Thiết kế mạng điện khu vực có hai nguồn cung cấp và 9 phụ tải

Giá 1 kVAr công suất thiết bị bù:150.10 3 đồng LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện và hộ tiêu thụ.. Trong chế độ phụ tải cực đại thì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HOÀ XA HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN ĐỘC LẬP – TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên : LÊ BÁ BÍCH

2.Các số liệu ban đầu:

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,hệ số cosφ trên thanh góp 110kV bằng 0,85

- Nhà máy nhiệt điện công suất 3x100 MW ; cosφ = 0,85; Uđm= 10,5 kV

- Các số liệu về phụ tải cho ở phụ lục

3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Phần I:

1 Phân tích nguồn và phụ tải

2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện

3 Chọn phương án cung cấp điện hợp lý nhất

4 Chọn số lượng,công suất máy biến áp trong các trạm, chọn sơ đồ các

trạm và của mạng điện

5 Phân tích các chế độ vận hành của mạng điện

6 Chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng điện

7 Tính các chỉ tiêu kinh tế,kỹ thuật của mạng điện

4 Cán bộ hướng dẫn: TS.Nguyễn Văn Đạm.

5.Ngày giao thiết kế :

6.Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Giáo viên hướng dẫn thiết kế

NGUYỄN VĂN ĐẠM

PHỤ LỤC:

Các số liệu phụ tải:

Sơ đồ mằt bằng của các nguồn điện và các phụ tải cho trên hình 1, các số liệu

về phụ tải cho trong bảng 1

38

Yêu cầu điêu chỉnh điện áp khác thường

Điện áp danh định lưới điện thứ

cấp(KV)

10

Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại

Thời gian sủ dụng công suất cực đại Tmax = 5000h

Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 500 đồng

Giá 1 kVAr công suất thiết bị bù:150.10 3 đồng

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện

và hộ tiêu thụ Thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng tin cậy, kinh tế và đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải Thiết kế, xây dựng mạng điện là những công việc hết sức quan trọng của nghành điện, có ảnh hưởng lớn tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng

và vận hành mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc dân nói chung và hệ thống điện nói riêng

Thiết kế lưới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp kiên thức đã được đào tạo khi học trong môi trường đại học và học hỏi thêm được nhiều giá tri cần thiết cho công việc Đặc biệt là trong công tác thiết kế, thi công và vận hành hệ thống.Nhiệm

vụ thiết kế : Thiết kế mạng điện khu vực hai nguồn cung cấp 9 phụ tải

Bản thiết kế đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân cộng với sự giúp

đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Văn Đạm cùng với sự góp ý

chân thành của các thầy cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành thiết kế tốt nghiệp của mình

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đạm cùng các thầy cô trong

bộ môn hệ thống điện và các thầy cô trong khoa

CHƯƠNG I

Phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp

và phụ tải

1.1 Nguồn cung cấp điện

Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp điện ất đó là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

1.Hệ thống điện:

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110

kV của hệ thống có giá trị bằng 0,85 Chính vì vậy phải có sự liên lạc giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất khi cần thiết Có sự trao đổi công suất giữa nhà máy điện và hệ thống sẽ đảm bảo được hệ thống thiết kế làm việc được an toàn trong mọi chế độ vận hành của mạng điện được thiết kế Ta thấy rằng nút hệ thống là một nút có công suất vô cùng lớn nên trong quá trình thiết kế nên chọn nút hệ thông là nút cân bằng công suất và đồng thời là nút cơ sở về điện

áp Công suất của hệ thống là vô cùng lớn nên trong quá trình thiết kế không phải

dự trữ công suất cho nhà máy, tất cả công suất cần dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống khi cần

2 Nhà máy nhiệt điện:

Nhà máy nhiệt điện có tất cả là 3 tổ máy Công suất mỗi tổ máy là 100 MW Nguồn cung cấp điện là các nhà máy nhiệt điện thì nhiên liệu có thể được cung cấp

là than đá, dầu mỏ, khí đốt Các nhà máy nhiệt điện có hiệu suất thường là thấp, khoảng 30% ÷ 40% Công suất tự dùng của các nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 6% ÷ 15% phụ thuộc vào từng nhà máy cụ thể Nhưng đổi lại các nhà máy nhiệt điện làm việc ổn định và ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Khi nguồn cung cấp điện là các nhà máy thuỷ điện thì năng lượng sơ cấp là năng lượng nước từ dòng sông Nhà máy thuỷ điện có hiệu suất cao, hoạt động an toàn, giá thành rẻ xong lại phụ thuộc vào nguồn nước của sông, do vậy tính ổn định cấp điện thấp.Trong các nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định ở phụ tải

P ≥ 70% Pđm khi P ≤ 30% Pđm thì máy phát ngừng hoạt động.

Công suất kinh tế của các máy phát thường là 80% đến 90% Pđm Khi thiết

kế ta chọn công suất phát kinh tế là: 85% Pđm nghĩa là: PKT = 80% Pđm

Trong chế độ phụ tải cực đại thì tất cả các máy phát trong nhà máy đều phải hoạt động.Do vậy công suất của nhà máy điện trong chế độ phụ tải cực đại:

Pkt= (80/100).3x100 = 240 MWTrong chế độ phu tải cực tiểu ta dự định đưa một máy phát ngừng hoạt động

để sủa chữa và bảo dưỡng Các máy phat còn lại vẫn phát 80% công suất, do vậy công suất của các nhà náy điện có giá trị bằng: Pkt= (80/100).2x100 = 160 MWCác máy phát hoạt động độc lập và được bảo dưỡng định kỳ Các máy phát hoạt động 100% công suất khi các máy khác gặp sự cố.Như vậy công suất của nhà máy khi một máy phát bị sự cố có giá trị bằng : PF= (100/100).2x100 = 200 MW

Công suất thiếu trong quá trình vận hành sẽ được lấy từ hệ thống điện về

1.2 Các phụ tải điện

Các phụ tải của khu vực này có đặc điểm chính như sau:

Vị trí của các phụ tải được phân bố khá đều:

- Phụ tải 4,5,6,7 được phân bố xung quanh nút nhà máy điện.Tổng công suất của các phụ tải này là

i

P = + + + =P P P P + + + = MW

∑

- Các phụ tải 1,2,8,9 được phân bố xung quanh nút hệ

 thống Tổng công suất của các phụ tải này có giá trị bằng :

Tuy vậy ta không thể phân vùng hoàn toàn để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ mà giữa nhà máy và hệ thống điện cần phải có sự liên lạc với nhau tạo thành một hệ thống điện hợp nhất Một hệ thống điện hợp nhất có nhiều ưu điểm như:

- Sử dụng được một cách kinh tế các nguồn nhiên liệu, giảm được chi phí sản suất điện năng đến mức thấp nhất có thể bằng cách phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy điện trong quá trình vận hành

- Các nhà máy điện được đảm bảo vận hành hợp lý theo sự biến động của phụ tải

- Giảm được công suất dự trữ cho hệ thống, cho phép xây dụng các nhà máy điện có công suất lớn với chỉ tiêu kinh tế trong vận hành cao

- Khả năng sử dụng triệt để công suất đặt của các nhà máy điện trong hệ thống điện.Lý do chủ yếu là do đồ thị phụ tải của hệ thống điện hợp nhất bằng phẳng hơn hệ thống điện đơn lẻ

- Nâng cao được độ tin cậy trong cung cấp điện

- Tăng được năng suất lao động trong quá trình sản xuất ra điện năng

Tính chất của các phụ tải điện:

- Cả 9 phụ tải là các hộ tiêu thụ điện loại I Đặc điểm của hộ tiêu thụ này là

có độ tin cậy trong cung cấp điện cao, nên trong quá trình cung cấp điện cho các hộ loại này phải sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạng điện kín

- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất của tất cả các hộ tiêu thụ đêu là Tmax=

5000 h/năm

- Hệ số công suất của các phụ tải tương đối cao : cosϕ=0,9

- phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại : Pmin= 70%Pmax

- Yêu cầu trong điều chỉnh điện áp của các hộ tiêu thụ : Khác thường

S min = P min + jQ min (MVA)

S min (M VA)

1.3 Lựa chọn kết cấu của lưới điện.

1.3.1 Kết cấu dây dẫn điện

- Chọn dây dẫn: Các phụ tải là hộ loại 1, dùng đường dây lộ kép hoặc mạch kín Dây dẫn đi trên không dùng loại dây AC đã nhiệt đới hoá

- Chọn loại cột: Ta dùng cột sắt cho toàn tuyến

1.3.2 Kết cấu trạm biến áp (TBA)

- Để đảm bảo cung cấp điện liên tục khi bảo dưỡng máy biến áp, hoặc khi sự cố 01 máy biến áp, bảo đảm vận hành kinh tế TBA, vậy mỗi TBA hộ tiêu thụ loại 1 sẽ đặt 02 máy biến áp

- Loại máy cắt để đóng cắt và bảo vệ cho các máy biến áp và thiết bị trong trạm ta dùng máy cắt SF6

chương II Cân bằng công suất trong hệ thống điện xác định sơ bộ chế độ làm việc của nhà máy điện

2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Trong hệ thống điện, điện năng từ các nhà máy điện được sản xuất ra để đưa tới hộ tiêu thụ và phải được tiêu dùng ngay Vì vậy quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng phải được tiến hành đồng bộ với nhau

Tại mỗi thời điểm xác lập trong hệ thống, các nhà máy phát điện phải phát ra công suất bằng với công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện cộng với tổn hao do truyền tải điện Nói cách khác, phải thực hiện cân bằng công suất phát ra và công suất tiêu thụ

Bên cạnh đảm bảo cân bằng công suất, muốn cho hệ thống vận hành bình thường và an toàn, cần phải dự trữ một lượng công suất tác dụng cho hệ thống Dự trữ công suất trong hệ thống là rất quan trọng, nó đảm bảo cho vận hành và phát triển của hệ thống điện

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

PNĐ+PHT = PTT = m ∑Pmax + ∑∆P + Ptđ + Pdt.Trong đó:

PNĐ: Tổng công suất do nhà máy điện phát ra

PHT : Công suất lấy từ hệ thống về m: Hệ số đồng thời suất hiện phụ tải cực trị (m =1)

∑Pmax: Tổng công suất các phụ tải trong chế độ cực đại

∑∆P: Tổng tổn thất trong mạng điện, lấy, khi tính toán sơ bộ ∑∆P = 5% Pmax

Ptđ: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện,có thể lấy bằng 10% tổng công suất định mức nhà máy điện

Pdt: Công suất dự trữ trong hệ thống,khi cân bằng sơ bộ có thể lấy

Pdt=10%∑Pmax ,đồng thời công suất dự trữ cần phảI bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống không lớn Bởi vì hệ thống điện có công suất

vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống , nghĩa là Pdt = 0

Ptt: Công suất tiêu thụ trong mạng điện

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại

∑Pmax = 355 MWTổng tổn thất công suất tác dụng trong mạch điện

∆P = 5% ∑Pmax = 0,05.355 = 17,75 MWCông suất tự dùng trong nhà máy điện

Ptd = 10%Pđm = 0,1.300 =30 MWTổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị bằng ;

Ptt = 355 + 17,75 + 30 = 402,75 MWCông suất phát của nhà máy điện trong chế độ vận hành kinh tế :

PNĐ= PKT= 240 MW

Ta thấy rằng trong chế độ phụ tải cực đại công suất vận hành kinh tế của nhà máy điện không đủ cung cấp cho các phụ tải, vì vậy các hộ tiêu thụ sẽ phải lấy công suất từ hệ thống về.Công suất hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải có giá trị bằng :

PHT = Ptt - PNĐ = 402,75 - 240 = 162,75 MWTrong quá trình tính toán cũng như thiết kế, để đơn giản ta chọn nút điện áp

cơ sở trùng với nút phân phối và cân bằng công suất

2.2 Cân bằng công suất phản kháng.

Điện năng trong hệ thống điện là dòng xoay chiều, do vậy ngoài công suất tác dụng còn có công suất phản kháng

Tại mỗi thời điểm, trong hệ thống điện, quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng phải cân bằng với nhau.

Sự cân bằng này là bắt buộc đối với cả công suất tác dụng và công suất phản kháng

Quá trình cân bằng công suất phản kháng có quan hệ chặt chẽ với điện áp trong mạng

Qua tính toán trong mạng lưới điện cho thấy khi biến đổi công suất phản kháng phát ra sẽ làm biển đổi điện áp tại nút đang xét Khi cho máy phát tăng công suất phản kháng phát ra sẽ làm cho điện áp tại đó tăng lên Mặt khác nếu ta giảm công suất phản kháng phát vào hệ thống sẽ làm cho hệ thống điện áp giảm Vì vậy muốn bảo đảm chất lượng điện áp cho hộ tiêu thụ cần phải có sự cân bằng tương đối giữa công suất phản kháng phát ra và công suất phản kháng tiêu thụ

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

QF = Qtt = m ∑Qmax + ∑∆QL -∑QC + ∑∆Qb + Qtd +Qdt

Trong công thức trên:

m=1

QF: Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra

Qtt : Công suất phản kháng tiêu thụ

∑∆QL : Tổng tổn thất công suất phản kháng do cảm kháng đường dây của mạng điện

∑QC : Tổng công suất phản kháng do điện dung đường dây sinh ra.Chọn sơ bộ: ∑QL =∑QC

∑∆Qb: Tổn thất công suất trong các trạm biến áp

Khi tính toán chọn sơ bộ: ∑∆Qb= 15% ∑Qmax

Qtd: Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện

Công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra có giá trị bằng :

Qtt= 171,962 + 25,794 + 26,46 = 224,216 MVArTổng công suất phản kháng của nhà máy điện và hệ thống điện có thể cung cấp cho mạng điện :

QF + QHT = 148,8 + 100,905 = 249,705 MVAr

So sánh ta thấy rằng tổng công suất phản kháng mạng điện yêu cầu nhỏ hơn tổng công suất phản kháng mà nhà máy điện và hệ thống điện có thể cung cấp Chính vì vậy không cần phải bù sơ bộ công suất phản kháng trong mạng điện

chương III

dự kiến các phương án của lưới điện

chọn phương án tối ưu

3.1 Dự kiến các phương án

Trong hệ thống điện, sơ đồ của mạng ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế -

kỹ thuật của mạng Các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí thấp, đảm bảo độ tin cậy, an toàn cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng theo yêu cầu của các hộ tiêu thụ điện Bên cạnh đó phải đảm bảo khả năng tiếp nhận phụ tải mới và sự phát triển của hệ thống trong tương lai lâu dài

Trong thiết kế, để chọn được phương án tối ưu ta sử dụng phương pháp liệt

kê nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án, tính toán so sánh của phương án, phương án tốt nhất sẽ được chọn dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của các phương án Trong quá trình thiết kế chỉ cần dự kiến một số phương án, không cần dự kiến quá nhiều Sau khi phân tích kỹ càng có thể dự kiến từ 5 đến 6 phương án hợp lý Đồng thời phải chọn các phương án có cơ sở đơn giản Sơ đồ phức tạp chỉ được chọn khi các sơ đồ phương án trên không thoả mãn yêu cầu đặt ra

Những phương án lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế sau khi đã thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật của mạng cấp điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với mạng là độ tin cậy và chất lượng điện áp cung cấp cho hộ tiêu thụ Khi đưa ra các sơ đồ phải dựa trên 2 yêu cầu trên Trong cấp điện, hộ tiêu thụ loại I, phải đảm bảo độ tin cậy nên khi cấp điện phải sử dụng đường dây 2 mạch hay mạch vòng

Đối với hộ tiêu thụ loại II, có thể cung cấp điện bằng đường dây hai mạch hay bằng 2 đường dây riêng biệt Có thể cung cấp cho hộ loại II bằng đường dây trên không một mạch

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp bằng đường dây một mạch Ta vạch ra

5 phương án dựa trên đặc điểm nguồn cung cấp điện và các phụ tải cũng như vị trí của chúng

Hình 3.1: Sơ đồ mạng điện cho phương án 1

Hình 3.2 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 2

Hình 3.3 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 3

Hình 3.4 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 4

Hình 3.5 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 5

Muốn tính được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trước hết cần phải chọn điện áp định mức của mạng điện, chọn tiết diện dây dẫn, tính các chỉ tiêu chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của từng phương án so sánh

3.2 Tính toán chế độ các phương án

3.2.1 Tính toán thông số chế độ phương án I

Sơ đồ mạng điện phương án I

3.2.1.1 Lựa chọn điện áp định mức của lưới điện.

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật, cũng như đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, công suất của phụ tải, khoảng cách giữa phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, 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 của mạng điện có thể chọn sơ bộ theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện

Trong các phương án thiết kế và các đoạn đường dây của hệ thống có điện

áp có thể không giống nhau Trong tính toán thiết kế ta thường chọn điện áp định mức của các đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, phải thực hiện theo một cấp điện áp nhất định

Công thức kinh nghiệm tính điện áp định mức của mạng điện:

Uđm = 4,34 l +16.P kV Trong công thức:

+ l: Khoảng cách truyền tải, km

+ P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW

Công suất tác dụng từ Nhà máy điện truyền vào đường dây NĐ - 3 được tính theo công thức :

PN-3 = Pkt - Ptd - PN - ∆PN

trong công thức trên :

+ Pkt : tổng công suất phát kinh tế của Nhà máy điện trong chế độ vận hành cực đại

+ Ptd : công suất tự dùng trong nhà máy điện

+ P : tổng công suất của tất cả các phụ tải nối vào nút nhà máy điện

+ ∆PN : tổn thất công suất trên các đường dây mà nhà máy điện cung cấp.Sơ

bộ lấy ∆PN=5%PN

Tổng công suất trong chế độ vận hành kinh tế của nhà máy điện :

Pkt = 240 MWCông suất tự dùng trong nhà máy :

Ptd = 30 MWTổng công suất của tất cả các phụ tải nối với nút nhà máy điện :

PN = P6 + P7 + P4 + P5 = 38 + 48 + 40 + 36 = 162 MWTổn thất công suất tác dụng trên đường dây của các phụ tải nối với nút nhà máy điện :

∆PN = 0,05.162 = 8,1 MW

Do vậy công suất từ NĐ đẩy vào đường dây NĐ-3 bằng:

PN-3 = 240 - 30 - 162 - 8,1 = 39,9 MWCông suất phản kháng mà nhà máy đẩy vào NĐ-3 có thể tính theo công thức:

UN-3 = 4,34 50 16.39,9+ = 113,87 kVĐiện áp tính toán cho đường dây HT-3 bằng :

UH-3 = 4,34 41,23 16.9,1 + = 59,32 kV

Tính toán tương tự cho các đọan đường dây còn lại ta có kết quả ghi trong bảng sau:

Bảng 3.1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện thiết kế

Đường dây Công suất

truyền tải S.

MVA

Chiều dài đường dây

l, km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức Uđm, kV

3.2.1.2 Chọn thiết diện dây dẫn của các đường dây.

Trong truyền tải ở 110 kV thì phương pháp truyền tải được thực hiện chủ yếu bằng đường dây tải điện trên không Dây dẫn được sử dụng là dây AC (dây nhôm lõi thép) Cột thường là cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo nơi mà đường dây đi qua Khoảng cách trung bình hình học giữa đường dây dẫn pha bằng 5m (DTB = 5m)

Thiết diện dây dẫn trong các mạng điện khu vực được thực hiện theo mật độ dòng điện kinh tế.

max

KT

I F J

=Trong công thức:

+ Imax:Dòngchảy trên đường dây ở chế độ cực đại A

+ JKT: Mật độ kinh tế dòng điện, A/mm2

Khi dây là AC và Tmax = 5000h thì ta chọn JKT = 1,1 A/mm2

ở chế độ phụ tải cực đại, dòng điện chảy trên đường dây được xác định bằng công thức:

3 m

3

max ax

+ Smax: Công suất chảy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại MVA

Theo thiết diện tính theo công thức trên ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang điện, độ bền cơ của đường dây, phát nóng của đường dây sau sự cố và tổn thất điện áp cho phép

Khi đường dây có điện áp 110 kV để không xuất hiện vầng quang thì dây nhôm là lõi thép (AC) phải có thiết diện F ≥ 70 mm2

Đường dây sau khi thoả mãn điều kiện phóng điện vầng quang thì cũng thoả mãn luôn điều kiện độ bền cơ của dây dẫn Vì vậy khi thiết kế ta kiểm tra được theo điều kiện vầng quang thì không cần kiểm tra độ bền cơ do nó đã thoả mãn

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

cố, ta phải có điều kiện sau:

Isc≤ Icp.Trong đó:

+ Isc: dòng điện chảy trên đường dây khi sảy ra sự cố

+ Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của đường dây

a.Lựa chọn tiết diện cho đường dây NĐ-3

Dòng điện chảy trên đường dây NĐ-3 trong chế độ phụ tải cực đại :

N N

KT

I F

Ta chọn dây dẫn tiêu chuẩn là dây AC-120 có Icp = 380 A

Sau khi chọn tiết đường dây ta tiến hành kiểm tra dây dẫn trong các chế độ

sự cố có thể xảy ra trong mạng điện Các sự cố có thể xảy ra trong mạng điện ảnh hưởng đến chế độ làm việc của đường dây NĐ-3 là :

 Ngừng cung cấp điện một mạch đường dây

 Ngừng cung cấp điện của một tổ máy phát trong nhà máy điện

Khi ngừng cung cấp điện một mạch đường dây thì dòng điện sự cố chảy trên đường dây còn lại có giá trị bằng:

PF = 2.100 = 200 MWCông suất tự dùng trong nhà máy điện bằng :

Ptd = 0,1.200 = 20 MWCông suất nhà máy đẩy vào đường dây trong chế độ ngừng cung cấp điện một tổ máy phát điện :

PN-3= PF - Ptd - PN - ∆PN

Như đã tính toán ở trên ta có PN = 162 MW và ∆PN = 8,1 MW

Vậy ta có :

PN-3 = 200 - 20 - 162 - 8,1 = 9,9 MWCông suất phản kháng có thể tính theo công thức :

QN-3 = PN-3tgϕF= 9,9.0,62 = 6,14MVAr

Do đó ta có :

−

3

Từ kết quả trên ta thấy I2SC < Icp.Do vậy đương dây vẫn vận hành bình

thường khi sự cố một máy phát điện

b Lựa chọn thiết diện cho đương dây HT-3

Dòng điện chạy trong đường dây HT-3 trong chế độ phụ tải cực đại có giá trị bằng :

FH-3 = 24,03

1,1 = 21,84 mm

2

Chọn dây AC-70 có dòng điện cho phép Icp= 265 A

Dòng điện chảy trên đoạn dường dây HT-3 khi ngừng cung cấp điện một mạch đường dây :

I1SC= 2.24,03 = 48,06 A

Ta thấy I1SC < Icp nên đường dây vận hành bình thường

Dòng điện chảy trên đường dây HT-3 khi ngừng một máy phát :

Bảng 3.2: Thông số đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S (MVA)

Ibt (A)

Ftt (mm 2 )

Ftc (mm 2 )

ICP (A)

ISC (A)

l (km)

r0 (Ω/km)

x0 (Ω/km)

b0 10 -6 (S/km)

R (Ω)

X (Ω)

B/2.10 -6 (S)

3.2.1.2 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 pha giữa dòng điện và điện áp trên các cực của thiết bị tiêu thụ điện

Trong khi thiết kế, ta giả sử nguồn có đủ công suất để cung cấp cho các hộ tiêu thụ, do vậy không cần quan tâm đến tần số hệ thống và coi nó là không đổi trong vận hành hệ thống điện Chính vì vậy để đánh giá chỉ tiêu chất lượng điện năng ta xét giá trị của độ lệch điện áp trong mạng điện

Khi chọn sơ bộ các phương án cấp điện, ta có thể đánh giá chất lượng điện năng qua tổn thất điện áp

Trong quá trình tính sơ bộ các mức điện áp của các trạm hạ áp, có thể chấp nhận một điều rằng trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện không vượt quá 10% → 15% trong chế độ làm việc bình thường, trong chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp là lớn nhất không vượt quá 15% → 20% nghĩa là:

Pi, Qi: Công suất chạy trên đường dây thứ i, MW, MVAr

Ri, Xi: Điện trở và điện kháng đường dây thứ i, Ω

Đối với đường dây 2 mạch, khi gặp sự cố ngừng cấp điện một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây

∆ U i sc % = 2 ∆ U i bt %

a.Tổn thất điện áp trên đương dây NĐ-3

Tổn thất điện áp trong chế độ vận hành với phụ tải cực đại ;

∆U N 3SC%= ∆U N 3SC1% = 8,8 %.

b.Tổn thất điện áp trên đường dây HT-3

Tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cực đại :

∆U H 3SC%= ∆U H 3SC2% = 4,4 %

Tổn thất trên các đoạn đường dây còn lại ta cùng tiến hành tương tự Ta

∆Uma sc% = ∆UH-8SC %= 11,32%

3.2.2 Tính toán thông số chế độ phương án 2

3.2.2.1 Lựa chọn điện áp định mức của lưới điện.

Sơ đồ mạng điện của phương án 2

Bảng 3.4: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện thiết kế

Đường dây Công suất

truyền tải S.

MVA

Chiều dài đường dây

l, km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức Uđm, kV

Bảng3.5: Thông số các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S (MVA)

Ibt (A)

Ftt (mm 2 )

Ftc (mm 2 )

ICP (A)

ISC (A)

l (km)

r0 (Ω/km)

x0 (Ω/km)

b0 10 -6 (S/km)

R (Ω)

X (Ω)

B/2.10 -6 (S)

3.2.2.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

a Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1-2

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1 trong chế độ phụ tải cực đại bằng :

∆U H 1 2bt%= ∆U H bt1 %+ ∆U1 2bt%= = 5,85% + 3,44 %= 9,29 %Tổn thất điện áp trên đường dây HT-1-2 trong chế độ sự cố :

∆U H 1 2SC%= ∆U H SC1 %+ ∆U1 2bt% = = 11,7% + 3,44% = 15,14 %

b Tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại

Tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại tính toán tương tự như phương án I

Bảng 3.6: Giá trị tổn thất điện áp trong mạng

∆Umax sc%= ∆UH-8sc% + ∆U8-9bt% = 17,3 %

3.2.3 Tính toán thông số chế độ phương án 3

3.2.3.1.Lựa chọn điện áp định mức của lưới điện.

Sơ đồ mạng điện phương án 3

Đường dây Công suất

truyền tải S.

MVA

Chiều dài đường dây

l, km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức Uđm, kV

Bảng 3.8: Thông số các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S (MVA)

Ibt (A)

Ftt (mm 2 )

Ftc (mm 2 )

ICP (A)

ISC (A)

l (km)

r0 (Ω/km)

x0 (Ω/km)

b0 10 -6 (S/km)

R (Ω)

X (Ω)

B/2.10 -6 (S)

3.2.3.3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Bảng 3.9: Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện

3.2.4 Tính toán thông số chế độ phương án 4

3.2.4.1.Lựa chọn điện áp định mức của lưới điện.

Sơ đồ mạng điện phương án 4

3.2.5.2 Chọn thiết diện dây dẫn của các đường dây.

3.2.5.1.Lựa chọn điện áp định mức của lưới điện.

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây của vòng mạch kín HT-8-9-HT ký hiệu các đoạn đường dây như hình vẽ Giả thiết mạng kín là đồng nhất và các dây dẫn có cùng thiết diện

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-8:

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-9 bằng:

Bảng 3.13: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện thiết kế

Đường dây Công suất

truyền tải S.

MVA

Chiều dài đường dây

l, km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức Uđm, kV

a.Chọn thiết diện cho đường dây HT-8-9-HT

Dòng điện chảy trên đường dây HT-8 trong chế độ vận hành phụ tải cực đại:

H H

KT

I F

H H

KT

I F

Chọn dây AC-185 có dòng điện cho phép Icp = 510 A