Thiết kế lưới điện khu vực và thiết kế trạm biến áp phân phối kiểu treo 160kVA – 100,4 kv

Vì vậy trong chế độ bình thường, hai nhà máy đủ cung cấp công suất yêu cầu của các phụ tải.. Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thốngđiện, các nhà máy điện trong hệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN

======***======

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Giáo viên hướng dẫn : TRẦN BÁCH

Học Viên : PHẠM ĐÌNH TRỰC

Lớp : HTĐ-K3

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa,nhu cầu về điện năng trong tất cả các lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp,dịch vụ, sinh hoạt không ngừng tăng lên và nó ngày càng đóng một vai tròkhông thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân Chính vì điều đó mà chúng

ta cần phải mở rộng và phát triển các nhà máy điện cũng như các mạng và hệthống điện Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sưngành hệ thống điện là làm thế nào để mạng lưới điện hoạt động với hiệu quảcao nhất Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế lưới điện khu vực và thiết kế trạm biến

áp phân phối kiểu treo 160kVA – 10/0,4 kV” giúp em vận dụng được

những kiến thức đã học vào trong thực tế, giúp em trưởng thành hơn và cung cấp cho em những kỹ năng quý báu trước khi ra trường Đây cũng là một tiền

đề quan trọng cho một kỹ sư điện tương lai.

Để hoàn thành được bản đồ án này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân

thành nhất tới PGS.TS.Trần Bách – thầy đã hướng dẫn em, cùng toàn thể

các thầy, cô trong bộ môn Hệ thống điện đã tận tình giảng dạy chúng em trong những năm học vừa qua

PHẦN ITHIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

CHƯƠNG I CÁC ĐỊNH HƯỚNG KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Phân tích nguồn và phụ tải giúp ta xác định sơ bộ phương hướng thiết kế và vận hành sao cho đạt hiệu quả kinh tế-kỹ thuật cao nhất

Ngoài ra phân tích nguồn và phụ tải để ta tính được số liệu cơ bản của nguồn và phụ tải, phục vụ cho tính toán thiết kế

1.1.2 Số liệu về nguồn điện

Hệ thống điện được thiết kế gồm 2 nhà máy nhiệt điện:

· Nhà máy nhiệt điện I: gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 50MW+ Công suất đặt : PNĐI = 4 ´50 = 200 MW

+ Hệ số công suất: cosφF = 0,85

Đối với nhà máy nhiệt điện, do đặc điểm tiêu hao nhiên liệu nên:

- Tổ máy ngừng làm việc khi P < 30% Pđm

- Công suất phát kinh tế P = (80-90)%Pđm

1.1.3 Số liệu về phụ tải

Hệ thống thiết kế gồm 9 phụ tải với vị trí được phân bố như trên sơ đồ Số liệu các phụ tải như sau:

Yêu cầu độ Tất cả các phụ tải được cấp điện từ 2 nguồn

Điện áp định mức thứ cấp của các trạm hạ áp là 10kV Phụ tải cực tiểubằng 50% phụ tải cực đại Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax= 5500h.Giá 1kWh điện năng tổn thất là 1000đ/kWh Tất cả các phụ tải đều yêu cầuđiều chỉnh điện áp khác thường và phải được cấp điện từ 2 nguồn Kết quảtính giá trị công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu đượccho trong bảng sau:

Bảng 1.2 : Số liệu phụ tải ở các chế độ cực đại và cực tiểu

Phụ tải Pmax+ jQmax Smax Pmin+ jQmin Smin

Nhận xét:

Hệ thống thiết kế gồm 2 nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho 9 phụ tải Đa

số các phụ tải nằm xung quanh 2 nhà máy Dựa vào sơ đồ phân bố phụ tải ta

có các định hướngvạch ra các phương án nối dây:

Các hộ phụ tải 4,5,6,7,9gần nhà máy điện I nên có xu hướng nhận điện từ nhà máy điện I

Các hộ phụ tải 1,2,3,8 gần nhà máy điện II nên có xu hướng nhận điện từ nhà máy điện II

Phụ tải 1 nằm giữa hai NM I và II nên có thể là liên lạc giữa hai nhà máy

Tổng công suất của hai nhà máy là:

ΣPPF = 4x50 + 3x50 = 350 MW

Giả thiết các phụ tải đều hoạt động hết công suất thì tổng công suất phụ tải yêu cầu là 246 MW Vì vậy trong chế độ bình thường, hai nhà máy đủ cung cấp công suất yêu cầu của các phụ tải

1.2 LỰA CHỌN KỸ THUẬT THỰC HIỆN

Lưới truyền tải cung cấp điện cho khu công nghiệp và dân cư nên chọn

hệ số đồng thời m = 1

Khoảng cách truyền tải điện từ các nguồn tới các phụ tải là tương đốilớn nên ta lựa chọn phương thức truyền tải bằng đường dây trên không Phụtải điện là quan trọng nên để đảm bảo yêu cầu các phụ tải phải được cấp điện

từ 2 nguồn, dự phòng 100% Ta sử dụng đường dây mạch kép cấp điện chophụ tải, được lấy từ 2 thanh cái độc lập của trạm phân phối nhà máy điện hoặctrạm phân phối trung gian và có thể sử dụng mạch vòng kín gồm nhiều phụtải, hai đầu mạch vòng nối vào nguồn điện hoặc trạm phân phối trung gian

Để đảm bảo khả năng dẫn điện tốt, độ bền cơ học cao và đảm bảo đượctính kinh tế, ta chọn dây nhôm lõi thép (AC) làm dây truyền tải Ta chọn cộtthép khi thiết kế, và có treo dây chống sét để hạn chế sét đánh vào đườngdây.Kết cấu trạm biến áp: Do yêu cầu cung cấp điện của phụ tải nên các trạmbiến áp có hai máy biến áp vận hành song song nhằm đảm bảo cung cấp điệnliên tục khi một máy bảo dưỡng hoặc sự cố

Máy cắt: Sử dụng máy cắt SF6 do hãng Siemens sản xuất

CHƯƠNG IICÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT

Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình sản xuất điện năng là sản xuất,truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong hệ thống được tiến hànhđồng thời, do không thể tích lũy điện năng sản xuất thành số lượng có thể lưutrữ Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điệnnăng tiêu thụ, điều đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cânbằng giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suấttác dụng và công suất phản kháng tiêu thụ Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thìcác chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm, dẫn tới giảm chất lượng của sảnphẩm hoặc có thể dẫn tới mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống Công suất tácdụng của các phụ tải có liên quan tới tần số của dòng điện xoay chiều Giảmcông suất tác dụng phát ra dẫn tới giảm tần số và ngược lại, tăng công suất tácdụng phát ra dẫn tới tăng tần số Cân bằng công suất tác dụng có tính chấttoàn hệ thống Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thốngđiện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằng công suấtcủa các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống

Công suất phản kháng có quan hệ tới điện áp Nếu công suất phảnkháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạngđiện sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạngđiện sẽ giảm Việc cân bằng công suất phản kháng có tính chất cục bộ Đểđảm bảo chất lượng điện áp ở hộ tiêu thụ trong mạng điện cần phải tiến hànhcân bằng CS phản kháng

Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ công suất nhất định cho hệ thống, dự trữ nóng được lấy bằng công suất của một tổ máy lớn nhất, để dự phòng khi tổ máy đó hỏng

2.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Mục đích việc cân bằng sơ bộ công suất tác dụng là để kiểm tra xem các nhà máy có đủ công suất cung cấp cho phụ tải trong mọi chế độ Để đáp ứng được điều này, nguồn phải dự trữ một lượng nhất định, có thể là dự trữ nóng hoặc lạnh Như vậy công suất phát của nguồn phải đủ cung cấp cho công suất yêu cầu kể cả dự trữ

Cân bằng công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại, phương trình cân bằng như sau:

ΣPPF = ΣPPyc = mΣPP pt +ΣPΔP+ΣPP+ΣPPtd +ΣPPdt

Trong đó:

ΣPPF : Tổng công suất tác dụng định mức phát từ 2 nhà máy điện,

ΣPPF =4×50 + 3×50 = 350 MW

ΣPPyc : Tổng công suất tác dụng yêu cầu từ phụ tải

m : là hệ số đồng thời, do hình dạng đồ thị phụ tải của lưới truyền tải gần giống nhau nên m=1

ΣPPpt : Tổng công suất tác dụng cực đại ở các nút phụ tải,

ΣPPpt = P1 + P2+ P3+ P4+ P5+ P6+ P7+ P8+ P9 =

= 38 + 18 + 38 + 18 + 29 + 18+ 29 + 29 + 29 = 246 MW

ΣPΔP+ΣPP: Tổng tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống:

100 5% Ppt 246 12,3MW

2.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Cân bằng sơ bộ công suất phản kháng là để xác định sơ bộ xem hệ thống có cần bù không và nếu bù thì với lượng bù bao nhiêu Phương trình

cân bằng công suất phản kháng như sau:

  = tg [ar cos(0,85)] ´ 50 = 30,987 MVAr

Vậy công suất phản kháng yêu cầu từ lưới là:

2.3.DỰ KIẾN SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN

Chế độ làm việc của các tổ máy ảnh hưởng quyết định đến sơ đồ lướiđiện , do đó phải xác định chế độ làm việc của các nhà máy điện

Chế độ làm việc của các nhà máy điện trong hệ thống phải thỏa mãn điều kiện vận hành kinh tế nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất điện năng

Cần xác định phương thức vận hành của các nhà máy điện hợp lý trong các chế độ làm việc: dự kiến số tổ máy làm việc và công suất phát của các nhàmáy trong các chế độ vận hành khác nhau

+ Chế độ làm việc bình thường: đảm bảo dự trữ nóng và phát công suất sao cho kinh tế

+ Chế độ sự cố: đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải

2.3.1 Chế độ phụ tải cực đại

Hai nguồn điện cung cấp là hai nhà máy nhiệt điện giống nhau, công suất phát kinh tế (80%-90%)Pđm, nên sẽ là kinh tế nhất nếu 2 nhà máy cùng phát công suất với cùng tỷ lệ

Trong chế độ phụ tải cực đại, các nhà máy nhiệt điện I và II vận hành tất cả các tổ máy với công suất phát kinh tế

Công suất yêu cầu của hệ thống không kể công suất dự trữ:

Dựa vào kết quả trên ta có thể dự kiến công suất phát mỗi nhà máy là khoảng 80%.

Chọn nhà máy điện II làm nhà máy điện phát cơ sở còn nhà máy điện I

là nhà máy điện cân bằng

Cho nhà máy điện II phát 80% công suất định mức của nó, ta có:

PFII = 80% ´ PdmII = 80% 3 50  = 120 MW

Công suất nhà máy II phát vào lưới hệ thống là:

PHTII = PFII - PtdII = 120 - 8% ´ 120 = 110,4 MW

Do đó công suất nhà máy I cần phải phát vào lưới là:

PHTI = mP PT  P P HTII = 246 + 12,3 - 110,4 = 147,9 MW

Tổng công suất phát của nhà máy I:

PFI = PHTI + Ptd1= PHTI + 8%´ PFI

Vậy trong chế độ phụ tải cực đại, ta dự kiến nhà máy điện I phát

khoảng 80,38% công suất phát định mức của nó, nhà máy điện II phát khoảng80% công suất phát định mức

của nó

2.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, phụ tải chỉ bằng 50% phụ tải cực đại, do

đó ta có thể cắt một số tổ máy của các nhà máy để chạy không tải hoặc bảo dưỡng Việc cắt bớt các tổ máy phải dựa theo yêu cầu:

ΣPPcác tổ máy đang phát ≥ ΣPPptmin+ ΣPΔP+ΣPPmin +ΣPPtdmin + ΣPPdt

dmdangphat

246 12,3 20,664

50 189, 482 W 2

P      M



Từ kết quả trên ta có thể cho 4 tổ máy hoạt động 4 50 200 W   M  cắt rakhỏi lưới 3 tổ máy, cụ thể là cắt 1 tổ máy của nhà máy II, cắt 2 tổ máy của nhà máy I

Tính toán sơ bộ phần trăm công suất phát của các NM trong chế độ cực tiểu:

min min min

là 70% công suất phát định mức của mỗi nhà máy trong chế độ cực tiểu Cho nhà máy điện II phát 70% công suất định mức của nó, ta có:

PminFII = 70% PminđmII = 70% 2 50 = 70 MW

Công suất nhà máy II phát vào lưới hệ thống là:

PminHTII = PminFII - PmintdII = 70 - 8%  70 = 64,4 MW

Do đó công suất nhà máy I cần phải phát vào lưới là:

PminHTI = min min min

246 12.3

64, 4 64,75 W 2

p  p  p     M

Tổng công suất phát của nhà máy I:

PminFI = PminHTI + 8% PminFI

2.3.3 Chế độ sự cố

Trong mạng lưới điện khu vực thiết kế gồm 2 nhà máy nhiệt điện I và

II, giả thiết có cùng thông số kỹ thuật Nhà máy I có 4 tổ máy, tổng công suấtphát định mức là (450)MW lớn hơn tổng công suất phát định mức của nhàmáy II (350)MW nên khi có sự cố trong hệ thống điện, nhà máy I sẽ chịuảnh hưởng hơn so với NM II

Chế độ sự cố: Chế độ một tổ máy của một trong hai nhà máy không làm việc và phụ tải trong chế độ cực đại

2.3.3.1 Xét sự cố một tổ máy trong nhà máy điện I

Khi đó 3 máy phát còn lại trong nhà máy I sẽ vận hành 100%Pđm

PscFI = 100%.PdmI = 100% 3 50 = 150 MW

Công suất phát nhà máy I phát vào lưới hệ thống là:

PscHTI = PscFI – PsctdI = 150 - 8% ´150 = 138MW

Do đó công suất nhà máy II cần phải phát vào lưới là:

PscHTII = mp pt p p scHTI  246 12,3 138 120,3 W    M

Tổng công suất phát của nhà máy II:

PscFII = PscHTII + 8% PscFII

dm

P P

2.3.3.2 Xét sự cố 1 tổ máy trong nhà máy điện II

Khi đó nhà máy II sẽ phát 100% công suất định mức với 2 tổ máy làm việc:

PscFII = 100% PdmII = 100%  2 50 = 100 MW

Công suất phát nhà máy II phát vào lưới hệ thống là:

PscHTII = PscFII – PsctdII = 100 - 8% 100 = 92 MW

Do đó công suất nhà máy I cần phải phát vào lưới là:

PscHTI = pt scHTII måP +åΔP+ΣPP - P = 246 + 12,3 - 92 = 166,3 MW

Tổng công suất phát của nhà máy I:

PscFI = PscHTI + 8%  PscFI

1 0,08 0,92

scFI scFI

P

P     

Vậy trong chế độ sự cố một tổ máy của nhà máy điện II, ta dự kiến NMđiện I phát khoảng 90,38% công suất định mức của nó với 4 tổ máy hoạt động

Nhà máy điện II phát khoảng 100% công suất định mức của nó với 2 tổmáy hoạt động

Ta có bảng dự kiến phương thức vận hành cho 2 NM trong từng chế độ sau :

Bảng 2.1: Kết quả tính toán sơ bộ chế độ vận hành các nhà máy điện

chế độ

phụ tải

Nhàmáy

Tổng côngsuất phát(MW)

Công suất phátlên hệ thống(MW)

Côngsuấtphát

Số tổmáy làmviệc

CHƯƠNG III

THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN

TÍNH TOÁN KỸ THUẬT3.1.THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN

3.1.1 Nguyên tắc chung thành lập các phương án lưới điện

Trong một phương án có nhiều kiểu sơ đồ nối dây: sơ đồ hình tia, sơ đồmạch vòng kín, sơ đồ liên thông và sơ đồ hỗn hợp cả tia, mạch vòng và liênthông Dựa vào yêu cầu cung cấp điện của các hộ tiêu thụ, vào đặc điểm, hiệntrạng làm việc và vị trí địa lý của nguồn và phụ tải, ta có thể đưa ra cácphương án nối dây Phương án tốt nhất sẽ được chọn dựa vào việc so sánhkinh tế , kỹ thuật các phương án đó

Việc đưa ra các phương án phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

· Cung cấp điện liên tục

· 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 tương lai

· Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Căn cứ vào sơ đồ địa lý phân bố nguồn và phụ tải, ta vạch ra các phương án nối dây sao cho đảm bảo:

· Khoảng cách truyền tải ngắn trong cả chế độ vận hành bình thường và chế

độ sự cố tổ máy phát

· Công suất hai nguồn nên truyền thẳng đến phụ tải không nên truyền vòng từnguồn này qua nguồn khác rồi mới tới phụ tải, vì như vậy khoảng cách sẽ xahơn, nhất là khi sự cố máy phát điện tổn thất điện áp sẽ lớn Vì vậy không nênnối đường dây liên lạc trực tiếp giữa hai nguồn mà nên liên lạc với nhau quaphụ tải

· Tránh các lỗi trông thấy được

.1.2 Các phương án sơ đồ nối điện

Để lập phương án lưới điện trước hết cần phải dự kiến các điểm liên lạc

hệ thống có thể,

đây là nút tải sẽ nhận công suất phát từ cả 2 nhà máy điện

Sau đó với mỗi phương án liên lạc hệ thống lập ra một số phương án nối dâycác nút tải con lại

Sau đó dùng mắt thường quan sát chọn ra 5 hay 6 phương án có khả năngcạnh tranh nhất để tính toán kỹ thuật-kinh tế chọn phương án tối ưu để thựchiện

+ Các phụ tải 4,5, 6,7,9 gần nhà máy điện I có nên nhận điện từ NMI

+ Các phụ tải 2, 3, 8 gần nhà máy điện II nên nhận điện từ NM II

+ Phụ tải 1 có vị trí nằm trong khoảng giữa hai nhà máy điện I và II do đóthuận lợi để nối với đường dây liên lạc giữa hai nhà máy Phụ tải 1 nhận điện

từ cả 2 nhà máy điện

Qua nguyên tắc thành lập, phân tích ở trên và dự kiến phương hướng vậnhành các nhà máy ta lập ra 5 phương án sau để so sánh kinh tế và kỹ thuật

PHƯƠNG ÁN 1:

PHƯƠNG ÁN 2

PHƯƠNG ÁN3

PHƯƠNG ÁN 4

PHƯƠNG ÁN 5

3.2 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

3.2.1 Phương pháp chung

3.2.1.1 Lựa chọn cấp điện áp định mức của lưới điện

Điện áp định mức của mạng 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 như côngsuất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải, nguồn cung cấp điện, sơ đồmạng

Nếu cùng độ dài thì giá thành đường dây, chi phí vận hành và tổn thấtđiện năng phụ thuộc chủ yếu vào điện áp và dòng điện Nếu điện áp cao thìdòng điện sẽ nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn, giảm tổn thất truyền tải trên đườngdây nhưng xà, sứ cách điện phải lớn, tăng tổn thất do vầng quang Ngược lạinếu điện áp thấp thì được lợi về cách điện, cột, xà, giảm tổn thất do vầngquang nhưng lại tăng tổn thất truyền tải trên đường dây, chi phí cho dây dẫncao hơn

Để xác định cấp điện áp cho mạng điên ta giả thiết các phụ tải đều đượccấp điện trực tiếp từ nguồn điện gần nhất (nhà máy nhiệt điện I hoặc II) ta xácđịnh cấp điện áp của các nhánh dựa vào công thức kinh nghiệm:

U = 4,34 L +16P

Trong đó:

L: Khoảng cách truyền tải: (km)

P: Công suất truyền tải trên đường dây (MW)

Điện áp tối ưu được chọn cho từng đường dây , sau đó chọn mức điện

áp chung theo điều kiện:

Nếu U<70 kV thì chọn Uđm=35 kV

Nếu 70kV ≤ U≤ 160 kV thì chọn Uđm=110 kV

Nếu 160kV<U thì chọn Uđm=220kV

3.2.1.2 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế:

Tính tiết diện kinh tế:

Lưới điện thiết kế được thực hiện bằng đường dây trên không Các dây dẫn sửdụng là

dây nhôm lõi thép (AC), sử dụng cột thép để đặt dây dẫn, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn pha bằng 5m (Dtb = 5m)

Đối với mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế

của dòng điện, nghĩa là: max

KT KT

I F J

n : Số mạch đường dây, đường dây 2 mạch song song: n=2

Udm: Điện áp định mức của mạng điện, kV

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

Jkt : Mật độ kinh tế của dòng điện: (A/mm2 )

Với dây AC và Tmax = 5500h, tra bảng ta có Jkt = 1 A/mm2

v Các điều kiện kiểm tra tiết diện dây dẫn về kỹ thuật:

+ Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang, đối với đường dây 110kV dây AC thì F ≥ 70 mm2

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố: Isc ≤ Icp

Trong đó : Isc là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

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

+ Kiểm tra độ bền cơ: đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn nên không cần kiểm tra điều kiện này

Để chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trên đường dây liên lạc, phải tính dòng công suất trên đường dây này

Dòng công suất trên đường dây liên lạc tính từ chế độ max đã tính trong mục tính chế độ làm việc.

v Quy trình chọn tiết diện dây dẫn :

1-Tính Imax đi qua đường dây cần chọn tiết diện dây theo (1)

2-Tính tiết diện kinh tế theo (2)

3-Chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất nhưng phải bằng hoặc lớn hơn 70 mm2 Tra bảng chọn các thông số kỹ thuật : R0,X0,B0,Icp

Các tiết diện dây tiêu chuẩn là : 70-95-120-150-185-240 mm2

4-Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố Nếu tiết diện dây đã chọn không đạt thì chọn kết lưới khác cho đạt

3.2.1.3 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 bịdùng điện

Khi thiết kế lưới điện giả thiết rằng các nguồn điện trong hệ thống điện

có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét tới vấn đề duy trì tần số, chỉ tiêu chất lượng điện năng là giá trị độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

1-Tính tổn thất điện áp bình thường từ nguồn đến các nút tải:

ü Tính tổn thất điện áp bình thường trên từng đường dây k nối 2 nút i và j

R X  là điện trở và cảm kháng của đường dây i-j

ü Tính tổn thất điện áp từ nguồn đến các nút tải trên đường dây liên thôngSau khi tính tổn thất điện áp cho từng đường dây phải tính tổn thất điện áp từnguồn đến các nút tải, nếu đường dây chỉ cấp điện cho một phụ tải thì tổn thấtđiện áp tính được chính là tổn thất điện áp từ nguồn đến nút này Nếu đườngdây cấp điện cho nhiều phụ tải thì tổn thất điện áp từ nguồn đến nút tải xanhất là :

mạch vòng có 3 đường dây thì có 2 nhánh, 1 nhánh 2 đường dây và 1 nhánh 1đường dây, tính tổn thất điện áp theo nhánh 1

đường dây sẽ dễ hơn)

2-Tính tổn thất điện áp sự cố

a-Trong mạch liên thông, giả thiết sự cố 1 lộ trong đường dây kép, chọn đường dây sự cố gây sụt áp nhiều nhất

Nếu đường dây cấp điện cho một phụ tải: U sc   2. U bt

Nếu đường dây cấp điện cho nhiều phụ tải liên thông: U sc U sck U bth

k: là lộ sự cố gây sụt áp lớn nhất, h: là các đường dây còn lại

c- Tổn thất điện áp trên đường dây liên lạc:

d-Tổn thất điện áp khi sự cố máy phát:

3-Chọn tổn thất điện áp chung của phương án

Từ kết quả tính trên chọn tổn thất điện áp bình thường và sự cố lớn nhấtcho phương

+ Trong chế độ làm việc sự cố: Umaxsc% 20%  Nếu tổn thất điện áp không đạt yêu cầu trên thì không chọn được đầu phân áp của các trạm trung gian theo yêu cầu.

3.2.2 Tính toán kỹ thuật từng phương án

3.2.2.1 Phương án 1

a Chọn cấp điện áp ü Đường dây I-9-6

Đường dây I-9: PI-9 = P9 + P6 = 29 + 18 = 47 MW

UI-9 = 4,34 50 16 47   =122,90

Đường dây 9-6: P9-6 = P6 = 18 MW

U7-6 = 4,34 50 16 18 79,78   

Đường dây I-1-II

Công suất tác dụng nhà máy II phát ở chế độ cực đại (80%):

PFII = 120 MW

Công suất phản kháng nhà máy II phát ở chế độ cực đại:

QFII = PFIItg F= 120 tg(arcos0,85) = 74,369 MVAr

Tổng công suất nhà máy II phát:

SFII = 120 + j74,369MVA

Công suất tự dùng của NM II:

PtdII =8% PFII = 8% 120 = 9,6 MW

QtdII = PtdII tgφtd = 9,6  tg(arcos 0,8) = 7,2 MVAr

Công suất NM II phát vào MBA tăng áp:

S S  S (120 j74,369) - (9,6+ j7,2) =110,4 + j67,169 MVA

Công suất biểu kiến nhà máy II phát vào MBA tăng áp:

Bảng 3.1 Điện áp tính toán các nhánh của phương án 1

b Chọn tiết diện dây dẫn

v Chọn tiết diện đường dây I- 7:

PI-7max = P7max = 29MW; QI-4max = Q4max = 14,045 MVAr

Isc = 2IlvmaxI-4 = 284,561 =169,122 A < Icp = 380 A

Vậy điều kiện phát nóng được thỏa mãn

v Chọn tiết diện đường dây I-7-6

Tính đường dây I-9:

PI-9max = P9max + P6max= 29 + 18 = 47 MW

QI-2max = Q2max + Q3max= 14,045 + 8,718 = 22,763 MVAr

KTI

F    mm

Ta chọn dây dẫn AC-150 với Ftc = 150 mm2 và có dòng điện cho phép

Icp = 445 A

Trường hợp sự cố trên đường dây là đứt một mạch, khi đó dòng sự cố là:Isc = 2IlvmaxI-2 = 2 137,048 = 274,096 A < Icp = 330 A.

Vậy điều kiện phát nóng được thỏa mãn

Tính đường dây 9-6:

P9-6max = P6max = 18 MW

Q9-6max = Q6max = 8,718 MVAr

Suy ra: max 9 6 2 2

lvm kt

Ftc = 70 mm2 và có dòng điện cho phép Icp = 265 A

Trường hợp sự cố trên đường dây là đứt một mạch, khi đó dòng sự cố là:Isc = 2Ilvmax7-6 = 2 52,487 = 104,974 A < Icp = 265 A

v Chọn tiết diện đường dây liên lạc

Tính đường dây I-1:

Dòng điện cực đại từ nhà máy điện I đến phụ tải 1:

ktI

F    mm2

Để đảm bảo điều kiện tổn thất vầng quang F ≥ 70 mm2

Chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn cho đường dây I-1 là: AC-70 có Icp = 265 A

Tính đường dây II-1

Dòng điện cực đại từ nhà máy điện II đến phụ tải 1:

ktII

F    mm

Chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn cho đường dây II-1: AC-120 có Icp = 330 ATrường hợp sự cố trên đường dây là đứt một mạch, khi đó dòng sự cố là:

Vậy điều kiện phát nóng được thỏa mãn.

Kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây khi sự cố (kiểm tra điều kiện phát nóng)

- Sự cố đứt một mạch đường dây liên lạc I-1

Dòng điện chạy trên đường dây còn lại

1 2 1 2 30,135 60, 27 265

I  I     I  A

- Sự cố đứt một mạch đường dây II-1:

Dòng điện chạy trên đường dây còn lại:

1 2 1 2 114, 294 228,588 330

I  I     I A

- Sự cố một tổ máy trong nhà máy điện I:

Các máy phát còn lại phát với công suất 100% công suất định mứcCông suất NMĐ I phát:

PFI = (350) 100% = 150 (MW)

QFI = PFI tg(arccosF) =150tg(arccos0,85) = 92,962 (MVAr)

Công suất biểu kiến NMĐ I phát:

QtdI =PtdI´tg(arccosjtd) =12tg(arccos0,8) = 9 (MVAr)

Công suất NMĐ I phát vào MBA tăng áp:

P P

   =1%138 =1,38MW

1 7% 7% 161,535 11,307

1 PT1 PT1 132 5% 132 138,6 W

ΣPQI = ΣPQptI + ptI DQ = 63,93+ 7%  63,93 = 68,405 (MVAr)

Công suất NMĐ I phát vào đường dây I-1:

Dòng điện sự cố chạy trên đường dây I

- Sự cố một tổ máy trong nhà máy điện II:

Khi đó nhà máy II sẽ phát 100% công suất định mức với 2 tổ máy làm việc:

PFII = 100% PdmII = 100%  2 50 = 100 MW

QFII = PFII tg(arccosjF) =100tg(arccos0,85) = 61,974 MVAr

Công suất biểu kiến NMĐ II phát:

QtdII = PtdII´tg(arccosjtd) = 8tg(arccos0,8) = 6 MVAr

Công suất NMĐ II phát vào MBA tăng áp:

92 55,974

S  S  S   MVA Công suất biểu kiến nhà máy II phát vào MBA tăng áp:

2 2 92 2 55,974 2 107,69

S  P Q    MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp tăng áp:

S S  S = (92 +j55,974) - (0,92+j7,538) = 91,08+j48,436 MVA

Tổng công suất nhà máy II phát cho phụ tải khu vực (gồm các phụ tải 2,3, 8):

85 5% 85 89, 25 W

  ΣPQII = ΣPQptII + QptII= 41,167+ 7%  41,167= 44,048(MVAr)

Công suất NMĐ II phát vào đường dây II-1

S  S  S   j Công suất NMĐ I phát vào đường dây I-1

Với thông số đường dây:

Bảng 3.3 Thông số đường dây của phương án 1

X0 (Ω/km)

b0

10 6S Km/ 

R(Ω)

X(Ω)

B

10 S 4 

I-1 70 90,55 0,46 0,44 2,57 20,826 19,921 3,984I-7 95 53,85 0,33 0,424 2,64 8,885 11,416 1,421I-9 150 50 0,21 0,409 2,74 11,5 10,225 1,285

I-5 95 53,85 0,33 0,424 2,64 8,885 11,416 1,421I-4 95 80,62 0,33 0,424 2,64 13,302 17,091 2,128II-1 120 60,82 0,27 0,423 2,69 8,210 12,863 1,636II-2 120 67,08 0,27 0,423 2,69 9,055 14,187 1,824II-3 70 50,99 0,46 0,44 2,57 11,727 12,3171 1,310II-8 95 72,80 0,33 0,424 2,64 12,012 15,433 1,921

c Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện

v Tính tổn thất điện áp đường dây I-1-II

I

SC

U    

v Tính tổn thất điện áp trên đường dây I-9-6:

· Tổn thất điện áp trên nhánh I-9:

6 7 7 6

SCI SCI SC 12,78 3, 429 16, 209%

U  U  U 

v Tính toán tương tự ta có bảng kết quả sau:

Bảng 3.4 Kết quả tính tổn thất điện áp phương án 1

II-3 18 18,045 11,727 12,317 3,581 7,162II-8 29 14,045 12,012 15,433 4,670 9,34

Từ bảng kết quả tính tổn thất điện áp trên ta thấy:

- Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường:

3.2.2.2 Phương án 2

a Chọn cấp điện áp

-Tính toán tương tự như phương án1ta có bảng kết quả sau:

Bảng 3.5 Điện áp các nhánh của phương án 2

Tất cả các giá trị điện áp thỏa mãn: 70 kV ≤ Ui ≤ 160 kV

Do đó ta chọn điện áp định mức cho phương án là 110 kV

b Chọn tiết diện dây dẫn

Các đường dây I-1-II; I-2; 2-3; I-4; II-8 cho kết quả như phương án 1

Đường dây I-5-9;II-6-7 tính toán tương tự như đường dây I-2-3 ở

phương án 1

Kết quả tính toán chọn dây dẫn được cho trong bảng sau:

Bảng 3.6 Loại dây dẫn các nhánh của phương án 2

Đường

dây

P(MW) Q(MVAr) I (A) Fkt(mm2) Ftc(mm2) Icp

(A)Isc (A)

I-1 8,884 7,726 24,428 24,428 70 265 48,856I-7 29 14,045 84,561 84,561 95 330 169,22I-9 47 22,763 137,047 137,047 150 445 274,094

I-5 47 22,763 137,047 137,047 150 445 274,0945-4 18 8,718 52,486 52,486 70 265 104,972II-1 29,469 14,285 85,943 85,943 95 330 171,885II-3 56 26,736 162,851 162,851 185 510 325,7023-2 18 8,718 52,486 52,486 70 265 104,972II-8 29 14,045 84,561 84,561 95 330 169,22

Với thông số các đường dây:

Bảng 3.7 Thông số đường dây của phương án 2

x0(Ω/km)

b0

10 6S Km/ 

R(Ω)

X(Ω)

5,81

I-7 95 50 0,33 0,429 2,65 7,378 9,59 1,18I-9 150 50 0,21 0,416 2,74 5,25 10,4 1,37

5

13,04

1,31

II-8 95 72,80 0,33 0,429 2,65 12,01

2

15,61

1,92

c Tính toán tổn thất trong mạng điện

Các đường dây I-1-II; I-2-3; I-4; II-8 cho kết quả như ở phương án 1

Tính toán tương tự cho các đường dây khác ta được kết quả trong bảng sau:

Bảng 3.8 Kết quả tính tổn thất điện áp phương án 2

Từ bảng kết quả tính tổn thất điện áp ở bảng trên ta thấy:

- Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường:

Giả sử chiều công suất như hình vẽ và mạng điện đồng nhất, khi đó dòng

công suất chạy

trên các nhánh được tính như sau:

Công suất chạy trên đường dây I-5 là:

Ta có bảng kết quả tính cấp điện áp sau:

Bảng 3.9 Điện áp các nhánh của phương án 3