Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn cung cấp và dự kiến các sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.. Như vậy tổng công suất định mức của nhà

Trang 1

CHƯƠNG I: ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG

BÙ SƠ BỘ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

I Phân tích sơ bộ các nguồn cấp và phụ tải

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích sơ bộ các nguồn cấp vàphụ tải Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn cung cấp và dự kiến các

sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất

1 Nhà máy thủy điện A

Nhà máy thủy điện A có tất cả 4 tổ máy Mỗi tổ máy có công suất định mức là 32

MW Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy thủy điện bằng 4x32=128 MW

So với nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện vận hành kinh tế hơn, khởi động vàmang tải nhanh, vận hành linh hoạt và hiệu quả, công suất tự dùng nhỏ, chiếm khoảng(2÷3)% công suất định mức

2 Nhà máy nhiệt điện B

Nhà máy nhiệt điện B có tất cả 3 tổ máy Mỗi tổ máy có công suất định mức là 50

MW Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy nhiệt điện bằng 3x50=150 MWĐặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (khoảng 30%), thời gian khởi động lâu nhưng bù lại điều kiện làm việc của nhà máy ổn định, công suất phát có thể thay đổi tùy ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi nó vận hành với (80÷90)%.Pđm Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải

P ≥ 70%Pđm

3 Phân tích số liệu phụ tải

Trong hệ thống có 6 phụ tải với số liệu được cho ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Số liệu phụ tải

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h

Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

II Cân bằng công suất sơ bộ

1 Cân bằng công suất tác dụng

Trang 2

Sự cân bằng công suất tác dụng được biểu diễn theo biểu thức:

m : Hệ số đồng thời của phụ tải, lấy m = 1

Ppt : Tổng công suất tác dụng của các phụ tải ở chế độ cực đại

Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6

= 23 + 26 + 25 + 22 + 18 + 24 = 138 MW

mạng điện Tổn thất này phụ thuộc vào số lượng máy biến áp và chiều dài đường dây

phụ tải cực đại

P = 10% 138 = 13,8 MW

Ptd : Tổng công suất tác dụng tự dùng của nhà máy điện

Đối với nhà máy nhiệt điện, lấy bằng 8%.(Ppt + P)

Đối với nhà máy thủy điện, lấy bằng 2%.(Ppt + P)

So sáng với công suất đặt của các nhà máy, ta thấy PFtt < PF (hay 216,98 MW <

278 MW), tức là các nhà máy điện đảm bảo đáp ứng đủ công suất tác dụng cho hệthống điện

2 Cân bằng công suất phản kháng

Biểu thức cân bằng cống suất phản kháng:

Trang 3

m: Hệ số đồng thời của phụ tải, lấy m = 1.

Qpt: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại

1

i tg P

Qpt =

 6

1 i

(Ppti.tgi ) = (26+25+22+24).0,75 + (23+18).0,882 = 108,91 MVAr

QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống

Lấy QB = (15 20)%.Qpt

QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây trong mạng điện

xa, và bù cho đến Cos = (0,9  0,95) Lượng còn lại ta bù cho các hộ ở gần kế tiếp

có Cos cao hơn và bù cho đến Cos = (0,85  0,9)

Ta tiến hành bù như sau:

Bù công suất phản kháng cho hộ số 5:

Giả sử sau khi bù, hệ số công suất của hộ số 5 là:

Cos5' = 0,92  tg5' = 0,426Vậy Qb5= P5.(tg5 - tg5') = 18.(0,882 - 0,426) = 8,21 MVAr Dung lượng bù còn lại: 16,84 - 8,21 = 8,63 MVAr ta bù hết cho hộ 1

Trang 4

Ta cho 3 tổ máy của nhà máy B phát với công suất 85% công suất định mức:

48 , 39

.100 = 61,69%

2 Chế độ vận hành phụ tải cực tiểu

Công suất yêu cầu của phụ tải lúc cực tiểu (không kể đến công suất dự trữ)

Pycmin = 50%.Pycmax = 50%.166,98 = 83,49 MW

Ở chế độ cực tiểu cho phép cắt bớt một số tổ máy của nhà máy Giả sử ta cắt bớt

2 tổ máy của nhà máy B cho 1 tổ máy còn lại phát với công suất bằng 85% công suấtđịnh mức

99 , 40

.100 = 64,05 %

3 Chế độ sự cố

Trang 5

Xét sự cố nặng nề nhất khi ngừng phát 1 tổ máy lớn nhất của nhà máy nhiệt điện

B trong chế độ phụ tải cực đại Khi đó 2 tổ máy còn lại của nhà máy B phát 85% côngsuất định mức

98 , 81

I Dự kiến các phương án nối dây

1 Khoảng cách giữa các phụ tải và từ nguồn đến các phụ tải

Qua tính toán các khoảng cách, ta có bảng sau:

Bảng 2.1: Khoảng cách (km) giữa các phụ tải và từ nguồn đến phụ tải

123

5

Trang 6

2 Các phương án nối dây dự kiến

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sửdụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các ngồn cung cấp và cácphụ tải tiêu thụ, cần dự kiến một số phương án và phương án tối ưu nhất sẽ được chọndựa trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án đó

Dưới đây là một số phương án đã được vạch ra:

+ Các hộ tiêu thụ 1, 2, 4, 6 (hộ loại I) được cung cấp điện bằng đường dây kép.+ Hộ tiêu thụ 3 (hộ loại I) được cung cấp điện từ 2 nhà máy A và B nên sửdụng đường dây đơn Nếu các điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sẽ sửdụng đường dây kép

+ Hộ tiêu thụ 5 (hộ loại III) được cung cấp điện bằng đường dây đơn

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện phương án 1

+ Các hộ tiêu thụ 1, 2, 3, 4 (hộ loại I) được cung cấp điện bằng đường dây kép+ Hộ tiêu thụ 6 (hộ loại I) được cung cấp điện từ 2 nhà máy A và B nên sửdụng đường dây đơn Nếu các điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sẽ sửdụng đường dây kép

Trang 7

+ Các hộ tiêu thụ 1,2 (hộ loại I) được cung cấp điện bằng đường dây kép.+ Các hộ tiêu thụ 4, 6 (hộ loại I) được nhà máy B cung cấp điện bằng đườngdây đơn nối thành mạch vòng B-4-6

+ Hộ tiêu thụ 3 (hộ loại I) được cung cấp điện từ 2 nhà máy A và B nên sửdụng đường dây đơn Nếu các điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sẽ sửdụng đường dây kép

Trang 8

II So sánh các phương án về mặt kỹ thuật

1 Chọn cấp điện áp tải điện của mạng điện

Lựa chọn cấp điện áp tải điện rất quan trọng đối với mạng điện bởi vì nó ảnhhưởng rất nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế-kế hoạch của mạng điện

Điện áp định mức có thể được xác định sơ bộ theo công suất truyền tải đã biết P(MW) và theo chiều dài của đường dây truyền tải l (km) với công thức Still:

P l

U  4 , 34  16

Trong đó:

l: Chiều dài truyền tải điện (km)

P: Công suất truyền tải điện (MW)

2 Chọn tiết diện dây dẫn F

Tiết diện dây dẫn của mạng điện cần chọn để phù hợp với quan hệ tối ưu giữa chiphí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn thất điện năng Khi tăng tiết diện dâydẫn thì chi phí đầu tư sẽ tăng nhưng chi phí về tổn thất điện năng sẽ giảm Xác địnhquan hệ tối ưu này là vấn đề khá phức tạp Trong thực tế người ta thường dùng phươngpháp đơn giản hơn để xác định tiết diện dây dẫn Đó là phương pháp chọn tiết diện dâydẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h Tra bảng 2.4 trang 64 Tàiliệu tham khảo [1], ta có: Jkt = 1,1 A/mm2

Tiết diện dây dẫn đối với đường dây đơn:

lv

U

Q P U

S I

3

2 2 max

lv

J U

Q P J

I F

3

2 2

lv

J U

Q P J

I F

3 2

2

2 2

Trang 9

Lấy khoảng cách trung bình giữa các pha là 5m ta có thông số các loại dây dẫnnhư sau:

3 Kiểm tra phát nóng dây dẫn lúc sự cố

Kiểm tra theo điều kiện: Iscmax  K.Icp

Trong đó:

Icp: Dòng điện làm việc cho phép trong dây dẫn ứng với t0=250C

K: Hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc Tra bảng 43 trang 294 Tàiliệu tham khảo [1]

đm

i i

U

X Q R

Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áp lớn nhấtđến 15  20% trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và đến 20 25% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:

III Tính toán kỹ thuật cho từng phương án

Tính công suất phát lên thanh cái cao áp của nhà máy nhiệt điện B

Trang 10

Qua phân tích sơ bộ phương thức vận hành ở phần trước, ta cho nhà máy nhiệtđiện B làm phần nền phát 3 tổ máy với công suất 70% so với công suất định mức củamỗi tổ, ta có:

Trang 11

Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-3-B

+ Nếu đứt đường dây đơn A-3:

Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy B

Ta thấy SBCC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn A-3

+ Nếu đứt đường dây đơn B-3:

Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy A

SPT = SA-1 + SA-2 + SA-3

= 23 + j11,65 + 26 + j19,5 + 25 + j18,75

Trang 12

Ta thấy SACC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn B-3

a) Chọn điện áp tải điện

P l

U  4 , 34  16

Nhánh A-1:

U  4 , 34 60,83  16.23  89 , 87 kV

Tính toán tương tự cho các nhánh còn lại, kết quả được ghi vào bảng sau:

Bảng 2.3: Điện áp tính toán mạng điện cho phương án 1

Vậy ta chọn điện áp truyền tải cho mạng điện là 110 kV

b) Chọn tiết diện dây dẫn

Trang 13

2 3

2 2

51 , 61 10 1 , 1 110 3 2

65 , 11 23

2 2

54 , 77 10 1 , 1 110 3 2

5 , 19 26

mm

Chọn dây AC-70Nhánh A-3:

2 3

2 2

34 , 10 10 1 , 1 110 3

) 67 , 0 ( 06 , 2

mm

Chọn dây AC-70Nhánh B-3:

2 3

2 2

41 , 143 10

1 , 1 110 3

42 , 19 94 , 22

mm

Chọn dây AC-150 Nhánh B-4:

2 3

2 2

61 , 65 10 1 , 1 110 3 2

5 , 16 22

mm

Chọn dây AC -70Nhánh B-5:

2 3

2 2

36 , 93 10 1 , 1 110 3

67 , 7

Chọn dây AC -95Nhánh B-6:

1 , 1 110 3 2

18 24

mm

Chọn dây AC -70

Bảng 2.4: Loại dây dẫn cho phương án 1

Trang 14

c) Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi bị sự cố

Dòng sự cố:

đm đm

sc

U

Q P U

S I

3

2 2 max

65 , 11

23 2 2 3

Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

Bảng 2.5: Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi bị sự cố cho phương án 1

d) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

+ Lúc làm việc bình thường:

Nhánh A-1:

% 95 , 3 100 83 , 60 110

2

44 , 0 65 , 11 46 , 0 23

U bt

Bảng 2.6: Tổn thất điện áp khi làm việc bình thường cho phương án 1

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc

bình thường và tổn thất lớn nhất là:

Umaxbt % = 6,32%

+ Lúc sự cố:

Khi sự cố đứt một nhánh đường dây kép: Usc% = 2.Ubt%

Khi đứt một nhánh đường dây kép A-1:

Usc% = 2.3,95% = 7,9 %

Bảng 2.7: Tổn thất điện áp khi sự cố cho phương án 1

Trang 15

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy ra

Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-6-B

+ Nếu đứt đường dây đơn A-6:

Trang 16

Ta thấy SBCC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn A-6

+ Nếu đứt đường dây đơn B-6:

Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy A

SPT = SA-1 + SA-2 + SA-6

= 23 + j11,65 + 26 + j19,5 + 24 + j18

=73 + j49,15 MVA

Công suất của nhà máy A phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:

SACC = 84,671 + j59,976 MVA

P l

U  4 , 34  16

Nhánh A-1:

U  4 , 34 60,83  16.23  89 , 87 kV

Tính tương tự cho các nhánh còn lại, ta có kết quả ở bảng sau:

Vậy ta chọn điện áp truyền tải cho mạng điện là 110 kV

Nhánh A-1:

2 3

2 2

51 , 61 10 1 , 1 110 3 2

65 , 11 23

mm

Chọn dây AC-70

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

c) Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi sự cố

Dòng sự cố:

đm đm

sc

U

Q P U

S I

3

2 2 max

Trang 17

I sc 10 135 , 32A

110 3

65 , 11

23 2 2 3

Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax

+ Lúc làm việc bình thường

Nhánh A-1:

% 95 , 3 100 31 , 58 110

2

44 , 0 65 , 11 46 , 0 23

U bt

Khi đứt một lộ đường dây của đường dây kép, ta có: Usc% = 2 Ubt%

Khi đứt một lộ đường dây của đường dây kép A-1:

Usc% = 2.3,95% = 7,9 %Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

Nhưvậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy ra sự cố và

Trang 18

6 6 6 4 6 4 4

B B

B

l l l

l S l

l S S

=(22 j16,5).(8050,6256,5657,5780),62(24 j18).80,62

= 26,46 + j19,85 MVA

6 6 4 4

4 4 6 4 4 6 6

B B

B

l l l

l S l

l S S

=(24 j18).(50505656,57,57)80(,2262 j16,5).50 = 19,54 + j14,65 MVA

S4-6 = SB-6 - S6 = 4,46 + j3,35 MVA

Điểm 6 là điểm phân công suất toàn phần

Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-3-B+ Nếu đứt đường dây đơn A-3:

Trang 19

P l

U  4 , 34  16

Nhánh A-1:

87 , 89 34

,

Tính tương tự cho các nhánh còn lại, ta có kết quả ở bảng sau:

Vậy ta chọn điện áp truyền tải của mạng điện là 110 kV

Nhánh A-1:

2 3

2 2

51 , 61 10 1 , 1 110 3 2

65 , 11 23

mm

Chọn dây AC-70

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

Bảng 2.14: Loại dây dẫn cho phương án 3

Trang 20

Nhánh A-1 A-2 A-3 B-3 B-4 4-6 B-6 B-5

c) Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi sự cố

Dòng sự cố:

đm đm

sc

U

Q P U

S I

3

2 2 max

6 6

Công suất truyền qua nhánh B-4 lúc này:

5 , 34 46

6 4

Lúc này:

8 , 301 10

110 3

5 , 34

110 3

83 , 20

232 2 3

sc

Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax

Vậy các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự cố

+ Lúc làm việc bình thường

Nhánh A-1:

% 95 , 3 100 83 , 60 110

2

44 , 0 65 , 11 46 , 0 23

U bt

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau

Trang 21

Umaxbt % = 7,64%

+ Lúc sự cố

Xét mạch vòng B-4-6

- Khi đứt đường dây B-6 của mạch vòng:

Tổn thất điện áp trên đường dây 4-6

110

44 , 0 18 46 , 0 24

- Khi đứt đường dây B-4 của mạch vòng:

Tổn thất điện áp trên đường dây 6-4

110

44 , 0 18 46 , 0 22

416 , 0 65 , 14 21 , 0 54 , 19

Trang 22

= 16 + 8,12 = 24,12% < 25%

Khi sự cố đứt một lộ của đường dây kép A-1, lúc này: Usc% = 2.Ubt%

Usc% = 2.3,95% = 7,9 %Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy ra sự

cố và tổn thất lớn nhất trong mạng điện lúc này là:

Umaxsc% = 24,12%

Tổng kết: Qua tính toán kỹ thuật về tính toán chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra các điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp của dây dẫn khi vận hành bình thường cũng như lúc sự cố, ta thấy các phương án đều thỏa mãn tất cả điều kiện.

CHƯƠNG III: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ

Việc quyết định bất kỳ phương án nào của hệ thống điện cũng dựa trên cơ sở so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế Rõ ràng là có nhiều phương án thiết kế đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra Phương án tối ưu cuối cùng được lựa chọn là phương án có chỉ tiêu kinh tế tốt nhất

Phí tổn vận hành hàng năm bao gồm các khoản khấu hao do hao mòn, sửa chữa, phục vụ mạng điện và giá tiền tổn thất điện năng trong một năm được tính theo công thức:

Y = avh.K + C.A

Trong đó:

Trang 23

K: Vốn đầu tư mạng điện

dây dùng cột bê tông ly tâm, lấy avh=0,04

Phí tổn tổn thất điện năng hàng năm:

2 2

U

)QP( 

avh=0,04 đối với cột bê tông ly tâm

atc=0,125: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ

Bảng 3.1: Bảng giá các loại dây dẫn điện (đ/km)

2 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

U n

Q P

2 0

2 2

65 , 11 23

2

2 2





MW Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

Bảng 3.2: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây cho phương án 1

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	887,5 KB