-D4H2-Nguyễn Huy Quang

Trong chương này chúng ta sẽ phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải cũng như tính toán sơ bộ công suất phát của các nguồn cho các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố của lưới

Trang 1

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 đóng vai trò tiên quyết cho sự phát triển của các ngành khác

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 điện năng thì 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

Nhằm tổng hợp lại những kiến thức đã học và thông qua đó bồi dưỡng cho sinh viên khoa Hệ thống điện có được những kỹ năng cần thiết trong công tác quy hoạch vận hành và thiết kế mạng lưới điện sau này, em được nhà trường và khoa Hệ thống điện giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp “Thiết kế mạng lưới điện khu vực và ứng dụng phần mềm PSS/E mô phỏng lưới điện thiết kế” Đề tài tốt nghiệp gồm 2 phần:

Phần I: Thiết kế mạng lưới điện khu vực

Phần II: Ứng dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng lưới điện đã thiết kế

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Sinh viên

Nguyễn Huy Quang

Trang 2

Em xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc đến thầy giáo TS Trần Thanh Sơn đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ

án tốt nghiệp Đồng thời, em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực nói chung và các thầy cô trong khoa Hệ thống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua

Mặc dù đã cố gắng, song do kiến thức của bản thân em còn hạn chế nên trong bản đồ án của em không tránh khỏi những khiếm khuyết Em mong nhận được sự góp

ý của các thầy cô để đồ án của em hoàn thiện hơn, qua đó giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 3

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2014

Giáo Viên Hướng Dẫn

TS Trần Thanh Sơn

Trang 4

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2014 T/M,Hội Đồng Phản Biện

Trang 5

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 2

1.1 Phân tích nguồn điện và phụ tải 2

1.1.1 Nguồn điện 2

1.1.2 Phụ tải 2

1.2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng 5

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 5

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 6

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 9

1.3.3 Chế độ sự cố 11

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHON ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 13

2.1 Đề xuất các phương án nối dây 13

2.1.1 Nhóm 1 16

2.1.2 Nhóm 2 17

2.1.3 Nhóm 3 18

2.1.4 Nhóm4 18

2.2 Tính phân bố công suất sơ bộ 19

2.2.1 Nhóm 1 19

2.2.2 Nhóm 2 và 3 24

2.2.3 Đường dây liên lạc giữa NĐ và HT (nhóm 4) 24

2.3 Lựa chọn điện áp truyền tải 26

2.3.1 Nhóm 1 27

2.3.2 Nhóm 2 và 3:Tính toán tương tự như trên ta có các kết quả sau: 28

2.3.3 Đường dây NĐ – 9 - HT 29

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 30

3.1 Chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp 30

3.1.1 Đường dây NĐ-9-HT 32

3.1.2 Nhóm 1 37

3.1.3 Nhóm 2 45

Trang 6

4.1 Tính chỉ tiêu kinh tế cho các phương án 48

4.1.1 Nhóm 1 50

4.1.2 Nhóm 2 51

4.1.3 Nhóm 3 51

4.1.4 Nhiệt điện- 9-hệ thống-6 54

4.2 Lựa chọn phương án tối ưu 55

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 57

5.1 Chọn máy biến áp (MBA) 57

5.1.1 Chọn số lượng, công suất máy biến áp trong trạm tăng áp 57

5.1.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 58

5.2 Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm 59

5.2.1 Trạm tăng áp 60

5.2.2 Sơ đồ nối điện cho các trạm trung gian 60

5.2.3 Trạm hạ áp 61

CHƯƠNG 6: GIẢI TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN TRONG CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI 63

6.1 Giải tích chế độ phụ tải cực đại 63

6.1.1 Đường dây NĐ - 1 63

6.1.2 Các đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5, HT-6, HT-7,HT-8 65

6.1.3 Đoạn đường dây NĐ-9-HT 67

6.1.4 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 69

6.2 Giải tích chế đọ cực tiểu 70

6.2.1 Đường dây NĐ-1 70

6.2.2 Các đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5, HT-6, HT-7,HT-8 73

6.2.3 Đoạn đường dây NĐ-9-HT 74

Tính toán tương tự như ở chế độ cực đại ta có bảng 6.4 74

6.2.4 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 74

6.3 Chế độ sự cố 75

6.3.1 Sự cố ngừng một mạch trên các đường dây từ nguồn đến các phụ tải 75 6.3.2 Sự cố ngừng 1 tổ máy phát 80

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 84

Trang 7

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 84

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 87

7.1.3 Chế độ sau sự cố 89

7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 91

7.2.1 Ta tiến hành chọn đầu phân áp cho trạm 1 94

7.2.2 Chọn đầu điều chỉnh cho MBA có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải 95

7.2.3 Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp của các trạm còn lại 96 CHƯƠNG 8: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 99 8.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 99

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 100

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 101

8.4 Các loại chi phí và giá thành 102

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 102

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 103

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 103

PHẦN II:ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ 105

MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ BẰNG PSS/E 106

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN DỮ LIỆU ĐẦU VÀO 107

9.1 Đường dây 107

9.2 Máy biến áp 108

9.3 Phụ tải 108

9.4 Nhà máy điện 109

CHƯƠNG 10: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ BẰNG PSS/E, VỚI NÚT NHIỆT ĐIỆN LÀ PQ 110

10.1 Trường hợp coi nhiệt điện là nút PQ ở chế độ phụ tải cực đại 110

10.1.1 Nhập thông số 110

10.1.2 Kết quả 112

10.2 Trường hợp coi nhiệt điện là nút PQ ở chế độ phụ tải cực tiểu 116

10.2.2 Kết quả 118

10.3 Nhận xét 121

CHƯƠNG 11: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ BẰNG

Trang 8

11.1.2 Kết quả 126

11.2 Trường hợp coi nhiệt điện là nút PV với chế độ phụ tải cực tiểu 129

11.2.2 Kết quả 132

11.3 Nhận xét 135

KẾT LUẬN CHUNG 137

TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

Trang 9

DANH MỤC BẢNG 9

DANH MỤC HÌNH 11

Bảng 1.1: Số liệu các phụ tải 3

Bảng 1.2: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu 4

Bảng 2.1: Bảng phân bố công suất sơ bộ nhóm 1 23

Bảng 2.5:Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 1 27

Bảng 2.6: Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 2 28

Bảng 3.1: Tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp nhóm 4 36

Bảng 3.2: Tiết diện dây dẫn nhóm 1 43

Bảng 3.3: Tổn thất điện áp nhóm 1 45

Bảng 3.4: Tiết diện dây dẫn nhóm 2 45

Bảng 3.5: Tính tổn thất điện áp nhóm 2 46

Bảng 3.6: Chọn tiết diện dây dẫn nhóm 3 47

Bảng 3.7: Tính tổn thất điện áp nhóm 3 47

Bảng 4.1: Giá thành 1km đường dây trên không mạch 110kV 49

Bảng 4.2: Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 1a 50

Bảng4.3: Tổn thất công suất và vốn đầu tư của nhóm 1 52

Bảng 4.4: Tổn thất công suất và vốn đầu tư của nhóm 2 53

Bảng 4.7: Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh 55

Bảng 5.1: Các thông số của máy biến áp tăng áp 58

Bảng 5.2: Các thông số của máy biến áp hạ áp 59

Bảng 6.1: Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế 65

Bảng 6.2: Dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử nối với nhiệt điện và HTĐ trong chế độ cực đại 66

Bảng 6.3: Dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử nối với nhiệt điện và HTĐ trong chế độ cực tiểu 73

Bảng 6.4:phân bố công suất trên đoạn NĐ-9-HT 74

ảng 6.5: Dòng công suất và tổn thất trên các đường dây 77

Bảng 7.1: Tính toán lại chế độ xác lập đường dây NĐ-9-HT 85

Bảng 7.2: Tính toán điện áp ở chế độ cực đại 86

Bảng 7.3: Tính toán lại chế độ phụ tải cực tiểu đường dây NĐ-9-HT 87

Bảng 7.4: Tính toán điện áp ở chế độ cực tiểu 89

Bảng 7.5: Tính toán lại chế độ phụ tải sau sự cố đường dây NĐ-9-HT 90

Bảng 7.6: Tính toán điện áp ở chế độ sau sự cố 91

Bảng7.7: Thông số diều chỉnh của M A có đầu phân áp cố định 93

Trang 10

Bảng7.10: Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp các trạm còn lại với MBA

dưới tải 97

Bảng 8.1: Vốn đầu tư cho các trạm tăng áp và hạ áp 99

Bảng 8.2:Tổn thất điện năng trên đường dây và trong máy biến áp hạ áp 101

Bảng 8.3: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 103

Bảng 9.1: Thông số đường dây đơn dạng đơn vị tương đối 107

Bảng 9.2: Thông số máy biếnáphạ áp dạngđơn vị tương đối 108

Bảng 9.3: Thông số phụ tải trong chế độ cực đại 109

Bảng 9.4:Thông số của máy phát điện 109

Bảng 10.1: Kết quả tính toán điện áp các nút 113

Bảng 10.2: So sánh dòng công suất khi tính trên PSS/E và bằng tay 114

Bảng 10.5: So sánh dòng công suất trên thanh cái hệ thống khi tính bằng PSS/E và bằng tay 121

Trang 11

Hình 2.1: Phân nhóm sơ bộ phụ tải 15

Hình 2.2: Phương án nối dây nhóm 1 17

Hình 5.1: Sơ đồ trạm biến áp tăng áp 60

Hình 5.2: Sơ đồ trạm trung gian 9 61

Hình 5.3: Sơ đồ cầu trong và sơ đồ cầu ngoài 62

Hình 5.4: Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp 62

Hình 6.1: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-1 trong chế độ cực đại 63

Hình 6.3: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-1 trong chế độ cực tiểu 70

Hình 6.4: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-1 trong chế độ sau sự cố 75

Hình 6.6: chế độ mạng điện của đường dây NĐ-9-HT trong chế độ sau sự cố (mất một máy phát) 81

Hình 10.1: Thông số các bus chế độ cực đại 110

Hình 10.2: Thông số hệ thống điện 110

Hình 10.3: Thông số tải 111

Hình 10.4: Thông số đường dây 111

Hình 10.5: Thông số các máy biến áp 112

Hình 10 : Điện áp các bus sau khi chạy 113

Hình 10 : Trào lưu công suất chế độ cực đại với nhà máy là nút P 115

Hình 10 : Thông số các bus chế độ cực tiểu 116

Hình10 : Thông số hệ thống điện 116

Hình 10.12: Thông số máy biến áp 118

Hình10.13: Điện áp các bus sau khi chạy 118

Hình 10.14: Trào lưu công suất chế độ cực tiểu với nhà máy là nút P 120

Hình 11.1: Thông số các bus chế độ cực đại 123

Hình 11.2: Thông số của hệ thống 123

Hình 11.3: Thông số máy phát 124

Hình 11.6: Thông số máy biến áp 2 cuộn dây 125

Hình 11.7: Thông số bus sau khi chạy ở chế độ cực đại với nút nhà máy là nút PV 126

Hình 11 : Trào lưu công suất chế độ cực đại với nhà máy là nút PV 128

Hình 11 : Thông số các bus chế độ cực đại 129

Hình 11.10: Thông số của hệ thống 129

Hình 11.11: Thông số máy phát 130

Hình 11.12: Thông số tải 130

Hình 11.14: Thông số máy biến áp 2 cuộn dây 131

Trang 12

Hình 11.1 : Trào lưu công suất chế độ cực tiểu với nhà máy là nút PV 134

Trang 13

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Trang 14

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Trong thiết kế lưới điện để chọn được phương án tối ưu, cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện và các phụ tải Từ đó ta có thể xác định được công suất phát của các nguồn cung cấp và xây dựng được các sơ đồ nối điện hợp lý Trong chương này chúng ta sẽ phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải cũng như tính toán sơ bộ công suất phát của các nguồn cho các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố của lưới điện thiết kế

1.1 Phân tích nguồn điện và phụ tải

1.1.1 Nguồn điện

Lưới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

Hệ thống điện có hệ số công suất cosφđm= 0, 5 → tgφ = 0, 2 Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn vì vậy cần phải có sự trao đổi công suất giữa 2 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, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Công suất của hệ thống vô cùng lớn nên ta không cần phải

dự trữ công suất trong nhà máy điện, công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ

sẽ được lấy từ hệ thống điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 3 tổ máy phát Công suất định mức của mỗi tổ máy phát là 100 MW Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy điện bằng: 3*100 =300

MW Hệ số công suất cosφđm= 0, → tgφ = 0, 5 Điện áp định mức là Uđm = 10,5 kV Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%), đồng thời công suất tự dùng của các nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng ÷ 15%, tuỳ theo loại nhà máy nhiệt điện Đối với các nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định khi phụ tải có P ≥ 30%Pđm, còn khi P ≤ 30%Pđm thì các máy phát ngừng làm việc.Công suất phát kinh tế của các máy phát ở nhà máy nhiệt điện thường bằng (70 ÷ 90)%Pđm

1.1.2 Phụ tải

Nguồn điện cung cấp cho 9 phụ tải với các thông số cơ bản như trong bảng sau:

Trang 15

Phụ tải số 5 là phụ tải loại 3, đây là phụ tải có độ quan trọng thấp hơn, nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ không gây thiệt hại lớn, do đó ta chỉ cần sử dụng đường dây đơn và trạm biến áp có một máy biến áp để cung cấp điện

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:

max

Q P tg S P  jQ

2 max 2

max

Trang 16

Từ cosφđm = 0, => 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

P min ,

MW

Q min , MVAr

S min , MVA

8

1

2 3

10km 10km

Trang 17

1.2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là truyền tải một cách tức thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ giữa quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công suất 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, hệ thống cần phải có 1 lượng công suất dự trữ nhất định Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan 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 đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

P P P mP  P P PTrong đó:

 PNĐ -tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;

 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;

 ∑ΔP - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy

Trang 18

đối với hệ thống điện không lớn ởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt= 0

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định ở bảng1-2 bằng : Pmax 281 MW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi không những 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 bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu như công suất phản 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 mạng điện 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:

dt td b C

L max

tt HT

Trong đó:

Trang 19

 QF - tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra;

 QHT - công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;

 Qtt - công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện;

 m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1);

 ∑ max - tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại

 ∑Δ L - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện;

 ∑ C - tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra, khi tính toán sơ bộ có thế lấy  QL QC;

 Δ b - tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính toán sơ bộ có thể lấy  Qb  15 %Qmax ;

 Qtd - công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện, ta lấy cosφtd = 0,75;

 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

Đối với mạng điện thiết kế, công suất dt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là dt = 0

Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0, => tgφF = 0,75;

Hệ số công suất của hệ thống là cosφ = 0, 5 => tgφHT = 0,62;

Hệ số công suất tự dùng là cosφtd = 0, 5 => tgφtd = 0,88

Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là:

Trang 20

1.3 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 hệ thống làm nhiệm vụ cân bằng công suất

1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại

Nhà máy nhiệt điện có công suất phát kinh tế từ 0% đến 90% tổng công suất định mức Dựa trên sự phân bố của phụ tải ta dự kiến nhà máy cung cấp điện cho các phụ tải 1,2,3,4,5 và 9 với tổng công suất là:

pt max pt1max pt 2 max pt3 max pt 4 max pt5 max pt9 max

Trang 21

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới ở chế độ cực đại:

P  P   P P 281 0,05.281 22,5  316,5 MW

Lượng công suất tác dụng do hệ thống cung cấp cho phụ tải ở chế độ cực đại:

vhHT max yc max ktmax

P P P 316,5 225 91,5 MWLượng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp ở chế độ cực đại:

vhHT max vhHT max HT

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ cực đại:

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản

kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ

phụ tải cực đại

1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Ở chế độ phụ tải cực tiểu, công suất tiêu thụ của các phụ tải bằng 68%Pmax

pt min pt1max pt 2 max pt3max pt 4 max pt5 max pt9 max

Trang 22

pt min NM

Công suất tác dụng kinh tế của nhà máy nhiệt điện lúc này là:

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới ở chế độ cực tiểu:

P  P   P P 191,08 0,05.191,08 21  221,634 MW

Lượng công suất tác dụng do hệ thống phát lên lưới:

vhHT min yc min kt min

P P P 221,63421011,634 MWLượng công suất phản kháng do hệ thống phát lên lưới:

vhHT min vhHT min HT

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ cực tiểu:

Trang 23

ND min vhHT min

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ phụ tải cực tiểu

1.3.3 Chế độ sự cố

Ta xét với trường hợp sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra là hỏng một tổ máy của nhà máy nhiệt điện Khi đó ta cho nhà máy phát lên lưới 95% công suất định mức thì công suất phát của nhà máy lúc này là:

Trang 24

sc vhHTsc

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ phụ tải sau sự cố

Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận hành 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 CHON 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 an toàn và liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung 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 đơn giản Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật

Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương 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 cao của 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 cấp điện 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 dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Trang 26

Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của các nhóm 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 nhất mà các phương pháp khác chưa thực hiện được

-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 công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ nguồn nào Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng 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 phân chia thành các nhóm Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm Cụ thể như sau:

Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các nhóm nhỏ Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống là một nhóm

Cụ thể là:

Nhóm 1 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1, phụ tải 2, phụ tải 3;

Nhóm 2 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 4, phụ tải 5;

Nhóm 3 gồm hệ thống, phụ tải , phụ tải ;

Nhóm 4 gồm nhà máy nhiệt điện, hệ thống điện, phụ tải , phụ tải

Trang 27

Hình 2.1: Phân nhóm sơ bộ phụ tải

Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm, nhược điểm của các sơ đồ (hình tia, liên thông, mạch vòng) và yêu cầu của các phụ tải

Mạng điện hình tia:

-Ưu điểm:

 Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ rơle đơn giản

 Khi sự cố một đường dây, không liên quan đến các đường dây khác

 Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có

-Nhược điểm:

 Khảo sát thiết kế, thi công mất nhiều thời gian

 Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém

1

2 Nhóm 1

Nhóm 2

Nhóm 3

3

Nhóm 4 5

Trang 28

Mạng điện liên thông:

-Ưu điểm:

 Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây

 Thiết bị, dây dẫn có chi phí giảm hơn so với hình tia

-Nhược điểm:

 Cần có thêm trạm trung gian, thiết bị bố trí đòi bảo vệ rơle, thiết bị tự động hóa phức tạp hơn so với sơ đồ hình tia

 Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia

 Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao

Mạng điện mạch 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

Nhóm 1 gồm có : NĐ, phụ tải 1, phụ tải 2, phụ tải 3 Cả 3 đều là phụ tải loại 1

Ta có các phương án nối dây như sau:

Trang 29

36,06km40km

2

36

,06 km

36,06km40km

2

31,6 2km

36,06km 36,0

6km

2

Hình 2.1: Phương án nối dây nhóm 1

2.1.2 Nhóm 2

Nhóm 2 gồm có : NĐ, phụ tải 4(phụ tải loại 1), phụ tải 5(phụ tải loại 3)

Ta có các phương án nối dây như sau:

Trang 30

31,6 2km

km(3.a)

HTĐ

8

7

40km 53,8 5km (3.b)

2.1.4 Nhóm4

Nhóm 4 là đường dây liên thông giữa NĐ và HTĐ qua phụ tải 9, phụ tải 6

Trang 31

Hình 2.5: Phương án nối dây nhóm 4 2.2 Tính phân bố công suất sơ bộ

36,06km

40km

2Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-1:

Trang 32

2Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-1:

36,06km40km

2

36 ,06 km

Ta tính dòng công suất chạy trên mạch vòng Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Như vậy :

Trang 33

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-3 :

36,06km40km

2

31,6 2km

Tương tự như phương án 1.c ta tính như sau:

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-3 :

Trang 34

.

NĐ 2

NĐ 2 2 1 1 NĐ

S (l l ) S l S

36,06km 36,0

Trang 35

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-2:

S  S 24 11,616j MVA

Ta có bảng phân bố công suất sơ bộ nhóm 1:

Bảng 2.1: Bảng phân bố công suất sơ bộ nhóm 1

Trang 36

2.2.2 Nhóm 2 và 3

Tính toán tương tự như trên, ta có bảng phân bố công suất sơ bộ nhóm 2 và nhóm

3 như sau:

2.2.3 Đường dây liên lạc giữa NĐ và HT (nhóm 4)

Công suất tác dụng từ nhà máy NĐ truyền vào đường dây NĐ-9-HT được xác định như sau:

PN = Pkt – Ptd – Ppt– ΔPptTrong đó:

 Pkt – tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;

 Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện;

Trang 37

 Ppt – tổng công suất của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện:

Ppt = P1 + P2 + P3+ P4+ P5

 ΔPpt – tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp:

ΔPpt = 5%Ppt Tính toán cho các chế độ ta có bảng sau:

Theo tính toán ở chương 1, ở chế độ max ta có: Pkt = 255 MW ; Ptd = 25,5 MW; Ppt = 149MW

ΔPpt = 0,05.149 = 7,45 MW

Do đó:

PNmax = 225 – 22,5– 149- 7,45 = 46,05 MW Công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ-9-HT có thể tính gần đúng như sau:

QNmax = PNmax.tgφ9 = 46,05.0,484 = 22,288 MVAr Như vậy:

.

ND 9

S  73,05 35,356 j MVA Công suất truyền trên đoạn -HTĐ:

Trang 38

2.3 Lựa chọn điện áp truyền tải

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, 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 phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Trong khi tính toán thông thường, trước hết chọn điện áp định mức của các 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:

P l

U đm4,34 16 , kV

Trong đó:

 l - khoảng cách truyền tải, km;

 P - công suất truyền tải trên đường dây, MW;

Với đường dây hai lộ n=2 thì công suất P cần chia cho 2

Trang 39

UNĐ-3 = 4,34 40 16.37

2

 = 79,554kV

 Các phương án còn lại tính toán tương tự, ta có bảng sau:

Bảng 2.5:Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 1

Đường dây

Công suất

P, MW

Chiều dài đường dây

Điện áp tính toán U,

kV

Điện áp định mức của mạng,

Trang 40

2.3.2 Nhóm 2 và 3:Tính toán tương tự như trên ta có các kết quả sau:

Bảng 2.6: Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 2

Đường

Chiều dài đường dây

l, km

Công suất P,

MW

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng, kV

l, km

Công suất P,

MW

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng,

kV

Phương án a

Định dạng
Số trang	150
Dung lượng	3,21 MB