Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực

Xác định nhu cầu điện năng trong thời gian kế hoạch bao gồm tổng công suất đặt và lượng điện tiêu thụ hiện nay của từng hộ phụ tải, từ đó định hướng cho việc thiết kế kết cấu của mạng đi

Trang 1

Phụ lục

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI 4

Nguồn điện 4

Các số liệu về phụ tải 5

Kết luận 6

CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH 7

Cân bằng công suất tác dụng 7

Cân bằng công suất phản kháng 8

Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy 9

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 11

TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC VÀ CHỈ TIÊU KINH TẾ CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 11

3.2.1.2 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn 16

3.2.1.3 Tính tổn thất điện áp 17

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 39

4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế 39

4.2 Tính kinh tế cho các phương án A1,B1,B2,C1,C2,HT-7-NĐ 41

Lựa chọn phương án tối ưu 45

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 50

Mở đầu 50

Chọn số lượng và công suất máy biến áp 50

Sơ đồ nối dây cho các trạm biến áp 52

Kết luận 55

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN 56

Mở đầu 56

Chế độ phụ tải cực đại 56

Chế độ phụ tải cực tiểu 63

Chế độ sau sự cố 71

Kết luận 81

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp”Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA

CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 83

Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố 83

Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 89

CHƯƠNG 5 : CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 98

Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 98

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 99

Tổn thất điện năng trong mạng điện 99

Các loại chi phí và giá thành 100

CHƯƠNG 6 : TÌM HIỀU VỀ ỔN ĐỊNH 102

Định nghĩa ổn định của hệ thống điện 102

Phương trình chuyển động tương đối 103

CHƯƠNG 7 : LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ VÀ TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP TRƯỚC KHI XẢY RA SỰ CỐ 105

Lập sơ đồ thay thế 105

CHƯƠNG 8 : KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA NHÀ MÁY 114

Đặc tính công suất khi ngắn mạch 114

Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch 117

Tính góc cắt và thời gian cắt 120

CHƯƠNG 9 : KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA HỆ THỐNG 124

Đặc tính công suất khi ngắn mạch 124

Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch 127

Tính góc cắt và thời gian cắt 131

Trang 3

MỞ ĐẦU

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt đang tăng không ngừng mà trong đó Hệ thống điện đặt ra phải làm sao đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao đó

Hệ thống điện bao gồm các Nhà máy điện trạm biến áp, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng

Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nên có những tính chất vô cùng phức tạp, điều đó thể hiện ở tính đa chỉ tiêu của nó và sự biến đổi, phát triển không ngừng Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương nói riêng và toàn quốc nói chung, đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Hệ thống điện thông qua việc tính toán thiết kế lưới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã đ-ược học tại truờng và xây dựng cho mỗi sinh viên những kỹ năng cần thiết trong quá trình thiết kế lưới điện Đồ án tốt nghiệp này gồm 2 phần:

Phần I : Thiết kế mạng lưới điện khu vực 110

Phần II:

Qua bản đồ án tốt nghiệp này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của

cô giáo hướng dẫn ThS Hoàng Thu Hà và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này

Vì thời gian và kiến thức có hạn, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai xót Kính mong sự chỉ bảo góp ý của thầy, cô trong bộ môn để bản đồ án của em được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên

Lê Anh Quyền

Trang 4

PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Trong công tác thiết kế mạng điện, việc đầu tiên cần phải nắm được các thông tin

về nguồn và phụ tải nhằm định hướng cho việc thiết kế Cần phải xác định vị trí nguồn điện, phụ tải, công suất và các dự kiến xây dựng, phát triển trong trong tương lai Xác định nhu cầu điện năng trong thời gian kế hoạch bao gồm tổng công suất đặt và lượng điện tiêu thụ hiện nay của từng hộ phụ tải, từ đó định hướng cho việc thiết kế kết cấu của mạng điện

Nguồn điện

0.1.1 Hệ thống điện

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất của hệ thống là cosϕ = 0,85

Hệ thống có công suất phát vô cùng lớn, nên sẽ có nhiệm vụ phát công suất thiếu

do phía Nhà máy nhiệt điện cung cấp không đủ cho phụ tải khi sự cố một tổ máy phát

Vì vậy cần có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai 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, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp

Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ

sẽ được lấy từ hệ thống điện

0.1.2 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy Mỗi tổ máy có:

+ Công suất định mức: Pđm = 50 MW

+ Hệ số công suất: cosϕ = 0,85

+ Tổng công suất định mức của nhà máy là: ΣPF = 5 x 50 = 250 MW

+ Nhiên liệu của NĐ 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 NĐ thường chiếm khoảng 6-15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện

+ Đối với nhà máy nhiệt điện, các nhà máy làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70%

÷

Trang 5

Hộ phụ tải loại I gồm tất cả 8 hộ: là những phụ tải (1,2,3,4,6,7,8,9) quan trọng

có yêu cầu cung cấp điện liên tục Nếu xảy ra hiện tượng mất điện sẽ gây hậu quả và thiệt hại nghiêm trọng về an ninh, chính trị Vì vậy phải có dự phòng chắc chắn Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng ít nhất 2 mạch, để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng

Các hộ loại III là phụ tải (5) không quan trọng nếu ngừng cấp điện không gây thiệt hại lớn nên mỗi phụ tải chỉ cung cấp bằng đường dây 1 mạch

Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tương đối lớn nên ta dùng đường dây trên không để dẫn điện

- Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng như yêu cầu về khả năng dẫn điện ta dùng loại dây dẫn AC để truyền tải điện

- Đối với cột thì tùy từng vị trí mà ta sử dụng cột bê tông cốt thép hay cột thép định hình Với cột đỡ thì dùng cột bê tông ly tâm, các vị trí góc, vượt sông, vượt quốc

Trang 6

Hộ tiêu

thụ

Pmax+jQmax(MVA)

S max

(MVA)

Pmin+ j Qmin(MVA)

Ở chương này, chúng ta đã xét đặc điểm của nguồn điện và sự phân bố của các

hộ phụ tải trong khu vực cần thiết kế lưới điện Chương tiếp theo ta tính toán cân bằng nguồn điện và phụ tải Từ đó có thể sơ bộ xác định chế độ làm việc cho nguồn điện

Trang 7

CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC

VẬN HÀNH

Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không Từ đó định ra phương thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng với chi phí nhỏ nhất

Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến

áp là không đổi Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực đại

Cân bằng công suất tác dụng

Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

ΣPF + PHT = m.ΣPmax + ΣΔPmđ + Ptd + Pdt (2.1)

Trongđó:

ΣPF - Tổng công suất do Nhà máy nhiệt điện phát ra

Vì là nhà máy nhiệt ,nên công suất phát thường nằm trong khoảng (80%÷90%) công suất định mức.Ở đây ta chọn bằng 85% công suất định mức

ΣPF =85%.ΣPđm =85%.5.50 = 212,5 MW

PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m - Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( m=1)

ΣPmax - Tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại

Pdt - Công suất dự trữ trong hệ thống

Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

Vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

PHT = ΣPmax + ΣΔPt.th + Ptd + Pdt - ΣPF = 283 + 14,15 + 25 – 212,5 = 109,65 MW

Trang 8

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 suất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với 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 công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì 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 hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

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

Q + Q +åQ Q=å +åDQ - åQ +åQ +Q +Q (2.2)Trong đó:

QF – tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra

Q

å - Tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải

∑Qmax = 137,06 MVAr

∑∆Q L - Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các

đường dây trong mạng điện

∑Q - Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, C

khi tính sơ bộ lấy ∑∆Q L =∑Q C

∑Q B - Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống, trong tính toán sơ bộ lấy

∑Q B =15%∑Qmax=15%×137,06 = 20,56 MVAr

Qtd - Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

cosϕtd=0,75  tgϕtd=0,882

Qtd = Ptd.tgϕtd = 25.0,882 = 22,05 MVAr

Trang 9

Qdt - Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ chúng

ta lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình (2.2) Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống nghĩa là Qdt =0

Tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:

+ Nếu ΣQb < 0 thì ta không phải bù sơ bộ

+ Nếu ΣQb > 0 có nghĩa là công suất tiêu thụ lớn hơn công suất phát ra.Vì vậy ta cần phải đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống.Trong quá trình bù sơ bộ ta ưu tiên bù cho các phụ tải

ở xa nguồn cung cấp nhằm nâng hệ số cosϕ lên 0,9 ,nếu còn dư sẽ bù cho các phụ tải ở gần

Như vậy ΣQb < 0 nên hệ thống không cần đặt thêm thiết bị bù

Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy

Mạng thiết kế gồm một nhà máy nhiệt điện hoà vào lưới hệ thống có công suất

vô cùng lớn Như vậy có thể sơ bộ cho nhà máy nhiệt điện vận hành kinh tế trong khoảng (80 – 90%) công suất định mức của nó Phần công suất còn thiếu sẽ do phía hệ thống đảm nhiệm

1.1.1 Chế độ phụ tải cực đại

Trong chế độ này ta cho nhà máy phát với 85% công suất định mức

Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:

Trang 10

PHT = 235,15-170 = 65,15 MW

1.1.3 Chế độ sự cố

Khi sự cố đường dây hay MBA ta vẫn cho 5 tổ máy phát 85% công suất còn khi xảy ra sự cố 1 tổ máy phía nhiệt điện thì ta cho 4 tổ máy còn lại phát công suất bằng 100%Pđặt của mỗi tổ máy, phần còn thiếu lấy từ hệ thống

Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:

Pyc = ∑Pmax + ∑Ptd + ∑ΔPt.th

= 238 + 25 + 14,15 = 322,15 MWCông suất phát của nhà máy là:

ƩPyc(MW) Nhà máy nhiệt điện Hệ thống

việcPhát 212,5 MW

Phát 65,15 MW

việcPhát 200 MW

Phát 122,15 MW

Trang 11

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC VÀ CHỈ TIÊU KINH TẾ CHO CÁC

PHƯƠNG ÁN.

Mục đích của thiết kế lưới điện là tìm một phương án đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và yêu cầu của phụ tải, chất lượng điện năng với chi phí kinh tế nhỏ nhất.Phương án tối ưu phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện yêu cầu và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới

3.1 Đề suất các phương án nối dây.

3.1.1 Chia nhóm phụ tải.

Để tìm ra phương án tối ưu nhất cho thiết kế lưới điện khu vực ta sẽ đi tính toán tất cả các phương án đi dây có thể.Để làm được điều này ta sẽ chia phụ tải thành các nhóm nhỏ và đề suất các phương án đi dây có thể trong nhóm rồi tính toán tìm ra phương án tối ưu nhất trong nhóm

Tổng hợp các phương án đi dây tối ưu của từng nhóm ta sẽ có phương án tối ưu cho toàn bộ lưới điện thiết kế.Cụ thể như sau:

Nhìn vào sơ đồ địa lý ta sẽ chia thành 4 nhóm phụ tải:

+Các phụ tải 1,2,3,4,5 lấy điện từ NĐ

+Phụ tải 6,8,9 lấy điện từ HT

+Phụ tải 7 làm nhiệm vụ liên lạc giữa nhà máy và hệ thống

-Nhóm A:gồm phụ tải 3 -Nhóm C:gồm phụ tải 6,8

-Nhóm B:gồm phụ tải 1,2,4,5 -Nhóm D:gồm phụ tải 9

Trang 12

1 2

3

6 7

3.1.2 Đề suất các phương án đi dây cho từng nhóm.

-Hộ phụ tải loại I gồm tất cả 8 hộ: là những phụ tải (1,2,3,4,6,7,8,9) quan trọng

có yêu cầu cung cấp điện liên tục nên phải sử dụng đường dây kép hay mạch vòng để cung cấp điện

-Các hộ loại III là phụ tải (5) không quan trọng nếu ngừng cấp điện không gây thiệt hại lớn nên mỗi phụ tải chỉ cung cấp bằng đường dây 1 mạch

-Nếu là mạch liên thông ta chi liên thông 2 phụ tải để đảm bảo Pmax ≤ 70 MW

và ta ưu tiên các phụ tải ở gần trước

-Đảm bảo chất lượng điện năng như tần số, điện áp…

-Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư nhỏ, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành nhỏ

-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, vận hành đơn giản, linh hoạt có khả năng phát triển

3.1.2.1 Nhóm A

Nhóm A có chỉ có phụ tải 3 là phụ tải loại 1 nên ta chi có 1 phương án A1 duy nhất:

Trang 13

Ð N

3

58 ,3 km

Hình 3.1Sơ đồ nối dây phương án A1

3.1.2.2 Nhóm B

Gồm các phương án sau:

1 2

Ð N

72 ,8km

1 2

Ð N

64,03km

53 ,85 km

72 ,8km

67 ,08 km

Hình 3.2 Sơ đồ nối dây phương án B1 Hình 3.3 Sơ đồ nối dây phương ánB2

12

ÐN

64,03

,85 km

72 ,8km

ÐN

64,03

,85 km

67 ,08 km

Trang 14

12

ÐN

64,03

,85 km

110,

45km

50,99km67,08km

Hình 3.6 Sơ đồ nối dây phương án B5 3.1.2.3 Nhóm C

Gồm các phương án sau:

6 8

HT

63 ,2 5k m 10

1,

98

km

6 8

HT

63,25km

56,57km

Hình 3.7 Sơ đồ nối dây phương án C1 Hình 3.8 Sơ đồ nối dây phương án C2

6 8

HT

63 ,2 5k m 10

1, 98 km

56,5 7km

Trang 15

Hình 3.10 Sơ đồ nối dây phương án D1

3.2 Lựa chọn điện áp định mức-tiết diện dây dẫn.Tính tổn thất điện áp cho các phương án.

3.2.1 Lý thuyết chung.

3.2.1.1 Lựa chọn điện áp định mức

Lựa chọn điện áp định mức là một vấn đề quan trọng trong quá trình thiết kế mạng điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện như vốn, đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành,…

Điện áp định mức của mạng điện được phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nguồn cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, phụ thuộc vào sơ đồ của mạng điện thiết kế

Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải

+ Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia

+ Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất

Có thể tính điện áp định mức của đường dây bằng công thức kinh nghiệm Still sau đây:

- Li: khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i; (km)

- Pnhi : công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i; (MW)

- Ui: điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i; (kV)

- Nếu lộ đơn: n = 1; lộ kép: n = 2;

Trang 16

3.2.1.2 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các 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 tùy theo địa hình đường dây đi qua Đối với đường dây 110 (kV) khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m)

Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính theo công thức:

- Smax: công suất chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại (kVA)

- n: số đường dây trên một lộ

- Uđm : điện áp định mức của mạng (U = 110 kV)

Đối với mạng điện khu vực có điện áp 110kV, tiết diện của dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Tiết diện kinh tế được tính theo công thức:

lv max tt

kt

I F

I : dòng điện qua dây dẫn ở chế dộ cực đại , A

- Jkt: mật độ dòng điện kinh tế, ứng thời gian sử dụng công suất cực đại

Tmax = 3000÷5000 (h) và dây AC tra tài liệu ta có Jkt = 1,1 (A/mm2 ) [TK1]Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn

và kiểm tra các điều kiện về tổn thất vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ làm việc bình thuờng, sự cố

Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diên F ≥ 70mm2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sự cố cần phải có điều kiện sau:

Trang 17

Trong đó:

- Icb: dòng điện chạy trên đường dây:

Ở chế độ làm việc bình thường: Icb =Imaxlv , chế độ sự cố :Icb = Iscmax

- Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

- k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; k1 = xq

ch

7070

Do đó khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị tổn thất điện áp

Tổn thất điện áp trên các lộ đường dây được tính như sau:

- Pimax , Qimax: công suất chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại

- Ri , Xi: điện trở và điện kháng của đường dây thứ i

Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện :

- Lúc bình thường: ∆Ubtmax% ≤ ∆Ubtcp% =10%

- Lúc sự cố: ∆Uscmax% ≤∆Usccp% = 20% Với hộ tiêu thụ dùng máy biến áp có điều chỉnh điện áp dưới tải thì xét theo điều kiện sau:

- Lúc bình thường: ∆Ubtmax% ≤ 15%

Lúc sự cố: ∆Uscmax% ≤ 25%

3.2.2 Tính toán cụ thể cho từng phương án

3.2.2.1 Nhóm A: NĐ-3

Trang 18

Phương án A1:

Ð N

3

58 ,3 km

• Chọn tiết diện dây dẫn

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

Chọn dây dẫn AC-95 => Đảm bảo điều kiện vầng quang

+Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Khi bình thường với phụ tải max ta có: = 87,469 (A)

Dây AC-95 đặt ngoài trời có Icp = 330(A) (Phụ lục- Bảng 2-Đặc tính dây nhôm trần

và dây nhôm lõi thép- Thiết kế các mạng và hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm).

Trang 19

= 2 = 2.87,469 = 174,94 (A).

Ta thấy: max

scND 3

I − = 174,94 (A) < k1.k2.Icp = 233,2 (A)

Vậy dây dẫn đảm bảo yêu cầu

Từ các thông số tập trung R,X,B của đường dây được tính như sau:

Áp dụng cho đường dây NĐ-3:

Đường dây NĐ-3 là dùng dây AC-95 có :

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km)

U30.8,877 14,53.11,54 = 100=3,587%

Khi đứt 1 trong 2 mạch đường dây thì dây dẫn còn lại sẽ phải tải lượng công suất gấp

đôi, do vậy tổn thất điện áp ở các mạch cũng sẽ tăng gấp đôi:

isc ibt

U % 2 U %

Trang 20

Tổn thất điện áp trên đường dây ND-3 khi sự cố là :

ÐN

64,03km

110,

45km

53 ,85 km

72 ,8km

• Chọn điện áp định mức

Dòng công suất trên mạch liên thông NĐ-1-5:

Dòng công suất chạy trên đường dây NĐ-1:

Trang 21

Tương tự cho các đoạn còn lại ta có bảng sau:

Bảng 3- 0:Bảng tính toán điện áp truyền tải cho các đường dây:

Tính toán tương tự như trên ta có bảng sau:

Đ/dây

S

(MVA) n I lv(A) Ftt(mm 2 ) Ftc(mm 2 ) Isc(A) Icp(A)

k1.k2 Icp(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km)

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) B1 nd-

Tính tương tự như phương án A1 ta được:

Tổn thất điện áp trên đường dây ND-2 là :

2max ND 2 2max ND 2

dm 2

U38.8,644 18, 4.13,542 = 100=4,774%

ΔUNĐ-1-5bt%= ΔUNĐ-1bt% + ΔU1-5bt%=12,165%

Khi sự cố ta xét sự cố nặng nề nhất là đứt 1 mạch trên lộ NĐ-1,lúc này:

ΔUNĐ-1-5sc% = ΔUNĐ-1sc% + ΔU1-5bt%

Trang 22

ÐN

64,03

,85 km

72 ,8km

67 ,08 km

Tính toán tương tự cho các đoạn ta có bảng sau:

Bảng 3- 0:Bảng tính toán điện áp truyền tải cho các đường dây:

Trang 23

6(Ω.km) B2 nd-

Tương tự như phương án B2 ta có bảng:

Đ/dây ΔUbt% ΔUbtmax% ΔUsc% ΔUscmax%

Phương án B3:

1 2

Ð N

64,03

,85km

72,8km

67,08km

110,45 67,08 64,03 =40,73+j.19,723(MVA)

Trang 24

S S S S (66 j.31,96) (40,73 j.19,723)25,27 j.12, 237 MVA

Trang 25

Bảng 3- 0: Bảng tính toán điện áp truyền tải cho các đường dây:

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) B3 nd-

Trang 26

ÐN

64,03

,85 km

67 ,08 km

(60 j.29,06).(64,03 67,08) (38 j.18, 4).64,03 =

Trang 27

( )

ND 2 2 45 ND 4

S S S S (98 j.47,1) (42,638 j.20,65)56,638 j.27,55 MVA

110

NĐ-4 110,45 42,638 1 122,1894-5 50,990 32,000 1 102,977NĐ-1 53,850 30,000 2 74,397

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) B4 nd-

B/2,10^-2 62,983 1 330,575 300,52 300 571,524 695 611,6 64,03 0,108 0,391 2,91 6,915 25,03573 0,932

2_4 16,265 1 85,369 77,61 150 349,927 445 391,6 67,08 0,21 0,416 2,74 14,087 27,90528 0,919

nd-4 47,336 1 248,450 225,86 300 571,524 695 611,6 110,45 0,108 0,391 2,910 11,929 43,18595 1,607

Trang 28

Ð N

,85km

110,

45km

50,99km67

,08km

Tính tương tự như phương án B4 ta có:

Nhánh L(km) P(MW) n Utt(kV) Udm(kV)

Trang 29

NĐ-1 53,85 51,659 1 128,774

4-5 50,990 32,000 1 102,977NĐ-2 64,030 38,000 2 83,259

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) B5 nd-

Trang 30

3.2.2.3 Nhóm C:

Phương án C1:

68

HT

63,25

km

1 0 1

8 k m

Tính toán tương tự như các phương án trên ta có bảng:

110

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) C1 ht-

B/2,10^-6 35,560 2 93,321 84,84 95 186,642 330 290,4 63,250 0,33 0,429 2,65 10,436 13,567125 1,676

ht-8 42,220 2 110,799 100,73 120 221,598 380 334,4 101,980 0,27 0,423 2,69 13,767 21,56877 2,743

• Tính tổn thất điện áp

Tính tương tự như phương án A1 ta được:

Tổn thất điện áp trên đường dây HT-6 là :

Trang 31

68

HT

6 ,25

km

56 ,57 km

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) C2 ht-

Trang 32

6 8

HT

63,25km

101,98km

56,57km

HT-8 101,98 30,346 1 105,196

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) C3

B/2,10^-ht-6 44,83 1 235,296 213,91 240 408,239 605 532,4 63,25 0,130 0,400 2,850 8,223 25,3 0,901 ht-8 32,95 1 172,943 157,22 185 408,239 510 448,8 101,98 0,170 0,409 2,820 17,337 41,70982 1,438 6_8 9,27 1 48,655 44,23 70 221,598 330 290,4 56,57 0,460 0,440 2,580 26,022 24,8908 0,730

Trang 33

HT

58 ,3 km

Đ/dây

S

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) D1

Trang 34

- Ptd: công suất tự dùng trong nhà máy điện

- PN: tổng công suất của các phụ tải xung quanh NĐ

- ∆PN: tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp (∆PN = 5% PN)

PNĐ-7 = PF – 0,1.PF – PN – 0,05PN

=0,9.PF – 1,05.PN

Mà : PF = 0,85.Pđm =0,85.5.50=212,5(MW)

PN=P1 + P2+ P3+P4+P5 =30+38+330+28+32=158(MW)Vậy: PNĐ-7= 0,9.212,5 – 1,05 158= 25,35( MW)

Tính toán tương tự như trên ta được:

110

+Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây NĐ – 7.

Trang 35

và hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm).

• Kiểm tra dây dẫn theo điều kiên phát nóng.

Đối với đường dây liên lạc giữa NĐ – 7 – HT , sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau:

TH1 - Ngừng một mạch trên đường dây NĐ – 7:

NĐ 7 NĐ 7

I - =2.I - =2.73,9 147,8(A)= Như vậy:

I1scNĐ 7- =147,8(A) £I K Kcp 1 2 =265.0,88.1 233, 2(A)= =>Thoả mãn điều kiện phát nóng

TH2 - Ngừng một tổ máy phát điện:

Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 4 tổ máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất

Do đó tổng công suất của ba tổ máy phát của nhiệt điện bằng:

Trang 36

r0 = 0,45 Ω/km, x0 = 0,44 Ω/km, b0 = 2,58.10-6 S/km Theo công thức (3.6) ta tính được các thông số R, X, B/2 như sau:

+ Chon tiết diện dây dẫn cho đường dây HT – 7.

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

)(69,7510

.110.3.2

59,1295

,2510

3

3 2 2

3

2 4

U n

Q P

I

đm

HT HT

Trang 37

81,681

,1

69,751

,1

2 4

F

bt HT bt

Chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm2 có dòng điện Icp = 265 A, tra trong phụ lục, bảng 2 (thiết kế các mạng và hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm)

• Kiểm tra dây dẫn theo điều kiên phát nóng.

Đối với đường dây liên lạc giữa HT – 4 – NĐ, sự có có thể xảy ra trong hai trường hợp sau:

TH1 - Ngừng một mạch trên đường dây HT – 4:

)(38,15169

,75.2

4

.

MVA j

j j

.110.3.2

32,2195

r0 = 0,27 Ω/km, x0 = 0,423 Ω/km, b0 = 2,69.10-6 S/km

Theo công thức (3.6) ta tính được các thông số R, X, B/2 như sau:

Trang 38

)(25,2090,

.2

1

= r l n

1

0 l x n

)/(10.32,290.10.58,2.2.2

1 2

12

4 6

x n

b0, 10^- 6(Ω.km) R(Ω/km) X(Ω/km)

4(Ω.km) nđ 7 15,660 2 41,097 37,36 70 82,194 330 290,4 80,62 0,460 0,440 2,580 18,543 17,7364 2,080

Trang 39

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN

PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế

Chỉ tiêu được sử dụng khi so sánh các phương án là chi phí tính toán hàng năm

Z, được xác định theo công thức:

Z = (atc + avh).K∑ + ∆A∑.c (4-9)

Trong đó:

- atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ và được tính

tc tc

1aT

- Ttc: là thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ nó phụ thuộc vào từng giai Giai đoạn phát triển kinh tế chúng ta, lấy Ttc = 8 (năm) Nên:

- ∆A∑ : tổng tổn thất điện năng hàng năm trong mạng điện.

- c: giá tiền của 1kWh tổn thất điện năng; c = 700 (đ/kWh).

Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức:

n i

Trang 40

với:

- k0i: suất đầu tư cho 1km đường dây, (đ/km).

- li : chiều dài đoạn đường dây thứ i, (km).

- x = 1 nếu lộ đơn ; x = 1,6 nếu lộ kép.

Ta có bảng giá thành 1km đường dây trên không một mạch điện áp 110kV [TK1]

Bảng 4-1 Giá thành 1 km đường dây trên không mạch 110 kV.

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240

- Ri: điện trở của đường dây thứ i.

- Uđm: điện áp định mức của mạng điện.

Tổn thất điện năng trên dường dây được xác định theo công thức:

∆A = ∑∆Pimax

trong đó :

- ∆ Pi: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.

- τ: thời gian tổn thất công suất cực đại.

Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức:

max 0,124 +T 10− 8760

trong đó:

- Tmax: là thời gian sử dụng công suất cực đại trong năm.

Định dạng
Số trang	139
Dung lượng	2,66 MB