào, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụtải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thìchúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó
để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phânchia thành các nhóm Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm Cụ thểnhư sau:
Như đã tính ở mục 1.5 ta có: P kt=160 ( MW ); Ptd=16(MW )
Dựa vào vị trí các phụ tải, nếu phụ tải 5, 6, 7, 8, 9 nối với nhà máy nhiệt điện thì
sơ bộ ta tính được lượng công suất truyền từ NĐ vào phụ tải 4 là:
P4=P kt−P td−(P5+P6+P7+P8+P9)−∆ P NĐ
Lượng công suất thiếu sẽ do hệ thống truyền về
Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ phụ tảilân cận nó là 5, 6, 7, 8, 9; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phủ tải là 1, 2, 3.Nhà máy và hệ thống liên hệ thông qua đường dây liên lạc nối qua phụ tải 4
Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm cácnhóm nhỏ Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm hainhóm Cụ thể là:
▪ Nhóm 1 gồm nhà máy nhiệt điện, hệ thống, phụ tải 4
▪ Nhóm 2 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 5, phụ tải 6, phụ tải 8
▪ Nhóm 3 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 7, phụ tải 9
▪ Nhóm 4 gồm hệ thống, phụ tải 1, phụ tải 3
▪ Nhóm 5 gồm hệ thống, phụ tải 2
Trang 27Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm, nhượcđiểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụtải.
Mạng điện hình tia:
- Ưu điểm:
rơle đơn giản
- Nhược điểm:
Mạng điện liên thông:
- Ưu điểm:
- Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.
Trang 28Hình 2-1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải
Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án
2.1.1 Nhóm 1:
Hình 2-2: Phương án nối dây của nhóm 1
Trang 292.1.2 Nhóm 2:
Hình 2-3: Phương án nối dây của nhóm 2
2.1.3 Nhóm 3:
Hình 2-4: Phương án nối dây của nhóm 3
Trang 302.1.4 Nhóm 4:
Hình 2-5: Phương án nối dây của nhóm 4
2.1.5 Nhóm 5:
Hình 2-6: Phương án nối dây của nhóm 5
2.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện:
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụtải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa cácphụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấpđiện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suấttrên mỗi đường dây trong mạng điện
Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của
Trang 31những vấn đề cơ bản của việc thiết kế Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêukinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi
về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn Ngược lại nếu điện áp thấp thì được lợi vềcách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn Tuỳ thuộc vào giá trịcông suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao chothích hợp nhất Trong khi tính toán thông thường, trước hết chọn điện áp định mức củacác đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín,theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:
U i=4,34√l i+16P i
n , kV
trong đó:
▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;
▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;
▪ n - số lộ đường dây làm việc song song Với đường dây đơn thì n = 1, với đườngdây kép thì n = 2
Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và từng phương án
2.2.1 Nhóm 1:
Tính điện áp định mức trên đường dây HT-4-NĐ
Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-4 được xác định:
P N 4=P kt−P td−P N−∆ P N
trong đó:
▪ Pkt - tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;
P N=P5+P6+P7+P8+P9);
Theo kết quả tính toán ở phần 1.5, ta có: Pkt = 160 MW, Ptd = 16 MW
Tổng công suất của các phụ tải nối với nhiệt điện:
P N=P5+P6+P7+P8+P9=23+24+20+28+32=127 (MW )
Do đó, công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-4:
P N 4=P kt−P td−P N−∆ P N=160−16−127−0,05.127
¿10,65(MW )
Trang 32Công suất phản kháng do nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ-4 có thể tính gầnđúng như sau:
Q N 4=P N 4 tg φ1=10,65.0,484=5,155(MVAr)
Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-4 bằng:
Trang 33Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-7-9-NĐ.
Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả cácđoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-7bằng:
Trang 34Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-9 bằng:
Do đó, nút 9 là điểm phân công suất chung
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-7:
Trang 35Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-1-3-HT.
Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả cácđoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn HT-1bằng:
Trang 36Công suất chạy trên đoạn 1-3 bằng:
´S1−3= ´S H 1−´S1=25,056+ j12,127−(28+ j13,552)
¿−2,944− j 1,425(MVA)
Do đó, nút 1 là điểm phân công suất chung
Điện áp tính toán trên đoạn HT-1:
Trang 37U H 2=4,34.√63,25+16.28
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 5 là 110 kV
Trang 38CHƯƠNG 3:
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp trong mạng:
3.1.1 Chọn tiết diện dây dẫn:
Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thườngđược đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua.Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các phabằng 5 m (Dtb = 5 m)
Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh
tế của dòng điện, nghĩa là:
F= I max
J kt
trong đó:
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diệntiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ họccủa đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố
Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thépcần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2
Trang 39Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần
trong đó:
▪ Icb - dòng điện chạy trên đường dây, ở chế độ làm việc bình thường: I cb=I lv max, ở chế
độ sự cố: I cb=I sφc max ;
▪ Icp - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;
3.1.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện
và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết
kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ côngsuất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần
số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêuthụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợpnếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện
áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độsau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%, nghĩa là:
▪ Pi, Qi – công suất phản kháng và công suất tác dụng trên đường dây thứ i;
▪ Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i
Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trênđường dây bằng:
∆ U isφc %=2 ∆ U ibt%
3.2 Áp dụng cho từng nhóm và từng phương án:
3.2.1 Nhóm 1:
Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây.
- Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-4:
Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-4 khi phụ tải cực đại bằng:
Trang 40Tiết diện dây dẫn:
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây,trong các chế độ sau sự cố Đối với đường dây liên kết NĐ-4-HT, sự cố có thể xảy ra haitrường hợp sau:
Nếu sự cố một mạch của đường dây thì dòng điện còn lại bằng:
I 1 sφc=2 I N 4=2.28,228=56,456( A)
Như vậy: I 1 sφc<I cp
Khi sự cố một tổ máy phát điện thì ba máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất
Do đó tổng công suất phát của nhiệt điện bằng:
Nên trong sự cố này đường dây NĐ-4 sẽ truyền tải 1,65 MW
Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng:
- Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-4.
Dòng điện chạy trên đường dây HT-4 khi phụ tải cực đại bằng:
