THIẾT-KẾ-LƯỚI-DIỆN-KHU-VỰC-XA

Phân tích nguồn và phụ tải Từ những số liệu trên ta có thể rút ra những nhận xét sau: + Hệ thống được thiết kế bởi 1 nhà máy thủy điện và 1 hệ thống công suất vô cùng lớn cung cấp cho 9

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-

 -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Giáo viên hướng dẫn : TS LÊ TUẤN HỘ

Sinh viên thực hiện : VÕ THANH XA

Trang 2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 2

1.1 Các số liệu về nguồn và phụ tải 2

1.1.1 Sơ đồ địa lý 2

1.1.2 Bản đồ địa lý nguồn và tải 2

1.1.3 Những số liệu nguồn cung cấp 3

1.1.3.1 Nguồn điện 1: Nhà máy thủy điện A 3

1.1.3.2 Nguồn điện 2: Hệ thống điện công suất vô cùng lớn B 4

1.1.4 Dữ liệu phụ tải điện: 4

1.2 Phân tích nguồn và phụ tải 6

1.3 Cân bằng công suất trong nhà máy điện 7

1.3.1 Cân bằng công suất tác dụng 7

1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng 8

CHƯƠNG 2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ THUẬT 12

2.1 Dự kiến các phương án nối dây trong mạng điện 12

2.1.1 Phương án 1 13

2.2 So sánh các phương án về mặt kỹ thuật 15

2.2.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây 15

2.2.2 Chọn cấp điện áp tải điện cho mạng 15

2.2.3 Chọn tiết diện dây dẫn 15

2.2.4 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và sự cố 17

2.3 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án 17

2.3.1.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây 17

2.3.1.2 Chọn cấp điện áp tải điện 19

2.3.1.3 Chọn tiết diện dây dẫn 20

Trang 3

2.3.1.4 Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố 22

2.3.1.5 Kiểm tra tổn thất điện áp 26

CHƯƠNG 3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ 45

3.1 Phương án 1 46

3.1.1 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây 46

3.1.2 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện 46

3.1.3 Xác định chi phí vận hành hằng năm 47

CHƯƠNG 4 CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CỦA CÁC CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM, SƠ ĐỒ CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN 51

4.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện .51

Trang 4

4.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 51

4.3 Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện 53

CHƯƠNG 5 TÍNH BÙ KINH TẾ CHO MẠNG ĐIỆN 56

5.1 Tính toán tổng quát bài toán bù kinh tế cho mạng điện 56

5.2 Tính toán Qb cho từng phụ tải 57

5.2.1 Phụ tải 1 57

5.2.2 Phụ tải 2, 3, 4, 5, 6, 7, và 8 58

5.2.3 Phụ tải 9 58

CHƯƠNG 6 TÍNH CHÍNH XÁC PHÂN BỐ CÔNG SUẤT, KIỂM TRA SỰ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG, TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 62

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 62

6.1.1 Đường dây A – 1 62

6.1.2 Các đường dây A – 2, A – 3 và A – 4 63

6.1.3 Đường dây A – 9 – B 64

6.1.3.1 Tính dòng công suất từ thủy điện A chạy vào đường dây A – 9 65

6.1.3.2 Tính dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp trạm 9 66

6.1.3.3 Tính dòng công suất từ hệ thống chạy vào nút 9 67

6.1.4 Các đường dây B – 5, B – 6, B – 7 và B – 8 67

6.1.5 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 69

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 69

6.2.1 Đường dây A – 1 71

6.2.2 Các đường dây A – 3, A – 4, B – 5 và B – 8 72

6.2.3 Đường dây A – 2 73

6.2.4 Các đường dây B – 6 và B – 7 74

6.2.5 Đường dây A – 9 – B 75

6.3 Chế độ sau sự cố 80

Trang 5

6.3.1 Đường dây A – 1 80

6.3.2 Các đường dây A – 2, A – 3 và A – 4 82

6.3.3 Các đường dây B – 5, B – 6, B – 7 và B – 8 82

6.3.4 Đường dây A – 9 – B 82

CHƯƠNG 7 TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP GIẢM ÁP 88

7.1 Tính điện áp các nút trong mạng điện 88

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (Ucs = 121 kV) 88

7.1.1.1 Đường dây A – 9 – B 88

7.1.1.2 Đường dây A – 1 88

7.1.1.3 Đường dây B – 5 89

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV) 89

7.1.2.1 Đường dây A – 9 – B 89

7.1.2.2 Đường dây A – 1 90

7.1.2.3 Đường dây B – 5 91

7.1.3 Chế độ sau sự cố (Ucs = 121 kV) 91

7.1.3.1 Đường dây A – 9 – B 91

7.1.3.2 Đường dây A – 1 92

7.1.3.3 Đường dây B – 5 92

7.2 Điều chỉnh điện áp trong mạng điện 93

7.2.1 Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1 94

7.2.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 94

7.2.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 96

7.2.1.3 Chế độ sau sự cố 96

7.2.2 Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp của các trạm còn lại .96 CHƯƠNG 8 TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 98

Trang 6

8.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 98

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 99

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 99

8.4 Tính chi phí và giá thành 100

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 100

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 100

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 100

8.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 100

KẾT LUẬN 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

Trang 7

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Công suất và tính chất các phụ tải 4

Bảng 1.2 Thông số các phụ tải 6

Bảng 1.3 Số liệu các phụ tải trước và sau khi bù 11

Bảng 2.1 Thông số các dây dẫn 16

Bảng 2.2 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện 20

Bảng 2.3 Thông số của các đường dây trong mạng điện của phương án 1 25

Bảng 2.4 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện 28

Bảng 2.5 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương án 2 29

Bảng 2.7 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện 33

Bảng 2.8 Điện áp tính toán và điện áp của mạng điện PA 3 34

Bảng 2.10 Các giá trị tổn thất trong mạng điện 38

Bảng 2.11 Điện áp tính toán và điện áp định mức mạng điện PA 4 40

Bảng 2.13 Các giá trị tổn thất trong mạng điện 44

Bảng 3.1 Giá thành đường dây trên không một mạch điện áp 110 kV (106 đ/km) 46

Bảng 3.2 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của PA 1 47

Bảng 3.5 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - Kỹ thuật của các phương án so sánh 50

Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật của MBA tăng áp 51

Bảng 4.2 Kết quả chọn công suất của MBA tong mạng điện 52

Bảng 4.3 Các thông số kỹ thuật của máy biến áp 53

Bảng 5.1 Kết quả bù kinh tế các phụ tải 61

Bảng 6.2 Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở MBA 68

Bảng 6.3 Công suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu 69

Bảng 6.4 Giá trị Spt và Sgh của các trạm hạ áp 70

Trang 8

Bảng 7.1 Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp 89

Bảng 7.4 Chế độ điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp 94

Bảng 7.5 Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 95

Bảng 7.6 Đầu điều chỉnh được chọn cho các MBA ở các trạm 97

Bảng 8.2 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế 101

Trang 9

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ địa lý nguồn và tải 2

Hình 1.2 Sơ đồ địa lý của lưới điện 3

Hình 2.1 Sơ đồ mạng điện của phương án 1 13

Hình 4.1 Sơ đồ nối điện chi tiết của mạng điện thiết kế 54

Hình 5.1 Sơ đồ nối và thay thế khi tính bù 57

Hình 5.2 Sơ đồ nối điện và thay thế khi tính bù 58

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế của đường dây A – 1 62

Hình 6.2 Tính chế độ mạng điện A – 9 – B 65

Hình 6.3 Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế đường dây A – 1 71

Trang 10

LỜI NÓI ĐẦU

Trong tình hình đất nước ta hiện nay thì điện năng chiếm một vai trò hết sức quantrọng 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 sửdụng trong nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, giáo dục và đời sống con người Điềunày đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư ngành hệ thống điện Mộttrong 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, trongtương lai sẽ xuất hiện nhiều công trình lớn hơn Cùng với sự xuất hiện của các côngtrình 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 mànhiệm 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 tốtkiến thức lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn để giải quyết đúng đắn những vấn đề vềkinh tế - kỹ thuật Có như vậy nó mới mang lại lợi ích cho nền kinh tế nói chung vàngành điện nói riêng

Thiết kế lưới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức đã được đào tạo khihọc trong môi trường đại học và học hỏi thêm nhiều điều giá trị, cần thiết cho côngviệc Đặc biệt là trong công tác thiết kế, thi công và vận hành hệ thống, và thiết kếmạng điện khu vực

Trang 11

Bản thiết kế đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân cộng với sự giúp đỡnhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn TS Lê Tuấn Hộ cùng với sự góp ý chân thành củaquý thầy cô trong bộ môn giúp em hoàn thành thiết kế tốt nghiệp của mình.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tuấn Hộ cùng quý thầy cô trong bộ môn Kỹthuật điện, khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ, trường Đại học Quy Nhơn

Quy nhơn, ngày 4 tháng 1 năm 2018

Sinh viên thực hiện:

VÕ THANH XA

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Các số liệu về nguồn và phụ tải

1.1.1 Sơ đồ địa lý

Tỉ lệ đơn vị = 10 km

Trang 12

Hình 1.1 Bản đồ địa lý nguồn và tải

Dựa vào bản đồ vị trí nguồn và tải, sau khi tính toán thì ta được sơ đồ địa lý nhưHình 1.2

61km

36km 54km

1.1.2.1 Nguồn điện 1: Nhà máy thủy điện A

Số tổ máy và công suất tổ máy: 2*30 MW

Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV

Hệ số công suất định mức: cosφđm = 0,85

Ưu điểm: Vận hành kinh tế, hiệu suất cao, khởi động nhanh và mang tải nhanh,công suất tự dùng nhỏ (2%Sđm)

Nhược điểm: Thời gian xây dựng dài, vốn đầu tư lớn, công suất giới hạn bởi lưulượng và chiều cao mực nước

Công suất phát kinh tế của các máy phát thủy điện thường bằng (80 – 90)%Pđm Khithiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85%Pđm, nghĩa là:

Pkt = 85% × Pđm

Trang 13

Do đó phụ tải cực đại cả 2 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát

ra của thủy điện bằng:

1.1.2.2 Nguồn điện 2: Hệ thống điện công suất vô cùng lớn B

Điện áp định mức: Uđm = 110 kV

Hệ số công suất định mức: cosφđm = 0,85

1.1.3 Dữ liệu phụ tải điện:

Bảng 1.1 Công suất và tính chất các phụ tải

Điện áp trên thanh góp cao 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

Trang 14

Đối với tất cả các hộ tiêu thụ có:

- Phụ tải cực tiểu bằng 55% phụ tải cực đại

- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4500h

- Giá 1kWh điện năng tổn thất bằng 600đ

+ Smax: công suất biểu kiến của phụ tải ở chế độ cực đại

Theo yêu cầu của đề bài thiết kế chế độ phụ tải cực tiểu bằng 55% chế độ phụ tảicực đại

Trang 15

Bảng 1.2 Thông số các phụ tải

1.2 Phân tích nguồn và phụ tải

Từ những số liệu trên ta có thể rút ra những nhận xét sau:

+ Hệ thống được thiết kế bởi 1 nhà máy thủy điện và 1 hệ thống công suất vô cùng lớn cung cấp cho 9 hộ phụ tải, tất cả đều là hộ loại I

+ Đa số các phụ tải đều nằm lân cận 2 nguồn điện đây là điều kiện rất thuận lợi để

đề ra các phương án nối dây, kết hợp việc cung cấp điện cho các hộ phụ tải và nối liênlạc giữa 2 nguồn điện thành 1 hệ thống điện

+ Để đảm bảo cung cấp điện ta chú ý đến các hộ phụ tải, tính chất của các hộ tiêuthụ có phương thức cung cấp điện nhằm đáp ứng được yêu cầu của các hộ dùng điện.Theo như sơ đồ bố trí vị trí các phụ tải và vị trí của các nguồn cung cấp điện ta thấyrằng:

+ Phụ tải xa nguồn nhất đó là phụ tải 6 với khoảng cách là 63 km còn phụ tải gầnnguồn nhất là phụ tải 1 với khoảng cách là 36 km

Trang 16

+ Các hộ phụ tải 1, 2, 3, 4 ở gần nhà máy thủy điện A, nên phương án nối dây có xuhướng do nhà máy thủy điện A cung cấp.

+ Các hộ phụ tải 5, 6, 7, 8, 9 ở gần hệ thống điện B nên phương án nối dây chủ yếu

do nguồn của hệ thống điện B cung cấp

Tóm lại khi ta thiết kế mạng điện này ta cần chú ý các điều kiện sau:

+ Phân tích và dự báo các phụ tải phải chính xác

+ Đảm bảo cho nhà máy vận hành với công suất tối thiểu và ở chế độ cực đại thìphải thỏa mãn nhu cầu của phụ tải

+ Đảm bảo về các điều kiện về khí tượng, thủy văn, địa chất, địa hình, giao thôngvận tải

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải

Dựa vào khả năng cung cấp điện của các nhà máy và yêu cầu của các phụ tải ta địnhchế độ vận hành cho các nhà máy điện sao cho kinh tế nhất và đảm bảo ổn định cho hệthống

1.3 Cân bằng công suất trong nhà máy điện

Để hệ thống điện làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải điệnthì nguồn điện phải đảm bảo đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q chocác hộ phụ tải, tức là ở mỗi thời điểm nào đó phải luôn luôn tồn tại sự cân bằng giữacông suất phát và công suất tiêu thụ của các phụ tải và công suất tiêu tán trên các phần

tử của hệ thống Mục đích của phần này là ta tính toán xem phần phát có đáp ứng đủcông suất tác dụng và công suất phản kháng cho các hộ phụ tải không? Từ đó định raphương thức vận hành cho nhà máy cũng như lưới điện nhằm đảm bảo cung cấp điệncũng như chất lượng điện năng tức là đảm bảo tần số và điện áp luôn luôn ổn địnhtrong giới hạn cho phép

1.3.1 Cân bằng công suất tác dụng

Nếu công suất tác dụng của nguồn điện nhỏ hơn yêu cầu của phụ tải thì tần số sẽgiảm và ngược lại Cân bằng công suất tác dụng sẽ có tính chất toàn hệ thống, tần số ởmọi nơi trong hệ thống điện luôn luôn như nhau

Phương trình cân bằng công suất tác dụng có dạng tổng quát như sau:

�P + P = P = m.F HT tt �P +ΔP +max � max P +� �td P dt (1)Trong đó:

Trang 17

 �PFlà tổng công suất tác dụng định mức của các nhà máy điện;

 PHTlà tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống;

 Pttlà công suất tác dụng tiêu thụ trong mạng điện;

 m là hệ số đồng thời, trong đồ án này lấy m = 1;

 �Pmaxlà tổng công suất của tất cả các phụ tải trong chế độ cực đại của hệthống;

 �Ptdlà tổng công suất tự dùng trong các nhà máy điện có giá trị trong khoảng(2– 3%)�Pptmax , ở đây ta chọn bằng 2%;

 �Pdt là tổng công suất dự trữ của hệ thống, và lấy bằng (10 - 15)% công suấtcực đại trong hệ thống hay lấy bằng hoặc lớn hơn công suất của một tổ máy của

hệ thống Ở đây hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dựtrữ lấy ở hệ thống, nghĩa là:�Pdt = 0;

 �ΔPmaxlà tổng các tổn thất công suất trong hệ thống, trong đồ án này ta lấy

max

ΔP

� = (8-10%).m �Pmax, ở đây ta chọn là 10%;

Thay số vào ta được:

 Tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ:

Trang 18

Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho hệ thốngbằng:

HT

P =Ptt- �PF= 93,6 – 51 = 42,6 (MW)

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

1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng

Nếu công suất phản kháng phát nhỏ hơn yêu cầu thì điện áp giảm và ngược lại.Khác với công suất tác dụng, cân bằng công suất phản kháng vừa có tính chất hệ thốngvừa có tính chất địa phương, có nghĩa là chỗ này của hệ thống có thể đủ nhưng chỗkhác của hệ thống lại thiếu công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng có dạng tổng quát như sau:

F HT tt max BA L C td dt

Trong đó:

 �QF là tổng công suất phản kháng phát ra do các máy phát;

 QHT là công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;

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

 m là hệ số đồng thời suất hiện các phụ tải cực đại;

 �Qmax là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải;

 �ΔQBAlà tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp, trong đồ ánnày ta lấy�ΔQBA 15%�Qmax;

 �ΔQLlà tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây của mạngđiện;

 �QClà tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh ra,đối với bước tính sơ bộ điện ở điện áp 110 kV, ta coi:

Trang 19

Ta chọn Cosφtd = 0,80

Ta có: Tagφtd = 0.75

 �Qdtrlà tổng công suất phản kháng dự trữ của trong mạng điện, khi cân bằng

sở bộ có thể lấy bằng (15-17%) tổng công suất phản kháng ở phần bên phải củacông thức (2);

Đối với mạng điện thiết kế, công suất dự trữ sẽ lấy từ hệ thống, nghĩa là: Qdt = 0 Thay số vào ta được:

 Tổng công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện:

So sánh công suất phản kháng tiêu thụ với tổng công suất phản kháng của hệ thống

và nhà máy thủy điện phát ra trong mạng điện, ta thấy:

tt

Q = 60,7851 (MVAr) > � Q +QF HT= 57,772 (MVAr)

Như vậy để hệ thống cân bằng công suất phản kháng ta cần bù thêm một lượngcông suất phản kháng cho hệ thống là:

Trang 20

 

B tt F HT

Q = Q -�Q +Q = 60,7851 – 57,772 = 3,0131 (MVAr)

Dự kiến bù sơ bộ theo nguyên tắc: Bù ưu tiên cho những hộ ở xa, cosφ thấp, phụ tải

có công suất tiêu thụ lớn và bù đến cosφ = (0,9 - 0,95) Còn thừa ta bù thêm cho các hộ

ở gần có cosφ cao hơn và bù đến cosφ = (0,85 - 0,90)

Như vậy:

Bù công suất phản kháng cho hộ 7 (có cosφ thấp)

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

Sau khi bù hệ số cosφb = 0,91 � tgφb = 0,456

Công suất phản kháng cần bù cho hộ 7 là:

Trang 21

CHƯƠNG 2

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN SO SÁNH CÁC

PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1 Dự kiến các phương án nối dây trong mạng điện

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng rấtnhiều phương án Từ vị trí đã cho của các phụ tải, cần dự kiến một số phương án vàphương án tốt nhất sẽ được lựa chọn trên cơ sở so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cácphương án

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 cungcấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và antoàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới.Phương án được lựa chọn là phương án đảm bảo độ tin cậy cao, tính kinh tế, tínhlinh hoạt cần thiết

Theo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải loại I, cần đảm bảo dựphòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.Trên cơ sở phân tích đặc điểm các nguồn cung cấp và các phụ tải cũng như vị trícủa chúng, ta có thể đưa ra 4 phương án dự kiến như sau:

Trang 22

36km 54km

10+j6,197 MVA

8+j4,957

9+j5,578 MVA

11+j6,817 MVA

9+j5,578 MVA

8+j4,957 MVA

11+j6,817 MVA

Trang 23

61km 63km

54km

45km 61km

54km

50km 40km

10+j6,197 MVA

8+j4,957 MVA 7+j4,338 MVA

9+j5,578 MVA

11+j6,817 MVA

9+j5,578 MVA

8+j4,957 MVA

11+j6,817 MVA

50km 40km

10+j6,197 MVA

8+j4,957 MVA 7+j4,338 MVA

9+j5,578 MVA

11+j6,817 MVA

9+j5,578 MVA

8+j4,957 MVA

11+j6,817 MVA

Trang 24

54km 61km 54km 63km

61km

36km 54km

50km 40km

10+j6,197 MVA

8+j4,957 MVA 7+j4,338 MVA

9+j5,578 MVA

11+j6,817 MVA

9+j5,578 MVA

8+j4,957 MVA

11+j6,817 MVA

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

2.2.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây

Sử dụng công thức sau: S P jQgi  i i (MVA)

Trong đó: Sgi 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.

2.2.2 Chọn cấp điện áp tải điện cho mạng

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:

Uđm = 4,34� l 16.P  (KV) (2.1)Trong đó: l là khoảng cách truyền tải (Km);

P là công suất truyền tải (MW)

2.2.3 Chọn tiết diện dây dẫn

Mạng thiết kế là mạng điện khu vực nên ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòngkinh tế: Jkt

Chọn loại dây dẫn truyền tải cho mạng điện là loại dây nhôm lõi thép (AC)

Tiết diện tính toán dây dẫn được tính theo công thức sau:

Trang 25

2 max

tt kt

I

F (mm ) J

Trong đó: Imaxlà dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại (A);

Jkt là mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2)

Với đường dây AC và Tmax = 4500h Từ Bảng 44, trang 295, sách “Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện’’ của tác giả Nguễn Văn Đạm Ta tra được

Jkt = 1,1 (A/mm2)

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theocông thức sau:

3 max

Trong đó: Uđm là điện áp định mức của mạng điện (KV);

Smax là 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 chọntiết diện tiêu chuẩn ta cần kiểm tra tiết diện vừa chọn theo điều kiện vầng quang, độbền cơ và điều kiện phát nóng lúc sự cố

+ Điều kiện vầng quang: Để đảm bảo không có phát sinh vầng quang thì dây dẫnphải 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 “Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện ’’ của tác giả Nguyễn Văn Đạm).

+ Điều kiện độ bền cơ: Được phối hợp với điều kiện vầng quang, vì vậy nếu đã thỏamãn 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) phảithỏa mãn điều kiện: Isc � Icp

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 “Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và

hệ thống điện’’ của tác giả Nguyễn Văn Đạm

Trang 26

Sau khi xác định tiết điện đường dây trong mạng điện, ta xác định các thông số củadây dẫn đó Xác định r0, x0, b0: Điện trở tác dụng đơn vị, điện kháng đơn vị, điện dẫnphản kháng đơn vị của dây dẫn được tra từ Bảng 2, 3, 4, trang 256 đến 261, sách“

Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện’’ của tác giả Nguyễn Văn

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

Bảng 2.1 Thông số các dây dẫn

2.2.4 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và sự cố

Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau:

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

Uđm (kV) là điện áp định mức của mạng điện

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

ΔUisc% = 2 × ΔUibt% (2.6)Lúc làm việc bình thường tổn thất điện áp là tổn thất từ nguồn đến phụ tải xa nhất.+ Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợpnếu trong chế độ phụ tải cực đại tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện

áp không vượt quá (10 – 15)% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong chế độsau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá (15 – 20)%, nghĩa là:

Trang 27

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

Sơ đồ mạng điện của phương án 1 cho trên Hình 2.1

2.3.1.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây

Xác định công suất chạy trên đường dây liên kết TĐ – 9 – HT

Công suất tác dụng từ TĐ A truyền vào đường dây A – 9 được xác định:

Trong đó: + PFkt là tổng công suất phát kinh tế của nhà máy TĐ A;

+ Ptd là công suất tự dùng trong nhà máy TĐ A;

+ PA là tổng công suất của các phụ tải nối với TĐ A;

+ ΔPA là tổn thất công suất trên đường dây do TĐ A cung cấp, ta có thểlấy (ΔPA = 5% PA);

Theo kết quả tính toán phần 1.1.1:

Trang 28

Công suất phản kháng do TĐ A truyền vào đường dây A – 9:

QA-9 = PA-9 × tgφ9 = 10,95 × 0,62 = 6,789 (MVAr)

2.3.1.2 Chọn cấp điện áp tải điện

Từ công thức Still đã cho ở trên ta có:

Uđm = 4,34� l 16.P  (KV)Điện áp tính toán trên các đoạn đường dây cho trong phương án 1:

Trang 30

2.3.1.3 Chọn tiết diện dây dẫn

Trang 32

Chọn dây dẫn AC – 70, có Icp = 265 (A).

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

2.3.1.4 Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố

 Đoạn A – 1: Khi ngừng 1 mạch (Dùng AC – 70, có Icp = 265 A)

I  2 I�  2 24,70 49, 4�  (A)

Vậy IA-1sc = 49,4 (A) < Icp = 265 (A); (Thỏa mãn)

I  2 I�  2 33,96 67,92�  (A)

I  2 I�  2 30,87 61,74�  (A)

I  2 I�  2 24,7 49, 4�  (A)

I  2 I�  2 33,81 67,62�  (A)

 Đoạn B – 5: Khi ngừng 1 mạch (Dùng AC – 70, có Icp = 265 A)

I  2 I�  2 27,79 55,58�  (A)

Vậy IB-5sc = 55,58 (A) < Icp = 265 (A); (Thỏa mãn)

I  2 I�  2 21,61 43, 22�  (A)

I  2 I�  2 33,96 60,72�  (A)

I  2 I�  2 27,79 55,58�  (A)

Trang 33

Vậy IB-8sc = 55,58 (A) < Icp = 265 (A); (Thỏa mãn).

I  2 I�  2 0,15 0,3�  (A)

 Đoạn A – 9 – B: Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 1 tổ máy phát còn lại sẽphát 100% công suất Do đó tổng công suất phát của thủy điện bằng:

dm

( 9,45) ( 5,859)S

Vậy: I2sc = 29,18 < Icp = 265 (A); (Thỏa mãn)

Dòng công suất từ hệ thống công suất vô cùng lớn B truyền vào đường dây B – 9:

Trang 34

Xác định điện trở tác dụng R, điện kháng X, điện dẫn phản kháng B/2 của các đoạnđường dây trong sơ đồ hình , ta có các công thức sau:

Trong đó: + r0, x0 (/km), b0 (S/km) là điện trở tác dụng đơn vị, điện kháng đơn

vị, điện dẫn phản kháng đơn vị đã cho trong bảng 2.1;

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

+ n là 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 điện cho trong Bảng2.3

Trang 37

Kết quả tính toán tổn thất điện áp của các đường dây cho trong Bảng 2.4:

Bảng 2.4 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Từ các kết quả trong Bảng 2.4 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất củamạng điện trong phương án 1 có giá trị:

Tổn thất điện áp lớn nhất khi làm việc bình thường bằng:

Trang 38

Umax bt% UA 2bt % 1,8% .

Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sau sự cố:

Umax sc% UA 2sc % 3,6%

2.3.2 Phương án 2

Sơ đồ mạng điện của phương án 2 cho trên Hình 2.2

2.3.2.1 Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây

2.3.2.2 Chọn cấp điện áp tải điện

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

Trang 39

2.3.2.3 Chọn tiết diện dây dẫn

Trang 40

2 1max tt

2.3.2.4 kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố

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

I  2 I�  2 58,66 117,32�  (A)

 Đoạn 2 – 1: khi ngừng 1 mạch ( Dùng dây AC-70, có Icp = 265 A )

I  2 I�  2 24,70 49, 40�  (A)

Vậy I2-1sc = 49,40 (A) < Icp = 265 (A); (Thỏa mãn)

Kiểm tra tương tự cho các đoạn đường dây còn lại, kết quả được cho ở Bảng 2.6.Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho trong Bảng2.6

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	4,75 MB