ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

1.1.2.Nhận xét nguồn có công suất vô cùng lớnVCLNguồn có công suất VCL có khả năng đáp ứng được mọi yêu cầu về công suất của phụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp: - Nguồn có công suất V

LỜI NÓI ĐẦU

===***===

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của nước ta trong giai đoạnhiện nay yêu cầu tăng không ngừng về sản lượng điện, cũng như về chấtlượng điện năng Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhàmáy điện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn Mặt khác, đểđảm 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 bảocác yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế Điều này đặt ra những nhiệm vụquan trọng đối với các kỹ sư ngành hệ thống điện, Một trong những nhiệm

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thanh Sơn đã tận tình giúp đỡ emhoàn thành đồ án môn học này

Sinh viên

Nguyễn Mạnh Trí

1.1.2.Nhận xét nguồn có công suất vô cùng lớn(VCL)

Nguồn có công suất VCL có khả năng đáp ứng được mọi yêu cầu về công suất của phụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp:

- Nguồn có công suất VCL đảm bảo điện áp trên thanh góp cao áp không đổi khi xảy ra mọi biến động về công suất phụ tải dù xảy ra ngắn mạch

- Nguồn có công suất (≥5÷7)lần công suất phụ tải

1.2.Phân tích phụ tải:

1.2.1.Số liệu về các phụ tải trong bảng sau:

Trong đó: Pmin= 90%Pmax

ax ax

os

m m

os

P S

c 



Qmax Pmax tan Qmin Pmin.tan

- Bảng số liệu phụ tải :

Có 7 hộ phụ tải (từ phụ tải 1 tới phụ tải 7) chia thành 2 loại phụ tải:

- Hộ phụ tải loại I (gồm 5 phụ tải:1,3,4,6,7 chiếm 71,43% ) :là loại

phụ tải rất quan trọng phải cung cấp điện liên tục.Nếu gián đoạn cung cấp

điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm trọng ảnh hưởng đến an ninh, quốc phòng,an

ninh,chính trị,tính mạng con người,và thiệt hại nhiều về kinh tế.Vì thế mỗi

phụ tải loại I phải được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép và TBA có 2 máy

biến áp làm việc song song để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng

- Hộ phụ tải loại III ( gồm phụ tải 2,5 chiếm 28,57% ): là loại phụ tải

có mức quan trọng thấp hơn,để giảm chi phí đầu tư thì mỗi phụ tải chỉ cần

cấp điện bằng 1đường dây đơn và 1 máy biến áp,

cosφ=0,9

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp:

+ Trong mạng thiết kế mạng điện cho hộ phụ tải (3, 4, 6, 7) yêu cầu

điều chỉnh điện áp khác thường (KT) nên độ lệch điện áp thỏa mãn:

Chế độ phụ tải cực đại: du%=+5%Udm

Chế độ phụ tải cực tiểu: du%=0%Udm

Chế độ sự cố : du%= 0 ÷ 5%Udm

+ Các phụ tải (1,2 và 5) yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) nênphạm vi điều chỉnh điện áp thỏa mãn:

Chế độ phụ tải cực đại: du%≥+2, 5%

Chế độ phụ tải cực tiểu: du%≤+7, 5%

Chế độ sau sự cố : du%≥ -2, 5%

CHƯƠNG II

CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, XÁC ĐỊNH

CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN

2.1.Cân bằng công suất nguồn và phụ tải

Để đảm bảo sự ổn định chế độ vận hành trong hệ thống điện thì điện năng

do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất phải cân bằng với điện năngtiêu thụ,Do đó chúng ta phải cân bằng công suất,

Vì nguồn ta sử dụng có thanh góp hệ thống có công suất VCL nên có thểđáp ứng mọi yêu cầu về công suất và chất lượng điện áp cho tất cả các phụtải khi xảy ra mọi biến động về công suất phụ tải,Vì thế, ta không cần cânbằng công suất,

2.1.1.Cân bằng công suất tác dụng :

PF = Pyc

m- hệ số đồng thời ; chọn m =1,

∑Δ P - tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện thiết kế,

Trong khi tính toán có thể lấy:

∑Δ P = 5% ∑ Ppt

= 1,05 ¿ 180

= 189 MW

2.1.2 Cân bằng công suất phản kháng :

- Việc cân bằng công suất phản kháng giữ cho điện áp trên lưới luônbằng điện áp vận hành,

QF + Qb = Qyc

Chọn m=1

sinh ra,

- Vậy cần bù công suất phản kháng là : 8,64 MVAr

Phân chia bù cho các phụ tải theo nguyên tắc: hộ phụ tải càng có cosφ thấp

và càng xa, công suất lớn thì càng được phân chia bù công suất phản khángnhiều, nhưng hệ số cosφ không được quá 0,95,

Ta có các phụ tải có cùng cosφ nên ưu tiên bù cho các phụ tải ở xa, côngsuất lớn,Công thức bù cho hộ tiêu thụ thứ I được tính như sau:

Qbù = Qi – Pi,tgφmới

Ta chọn hai vị trí bù tại phụ tải 4 và 5:

+Bù 3,64 MVAr tại phụ tải 4

Kết quả bù sơ bộ như sau:

ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT

3.1 Chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện

Vì điện áp định mức ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu về kinh tế cũngnhư các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện và phụ thuộc vào nhiều yếu tốnên việc lựa chọn điện áp định mức rất quan trọng.Công thức kinh nghiệm

l i : Chiều dài đoạn dây thứ i (km)

sốlộ

Từ bảng số liệu trên thì điện áp trong khoảng (58,75 ÷ 5116,14) nên ta chọn

3.2 Các phương án nối dây

Nhận xét: các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối dây của mạng điện.Vì vậy các sơ đồ mạng điện phải đảm bảo tính khả thi và cạnh tranh cao.Các sơ đồ mạng điện phải có chi phí hằng năm

và vốn đầu tư nhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết,chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuận tiện và an toàn tỏng vận hành,khả năng áp dụng các công nghệ cao cũng như đáp ứng được các phụ tải phát triển

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo thuận lợi cho thi công,vận hành,có tính linh hoạt cao

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Đảm bảo chất lượng về kinh tếMạng thiết kế điện gồm 1 nguồn điện và 7 phụ tải,trong đó có 2 phụ tải loại III và 5 phụ tải loại I Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép,còn các hộ phụ tải loại III thì được cấp điện bằng 1 đường dây đơn.Dựa vào vị trí và đặc điểm của các phụ tải mà ta chia các phụ tải ra làm ba nhóm:

 Nhóm I: Có một phương án đi dây duy nhất là phụ tải 7, phụ tải loại

 Nhóm II: gồm 3 phụ tải 1, 2, 3, Trong đó phụ tải 1, 3 là phụ tải loại Icòn phụ tải 2 là phụ tải loại III, Từ đó ta có ba phương án đi dây

k m



phụ tải loại I, còn phụ tải 5 là phụ tải loại III, Ta cũng đề ra ba phương

án đi dây như sau:

+Phương án 5:

6

5 4

7 ,16

k m

+Phương án 6:

5

+Phương án 7:

5 4

7 ,1 6

k m

3.3 Tính tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp

3.3.1.Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép AC là loại dây dẫn có độ dẫnđiện tốt,đảm bảo độ bền cơ học cao,sử dụng ở mọi cấp điện áp và được sửdụng rộng rãi trong thực tế

ax

I m

- Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về vầng quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra về độ bền cơ học của dây dẫn

- Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải

có điều kiện sau:

.

Trong đó: Isc là dòng điện của dây dẫn trong chế độ sự cố

Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dòng điện, phụ thuộc vào bản chất và tiết diện dây dẫn

K là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.Lấy k= 0, 8 ứng với t=25℃

Đối với đường dây kép thì I sc 2.Imax 0,8.I cp

Đối với đường dây đơn khi có sự cố xảy ra thì sẽ dẫn đến mất điện

3.3.2.Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độphụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bìnhthường và chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây:

Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhậntổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằmtrong khoảng:

Ta tính tổn thất điện áp theo công thức:

(MW,MVAR ) R X i, i: điện trở tác dụng và điệnkháng của đường dây thứ i (Ω))

Trong đó:

.

r l o i

R i n

Với dây đơn thì n=1, với dây kép thì n=2

Đối với đường dây kép, nếu đứt 1 dây thì tổn thất điện áp trên đường dây là:

 Thỏa mãn điều kiện phát nóng

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

bt U

Đoạn đường dây N-1:

Chọn tiết diện dây dẫn :

(Thỏa mãn điều kiện) Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

r l

o N R

bt U

Kiểm tra điều kiện phát nóng:

I scN 12.ImaxN 12.101,88 203,8  A

I scN 1203,8A0,8.I cp 0,8.330 264 A (Thỏa mãn điều kiện)

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đoạn dây N-1:

bt U

63,2 101,8

8 92,61 AC95 330 203,8 0,33

0,42 9

10,4

3 13,56 2,10 4,20 1_2 1

40,0 116,6

4

106,0 3

AC12

0 380 233,3 0,27

0,42 3

10,8

0 16,92 3,13 N-3 2

1 Chọn tiết diện dây dẫn:

Phương án này các phụ tải 1 và 3 nối với nhau thành mạch kín N,

N-1-3-Ta tiến hành tính dòng phân công suất trên các đoạn đường dây,Giả sử mạch điện là đồng nhất và các đoạn đường dây có cùng tiếtdiện,

Công suất trên đoạn dây N-3:

Vậy ta chọn điểm 3 là điểm phân công suất.

J kt



Kiểm tra điều kiện phát nóng: đối với đoạn dây N-1 khi xảy ra sự cố thì

có 2 trường hợp vận hành sự cố:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-3

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 1-3

Vì điểm phụ tải 3 là điểm phụ tải phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-3

là nguy hiểm hơn

Công suất trên đoạn dây N-1khi sự cố đứt đoạn N-3 là:

U dm

+Kiểm tra điều kiện phát nóng: đoạn dây N-3 khi xảy ra sự cố thì có 2trường hợp vận hành sự cố:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-1

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 1-3

Sự cố khi đứt đoạn dây N-1 thiệt hại hơn

Vì phụ tải 3 là điểm phụ tải phân công suất,Nên công suất trên đoạn dây

N-3 khi đứt đoạn dây N-1 là:

Kiểm tra điều kiện phát nóng: đoạn dây 1-3 khi xẩy ra sự cố sẽ có 2 trường hợp:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-1

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-3

Sự cố đứt đoạn dây N-3 nguy hiểm hơn (vì điểm 3 là điểm phân côngsuất)

Công suất trên đoạn dây 1-3 khi đứt đoạn dây N-3 là:

Thông số đường dây của đoạn đường dây N-1 (loại dây dẫn AC-95):

bt U

U N

U dm

- Tổn thất điện áp trên đường dây khi xảy ra sự cố đứt đoạn dây N-3 là:

U N

U dm



 

 

Đường dây N-2 được tính toán tương tự giống phương án 2, Từ đó ta tổng

hợp và có bảng kết quả tính toán như sau:

Đoạn sốlộ L i Imax F kt Mã dây Icp Isc R 0 X 0 R X U bt%

N-1 1 63,2 97,38 85,25 AC95 330 233 0,33 0,429 20,87 27,13 4,5 N-2 1 84,9 116,64 106,03 AC120 380 233,3 0,27 0,423 22,92 34,21 6,5 N-3 1 44,7 139,1 126,45 AC150 445 233 0,21 0,416 9,39 18,6 3,62 1_3 1 44,7 6,46 5,87 AC70 265 139,1 0,45 0,44 20,1 19,68 0,26

(U sc% được tính cụ thể ở trên)

Nhóm 3:

 Phương án 5:

Chọn tiết diện dây dẫn:

5 4

7 ,1 6

k m

Kiểm tra điều kiện phát nóng:

I scN 4 2.ImaxN 42.87,57 175,14  A

I scN 4 175,14A0,8.I cp 0,8.330 264 A

Nên dây dẫn AC-95 thỏa mãn điều kiện phát nóng

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây N-4:

3,1 4

bt U

Tính toán tương tự với các đường dây khác ta được bảng tính toán của

phương án 5 như sau:

Đoạ

n sốlộ L i Imax F kt Mã dây Icp Isc R 0 X 0 R X U bt% U sc% N-4 2 42,43 87,57 79,61 AC95 330 175,14 0,33 0,429 7,00 9,10 2,82 5,64 N-5 1

76,1

6

233,5 3

212,3 0

ACO24

467,0 5

0,13 1

0,40

1 9,98

30,5

4 8,14 N-6 2

Xét đoạn đường dây N-4:

Chọn tiết diện dây dẫn:

J kt



Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:

 Thỏa mãn điều kiện phát nóng

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

bt U

N-6 2 42,43 87,57 79,61 AC95 330 175,14 0,33 0,429 7,00 9,10 2,82 5,64

 Phương án 7:

Chọn tiết diện dây dẫn:

Phương án này các phụ tải 4 và 6 nối với nhau thành mạch kín

N-4-6-N

- Ta tiến hành tính dòng phân công suất trên các đoạn đường dây.

- Giả sử mạch điện là đồng nhất và các đoạn đường dây có cùng tiết

diện

6

5 4

7 ,16

Vậy điểm 6 là điểm phân công suất

Kiểm tra điều kiện phát nóng: đối với đoạn dây N-4 khi xảy ra sự cố thì

có 2 trường hợp vận hành sự cố:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-6

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 4-6

Vì điểm phụ tải 6 là điểm phụ tải phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-6

là nguy hiểm hơn

Công suất trên đoạn dây N-4khi sự cố đứt đoạn N-6 là:

Kiểm tra điều kiện phát nóng: đoạn dây N-6 khi xảy ra sự cố thì có 2trường hợp vận hành sự cố:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-4

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 4-6

Sự cố khi đứt đoạn dây N-4 thiệt hại hơn

Vì phụ tải 6 là điểm phụ tải phân công suất,Nên công suất trên đoạn dây

N-6 khi đứt đoạn dây N-4 là:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-4

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-6

Sự cố đứt đoạn dây N-6 nguy hiểm hơn (vì điểm 6 là điểm phân côngsuất)

Công suất trên đoạn dây 4-6 khi đứt đoạn dây N-6 là:

Thông số đường dây của đoạn đường dây N-4 (loại dây dẫn AC-185):

bt U

U N

U dm

- Tổn thất điện áp trên đường dây khi xảy ra sự cố đứt đoạn dây N-6 là:

337,6

0 0,17 0,409 7,21 17,35 3,85N-5 1 76,16 233,53 212,3 ACO240 610 467,05 0,131 0,401 9,98 30,54 8,14 N-6 1 42,43 172,30 156,64 AC185 510 337,60 0,17 0,409 7,21 17,35 3,85

Đường dây N-5 ta tính toán tương tự giống như phương án 5 Kết quả tính

toán ở phương án 7 biểu thị dưới bảng sau:

(U sc% được tính cụ thể ở trên)

CHƯƠNG IV TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ

4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế

Khi tính toán mạng lưới điện ta cần phải đáp ứng cả chỉ tiêu kĩ thuật và chỉ tiêu kinh tế, mặc dù hai chỉ tiêu này thường hay mâu thuẫn với nhau tuy nhiên ta cần cân bằng giữa chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật sao cho phù hợp để chọn ra được phương án tối ưu nhất,

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức,

do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp, Và coi các phương án đều có số lượng các máy biến áp, dao cách ly, máy cắt và các thiết bị khác trong trạm biến áp là như nhau,

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là chi phí tínhtoán hàng năm bé nhất, được xác định theo công thức:

Trong đó:

+ Z: là hàm chi phí phí tổn hàng năm (đồng)

a tc= 1

T tc

vốn đầu tư chỉ tính đối với đường dây,còn các thiết bị khác như trạm biến áp, máy cắt, dao cách li,,,, tacoi là như nhau ở các phương án,

Kđ = K0ili = Ki

diện, đồng/km

+ A: tổn thất điện năng của phương án đang xét, kWh

A = Pi max

Pi max: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cựcđại, kW

ΔP i max=P2i max+Q2i max

+ c: giá 1 kWh điện năng tổn thất, c = 1000 đồng/1kWh

Dự kiến các phương án dùng đường dây trên không (2 mạch đối với

phụ tải loại I và mạch đối với phụ tải loại III) được đặt trên cùng cột bê tông

cốt thép,

Bảng tổng hợp giá đầu tư cho đường dây trên không điện áp 110kV

đối với cột bê tống cốt thép như sau:

Vốn đầu tư xây dựng đường dây:

+Vốn đầu tư xây dựng đoạn đường dây N-7 là(Dây AC 70)

Tổn thất công suất tác dụng các đoạn dây còn lại tính tương tự

được biểu thị bởi bảng sau:

Đoạnđườngdây

Vốn đầu tư xây dựng đường dây:

+Vốn đầu tư xây dựng đoạn đường dây N-2 là:

5 4

30+j14,4 MVA

40+j15,2 MVA

30+j10,76 MVA

25+j12 MVA

20+j9,6 MVA

5 TPD 40000/110

CHƯƠNG V CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY

5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp.

Số lượng máy biến áp:

+ Với phụ tải loại I: sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song

Trong đồ án này có 5 hộ phụ tải thuộc hộ phụ tải loại I là hộ phụ tải, 1, 3, 4,

6, 7

+ Với phụ tải loại III: sử dụng 1 máy biến áp

Trong đồ án này có 2 hộ phụ tải thuộc hộ phụ tải loại III là hộ phụ tải 2, 5.-Công suất định mức của máy biến áp trong trạm xác định như sau:

+ Với phụ tải loại III: S dmB S max

+ Với phụ tải loại I:

ax

S m S

-Công suất định mức của máy biến áp theo từng phụ tải cụ thể:

Nên chọn 2 máy biến áp làm việc song song có công suất định mức

SdmB ≥ 22,22(MVA)

Các phụ tải 3,4,5,6,7 tính và chọn tương tự như phụ tải 1và 2

Bảng Tổng Kết Chọn MBA

Hộ phụtải

Thuộc hộloại

Ta chọn MBA cho từng loại phụ tải:

+Các phụ tải 1,2,5 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường(T) thì chọnMBA 3 pha có đầu phân áp cố định loại TPD

+ Các phụ tải 3,4,6,7 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khácthường(KT)thì chọn MBA có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải loại TPDH

Từ những tính toán trên ta có bảng thông số về các máy biến áp đặt

ở các hộ phụ tải sau :