D4H3 - Nguyen Van Tuynh

● Hệ thống điện HT có công suất vô cùng lớn - Điện áp trên thanh góp hệ thống: 110 kV - Hệ số công suất trên thanh góp: cos = 0,85 - Để có thể vận hành lưới điện bình thường trong các tr

********** -& -

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh

- Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 4x50 MW,

Giá 1kWh điện năng tổn thất: 1000 đồng/kWh

III Nội dung phần thiết kế lưới điện khu vực:

● Phân tích nguồn và phụ tải

● Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện

● Lựa chọn điện áp

● Dự kiến các phương án của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật

● So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn phương án tối ưu

● Lựa chọn máy bién áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy điện và các trạm phân phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện

● Tính toán điều chỉnh điện áp

● Tính toán giá thành tải điện

IV Nội dung phần chuyên đề

Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện

V Yêu cầu các bản vẽ

Gồm 5 bản:

● 01 bản vẽ sơ đồ các phương án nối dây

● 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính

● 01 bản vẽ sơ đồ thay thé tính toán

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” Đồ

Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ án tốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết Em rất mong nhận được sự nhận xét góp ý của các thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Nguyễn Văn Tuynh

CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI 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 Phân tích nguồn và phụ tải 1

1.1.1 Nguồn điện 1

1.1.2 Phụ tải 2

1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện 3

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 3

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 4

1.3 Xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện 6

1.3.1 Xác định chế độ làm việc của nhà máy NĐ 6

1.3.2 Xác định chế độ làm việc của HT 6

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP 9

2.1 Đề xuất các phương án nối dây 9

2.1.1 Cơ sở lý thuyết 9

2.1.2 Một số loại sơ đồ nối điện cơ bản 10

2.1.3 Các phương án thiết kế mạng điện 11

2.2 Lựa chọn điện áp của mạng điện 16

2.2.1 Lựa chọn điện áp cho nhóm I 17

2.2.2 Lựa chọn điện áp cho nhóm 2 18

2.2.3 Lựa chọn điện áp cho nhóm 3 18

2.2.4 Lựa chọn điện áp cho nhóm IV 20

CHƯƠNG 3: CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 22

3.1 Cơ sở lý thuyết chung 22

3.1.1 Chọn tiết diện dây dẫn 22

3.2.1 Nhóm I 23

3.2.2 Nhóm II 28

3.2.3 Nhóm III 28

3.2.4 Nhóm IV 32

3.2.5 Phụ tải 4 34

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 35

4.1 Cơ sở lý thuyết 35

4.2 Tính toán kinh tế cho các phương án đề xuất của các nhóm 37

4.2.1 Nhóm I 37

4.2.2 Nhóm II 38

4.2.3 Nhóm III 38

4.2.4 Nhóm IV 39

4.2.5 Phụ tải 4 40

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 các máy biến áp 41

5.1.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp tăng áp của NĐ 41

5.1.2 Chọn số lượng công suất máy biến áp trong các trạm giảm áp 42

5.2 Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện 43

5.2.1 Sơ đồ nối điện cho trạm nguồn 43

5.2.2 Sơ đồ nối điện cho trạm trung gian 44

5.2.3 Sơ đồ nối điện cho trạm cuối (trạm hạ áp) 45

CHƯƠNG 6: TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN 47

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 47

6.1.1 Các đường dây cung cấp cho phụ tải 1,2,3,5,6,7,8,9 47

6.1.2 Đường dây HT-1-NĐ 51

6.1.3 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 54

6.2.2 Đường dây HT-4-NĐ 56

6.2.3 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 58

6.3 Chế độ sự cố 58

6.1.1 Chế độ sau sự cố hỏng một tổ máy phát 59

6.1.2 Chế độ sau sự cố ngừng một mạch trên đường dây 2 mạch 59

CHƯƠNG 7: TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 62

7.1 Tính điện áp tại các nút phụ tải trong mạng điện 62

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 62

7.1.2 Chế độ cực tiểu 63

7.1.3 Chế độ sự cố 64

7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 65

7.2.1 Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 69

7.2.2 Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp bộ điều chỉnh điện áp dưới tải 70

CHƯƠNG 8: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 73

8.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 73

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 74

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 74

8.4 Các loại chi phí và giá thành 74

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 74

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 75

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 75

PHẦN II: TÍNH ỔN ĐỊNH KHI NGẮN MẠCH BA PHA GẦN ĐẦU ĐƯỜNG DÂY GẦN MÁY PHÁT CHƯƠNG 9: NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG 77

9.1 Định nghĩa ổn định động của hệ thống điện 77

9.2 Mục tiêu khảo sát ổn định 77

9.3 Phương pháp khảo sát ổn định động 77

9.4 Khảo sát ổn định động của mạng điện 78

LÀM VIỆC BAN ĐẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 81

10.1 Lập sơ đồ thay thế và thông số hệ thống điện 81

10.1.1 Sơ đồ hệ thống 81

10.1.2 Sơ đồ thay thế 82

10.2 Tính toán quy đổi các thông số hệ thống và chế độ 83

10.2.1 Tính các thông số và lập sơ đồ tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch 83

10.2.2 Tính quy chuyển thông số chế độ 84

10.3 Tính toán chế độ làm việc ban đầu 85

10.3.1 Sơ đồ tính toán chế độ xác lập 85

10.3.2 Tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch 85

CHƯƠNG 11: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH 3 PHA Ở ĐẦU ĐƯỜNG DÂY NHÀ MÁY ĐIỆN 87

11.1 Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 87

11.1.1 Tính tổng trở phụ tải 87

11.1.2 Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 87

11.2 Đặc tính công suất sau ngắn mạch 90

11.3 Tính góc cắt và thời gian cắt 93

11.3.1 Tính góc cắt 93

11.3.2 Tính thời gian cắt 94

KẾT LUẬN CHUNG 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

1.1 Phân tích nguồn và phụ tải

1.1.1 Nguồn điện

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

● Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn

- Điện áp trên thanh góp hệ thống: 110 kV

- Hệ số công suất trên thanh góp: cos = 0,85

- Để có thể vận hành lưới điện bình thường trong các trường hợp sự cố, sửa chữa ta cần có sự liên kết giữa hệ thống điện và nhà máy để trao đổi công suất khi cần thiết

- Do HT có công suất vô cùng lớn nên ta chọn nút cân bằng công suất là nút cơ sở về điện áp và không cần dự trữ công suất trong nhà máy điện, tức là công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ HT

● Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy:

- Công suất định mức: 4x50=200 MW

- Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV

- Hệ số công suất định mức: cos = 0,85

- Đối với nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sử dụng nhiên liệu than bột thì công suất tự dùng chiếm (6 8)% công suất đặt của nhà máy Chọn công suất tự dùng Ptd = 8% Pđm

- Đối với nhà máy NĐ máy phát làm việc ổn định khi công suất phụ tải P 70% Pđm, và máy phát phải ngưng làm việc khi công suất phụ tải P 30%

Pđm

- Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện nằm trong khoảng (70 80)% Pđm

1.1.2 Phụ tải

Nguồn điện cung cấp cho 9 phụ tải với các thông số cơ bản:

Bảng 1.1 Số liệu các phụ tải

Điện áp thứ cấp (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 9 phụ tải trong đó có 8 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III

Phụ tải loại I (gồm các phụ tải 1,2,4,5,6,7,8,9) là phụ tải quan trọng cần được cung cấp điện liên tục không bị gián đoạn khi sự cố, sửa chữa Nếu bị gián đoạn sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng về an ninh quốc phòng, kinh tế, con người vì vậy các hộ phụ tải loại I cần được cấp điện từ 2 nguồn hoặc có đường dây dự phòng, cụ thể là sử dụng mạch vòng kín hoặc đường dây kép

Phụ tải loại III (phụ tải 3) là phụ tải có độ quan trọng thấp việc mất điện không gây ảnh hưởng nhiều tới kinh tế, con người vì vậy ta chỉ cần cấp điện cho phụ tải này bằng 1 nguồn và sử dụng đường dây đơn

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

̇

√

Với:

Ta có bảng thông số các phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu

(MW)

1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Đặc điểm của HTĐ là truyền tải tức thời điện năng từ nguồn tới hộ tiêu thụ và không có khả năng tích trữ lại điện năng với một lượng lớn Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại từng thời điểm của chế độ xác lập của hệ thống, các nguồn điện phải phát ra công suất đúng bằng công suất tiêu thụ, trong đó bao gồm cả tổn thất công suất trong lưới điện

Nếu không cân bằng được công suất trong hệ thống điện sẽ dẫn tới việc mất ổn định điện áp và tần số trong hệ thống

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Công suất phát của các nhà máy trong hệ thống tại mỗi thời điểm phải bằng với công suất của hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ công suất nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong HTĐ là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống

Sự cân bằng công suất tác dụng được thể hiện bằng phương trình cân bằng công suất như sau:

∑ ∑ ∑ ∑ ∑

trong đó:

∑ – tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn;

– tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;

– công suất tác dụng lấy từ hệ thống;

m – hệ số đông thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1);

∑ – tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;

∑ – tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑ = 5%

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.2 bằng:

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 không chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng

Công suất phản kháng có liên quan đến sự ổn định của điện áp Nếu không cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp sẽ tăng, và

ngược lại nếu ít hơn thì điện áp sẽ giảm Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp, cũng như giảm thiểu tổn thất phải cân bằng công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện có dạng:

∑ ∑ ∑ ∑ trong đó:

– tổng công suất phản kháng tiêu thụ;

– tổng công suất phản kháng do nhiệt điện phát ra;

– công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;

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

∑ – tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại;

∑ – tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện;

∑ – tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑ ∑

∑ – tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy ∑ ∑

– tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện;

– công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, có hệ thống có công suất vô cùng lớn nên = 0

Có tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Với Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng:

Với Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định

theo bảng 1.2 bằng:

∑

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:

∑ ∑

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện bằng:

Với Như vậy, tổng công suất tiêu thụ của mạng điện:

∑ ∑

Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Có công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế

1.3 Xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện

Tổng công suất phát yêu cầu

Trong đó:

1.3.1 Xác định chế độ làm việc của nhà máy NĐ

● Trong chế độ làm việc cực đại

Cả 4 tổ máy cùng hoạt động và phát công suất kinh tế:

● Trong chế độ làm việc cực tiểu

Dự kiến trong chế độ này sẽ ngừng 1 tổ máy phát và 3 máy phát còn lại sẽ phát với công suất kinh tế

Tổng công suất phụ tải yêu cầu trong chế độ cực đại theo bảng 2.1 là:

● Trong chế độ làm việc cực tiểu

Tổng công suất phụ tải yêu cầu trong chế độ cực tiểu theo bảng 2.1 là:

Số tổ máy

lv

P

MW

Q MVAr

Số tổ máy

lv

P

MW

Q MVAr

Số tổ máy

lv Nhà

máy 160 99,2 4 120 74,4 3 150 93 3

Hệ

Thống 94,35 58,497 - 51,4 31,868 - 104,35 64,697 -

CHƯƠNG 2:

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

VÀ LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP 2.1 Đề xuất các phương án nối dây

Khi thiết kế một mạng điện phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

Do đó việc thiết kế phải dựa theo một số nguyên tắc nhất định, nhằm thỏa mãn các yêu cầu trên

Việc thiết kế phải dựa trên sơ đồ địa lý, vị trí của các phụ tải và nguồn cung cấp, phải đảm bảo đi dây đơn giản, nhưng vẫn đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật

2.1.1 Cơ sở lý thuyết

Để lựa chọn ra một phương án phù hợp đáp ứng được cả chỉ tiêu về kinh tế cũng như kỹ thuật, ta sẽ vạch ra nhiều phương án nối dây khác nhau, làm thế nào để không bỏ sót mất phương án nối dây tối ưu nhất Thực ra không có một phương pháp nhất định nào để lựa chọn sơ đồ nối dây của mạng điện Một sơ đồ nối dây mạng điện

có thích hợp hay không là do rất nhiều yếu tố khác nhau quyết định, như là: vị trí phân

bố của phụ tải, mức độ yêu cầu về đảm bảo liên tục cung cấp điện, đặc điểm và khả năng cung cấp điện của các nhà máy điện, vị trí phân bố giữa các nhà máy điện Ngoài

ra cũng còn nhiều yếu tố phụ cũng ảnh hưởng đến kết cấu và vạch tuyến đường dây của mạng, như các điều kiện về địa chất, khí tượng, thuỷ văn, địa hình, tình hình tổ chức, quản lý, thi công

● Một số yêu cầu thiết kế mạng điện

- Các sơ đồ mạng điện phải có chi phí nhỏ nhất

- Đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ

- Đảm bảo an toàn đối với người và thiết bị

- Sơ đồ an toàn, linh hoạt trong vận hành, đáp ứng được khả năng phát triển của mạng điện trong tương lai

- Sơ đồ đi dây không được chồng chéo lên nhau

- Tổn thất nhỏ

● Yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện

- Đối với phụ tải loại I: phải được cung cấp điện từ hai nguồn độc lập, chỉ cho ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng tự động nguồn dự trữ Do đó phụ tải loại I thường sử dụng đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Đối với phụ tải loại II: đa số các trường hợp cung cấp bằng hai đường dây riêng biệt, hoặc đường dây kép Các hộ tiêu thụ loại II cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian nhân viên dự phòng đóng nguồn dự trữ

- Đối với phụ tải loại III: được cung cấp điện từ đường dây đơn, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thay thế các phần

tử hư hỏng của mạng điện, nhưng không quá một ngày

● Vị trí địa lý

Tùy theo vị trí các phụ tải mà trong các sơ đồ sẽ ưu tiên cung cấp điện đến phụ tải nào trước Đối với sơ đồ liên thông thì nguồn điện sẽ đi đến phụ tải ở gần hơn, công suất lớn hơn trước

2.1.2 Một số loại sơ đồ nối điện cơ bản

Hình 2.1: Một số sơ đồ nối điện cơ bản

a – Sơ đồ hình tia b – Sơ đồ liên thông c – Sơ đồ mạch vòng a) Sơ đồ hình tia

Sơ đồ hình tia là sơ đồ mà các phụ tải đều được nhận điện trực tiếp từ nguồn

● Ưu điểm:

- Độ tin cậy cung cấp điện khá cao (khi có sự cố ở một đường dây chỉ có phụ tải

ở đường dây đó bị ảnh hưởng, còn lại ít bị ảnh hưởng)

- Đơn giản, dễ tính toán và vận hành

b) Sơ đồ liên thông

Sơ đồ liên thông là sơ đồ mà trong đấy các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây nối với nguồn

- Bị giới hạn công suất chuyền tải trên đường dây, tổng công suất không được quá lớn

c) Sơ đồ kiểu mạch vòng

Sơ đồ kiểu mạch vòng là sơ đồ với một nút chỉ có một đường dây đến và một đường dây đi, tạo thành một mạch vòng khép kín

● Ưu điểm:

- Mỗi phụ tải đều được nhận điện từ hai phía nên độ tin cậy cao

- Vốn đầu tư có thể rẻ hơn do chiều dài đường dây ngắn, và là đường dây đơn,

2.1.3 Các phương án thiết kế mạng điện

Để đưa ra 1 phương án cung cấp điện tối ưu cho toàn hệ thống ta sử dụng phương pháp chia nhóm vì mạng điện cần thiết kế có vị trí các phụ tải và nguồn tạo thành các nhóm độc lập, tách biệt nhau Ta chia mạng điện thành 4 nhóm với phụ tải 4

là phụ tải liên lạc giữa NĐ và HT như sau:

- Nhóm I: gồm các phụ tải 1, 3 và HT

- Nhóm II: gồm phụ tải 2 và HT

- Nhóm III: gồm phụ tải 5, 6, 8 và NĐ

- Nhóm IV: gồm phụ tải 7, 9 và NĐ

Hình 2.1 Sơ đồ địa lý và cách chia nhóm các phụ tải

● Để tìm ra phương án tối ưu của từng nhóm ta sẽ đưa ra các phương án đi dây của từng nhóm như sau:

- Nhóm I

Gồm phụ tải 1, 3 và HT trong đó phụ tải 1 là phụ tải loại I và phụ tải 3 là phụ tải loại III Ta có các phương án đi dây như sau

Phương án A Phương án B Phương án C

Hình 2.2 Phương án đi dây cho nhóm I

Vì phụ tải số 3 là phụ tải loại III nên ta sẽ loại luôn phương án C

- Nhóm III

Gồm phụ tải 5, 6, 8 và NĐ trong đó cả 3 phụ tải 5, 6, 8 đều là phụ tải loại I Ta

có các phương án đi dây như sau:

Phương án A Phương án B

Phương án A Phương án B Phương án C

Hình 2.5 Phương án đi dây cho nhóm IV

Vì phụ tải 7 gần nhà máy hơn phụ tải 9 nên ta sẽ loại luôn phương án liên thông

từ NĐ – 9 – 7

2.2 Lựa chọn điện áp của mạng điện

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 các 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 Chọn điện áp cho mạng là một trong những vấn đề cơ bản của việc thiết kế Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu kinh 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 về cách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao cho thích hợp nhất 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

Ta có thể tính điện áp đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:

√

trong đó:

- điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;

- chiều dài đường dây thứ i, km;

- công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;

n - số lộ đường dây làm việc song song Với đường dây đơn thì n = 1, với đường dây kép thì n = 2

Ta có sơ đồ địa lý khoảng cách giữa các phụ tải như sau:

Hình 2.6 Sơ đồ khoảng cách địa lý giữa các phụ tải

Ta áp dụng công thức trên tính toán cho từng phương án

2.2.1 Lựa chọn điện áp cho nhóm I

● Phương án A

Công suất trên đoạn HT-1 là

√ √

Vậy điện áp định mức cho phương án B nhóm I là 110 kV

2.2.2 Lựa chọn điện áp cho nhóm 2

Tính toán tương tự với sơ đồ hinh tia ta có iện áp định mức trên đoạn HT-2

Vậy điện áp định mức cho nhóm 2 là 110 kV

2.2.3 Lựa chọn điện áp cho nhóm 3

Dòng công suất tác dụng trên đoạn NĐ-6 là

Dòng công suất tác dụng trên đoạn NĐ-5 là

Dòng công suất tác dụng trên đoạn 6-5 là

Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-6 là

√ √ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-5 là

√ √

Điện áp tính toán trên đoạn 6-5 là

√ √ Với sơ đồ hình tia NĐ-8 ta tính toán tương tự như phương án B nhóm I ta có

2.2.5 Lựa chọn điện áp cho phụ tải liên lạc 4

Công suất tác dụng trên đoạn đường dây NĐ-4 là

Trong đó

– Công suất phát kinh tế của nhà máy NĐ = 170 MW

– Công suất tự dùng của nhà máy NĐ = 16 MW – Tổng công suất các phụ tải nhà má NĐ cung cấp (gồm các phụ tải

5, 6, 7, 8, 9)

– Tổn thất công suất trên các đường dây nhà máy cung cấp điện

√ √

Vậy điện áp định mức cho phụ tải liên lạc 4 giữa NĐ và HT là 110 kV

CHƯƠNG 3:

CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

3.1 Cơ sở lý thuyết chung

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 thường được 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 pha bằng 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:

trong đó:

- dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;

- mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Với dây AC và Tmax = 3000-5000 giờ thì = 1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:

√

√ √ trong đó:

n - số mạch của đường dây

- điện áp định mức của mạng điện, Uđm =110 kV

- công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền

cơ học của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110 kV, để hạn chế tổn thất vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ cần phải kiểm tra dây dẫn theo các điều kiện phát nóng:

{

trong đó:

– dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải max

– dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ sự cố

– dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

Ta có nên ta chỉ cần xét điều kiện

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 công suất 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 tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm giảm áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu 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 độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%, nghĩa là:

P, Q – công suất phản kháng và công suất tác dụng trên đường dây

R, X – điện trở và điện kháng của đường dây

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

● Chọn tiết diện dây dẫn

Công suất trên đường dây HT-1 khi phụ tải cực đại là

̇ ̇ ̇

Dòng điện chạy trên đường dây HT-1 khi phụ tải cực đại là

√

√

√ Tiết diện tính toán cho đường dây HT-1 là

Vậy ta sẽ chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-150 cho đường dây HT-1

Công suất trên đường dây 1-3 khi phụ tải cực đại là

Vậy ta sẽ chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-150 cho đường dây 1-3

Ta kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép trên đường dây khi sự cố Với phương án này chỉ có 1 sự cố là đứt 1 mạch trên đường dây HT-1

Có

Vậy dây đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép

Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án A nhóm I

Bảng 3.1 Thông số đường dây phương án A nhóm I

Tổn thất điện áp trên toàn lộ liên thông HT-1-3 là

X

B/2 Kết luận

HT-1 150 2 48,662 5,11 10,122 133,334

7,099 11,07

Thỏa mãn 1-3 150 1 40 8,4 16,64 54,8 Thỏa mãn

b) Phương án B

● Chọn tiết diện dây dẫn (sơ đồ hình tia HT-1, HT-3)

Dòng điện chạy trên đường dây HT-1 khi phụ tải cực đại là

√

√ √ Tiết diện tính toán cho đường dây HT-1 là

Vậy ta sẽ chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-70 cho đường dây HT-1

Dòng điện chạy trên đường dây HT-3 khi phụ tải cực đại là

√

√ √ Tiết diện tính toán cho đường dây 1-3 là

Vậy ta sẽ chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-150 cho đường dây 1-3

Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép khi sự cố, phương án này chỉ có sự cố đứt 1 mạch đường dây HT-1

Có

Vậy dây đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép

Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án B nhóm I

Bảng 3.3 Thông số đường dây phương án B nhóm I

HT-1 25+j12,1 72,889 66,26 70 145,79 265 0,46 0,44 2,58 HT-3 23+j11,13 134,12 121,92 150 - 445 0,21 0,416 2,74

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp khi sự cố Trong trường hợp này sự cố mà tổn thất điện áp lớn nhất là đứt 1 mạch đường dây

Tính toán tương tự ta có bảng kết quả tổn thất điện áp cho phương án B như sau

X

B/2 Kết luận

HT-1 70 2 48,662 11,192 10,706 125,548 3,383 6,766 Thỏa mãn HT-3 150 1 81,584 17,133 33,939 111,77 6,379 - Thỏa mãn

3.2.2 Nhóm II

● Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tương tự với sơ đồ hình tia ta có kết quả sau

Bảng 3.5 Thông số đường dây nhóm II

X

B/2 Kết luận

HT-1 70 2 40 9,2 8,8 103,2 2,892 5,784 Thỏa mãn

3.2.3 Nhóm III

a) Phương án A

● Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tương tự với sơ đồ hình tia và sơ đồ liên thông ta có kết quả sau

Bảng 3.7 Thông số đường dây phương án A nhóm III

NĐ-6 48+j23 139,95 127,22 150 279,89 445 0,21 0,416 2,74 Th/m 6-5 24+j11,62 69,97 63,61 70 139,95 265 0,46 0,44 2,58 Th/m NĐ-8 18+j8,71 52,48 47,71 70 104,96 265 0,46 0,44 2,58 Th/m

● Tính tổn thất điện áp

Tính toán tương tự với sơ đồ hình tia và sơ đồ liên thông ta có kết quả sau