Thiết Kế Mạng Điện Khu Vực Gồm 2 Nguồn Cung Cấp Điện Cho 9 Phụ Tải

Phụ tải điện: Trong mạng điện thiết kế 9 phụ tải tiêu thụ điện, tất cả các phụ tải đều là hộ loại I có tổng công suất tác dụng cực đại là 219 MW... Từ đó tìm cơ sở để định ra phương thức

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CƠNG NGHỆ -   -

Thuyết minh:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

Thiết kế mạng điện khu vực gồm 2 nguồn

cung cấp điện cho 9 phụ tải

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Lê Tuấn Hộ

Sinh viên thực hiện : Trần Hữu Linh

Khoa : Kỹ thuật & Cơng nghệ – ĐHQN

Quy Nhơn – 07/2009

Trang 2

Lời Nói Đầu

Trong tình hình đất nước ta hiện nay thì điện năng chiếm một vai trò hết sức quan trọng Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Vì vậy, điện năng được sử dụng rộng rãi không những trong các khu công nghiệp mà còn sử dụng trong nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, giáo dục và đời sống con người,…Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư ngành hệ thống điện Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện.

Những năm gần đây nhiều công trình điện lớn đã và đang được xây dựng, trong tương lai sẽ xuất hiện nhiều công trình lớn hơn.

Cùng với sự xuất hiện của các công trình điện lớn thì phụ tải cũng không ngừng phát triển và mở rộng Để đáp ứng yêu cầu đó, việc truyền tải và phân phối điện chiếm một vai trò hết sức quan trọng Vì vậy mà nhiệm vụ đặt ra đối với kỹ sư ngành hệ thống điện là cực kỳ khó khăn và phức tạp.

Thiết kế các mạng và hệ thống điện đòi hỏi người kỹ sư cần phải biết vận dụng tốt kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn để giải quyết đúng đắn những vấn đề về kinh tế - kỹ thuật Có như vậy nó mới mang lại lợi ích cho nền kinh tế nói chung và ngành điện nói riêng.

Qua quá trình tìm tòi và nghiên cứu, cùng với kiến thức thầy đã truyền đạt, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Thiết Kế Mạng Điện Khu Vực” Đồ

án này đã giúp cho em hiểu sâu hơn kiến thức đã học và ứng dụng kiến thức này vào thực tế Tuy nhiên với lượng kiến thức còn nhiều hạn chế, thực tế chưa nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót.

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN ĐIỆN KỸ THUẬT

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Trần Hữu Linh

Lớp : Điện Kỹ Thuật Khóa: 27

Tên đề tài : Thiết kế mạng điện khu vực gồm 2 nguồn cung cấp

điện cho 9 phụ tải

Bản đồ vị trí nguồn và tải:

Tỷ lệ: 1 đơn vị = 10 km

Dữ liệu nguồn điện:

 Nguồn điện 1: Nhà máy thủy điện A

Số tổ máy và công suất tổ máy: 4  32 MW

Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV

Hệ số công suất định mức: cosφđm = 0,8

 Nguồn điện 2: Nhà máy thủy điện B

A

Trang 4

Dữ liệu phụ tải điện:

Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm biến áp tăng áp khi phụ tải cực đại

là 1.1Uđm, khi phụ tải cực tiểu là 1.05Uđm, khi sự cố là 1.1Uđm

Đối với tất cả các hộ tiêu thụ có:

- Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4700h

- Giá 1kWh điện năng tổn thất = 500 đ

- Giá 1 kVar công suất thiết bị bù = 150.000 đ

- Hệ số đồng thời m = 1

Nội dung:

1 Phân tích hệ thống điện thiết kế Cân bằng công suất tác dụng, phảnkháng cho hệ thống Xác định sơ bộ lượng công suất phản kháng cần bùtheo điều kiện cân bằng công suất phản kháng (nếu có)

2 Lập các phương án nối dây của lưới điện Kiểm tra so sánh các chỉ tiêu

kỹ thuật của các phương án đã đề ra

3 So sánh về kinh tế các phương án thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật Lập bảngthống kê các chỉ tiêu linh tế - kỹ thuật Phân tích và xác định phương ánthiết kế tối ưu

4 Xác định số lượng, dung lượng các máy biến áp trong các trạm biến áp,chọn sơ đồ nối dây hợp lý của các trạm biến áp Vẽ sơ đồ nối dây chi tiếtcủa mạng điện thiết kế

5 Xác định lượng công suất phản kháng bù kinh tế theo điều kiện phí tổntính toán hằng năm bé nhất

Trang 5

6 Tính phân bố chính xác công suất trong toàn mạng điện Kiểm tra sự cânbằng công suất phản kháng (nếu thiếu tiến hành bù kỹ thuật) Tính tổnthất công suất, tổn thất điện năng trong toàn mạng điện.

7 Tính điện áp tại các nút của mạng điện Chọn đầu phân áp cho các trạmbiến áp giảm áp phù hợp với yêu cầu của các hộ tiêu thụ

8 Tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện Nhận xét ưu khuyếtđiểm của phương án thiết kế đã chọn

Các bản vẽ thực hiện trên khổ giấy A0

Cán bộ hướng dẫn: Lê Tuấn Hộ

Ngày giao thiết kế: 18 / 03 / 2009

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25 / 06 / 2009

Trang 6

MỤC LỤC

Lời Nói Đầu 1

Chương I: Phân tích đặc điểm của nguồn và các phụ tải, cân bằng công suất trong hệ thống 2

I.1 Phân tích đặc điểm của nguồn và phụ tải 2

I.1.1 Nguồn cung cấp điện 2

I.1.2 Phụ tải 2

I.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện 4

I.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 4

I.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 6

I.3 Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy 8

I.3.1 Chế độ vận hành với phụ tải cực đại 9

I.3.2 Chế độ vận hành với phụ tải cực tiểu 10

I.3.3 Chế độ sự cố 10

Chương II: Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật 11

II.1 Dự kiến các phương án nối dây trong mạng điện 11

II.2 So sánh các phương án về mặt kỹ thuật 14

II.3 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án 18

II.3.1 Phương án I 18

II.3.2 Phương án II 30

II.3.3 Phương án III 35

II.3.4 Phương án IV 41

II.3.5 Phương án V 47

Chương III: So sánh các phương án về mặt kinh tế 55

III.1 Phương án I 56

III.2 Phương án II 58

III.3 Phương án III 59

Trang 7

Chương IV: Chọn số lượng, công suất của các máy biến áp trong

các trạm, sơ đồ trạm và sơ đồ mạng điện 61

IV.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện 61

IV.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 62

IV.3 Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện 63

Chương V: Tính bù kinh tế cho mạng điện 64

V.1 Tính toán tổng quát bài toán bù kinh tế cho mạng điện 64

V.2 Tính toán Qb cho từng phụ tải 66

Chương VI: Tính chính xác phân bố công suất, kiểm tra sự cân bằng công suất phản kháng, tính tổn thất công suất 70

VI.1 Chế độ phụ tải cực đại 70

VI.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 80

VI.3 Chế độ sau sự cố 88

Chương VII: Tính điện áp tại các nút của mạng điện, chọn đầu phân áp cho các trạm biến áp giảm áp 96

VII.1 Tính điện áp các nút trong mạng điện 96

VII.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 96

VII.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 97

VII.1.3 Chế độ sau sự cố 99

VII.2 Điều chỉnh điện áp trong mạng điện 101

VII.2.1 Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1 102

VII.2.2 Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp của các trạm còn lại 104

Chương VIII: Tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện 107

VIII.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 107

VIII.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 108

VIII.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 108

VIII.4 Tính chi phí và giá thành 109

Tài liệu tham khảo 112

Trang 8

CHƯƠNG I

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ CÁC PHỤ TẢI CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG.

I.1 Phân tích đặc điểm của nguồn và các phụ tải.

Hệ thống cung cấp điện là một tập hợp các nhà máy điện, đường dây,trạm biến áp, hộ tiêu thụ và các thiết bị phân phối khác Chúng tạo thành một hệthống nhất có sự phối hợp chặt chẽ với nhau, có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải,phân phối, tiêu thụ điện năng, đảm bảo an toàn cho các thiết bị và con người

I.1.1 Nguồn cung cấp điện:

Trong thiết kế có hai nguồn cung cấp: Nhà máy thủy điện A và nhàmáy nhiệt điện B

I.1.1.1 Nhà máy thủy điện A:

Có ưu điểm: vận hành kinh tế, hiệu suất cao, khởi động nhanh và mangtải nhanh, công suất tự dùng nhỏ (2% Sđm)

Nhược điểm: thời gian xây dựng dài, vốn đầu tư lớn, công suất bởi giớihạn bởi lưu lượng và chiều cao mực nước

I.1.1.2 Nhà máy nhiệt điện B:

Đặc điểm: công suất tự dùng tương đối lớn (6 - 8) %Sđm, các máy phátlàm việc ổn định với phụ tải P  70% Pđm, khi P  30% Pđm, thì các máy phátngừng làm việc, công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện thường bằng (80 –90)% Pđm

I.1.2 Phụ tải điện:

Trong mạng điện thiết kế 9 phụ tải tiêu thụ điện, tất cả các phụ tải đều

là hộ loại I có tổng công suất tác dụng cực đại là 219 MW

Trang 9

Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax = 4700 h, điện áp định mứcmạng thứ cấp của trạm hạ áp là 22 kV, phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.

Các phụ tải loại I là các phụ tải quan trọng Bởi vì nếu mất điện sẽgây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế, ảnh hưởng xấu đến tình hình chính trị - xãhội, có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người

Do đó cần phải cung cấp điện liên tục và chất lượng điện tốt, nênđường dây phải bố trí sao cho nếu một bộ phận nào đó hỏng phải ngừng sửa chữathì đường dây vẫn làm việc bình thường, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho cácphụ tải loại I

Công suất và tính chất của 9 hộ tiêu thụ cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Công suất và tính chất các phụ tải:

Trang 10

Theo yêu cầu của đề bài thiết kế chế độ phụ tải cực tiểu bằng 50% chế

độ phụ tải cực đại Do vậy:

Trong đó: + Pmin, Qmin: Công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải ở chế độphụ tải cực tiểu

+ Smin: Công suất biểu kiến của phụ tải ở chế độ cực tiểu

Kết quả tính giá trị công suất các phụ tải trong chế độ làm việc cực đại

và cực tiểu cho trong bảng 1.2

I.2 Cân bằng sơ bộ công suất trong hệ thống điện.

Cân bằng sơ bộ công suất trong hệ thống điện để xem khả năng cungcấp của các nguồn cho các hộ tiêu thụ Từ đó tìm cơ sở để định ra phương thứcvận hành cho các nhà máy trong hệ thống điện ở trạng thái vận hành cực đại, cựctiểu và sau sự cố dựa trên sự cân bằng với công suất trong khu vực, ở đây ta cânbằng công suất tác dụng và công suất phản kháng

I.2.1 Cân bằng công suất tác dụng:

Trang 11

Cân bằng công suất tác dụng là cần thiết để giữ tần số trong mạng điện

ổn định Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện có dạng:

ΣPF = Ptt = mΣPmax + ΣΔPmax + ΣPtd + ΣPdt (1.2)

Trong đó:

 ΣPF - tổng công suất tác dụng do nhà máy phát ra trong hệ thống;

 Ptt - công suất tác dụng tiêu thụ trong mạng điện;

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

 ΣPmax - công suất tác dụng cực đại của các phụ tải;

 ΣΔPmax - tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, tính sơ

bộ có thể lấy ΣΔPmax = 5%ΣPmax;

 ΣPtd - tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống,phụ thuộc vào loại nhà máy điện và được tính theo % của côngsuất phát ra lớn nhất trên thanh cái của các máy phát nhà máy.Trong thiết kế có thể xem ΣPtd là không đổi và lấy 8% đối với nhàmáy nhiệt điện và lấy 2% đối với nhà máy thủy điện

 ΣPdt - tổng công suất dự trữ của hệ thống, và lấy bằng (10 - 15)%công suất cực đại trong hệ thống hay lấy bằng hoặc lớn hơn côngsuất của một tổ máy của hệ thống, ở đây ta chọn ΣPdt bằng côngsuất định mức của một tổ máy lớn nhất; ΣPdt = 50 MW

▪Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ

Ptt = 219 + 10,95 + 18,56 + 50 = 298,51 MW

▪Tổng công suất đặt trong nhà máy là:

ΣPF = 4 × 32 + 4 × 50 = 328 MW

Trang 12

So sánh công suất đặt trong nhà máy với công suất tiêu thụ trong mạngđiện ta thấy: ΣPF = 328 MW > Ptt = 298,51 MW

Vậy nguồn công cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải

I.2.2 Cân bằng công suất phản kháng:

Trong hệ thống điện không những đảm bảo cân bằng công suất tácdụng mà cần phải đảm bảo cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suấtphản kháng nhằm giữ điện áp trong hệ thống ổn định

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

ΣQF = Qtt = mΣQmax + ΣΔQBA + ΣΔQL - ΣQC + ΣQtd + ΣQdt (1.3)Trong đó:

 ΣQF - tổng công suất phản kháng phát ra do các nhà máy phát;

 Qtt - công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện;

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

 ΣQmax - tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải;

 ΣΔQBA - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến ápΣΔQBA = 15% ΣQmax;

 ΣΔQL - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng củacác đường dây trong mạng điện;

 ΣQC - tổng tổn thất công suất phản kháng do điện dung của cácđường dây sinh ra, khi tính sơ bộ lấy ΣΔQL = ΣQC,

nên ΣΔQL = ΣQC = 0;

 ΣQtd - tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy;

 ΣQdt - tổng công suất phản kháng dự trữ trong mạng điện, khi cânbằng sơ bộ có thể lấy bằng công suất phản kháng của một tổ máylớn nhất trong hệ thống

Như vậy ta tính được như sau:

▪ Tổng công suất phản kháng các nhà máy phát ra:

ΣQF = Σ(PFA.tgφA) + Σ(PFB.tgφB) = ΣPF.tgφF

Ta có cosφA = cosφB = cosφF = 0,8 → tgφF = 0,75

Nên: ΣQF = 328 × 0,75 = 246 MVAr

Trang 13

▪ Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại đượcxác định theo bảng 1.2 là:

ΣQmax = 170,318 MVAr

▪ Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp là:

Trong thiết kế có 2 cấp biến áp, nên ta chọn:

ΣΔQBA = 2 × 15% ΣQmax = 2 × 0,15 × 170,318 = 51,095 MVAr

▪ Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy là:

ΣQtd = ΣPtd.tgφF = 18,56 × 0,75 = 13,92 MVAr

▪ Tổng công suất phản kháng dự trữ trong mạng điện là:

ΣQdt = ΣPdt.tgφ = 50 × 0,75 = 37,5 MVArVậy công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện:

Qtt = 170,318 + 51,095 + 13,92 + 37,5 = 272,833 MVAr

So sánh công suất phản kháng tiêu thụ với tổng công suất phản khángcủa nhà máy điện phát ra trong mạng điện, ta thấy:

Qtt = 272,833 MVAr > ΣQF = 246 MVArNhư vậy, để hệ thống cân bằng công suất phản kháng ta cần bù thêmmột lượng công suất phản kháng cho hệ thống là:

▪ Bù công suất phản kháng cho hộ 1 (có cosφ thấp)

Trước khi bù hệ số cosφ = 0,75 tgφ = 0,882,

Sau khi bù hệ số cosφb = 0,92 tgφb = 0,426

Công suất phản kháng cần bù cho hộ 1 là:

Qb1 = P1.tgφ1 - P1.tgφb1 = P1(tgφ1 - tgφb1) = 22(0,882 - 0,426) = 10,032 MVArLượng bù còn lại là: 26,833 - 10,032 = 16,801 MVAr

Trang 14

▪ Bù công suất phản kháng cho hộ 5 (có cosφ thấp).

Trước khi bù hệ số cosφ = 0,75 tgφ = 0,882,

Sau khi bù hệ số cosφb = 0,92 tgφb = 0,426,

Công suất phản kháng cần bù cho hộ 5 là:

Qb5 = P5.tgφ5 - P5.tgφb5 = P5(tgφ5 - tgφb5) = 24.(0,882 - 0,426) = 10,944 MVArLượng bù còn lại là: 16,801 - 10,944 = 5,857 MVAr

▪ Bù lượng còn lại hết cho hộ 4 (phụ tải ở xa nhất)

Trước khi bù hệ số cosφ = 0,8 tgφ = 0,75 ,

Hệ số công suất sau khi bù cho hộ 7 là:

cosφb = 0,89

Ta có số liệu các phụ tải trước và sau khi bù cho trong bảng 1.3:

Bảng 1.3 Số liệu các phụ tải trước và sau khi bù:

Hộ tiêu

thụ MWPmax Cosφi Qmaxi

MVA MVAQbi MVAQ’maxi Cosφ’i

I.3 Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy điện.

Do nhà máy thủy điện có ưu điểm hơn so với nhà máy nhiệt điện như:

- Giá thành điện năng bằng 1/10 so với nhà máy nhiệt điện;

- Khởi động và mang tải nhanh;

- Có khả năng tự động hoá cao,…

Trang 15

Nên ta cho nhà máy nhiệt điện B đảm nhận phần phụ tải nền, còn nhàmáy thủy điện A làm nhiệm vụ điều tần cho hệ thồng điện.

Sau đây sơ bộ định phương thức vận hành của các nhà máy A và Btrong các trường hợp sau:

I.3.1 Chế độ vận hành với phụ tải cực đại:

Ta có: ΣPptmax yc  ΣPpt max + ΣΔPpt max + ΣPtd

 219 + 10,95 + (4 32 2% + 4 50 8%)  248,51MW

Như vậy công suất phụ tải cực đại yêu cầu là 248,51 (MW), mà tổngcông suất của 2 nhà máy phá ra là 328 (MW), do đó xác định sơ bộ phương thứcvận hành của 2 nhà máy như sau:

▪ Đối với nhà máy thủy điện A cho vận hành 4 tổ máy với công suấtbằng 90% công suất định mức

PFA = 4  32  90% = 115,2 MWPhần còn lại giao cho máy B đảm nhận

Và ΣPF  4  32  106% + 2  50  106%  241,68 MW

Như vậy: ΣPF > ΣPpt yc đảm bảo yêu cầu cung cấp cho phụ tải

Trang 16

I.3.2 Chế độ vận hành với phụ tải cực tiểu:

▪ Đối với nhà máy A cho vận hành 4 tổ với công suất bằng 106% côngsuất định mức

PFA = 4  32  106% =135,68 MWPhần còn lại giao cho nhà máy B đảm nhận

Trang 17

CHƯƠNG II

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ THUẬT.

II.1 Dự kiến các phương án nối dây trong mạng điện.

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ

đồ của nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo

độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộtiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai

và tiếp nhận các phụ tải mới

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người

ta sử dụng rất nhiều phương án Từ vị trí đã cho của các phụ tải, cần dự kiến một

số phương án và phương án tốt nhất sẽ được lựa chọn trên cơ sở so sánh chỉ tiêukinh tế - kỹ thuật các phương án

Phương án được lựa chọn là phương án đảm bảo độ tin cậy cao, tính kinh

tế, tính linh hoạt cần thiết

Theo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải loại I, cần đảmbảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy

để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạchhay mạch vòng

Đối với các hộ tiêu thụ loại II, trong nhiều trường hợp được cung cấpbằng đường dây hai mạch hoặc bằng hai đường dây riêng biệt Nhưng nói chungcho phép cung cấp điện cho các hộ loại II bằng dây trên không một mạch, bởi vìthời gian sửa chữa sự cố các đường dây trên không rất ngắn

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Trên cơ sở phân tích đặc điểm các nguồn cung cấp và các phụ tải cũngnhư vị trí của chúng, ta có thể đưa ra 5 phương án dự kiến như sau:

Trang 18

 Phương án I: Sơ đồ mạng điện của phương án I cho trên hình 2.1.

Hình 2.1 Sơ đồ mạng điện của phương án I.

 Phương án II: Sơ đồ mạng điện của phương án II cho trên hình 2.2.

B A

22 + j9,37

MVA

1

28 + j21MVA

23 + j17,25

26 + j19,5MVA

25+j12,893MVA

36 km

24 + j18MVA

41,2 km

51 km

53,8 km

41,2 km58,3 km

21 + j15,75MVA

1

24 + j10,222MVA

22 + j9,37

MVA

B A

28 + j21MVA

21 + j15,75MVA 23 + j17,25

MVA

26 + j19,5MVA

25+j12,893MVA

41,2 km

51 km

53,8 km

41,2 km58,3 km

Trang 19

Hình 2.2 Sơ đồ mạng điện của phương án II.

 Phương án III: Sơ đồ mạng điện của phương án III cho ở hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ mạng điện phương án III.

 Phương án IV: Sơ đồ mạng điện phương án IV cho ở hình 2.4.

B A

41,2 km

51 km

41,2 km41,2 km

44,7 km

40 km

41,2 km31,6 km

31,6 km

1

26 + j19,5MVA

22 + j9,37

MVA 25 + j12,893MVA

28 + j21MVA

21 + j15,75

B A

22 + j9,37

MVA

28 + j21MVA

21 + j15,75

MVA

23 + j17,25MVA

26 + j19,5MVA

25 + j12,893MVA

36 km

24 + j18MVA

41,2 km

51 km

31,6 km

41,2 km41,2 km

24 + j10,222MVA

Trang 20

Hình 2.4 Sơ đồ mạng điện phương án IV.

 Phương án V: Sơ đồ mạng điện của phương án V cho ở hình 2.5

Hình 2.5 Sơ đồ mạng điện của phương án V.

II.2 So sánh các phương án về mặt kỹ thuật:

Nội dung so sánh các phương án về mặt kỹ thuật bao gồm:

II.2.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây:

Sử dụng công thức sau: MVA

Trong đó: là dòng công suất chạy trên đoạn thứ i;

Pi, Qi là công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn dây thứ i

II.2.2 Chọn cấp điện áp tải điện cho mạng:

Việc chọn cấp điện áp tải điện cho mạng điện rất quan trọng, bởi nóảnh hưởng rất nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong mạng điện

24 + j10,222MVA

B A

41,2 km

51 km53,8 km

41,2 km58,3 km

44,7 km

40 km53,8 km 41,2 km

MVA

28 + j21MVA

26 + j19,5MVA

24 + j10,222MVA

Trang 21

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố: côngsuất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trítương đối giữa các phụ tải với nhau và 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 mạng điện có thể xác định theo giá trịcủa công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêngbiệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Trong khi tính toán,thông thường, trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có côngsuất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ cần đượcthực hiện với một cấp điện áp định mức

Để chọn cấp điện áp tải điện ta dựa vào công thức tương đối chính xác

trong phạm vi chiều dài l  200 km và P  60 KW của Still, như sau:

(2.1)

Trong đó: l: Khoảng cách truyền tải (km);

P: Công suất truyền tải (MW)

II.2.3 Chọn tiết diện dây dẫn:

Mạng thiết kế là mạng điện khu vực nên ta chọn tiết diện dây dẫn theomật độ dòng kinh tế: Jkt

Chọn loại dây dẫn truyền tải cho mạng điện là dây nhôm lõi thép (AC).Tiết diện tính toán dây dẫn được tính theo công thức sau:

(2.2)Trong đó: Imax: Dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại, A;

Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2.Với đường dây AC và Tmax = 4700 h Từ bảng 44, trang 295, sách

“Thiết kế các mạng và hệ thống điện” của Nguyễn Văn Đạm Ta tra được jkt =1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xácđịnh theo công thức sau:

Trang 22

(2.3)Trong đó: Uđm: Điện áp định mức của mạng điện, kV;

Smax: Công suất chạy trên đường dây chế độ phụ tải cực đại, MVA

Từ tiết diện tính toán (Ftt) ta chọn tiết diện tiêu chuẩn (Ftc) gần nhất.Sau khi đã chọn tiết diện tiêu chuẩn ta cần kiểm tra tiết diện vừa chọn theo điềukiện vầng quang, độ bền cơ và điều kiện phát nóng lúc sự cố

+ Điều kiện vầng quang: Để đảm bảo không có phát sinh vầng quangthì dây dẫn phải chọn có tiết điện tối thiểu là 70 mm2 (Đối với đường dây AC có

điện áp 110 kV, tra từ bảng 10, trang 268, sách “Thiết kế các mạng và hệ thống điện” của Nguyễn Văn Đạm.)

+ Điều kiện độ bền cơ: Được phối hợp với điều kiện vầng quang, vìvậy nếu đã thỏa mãn điều kiện vầng quang thì thỏa mãn điều kiện độ bền cơ

+ Điều kiện phát nóng lúc sự cố: Dòng điện chạy trên đường dây lúc sự

cố (Isc) phải thỏa mãn điều kiện: Isc  Icp

Với Isc được tính:

A (2.4)Trong đó: Isc: là dòng điện sự cố khi đứt một mạch trong lộ kép;

Icp: là dòng điện cho phép tương ứng với các tiết diện tiêu chuẩn

của dây dẫn tra trong bảng 33, trang 288, sách “Thiết kế các mạng và hệ thống điện” của Nguyễn Văn Đạm.

Sau khi xác định tiết điện đường dây trong mạng điện, ta xác định cácthông số của dây dẫn đó Xác định r0, x0, b0: điện trở tác dụng đơn vị, điện kháng

đơn vị, điện dẫn phản kháng đơn vị của dây dẫn được tra từ bảng 2, 3, 4, trang

256 đến 261, sách “Thiết kế các mạng và hệ thống điện” của Nguyễn Văn Đạm.

Như vậy thông số của các đường dây tổng hợp ở bảng 2.1

Trang 23

Icp (A) 265 330 380 445 510 605

II.2.4 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và sự cố:

Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau:

(2.5)

Trong đó: Pi (MW), Qi (MVAr): Công suất tác dụng và công suất phảnkháng chạy trên đường dây thứ i;

Ri, Xi (Ω): Điện trở và điện kháng trên đoạn đường dây thứ i;

Uđm (kV): Điện áp định mức của mạng điện

Đối với đường dây hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áptrên đường dây là:

ΔUisc% = 2 × ΔUibt% (2.6)Lúc làm việc bình thường tổn thất điện áp là tổn thất từ nguồn đến phụtải xa nhất

+ Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấpnhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại tổn thất điện áp lớn nhất củamạng điện một cấp điện áp không vượt quá (10 - 15)% trong chế độ làm việcbình thường, còn trong chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượtquá (15 - 20)%, nghĩa là:

ΔUmax bt% = (10 – 15)%;

ΔUmax sc% = (15 – 20)%

+ Đối với mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áplớn nhất đến (15 – 20)% trong chế độ phụ tải cực đại khi làm việc bình thường và(20 – 25)% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:

ΔUmax bt% = (15 – 20)%;

ΔUmax sc% = (20 – 25)%

Đối với tổn thất điện áp như vậy, cần sử dụng các máy biến áp điềuchỉnh điện áp dưới tải trong các trạm hạ áp

Trang 24

II.3 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án:

II.3.1 Phương án I:

Sơ đồ mạng điện của phương án I cho trên hình 2.6:

Hình 2.6 Sơ đồ mạng điện của phương án I I.3.1.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây:

24 + j18MVA

B A

22 + j9,37

MVA

1

28 + j21MVA

21 + j15,75MVA

23 + j17,25MVA

26 + j19,5MVA

25+j12,893MVA

41,2 km

51 km

53,8 km

41,2 km58,3 km

53,8 km

40 km53,8 km

41,2 km

Trang 25

 Đoạn B - 8: MVA

Xác định dòng công suất chạy trên đường dây liên kết TĐ - 7 - NĐ.Công suất tác dụng từ TĐ A truyền vào đường dây A - 7 được xácđịnh: PA – 7 = PFkt  Ptd  PA  ΔPA (2.7)

Trong đó: + PFkt: Tổng công suất phát kinh tế của nhà máy thủy điện A;

+ Ptd: Công suất tự dùng trong nhà máy thủy điện A;

+ PA: Tổng công suất của các phụ tải nối với TĐ A;

+ ΔPA: Tổn thất công suất trên đường dây do TĐ A cung cấp, ta cóthể lấy (ΔPA = 5% PA);

Theo kết quả tính toán phần I.3:

PFA-kt = 115,2 MWCông suất tự dùng trong nhà máy thủy điện A là:

Ptd = 2%.PFA-kt = 0,02 × 4  32 = 2,56 MW Tổng công suất của các phụ tải nối với TĐ A là:

PA = P1 + P2 + P3 + P6 = 22 + 24 + 23 + 21 = 90 MW Tổn thất công suất trên đường dây do TĐ A cung cấp là:

ΔPA = 5%.PA = 0,05 × 90 = 4,5 MW Vậy: PA-7 = 115,2 – 2,56 – 90 – 4,5 = 18,14 MW

Công suất phản kháng do TĐ A truyền vào đường dây A - 7:

QA-7 = PA-7 × tgφ7 = 18,14 × 0,75 = 13,605 MVAr

MVADòng công suất chạy trên đoạn B - 7 là:

II.3.1.2 Chọn cấp điện áp tải điện:

Từ công thức Still đã cho ở trên, ta có:

Trang 26

kVĐiện áp tính toán trên các đoạn đường dây cho trong phương án I:

kV

kV kV kV kV kV kV kV kV kV Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án Icho ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện PA I.

Điện áp địnhmức U (kV)

Trang 27

 Đoạn A - 2:

A

mm2 Chọn dây dẫn AC - 70

 Đoạn A - 3:

A

 Đoạn A - 6:

A

Trang 28

 Đoạn A - 7:

A

 Đoạn B - 4:

A

 Đoạn B - 5:

A

 Đoạn B - 7:

A

 Đoạn B - 8:

A

Trang 29

mm2 Chọn dây dẫn AC - 95.

 Đoạn B - 9:

A

Kết quả tính chọn tiết diện được tổng hợp trong bảng 2.3

II.3.1.4 Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố:

 Đoạn A - 1: Khi ngừng 1 mạch (Dùng dây AC - 70, có ICP = 265 A)

IA-1 SC = 2.IA-1 max = 2 × 62,753 = 125,507 A Vậy IA-1 SC = 125,507 A < ICP = 265 A; (thỏa mãn)

 Đoạn B - 4: Khi ngừng 1 mạch (Dùng dây AC - 70, có ICP = 265 A)

IB-4 SC = 2.IB-4 max = 2 × 73,819 = 147,638 A Vậy IB-4 SC = 147,638 A < ICP = 265 A; (thỏa mãn)

Trang 30

 Đoạn B - 5: Khi ngừng 1 mạch (Dùng dây AC - 70, có ICP = 265 A).

 Đoạn A - 7 - B: khi một tổ máy ở nhà máy B bị hỏng

Lúc này nhà máy A vận hành 4 tổ với công suất 106% Pđm

Do đó tổng công suất phát là:

PFA = 4 × 32 × 1,06 = 135,68 MW

Công suất tự dùng của nhà máy:

Ptd = 2%.PFA = 0,02 × 135,68 = 2,734 MWTrong mục II.3.1.1 đã tính được:

Tổng công suất của các phụ tải nối với TĐ A là: PA = 90 MW

Tổn thất công suất trên đường dây là: ΔPA = 4,5 MW

Trang 31

Vậy I2 SC  126,119 A < ICP  265 A; (thỏa mãn)

Dòng công suất từ nhà máy nhiệt điện B truyền vào đường dây B - 7:

Như vậy lúc này nhà máy nhiệt điện B nhận lượng công suất từ nhàmáy thủy điện A là 10,446 + j7,825 MVA

Dòng điện sự cố chạy trên đường dây B - 7 bằng:

+ l (km): chiều dài các đoạn đường dây;

+ n: số mạch của đường dây (đường dây hai mạch n = 2)

Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điệncho trong bảng 2.3

Trang 35

ΔUB-9 sc% = 2  ΔUB-9 bt% = 2  2,88% = 5,76%

 Khi một tổ máy trong nhà máy nhiệt điện B bị hỏng:

ΔUA-7-B% = ΔUA-7% + ΔUB-7% = 6,40% + 1,36% = 7,76%

Kết quả tính toán tổn thất điện áp của các đường dây cho trong bảng 2.5: Bảng 2.4 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện.

Đường dây ΔUbt ,% ΔUsc ,% Đường dây ΔUbt ,% ΔUsc ,%

Trang 36

II.3.2 Phương án II

Sơ đồ mạng điện của phương án II cho trên hình 2.7

Hình 2.7 sơ đồ mạng điện phương án II.

II.3.2.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây:

22 + j9,37

MVA

1

28 + j21MVA

21 + j15,75MVA 23 + j17,25

MVA

26 + j19,5MVA

24 + j10,222MVA

26 + j19,5MVA

25+j12,893MVA

36 km

24 + j18MVA

41,2 km

51 km

53,8 km

41,2 km58,3 km

44,7 km

40 km31,6 km

41,2 km

Trang 37

 Đoạn 8 - 5: MVA

II.3.2.2 Chọn cấp điện áp tải điện:

Từ công thức Still đã cho ở trên, ta có:

kVĐiện áp tính toán trên các đoạn đường dây cho trong phương án II:

kV kVTính tương tự cho các đoạn dây còn lại, kết quả tính điện áp của cácđường dây trong phương án II cho ở bảng 2.5:

Bảng 2.5 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện PA II.

Điện áp địnhmức U (kV)

Trang 38

II.3.2.3 Chọn tiết diện dây dẫn:

 Đoạn 2 - 1:

A

 Đoạn A - 2:

A

Tính tương tự cho các đoạn dây còn lại, kết quả chọn tiết diện dây dẫncho trong bảng 2.6

II.3.2.4 Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố:

 Đoạn 2 - 1: Khi ngừng 1 mạch (Dùng dây AC - 70, có ICP = 265 A)

I2-1 SC = 2.I2-1 max = 2 × 62,753 = 125,507 A Vậy I2-1 SC = 125,507 A < ICP = 265 A; (thỏa mãn)

 Đoạn A - 2: Khi ngừng 1 mạch (Dùng dây AC - 120, có ICP= 380 A)

Kiểm tra tương tự cho các đoạn dây còn lại, kết quả được cho ở bảng 2.6Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện chotrong bảng 2.6

Trang 40

Như vậy tổn thất điện áp trên đường dây A - 2 - 1 bằng:

Tính tương tự cho các đoạn còn lại, kết quả cho trong bảng 2.7

 Chế độ sau sự cố:

Tính tổn thất điện áp trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng,nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ởđoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại

 Đoạn 2 - 1: Khi ngừng 1 mạch

ΔU2-1 sc% = 2  ΔU2-1 bt% = 2  1,85% = 3,70%

 Đoạn A - 2: Khi ngừng 1 mạch

ΔUA-2 sc% = 2  ΔUA-2 bt% = 2  4,08% = 8,16%

Vậy đối với đường dây A - 2 - 1, khi ngừng một mạch trên đoạn A - 2

sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 2 - 1 Tổn thấtđiện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây A - 2 - 1 bằng:

Tính tương tự cho các đoạn còn lại, kết quả cho trong bảng 2.7

 Khi một tổ máy trong nhà máy nhiệt điện B bị hỏng:

Đã tính như trong phương án I:

Ta có:

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	4,43 MB
File đính kèm	Bản Vẽ Autocad Full.rar (165 KB)