Đồ Án Thiết Kế Mạng Điện

- Khi thiết kế mạng điện này cần chú ý: + Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tơng đối lớn nên ta dùng đờng dây trên không để dẫn điện.. Qpt.QL: Là tổng tổn thất công

54km

63km 133,44km

160km

42km

58,44km 36km

9 2

3 Những số liệu phụ tải:

Yêu cầu ĐC điện

* Hệ thống gồm hai nhà máy nhiệt điện

Chúng có đặc điểm rất quan trọng là truyền tải tức thời điện năng từ cácnguồn đến các hệ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành các số lợngnhìn thấy đợc Tính chất này đợc xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất

và tiêu thụ điện năng

- Nhà máy NĐ1: Gồm 4 tổ máy phát, mỗi tổ máy phát có công suất địnhmức Pđm = 50MW, cos = 0,85, Uđm = 10,5kV Tổng công suất định mức củaNĐ1 = 4 x 50 = 200MW, nhiên luệu có thể là: than, đá, dầu và khí đốt Hiệusuất của nhà máy NĐ tơng đối thấp (30  40%).)

Đồng thời công suất stự dùng thờng chiếm khoảng 6 đến 15%) tuỳ theoloại nhà máy nhiệt điện

+ Các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P  70%) Pđm Khi phụ tải

P < 30%) Pđm các nhà máy phát ngừng làm việc

- Hai nhà máy phải có sự liên hệ để tra đổi công suất giữa hai nguồncung cấp điện khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình th -ờng trong các chế độ vận hành

* Phụ tải:

- Trong hệ thống thiết kế có 9 phụ tải trong đó

Phụ tải 1 và 8 là hộ phụ tải loại III

Phụ tải 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 9 là hộ phụ tải loại I

- Việc phân bố phụ tải trên sơ đồ địa lý:

Phụ tải 1, 2, 3, 4 do nhiệt điện I cung cấp điện

Phụ tải 6, 7, 8, 9 do nhiệt điện II cung cấp điện

Phụ tải 5 ở giữa 2 nhà máy do 2 nhà máy cung cấp

- Khoảng cách xa nhất từ NĐ1 đến phụ tải là 61km và gần nhất là 36km

- Khoảng cách xa nhất từ NĐII đến phụ tải là 63km và gần nhất là 36km

- Tổng công suất các nguồn = 400MW

- Tổng công suất các phụ tải Pmax = 254MW

- Đặc điểm của các hộ tiêu thụ:

Có hộ 1, 2, 5, 6, 8 và 9 là các hộ có yêu cầu điều chỉnh điện áp thờng

Hộ 3, 4, 7 là hộ có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng

- Khi thiết kế mạng điện này cần chú ý:

+ Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tơng đối lớn nên

ta dùng đờng dây trên không để dẫn điện

+ Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng nh yêu cầu về khả năngdẫn điện ta dùng đờng dây AC để truyền tải điện

10

% 10

QF: Là tổng công suất phản kháng trong các nhà máy điện

Qpt: Là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải

QB: Là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thểlấy QB = 15%) Qpt.

QL: Là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đờng dây của mạng

điện

QC: Là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây cao ápsinh ra Đối với bớc tính sơ bộ với mạng điện 110kV ta coi QL =-QC

Qtd: Là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện

Qtd = Ptd tgtd (costd = 0,7 – 0,8) néu chọn costd = 0,75 thì tgtd =0,882)

Qdtr: Là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống Cớ thểlấy Qdtr bằng công suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống

III Sơ bộ xác định phơng thức vận hành cho hai nhà máy:

1 Khi phụ tải cực đại:

Nếu cha kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là:

* Xét nhà máy II

Công suất nhà máy II phát lên lới

 

MW

P P

P P

P vhII FII tdII dmII dmII

153 200 100

85 100

10 200

.

100

85

% 85

% 10

% 85

2 Khi phô t¶i cùc tiÓu:

Tæng c«ng suÊt yªu cÇu cña hÖ thèng lµ:

P P

P VhII FII tdII dmII dmII

5

,

76

100 100

85 100

% 80

C«ng suÊt nhµ m¸y II ph¸t lªn líi lµ:

PVhII = PFII – PtdII = 100%).P®mII – 10%) (1005 P®mII)

Số

tổ máy VH

PF(MW)

Số

tổ máy VH

Lựa chọn điện áp

I Nguyên tắc lựa chọn

Lựa chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan

trọng bởi vì trị số điện áp ảnh hởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật

của mạng điện Để chọn đợc cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn yêu cầu sau

- Phải đáp ứng đợc yêu cầu mở rộng điện áp sau này

- Cấp điện phải phù hợp với tình hình lới điện hiện tại và phù hợp với tình

hình lới điện quốc gia

- Bảo đảm tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải

100

U

QX PR

Q P

2 2







Khi điện áp càng cao thì tổn hao công suất càng bé, sử dụng ít kim loại

màu (do I nhỏ) Tuy nhiên lúc điện áp tăng cao thì chi phí cho xây dựng mạng

điện càng lớn và giá thành của thiết bị càng cao

II Tính toán cấp điện áp của mạng điện

Việc lựa chọn cấp điện của mạng điện chủ yếu dựa vào kinh nghiệm tổng

kết

Theo công thức kinh nghiệm

kV P l

U i  4 , 34 i  16 i

Trong đó:

Ui: Điện áp đờng dây thứ i

li: Chiều dài đờng dây thứ i (km)

Pi: Công suất tác dụng truyền tải trên đờng dây thứ i (MW)

Để đơn giản ta chỉ chọn phơng án hình tia nh sau:

61

6300+j14,52

54

728+j17,46

93663

828+j13,56

Chơng IV

Các phơng án nối dây của mạng điện

chọn phơng án tối u

I Dự kiến các phơng án

Các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy

cung cấp điện cần thiết và chất lợng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuận tiện và an toàn trong vận hành

Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại

I1 cần đảm bảo dự phòng 100%)

Trong mạng điện, đồng thời dự phòng động tự động Vì vậy, để cung cấp

điện cho hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đờng dây hai mạch hay mạch vòng

Đối với hộ loại II cho phép cung cấp điện bằng đờng dây một mạch vì thời gian sửa chữa đờng dây trên không rất ngắn

Đối với hộ loại III đợc cung cấp điện bằng đờng dây 1 mạch

1

2S2

S6

S4

S3

S5

NĐ

9

S7

S8

1

2S2

S6

S4

S

3

S5

NĐ

II

S9

S7

S8

Hình 4.2 Sơ đồ mạch điện phơng án II

Hình 4.3 Sơ đồ mạch điện phơng án 3

II Những yêu cầu chính đối với mạng điện:

1 Cung cấp điện liên tục

2 Đảm bảo chất lợng điện

3 Đảm bảo tính linh hoạt

S6

S4

S

3

S5

NĐ

II

S9

S7

1

2S2

S6

S4

S

3

S5

NĐ

II

S9

S7

S8

1

2S2

S6

S4

S

3

S5

NĐ

II

S9

S7

S8

Hình 4.5 Sơ đồ mạch điện ph ơng án 5

Dây đồng và dây đợc chế tạo bằng kim loại đồng, là vật liệu dẫn điện tốt.

Đồng có điện trở suất nhỏ, có khả năng chông ăn mòn Nhng đồng là kim loại

đắt tiền Vì vậy, dây đồng chỉ dùng trong mạng điện đặc biệt

Là dây nhôm có lõi thép đợc sử dụng phổ biến

IV Phân vùng cung cấp điện:

- Vùng xung quanh NĐI gồm các phụ tải 1, 2, 3, và 4

- Vùng xung quanh NĐII gồm các phụ tải 5, 6, 7, 8 và 9

V Tính toán so sánh kỹ thuật các phơng án:

1 Phơng án I

Sơ đồ mạng điện của phơng án I cho trên hình 4-1

a) Chọn điện áp định mức cho mạng điện:

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh

tế – kỹ thuật, cũng nh các đặc trng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố Công suấtcủa phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí t-

ơng đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế đợc chọn đồng thời với sơ đồcung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theogiá trị của công suất trên mỗi đờng dây trong mạng điện

1

2S2

S6

S4

S

3

S5

NĐ

9

S7

S8

Theo công thức 3.1.

P l

U dm  4 , 34  16 (kV) (41)

* Ta tính điện áp định mức trên đờng dây NĐI-5-NĐII

- Công suất tác dụng từ nhiệt điện II truyền vào đờng dây NĐII-5 đợc xác

định nh sau:

PNII-5 = Pkt – Ptd – PNII - PN (42)

Trong đó:

Pkt: Tổng công suất phát kinh tế của NĐII

Ptd: Tổng công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện II

170 10

S S

05 , 13 7

,

9

85 , 25 7 , 41 128 32

5 5

5

.

* Điện áp tính toán trên đờng dây NĐII-5 là:

Vậy kết quả tính toán điện áp định mức của các đờng dây trong phơng án

I cho trong bảng (4.1) sau:

Đờng dây

Công suất truyền tải S, MVA

Chiều dài đờng dây l, km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng điện

Bảng 4.1 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

b) Chọn tiết diện dây dẫn:

Đối với mạng điện khu vực các tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là:

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 = 1,1A/mm2

Dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ phụ tải cực đại đợc xác

định theo công thức

3 max

3U dm n

S

n: Số mạch của đờng dây (đờng dây 1 mạch thì n =1, hai mạch thì n = 2)

Uđm: Điện áp định mức của mạng điện, kV

Smax: Công suất chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại (MVA)

Đối với đờng dây 110kV để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F  70mm2 Để đảm bảo cho đờng dây vận hành bình thờng trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau: ISC  ICP

ISC: Dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sự cố

ICP: Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

* Chọn tiết diện dây dẫn của đờng dây NĐ II -5.

- Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại bằng:

A U

S I

dm

Nii

110 3 2

85 , 25 7 , 41 10

3 2

3 2 2

3 5



Tiết diện dây dẫn;

2 5

1 , 1

36 , 212

mm J

I F

kt

NII



Chọn dây AC-120 và ICP = 380A

Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn, cần kiểm tra dòng điện chạy trên đờngdây trong các chế độ sau sự cố

- Đối với đờng dây NĐII-5 - NĐ, sự cố có thể xảy ra trong 2 trờng hợp.+ Ngừng 1 mạch trên đờng dây

+ Ngừng 1 tổ máy phát điện

- Nếu ngừng một mạch trên đờng đây NĐII-5 thì dòng điện chạy trênmạch còn lại bằng:

ISC = 2.INII-5 = 2 131,18 = 262,36A

- Nếu ngừng 1 tổ máy phát điện ở nhà máy NĐII thì máy phát còn lại sẽphát 100%) công suất Do đó tổng công suất phát NĐII bằng:

PF = 1 100 = 100MW

Công suất tự dùng trong nhà máy:

10 100 100

* Tính tiết diện dây dẫn NĐ I-5 :

- Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại

05 , 13 7 , 9 110 3 2

10

5 5

47 , 43

77 , 12

- Tiết diện đờng dây.

2

1 , 1

35 , 174

F tc (mm 2 )

I CP (A) ISC (A)

l (km)

r o (/km)km)

x o (/km)km)

b o 10 -6 S/km)km

R () X ()

4

10 2



B

(S) NĐ I-1 30+j12,77 174,35 158,5 185 510 174,35 61 0,17 0,409 1,69 10,37 25,80 0,82 NĐ I-2 28+j17,46 88,23 80,21 95 330 176,46 36 0,33 0,429 2,65 5,94 7,72 0,95 NĐ I-3 28+j13,56 88,18 75,62 70 265 166,36 51 0,46 0,440 2,58 11,73 11,22 1,31 NĐ I-4 30+j14,52 89,12 81,02 95 330 178,24 51 0,33 0,429 2,65 8,41 10,94 1,35 NĐ I-5 -(9,7+13,05) 43,47 39,52 70 265 86,94 73 0,46 0,440 2,58 16,79 16,06 1,88 NĐ II-5 41,7+j25,85 131,18 119,25 120 380 262,36 63 0,27 0,423 2,69 8,51 13,32 1,69 NĐ II-6 30+j14,52 89,12 81,02 95 330 178,24 64 0,33 0,429 2,65 10,06 13,08 1,61 NĐ II-7 28+j17,46 88,23 80,12 95 330 176,46 54 0,33 0,429 2,65 8,91 11,58 1,43 NĐ II-8 28+j13,56 83,18 75,62 70 265 83,18 63 0,46 0,440 2,58 28,98 27,72 0,81 NĐ II-9 20+9,68 59,41 54,01 70 265 118,82 36 0,46 0,440 2,58 8,28 7,92 0,92

Bảng 4.2 Thông số của các đờng dây trong mạng điện

c) Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:

Khi chọn sơ bộ các phơng án cung cấp điện có thể đánh giá chất lợng

điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ 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 vợt quá 10  15%) trong chế độ phụ tải cực

đại khi vận hành bình thờng và đến 20  25%) trong chế đọ sau sự cố nghĩa là:

Umaxbt%) = 15  20%)

Umaxsc%) = 20  25%)

Đối với các tổn thất điện áp nh vậy, cần sử dụng các máy biến áp điềuchỉnh điện áp dới tải trong tải các trạm hạ áp.

Tổn thất điện áp thứ i nào đó khi vận hành bình thờng đợc xác định theocông thức:

100

2

dm

i i i i ibt

U

X Q R P



Trong đó:

Pi, Qi: Công suất chạy trên đờng dây thứ i

Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của đờng dây thứ i

Đối với đờng dây có hai mạch, nếu ngừng 1 mạch thì tổn thất điện áptrên đờng dây bằng;

UiSC%) = 2Uibt%)

* Tính tổn thất điện áp trên đờng dây NĐ I-2 :

Trong chế độ làm việc bình thờng, tổn thất điện áp trên đờng dây bằng:

72 , 7 46 , 17 94 , 5 28 100 110

Các đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự nh với đờng dây trên

Đờng dây Ubt%) USC%) Đờng dây Ubt%) USC%)

Bảng 4.3 Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện

Từ các kết quả trên ta thấy, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trongphơng án I có giá trị

Umaxbt%) = UNII-8%) = 9,81%)

Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố

UmnaxSC%) = UNII-5%) + U5-NĐI%) = 11,54%) + 6,92%) = 18,46%)

1

2S2

S6

S4

S

3

S5

NĐ

II

S9

S7

S8

Hình 4.2

a) Chọn điện áp định mức cho mạng điện

* Ta tính điện áp định mức trên đờng dây 9-8:

- Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây NĐII-9:

MVAr

j

j j

S S

S NII

24 , 23 48

56 , 13 28 68 , 9 202

8

9

S

S 8 28 13 , 56

8

U

99 , 95 28 16 23 , 41 34

,

4

16

34 ,

Điện áp địnhmức mạng điện

Kết quả tính các thông số của các đờng dây trong mạng điện cho bảng

sau:

Đờng

dây S (MVA) Ibt (A)

F tt (mm 2 )

F tc (mm 2 )

I CP (A) ISC (A)

l (km)

r o (/km)km)

x o (/km)km)

b o 10 -6 S/km)km

R () X ()

4

10 2



B

(S) 2-1 30+j12,77 174,35 158,5 185 510 174,35 42,4

2 0,17 0,409 2,84 7,21 17,35 0,60NĐ I-2 58+j30,23 174,88 158,98 185 510 349,76 36 0,17 0,409 2,84 3,06 7,36 1,02 NĐ I-3 28+j13,56 83,18 75,62 70 265 166,36 51 0,46 0,440 2,58 11,73 11,22 1,31 NĐ I-4 30+j14,52 89,11 81,01 95 330 178,22 51 0,33 0,429 2,65 8,42 10,94 1,35 NĐ I-5 -(9,7+j13,05) 43,47 39,52 70 265 86,94 73 0,46 0,440 2,58 16,79 16,06 1,88 NĐ II-5 41,7+j25,85 131,18 119,25 120 380 262,36 63 0,27 0,423 2,69 8,50 13,32 1,69 NĐ II-6 30+j14,52 89,11 81,02 95 330 178,46 61 0,33 0,429 2,65 10,06 13,08 1,61 NĐ II-7 28+j17,46 88,23 80,21 95 330 176,46 54 0,33 0,429 2,65 8,91 11,58 1,43 NĐ II-9 48+j23,24 142,59 129,63 185 510 285,18 36 0,17 0,409 2,84 3,06 7,36 1,02 9-8 28+j13,56 83,18 75,62 70 265 83,18 41,2

3 0,46 0,440 2,58 18,96 18,14 0,53

Bảng 4.5 Thông số của các đờng dây trong mạng điện

c) Tính tổn thất điện áp trong mạng điện.

Tính tổn thất điện áp trên đờng dây NĐI-2-1 trong chế độ làm việc bình

th-ờng

Tổn thất điện áp trên đoạn NĐI-2:

% 30 , 3

100 110

36 , 7 23 , 30 06 , 3 58 100

NI

U

X Q R P U

Tổn thất điện áp trên đoạn đờng dây 2-1 có giá trị

% 62 , 3 100 110

35 , 17 77 , 12 21 , 7 30

% 62 , 3

% 30 , 3

Tổn thất điện áp trên đờng dây trong chế độ sau sự cố

Đối với đờng dây NĐI-2-1, khi ngừng một mạch trên đoạn NĐI-2 sẽ nguy

hiểm hơn so với sự cố ở đoạn 2-1

Khi ngừng 1 mạch trên đờng dây NĐI-2, tổn thất điện áp đoạn này bằng

% 60 , 6

% 30 , 3 2

% 2

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thờng bằng

Umaxbt%) = UNII-9bt%) + U9-8%) = 2,62%) + 9,04%) = 11,66%)

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố

UmaxSC%) = UNII-5SC%) + U5-NSC%) = 11,54%) + 6,92%) = 18,46%)

3 Phơng án III.

Sơ đồ mạng điện phơng án III

Hình 4.3

a) Chọn điện áp định mức cho mạng điện.

* Ta tính điện áp định mức trên đờng dây 2-1

- Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây NĐI-2

- Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây NĐII-9:

MVAr

j

j j

S S

S NI

23 , 30 58

77 , 12 30 46 , 17 28

1

2

1

2S2

S6

S4

S

3

S5

NĐ

II

S9

S7

S8

Đờng dây Công suất truyền

tải S, MVA

Chiều dài đờngdây l (km)

Điện áp tínhtoán U (kV)

Điện áp địnhmức mạng điện

b) Chọn tiết diện dây dẫn.

Kết quả tính các thông số của các đờng dây trong mạng điện cho bảng

sau:

Đờng

dây S (MVA) Ibt (A)

F tt (mm 2 )

F tc (mm 2 )

I CP (A) ISC (A)

l (km)

r o (/km)km)

x o (/km)km)

b o 10 -6 S/km)km

R () X ()

4

10 2



B

(S) NĐ I-2 58+j30,23 174,88 158,98 185 510 349,76 36 0,17 0,409 2,84 3,06 7,36 1,02 2-1 30+j12,77 174,35 158,5 185 510 174,35 42,4

2 0,17 0,409 2,84 7,21 17,35 0,60NĐ I-3 28+j13,56 83,18 75,62 70 265 166,36 51 0,46 0,440 2,58 11,73 11,22 1,31 NĐ I-4 30+j14,52 89,12 81,02 95 330 178,24 51 0,33 0,429 2,65 8,42 10,94 1,35 NĐ I-5 -(9,7+j13,05) 43,47 39,52 70 265 86,94 73 0,46 0,440 2,58 16,79 16,06 1,88 NĐ II-5 41,7+j25,85 131,48 119,25 120 380 262,36 63 0,27 0,423 2,69 8,50 13,32 1,69 NĐ II-6 30+j14,52 89,12 81,02 95 330 178,46 61 0,33 0,429 2,65 10,06 13,08 1,61 NĐ II-7 28+j17,46 83,23 80,21 95 330 176,46 54 0,33 0,429 2,65 8,91 11,58 1,43 NĐ II-8 28+j13,56 83,18 75,62 70 265 63 0,46 0,440 2,58 28,98 27,72 0,81 NĐ II-9 20+j9,68 59,41 54,01 70 265 285,18 36 0,46 0,440 2,58 8,28 7,92 0,92

Bảng 4.5 Thông số của các đờng dây trong mạng điện

c) Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:

Đờng dây Ubt%) USC%) Đờng dây Ubt%) USC%)