Đồ án tốt nghiệp nguyễn hải nam đ5h4

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Mục đích của việc thiết kế lưới điện là đảm bảo độ tin cậy, an toàn cấp điện và chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải với chi phí và tổn thất

Trang 1

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP,

LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP

BẰNG PHẦN MỀM PSS/E

Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Ngành

Chuyên ngành

Lớp Khoá

: TS NGUYỄN ĐĂNG TOẢN : NGUYỄN HẢI NAM

: HỆ THỐNG ĐIỆN : HỆ THỐNG ĐIỆN : Đ5H4

: 2010-2015

Hà Nội, tháng 1 năm 2015

Trang 2

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nguyễn Hải Nam

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đăng Toản

Tiêu đề: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP, LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP BẰNG PHẦN MỀM PSS/E

Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực

1 Hệ thống điện gồm một nhà máy nhiệt điện và Hệ thống điện cung cấp cho các phụ tải sau đây:

2 Điện áp trên thanh cái cao áp của HTĐ khi phụ tải cực đại và khi sự cố nặng

nề là 110%, khi phụ tải cực tiểu là 105% điện áp định mức Điện áp trên thanh góp 110kV của nhà máy trong chế độ cực đại, cực tiểu lần lượt là 105% và100% NMĐ liên lạc trực tiếp với HTĐ qua đường dây kép

3 Nhiệm vụ:

a Tính toán cân bằng công suất, đề ra các phương án nối điện

b Lựa chọn MBA và sơ đồ nối điện chính

c Tính toán các chế độ của HTĐ

d Tính toán điều chỉnh điện áp tại các nút

e Tính toán giá thành truyền tải điện năng

f Các bản vẽ: Các phương án nối điện, bảng phân tích kinh tế kỹ thuật, bảng các chế độ làm việc và tính toán điều chỉnh điện áp, bảng tổng kết

Trang 3

Phần 2: Tính toán trào lưu công suất bằng việc sử dụng chương trình PSS/E.

Ngày giao nhiệm vụ:

Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Ngày tháng nămNgày tháng năm

Trưởng khoa Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Đăng Toản

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Trong báo cáo chính trị của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khoá X tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng năm 2011 đã đề ra mục tiêu đưa nước Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020 với tỷ trọng trong GDP của công nghiệp lên đến 41% Đảm bảo về an ninh năng lượng cũng như duy trì sự phát triển của ngành Điện sẽ đóng góp một phần quan trọng cho sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của đất nước

Để thực hiện được các mục tiêu trên, bên cạnh việc xây dựng phát triển về quy

mô của hệ thống điện thì việc nâng cao chất lượng truyền tải và tiêu thụ tiết kiệm, hợp

lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng Điều đó đã đặt ra yêu cầu khi xây dựng một mạng lưới điện cần phải tính toán kĩ lưỡng để hợp lí cả về kỹ thuật cũng như về kinh tế

Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kế một

hệ thống điện cấp khu vực đồng thời tính toán trào lưu công suất lưới điện bằng việc

sử dụng chương trình PSS/E Bản đồ án nghiệp gồm các nội dung cụ thể như sau:CHƯƠNG 1 : Phân tích đặc điểm nguồn và phụ tải Đề xuất các phương án.CHƯƠNG 2 : Tính toán kỹ thuật các phương án

CHƯƠNG 3 : Tính toán kinh tế

CHƯƠNG 4 : Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ trạm cho phương án tối ưu

CHƯƠNG 5 : Tính toán chế độ hệ thống điện sử dụng phần mềm PSS/E

CHƯƠNG 6 : Tính toán và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp

CHƯƠNG 7 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện

Trong đồ án có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây đều là những cơ

sở quan trọng, giúp tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã được học tại truờng và xây dựng cho sinh viên những kỹ năng cần thiết trong quá trình thiết kế lưới điện sau này

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô của trường Đại Học Điện Lực, đặc biệt là các thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã giảng dạy và hướng dẫn các kiến thức cần thiết để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em hoàn chỉnh đồ án này

Em cũng muốn gửi lời cảm ơn tới thầy giáo, TS Nguyễn Đăng Toản là người đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đồ án này

Trong quá trình thực hiện, em đã nỗ lực hết mình để tổng hợp những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được kết quả tốt nhất Tuy nhiên, do bản thân còn nhiều hạn chế đồng thời khuôn khổ đồ án là không hề nhỏnên những sai sót là điều khó tránh khỏi Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn

Hà Nội, tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hải Nam

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 7

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 8

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CẢM ƠN ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH xi

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT xiv

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN 1

1.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1

Phân tích nguồn 1

Phân tích các phụ tải điện 2

1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 3

Cân bằng công suất tác dụng 3

Cân bằng công suất phản kháng 5

1.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 6

Chế độ phụ tải cực đại 6

Chế độ phụ tải cực tiểu 6

1.4 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 7

Cơ sở lý thuyết cho việc đề xuất các phương án 7

Đề xuất các phương án 11

Chọn các phương án để tính toán cụ thể 15

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 15

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 16

2.1 NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 16

Tính toán phân bố công suất sơ bộ 16

Chọn điện áp định mức của mạng điện 16

Chọn tiết diện dây dẫn 17

Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 18

Trang 9

Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện 19

2.2 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG ÁN 1 20

Tổng hợp số liệu phương án 1 25

Tính toán phân bố công suất 26

Tính toán phân bổ công suất 32

Trang 10

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN KINH TẾ 49

3.1 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ 49

3.2 TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN 50

Phương án 1 50

Phương án 2 51

Phương án 3 51

Phương án 4 52

3.3 SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU 52

CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 54

4.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 54

Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm tăng áp của nhà máy điện 54

Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 55

4.2 CHỌN SƠ ĐỒ CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 56

Trạm biến áp tăng áp 56

Trạm biến áp hạ áp 58

Sơ đồ hệ thống điện thiết kế 59

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/E 60

5.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 60

5.2 THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 61

Trở kháng của đường dây 61

Máy biến áp hai cuộn dây 62

Nhà máy điện và hệ thống điện 63

Phụ tải 64

Điện áp các nút 64

5.3 TÍNH TOÁN TRÀO LƯU CÔNG SUẤT MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ 65

Trang 11

Chế độ phụ tải cực đại 65

Chế độ phụ tải cực tiểu 71

Chế độ sự cố 76

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 77

6.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CHO CÁC TRẠM 77

6.2 CHỌN ĐẦU ĐIỀU CHỈNH CHO MÁY BIẾN ÁP CÓ ĐIỀU CHỈNH DƯỚI TẢI 79

Bổ sung thông số cho máy biến áp 79

Chọn đầu điều chỉnh điện áp và tính trào lưu công suất ở chế độ cực đại 81

Chọn đầu điều chỉnh điện áp và tính trào lưu công suất ở chế độ cực tiểu 86

Chọn đầu điều chỉnh điện áp ở chế độ sự cố 91

Tổng hợp chọn đầu điều chỉnh điện áp ở các chế độ 92

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 94

7.1 VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 94

7.2 TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 95

7.3 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG 95

7.4 TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 96

Chi phí vận hành hàng năm 96

Chi phí tính toán hàng năm 96

Giá thành truyền tải 96

Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 96

KẾT LUẬN CHUNG 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

Trang 12

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Các số liệu về phụ tải 2

Bảng 1-2: Thông số của các phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu 3

Bảng 1-3: Chế độ vận hành của nguồn cung cấp 7

Bảng 2-1: Phân bố công suất sơ bộ cho phương án 1 21

Bảng 2-2: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện: 21

Bảng 2-3: Chọn tiết diện cho phương án 1 22

Bảng 2-4: Thông số tính toán đường dây phương án 1 23

Bảng 2-5: Giá trị tổn thất điện áp các đường dây phương án 1 23

Bảng 2-6: Tổn thất công suất trên các đường dây phương án 1 24

Bảng 2-8: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện 27

Trang 13

Bảng 3-1: Giá thành xây dựng 1km đường dây trần 110kV, AC, 1 mạch đơn 49

Bảng 3-2: Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong PA 1 50

Bảng 3-6: Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phương án so sánh 52

Bảng 4-1: Các thông số của máy biến áp tăng áp 54

Bảng 4-2: Kết quả tính toán chọn máy biến áp hạ áp 56

Bảng 4-3: Các thông số của máy biến áp hạ áp 56

Bảng 4-4: Bảng chọn sơ đồ cầu 59

Bảng 5-1: Thông số của 1 lộ đường dây trong hệ đơn vị tương đối 62

Bảng 5-2: Thông số của một máy biến áp dạng đơn vị tương đối tại các trạm 63

Bảng 5-3: Thông số phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu 64

Bảng 5-4: Dòng công suất và điện áp các nút chế độ cực đại 70

Bảng 5-5: Dòng công suất và điện áp các nút chế độ cực tiểu 75

Bảng 5-6: Điện áp phía cao áp và hạ áp của các trạm chế độ sự cố 76

Bảng 6-1: Thông số điều chỉnh của MBA thường 77

Bảng 6-2: Thông số điều chỉnh của MBA điều áp dưới tải 78

Bảng 6-3: Điện áp các nút và giá trị nấc phân áp ở chế độ cực đại 83

Bảng 6-4: Dòng công suất và điện áp các nút chế độ cực đại 84

Bảng 6-5: Điện áp các nút và giá trị nấc phân áp ở chế độ cực tiểu 88

Bảng 6-6: Dòng công suất và điện áp các nút chế độ cực tiểu 89

Bảng 6-7: Điện áp các nút và giá trị nấc phân áp ở chế độ sự cố 91

Bảng 6-8: Nấc phân áp các máy biến áp điều chỉnh dưới tải tại các trạm 92

Bảng 7-1: Giá thành trạm biến áp truyền tải có 1 MBA điện áp 110/22kV 94

Bảng 7-2: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 97

Trang 14

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Sơ đồ hình tia 8

Hình 1-2: Sơ đồ mạch vòng 9

Hình 1-3: Sơ đồ liên thông 10

Hình 1-4: Sơ đồ phương án 1 11

Hình 3-1: Phương án tối ưu của mạng điện 53

Hình 4-1: Sơ đồ trạm biến áp tăng áp của NĐ 57

Hình 4-2: Sơ đồ có máy biến áp hợp bộ 58

Hình 4-3: Sơ đồ cầu trạm biến áp hạ áp 58

Hình 5-1: Thông số các nút chế độ cực đại 65

Hình 5-2: Thông số nhà máy điện 65

Hình 5-3: Thông số máy phát 66

Hình 5-4: Thông số tải 66

Hình 5-5: Thông số đường dây 66

Hình 5-6: Thông số các máy biến áp 67

Hình 5-7: Sai số tính toán và công suất nút cân bằng 67

Hình 5-8: Điện áp các nút sau tính toán 68

Hình 5-9: Trào lưu công suất chế độ cực đại 69

Hình 5-10: Thông số các nút chế độ cực tiểu 71

Hình 5-11: Thông số nhà máy điện 71

Hình 5-12: Thông số máy phát 72

Hình 5-13: Thông số tải 72

Hình 5-14: Thông số đường dây 72

Trang 15

Hình 5-15: Thông số các máy biến áp 73

Hình 5-18: Trào lưu công suất chế độ cực tiểu 74

Hình 6-1: Thông số cơ bản máy biến áp 81

Hình 6-2: Thông số điều chỉnh điện áp các máy biến áp ở chế độ cực đại 81

Hình 6-5: Giá trị điện áp nấc phân áp điều chỉnh 83

Hình 6-6: Trào lưu công suất chế độ cực đại sau đều chỉnh điệp áp 85

Hình 6-7: Thông số cơ bản máy biến áp 86

Hình 6-8: Thông số điều chỉnh điện áp các máy biến áp ở chế độ cực tiểu 86

Hình 6-11: Giá trị điện áp nấc phân áp điều chỉnh 88

Hình 6-12: Trào lưu công suất chế độ cực tiểu sau đều chỉnh điệp áp 90

Trang 17

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN 1.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Mục đích của việc thiết kế lưới điện là đảm bảo độ tin cậy, an toàn cấp điện và chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải với chi phí và tổn thất là thấp nhất Do vậy, trước khi đưa ra các phương án thiết kế lưới điện, ta cần phải phân tích đặc điểm của nguồn cung cấp và các phụ tải, cân bằng công suất và xác định sơ bộ chế độ làm việc của chúng

Công suất vô cùng lớn

Điện áp định mức thanh cái: 𝑈𝑑𝑚 = 110 (𝑘𝑉)

Do HT có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong

NĐ, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ HT Đồng thời, ta chọn HT là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp

 Nhà máy nhiệt điện:

Nhà máy nhiệt điện có bốn tổ máy phát Mỗi tổ máy có công suất phát định mức

là 𝑃đ𝑚 = 60 𝑀𝑊, hệ số cos 𝜑 = 0,85, điện áp đầu cực máy phát 𝑈đ𝑚 = 10,5 (𝑘𝑉).Như vậy tổng công suất định mức của NĐ là Σ𝑃𝑑𝑚𝑁Đ = 4 × 60 = 240 (𝑀𝑊).Đối với NĐ, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải 𝑃 ≥ 70%𝑃𝑑𝑚𝑁Đ Còn khi

𝑃 ≤ 30%𝑃𝑑𝑚𝑁Đ thì các máy phát ngừng làm việc

Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất của nhà máy nhiệt điện là tương đối thấp (khoảng 30÷40%) Hệ số tự dùng của NĐ 𝛼𝑡𝑑 = 10%, cos 𝜑𝑡𝑑 = 0,75, tan 𝜑𝑡𝑑 = 0,882

Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng (80 ÷ 90%)𝑃𝑑𝑚𝑁Đ Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 𝑃𝑘𝑡 = 85%𝑃𝑑𝑚𝑁Đ

Trang 18

 Khi phụ tải cực đại cả 4 nhà máy đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát

ra của NĐ là:

𝑃𝑘𝑡 = 85% × 240 = 204 (𝑀𝑊)

 Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát, ba máy phát còn

lại sẽ phát 85%𝑃đ𝑚, nghĩa là tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt điện là:

𝑃𝑘𝑡 = 85% × 3 × 60 = 153 (𝑀𝑊)

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện

Phân tích các phụ tải điện

Các số liệu về phụ tải cho trong bảng sau:

Trang 19

Bảng 1-2: Thông số của các phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu

Hộ tiêu

thụ

P max + jQ max , MVA

S max , MVA

P min +jQ min , MVA

S min , MVA

Trong 8 phụ tải có 6 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại III

1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của HT, các nhà máy của HT cần phải phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả các tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Cân bằng công suất tác dụng

Việc giữ cân bằng công suất tác dụng là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong hệ thống điện, nó ảnh hưởng trực tiếp đến tần số và sự ổn định của hệ thống Thiếu công suất tác dụng dẫn đến giảm tần số và ngược lại, thừa công suất tác dụng dẫn đến tăng tần số

Ngoài ra để đảm bảo cho HT vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong HT Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của HT

Vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với HT thiết kế có dạng:

Trang 20

P : Công suất tiêu thụ, (MW).

m: Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1)

P : Công suất tự dùng trong nhà máy điện, (MW)

Pdt: Công suất dự trữ Pdt = 0, vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, (MW)

Tổng tổn thất công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ Bảng 1-2, cóΣPmax= 255(MW)

Tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là:

Trang 21

Cân bằng công suất phản kháng

Nếu như sự cân bằng công suất tác dụng liên quan đến tần số của HT thì sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Mất đi sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm Để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện

áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và HT, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:

Q : Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện, (MVAr)

Qdt: Công suất dự trữ trong HT, Qdt=0 vì công suất hệ thống vô cùng lớn, (MVAr)

Như vậy tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra bằng:

𝑄𝑁Đ = 𝑃𝑁Đ× 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑁Đ = 204 × 0,62 = 126,5 (𝑀𝑉𝐴𝑟)

với cosNĐ = 0,85 tanND = 0,62

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo Bảng 1-2:

Trang 22

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:

Nhận xét: Toàn bộ phần công suất tác dụng và công suất phản kháng thiếu hụt của

NĐ cho các phụ tải sẽ do HT phát bù, ta không còn phải lắp thêm bụ cưỡng bức cho mạng điện

1.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN

Trang 23

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

1.4 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN

Cơ sở lý thuyết cho việc đề xuất các phương án

Yêu cầu cung cấp điện

 Đối với phụ tải loại I: Các hộ phụ tải loại I là những hộ quan trọng, vì vậy phải

dự phòng chắc chắn Phải được cung cấp điện từ hai nguồn, chỉ cho ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng tự động nguồn dự trữ Do đó phụ tải loại I thường

sử dụng đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Đối với phụ tải loại II: Đa số các trường hợp cung cấp bằng hai đường dây riêng biệt, hoặc đường dây kép Các hộ tiêu thụ loại II cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ

 Đối với phụ tải loại III: Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cung cấp điện từ đường dây đơn, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thay thế các phần tử hư hỏng của mạng điện, nhưng không quá một ngày

Trang 24

Vị trí địa lý

Việc đưa ra các phương án nối dây phụ thuộc rất lớn vào vị trí địa lý của nguồn

so với tải và vị trí giữa các tải với nhau Trong các sơ đồ ta sẽ có thứ tự ưu tiên cung cấp điện cho từng loại phụ tải Đối với sơ đồ liên thông thì nguồn điện sẽ đi đến phụ tải ở gần hơn, công suất lớn hơn trước Ngoài ra còn phải tính đến chi phí đầu tư xây dựng trên mỗi km đường dây để chọn được phương án tối ưu nhất

Đặc điểm các loại sơ đồ

- Khoảng cách dây dẫn tương đối gần, do đó nếu dây dẫn được chọn theo mật

độ kinh tế của dòng điện thì khối lượng về chi phí kim loại màu, mức tổn thất công suất và tổn thất điện áp đều tương đối nhỏ

- Có khả năng sử dụng những thiết bị đơn giản, rẻ tiền ở cuối đường dây (Ví dụ: chỉ cần dùng dao cách ly, không cần dùng tới máy cắt), thiết bị bảo vệ rơle đơn giản (nếu đường dây ngắn chỉ dùng bảo vệ dòng cực đại là đủ)

 Nhược điểm:

- Nếu số tia nhiều thì sơ đồ trạm biến tăng áp A phức tạp, tốn nhiều thiết bị nhất là máy cắt cao áp, và bố trí mặt bằng tốn đất

Trang 25

- Nếu chọn Fddtheo mật độ kinh tế của dòng điện nhiều trường hợp phải tăng

F để chống tổn thất vầng quang điện và đảm bảo sức bền cơ giới tuy rằng tổn thất điện áp và tổn thất điện năng có giảm hơn

- Công tác khảo sát thăm dò tốn hơn vì diện tích rải ra rộng

- Chi phí đầu tư xây dựng ban đầu lớn do hành lanh xây dựng các lộ lớn

- Mỗi phụ tải đều được nhận điện từ hai phía nên độ tin cậy cao

- Vốn đầu tư có thể rẻ hơn do tổng chiều dài đường dây ngắn, số thiết bị đóng cắt ít

- Tính toán và vận hành phức tạp

- Thiết kế và chỉnh định rơle phức tạp

- Khi gặp sự cố trên đường dây, chất lượng điện năng giảm, tổn thất tăng

Trang 26

 Sơ đồ liên thông:

Hình 1-3: Sơ đồ liên thông

Là sơ đồ mà trong đấy các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây nối với nguồn

 Ưu điểm:

- Tổng chiều dài của toàn bộ đường dây tương đối ngắn, hành lang tuyến nhỏnên vốn đầu tư xây dựng mạng điện có thể ít hơn Việc tổ chức thi công sẽ thuận tiện hơn

- Mức độ lợi dụng kim loại màu cao hơn sơ đồ trên vì ở đây tận dụng được khả năng tải điện của dây dẫn (còn ở sơ đồ hình tia nhiều khi tuy dòng điện nhỏ nhưng vẫn phải chọn dây tiết diện lớn)

- Có thể dùng được thiết bị đơn giản ở trạm trung gian 1 và trạm cuối 2 như dùng dao cách ly tự động và dao ngắn mạch mà không phải dùng máy cắt

- Vận hành và thiết kế bảo vệ rơle đơn giản

- Vì khoảng cách dẫn điện từ nguồn tới phụ tải 2 tương đối xa nên tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện áp lớn Khả năng phát sinh sự cố mất điện cũng tương đối lớn

- Nếu xảy ra sự cố trên đường dây nối từ nguồn tới nút phụ tải trung gian sẽ ảnh hưởng tới các phụ tải phía sau, điều này khiến cho độ tin cậy giảm

- Nếu vì lý do nào đó phía cao áp phải dùng máy cắt thì số lượng máy cắt sẽ tăng lên và bảo vệ rơle phức tạp hơn sơ đồ hình tia (phải kết hợp bảo vệ cắt nhanh với bảo vệ dòng điện cực đại)

Trong quá trình thiết kế, ta có thể kết hợp các sơ đồ với nhau để đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế cũng như kỹ thuật

Trang 31

Trên cơ sở của các nhận xét cho từng phương án cũng như các chỉ tiêu lựa chọn,

ta giữ lại các phương án 1, 2, 3, 4 để tiến hành tính toán chi tiết

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương 1, tác giả đã tiến hành phân tích các đặc điểm cơ bản của các nguồn và các phụ tải gồm: Vị trí địa lý, công suất của các nguồn và phụ tải Đã tiến hành cân bằng công suất sơ bộ công suất trong hệ thống thiết kế, trên cơ sở đó đề xuấtcác sơ đồ nối điện của lưới điện đang thiết kế Phương án tối ưu sẽ được tính toán lựa chọn trong các sơ đồ đưa ra

Trang 32

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 2.1 NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

Việc tính toán kinh tế - kỹ thuật sẽ được tiến hành cho từng phương án và bao gồm các nội dung sau:

 Tính toán phân bố công suất sơ bộ

 Chọn cấp điện áp định mức

 Chọn tiết diện dây dẫn (theo từng lộ)

 Tính toán tổn thất điện áp

 Tính toán tổn thất công suất và điện năng

Tính toán phân bố công suất sơ bộ

Công suất sơ bộ trên đường dây, chính là tổng công suất của phụ tải mà đường dây cấp điện

Chọn điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện quyết định trực tiếp đến các chỉ tiểu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện Khi tăng điện áp định mức thì tổn thất công suất và tổn thất điện năng sẽ giảm, nghĩa là giảm chi phí vận hành, giảm tiết diện dây dẫn và chi phí về kim loại khi xây dựng mạng điện, đồng thời tăng công suất giới hạn truyền tải trên đường dây, nhưng sẽ làm tăng vốn đầu tư xây dựng mạng điện và ngược lại

Điện áp của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Công suất của các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ của mạng điện… Do vậy cần phải lựa chọn điện áp định mức hợp lý cho từng mạng điện cụ thể

Có nhiều phương pháp khác nhau để lựa chọn điện áp hợp lý cho mạng điện, một phương pháp sử dụng khá rộng rãi là xác định điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm (Công thức Still):

: Chiều dài đường dây truyền tải, (km)

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

n: Số lộ của đường dây (đường dây đơn n = 1; đường dây kép n = 2)

Trang 33

Chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua Đối với các đường dây

110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb 5m).Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là:

lv max tt kt

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

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F 70 mm  2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có điều kiện sau:

Trang 34

Icp : Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn (A).

k : Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng dây, k2 1

Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết kế mạng điện, ta giả thiết rằng HT và các nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được xác định theo công thức:

R , X : Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i, ()

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

 Điều kiện về tổn thất điện áp:

 Lúc vận hành bình thường (tương đương với chế độ cực đại):

Trang 35

Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

Tổn thất công suất

Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể được tính như sau:

max max max

P , Q : Công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây trong chế

độ phụ tải cực đại, (MW, MVAr)

Trang 36

2.2 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG ÁN 1

Tính toán phân bố công suất sơ bộ

 Tính công suất trên lộ NĐ-3:

Trang 37

Bảng 2-1: Phân bố công suất sơ bộ cho phương án 1

 Tính toán tương tự cho các lộ còn lại, ta có bảng:

Bảng 2-2: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện:

Lộ Công suất sơ bộ (MVA) Chiều dài (km) Điện áp tính toán (kV) Điện áp định mức (kV) NĐ-3 40+j19,36 44,72 82,89

Trang 38

Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức:

𝐼𝑠𝑐 = 2 × 𝐼𝑀𝑎𝑥 = 2 × 116,62 = 233,24 (𝐴)

𝐼𝑐𝑝′ = 0,88 × 𝐼𝑐𝑝= 0,88 × 380 = 334,4 (𝐴)

Nhận thấy: 𝐼𝑠𝑐 < 𝐼𝑐𝑝′ →Thỏa mãn điều kiện phát nóng.

Bảng 2-3: Chọn tiết diện cho phương án 1

Tra tài liệu với dây AC-120[2]ta có r0 0,27( /   km);x0 0,423 ( /   km);

6 0

b 2,69 10 (S / km)  Vậy ta có thông số đường dây của lộ NĐ-3 là:

Trang 39

Bảng 2-4: Thông số tính toán đường dây phương án 1 Đường

X (Ω)

B (2.10 -4 S)

Bảng 2-5: Giá trị tổn thất điện áp các đường dây phương án 1

Đường dây

i bt

U



(kV)

i sc

Trang 40

 Nhận thấy:

{∆𝑈𝑏𝑡𝑀𝑎𝑥% = 𝑀𝑎𝑥(∆𝑈𝑏𝑡%) = 8,02% < 15%

∆𝑈𝑠𝑐𝑀𝑎𝑥% = 𝑀𝑎𝑥(∆𝑈𝑠𝑐%) = 16,04% < 25%

 Vậy, các đường dây đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

Bảng 2-6: Tổn thất công suất trên các đường dây phương án 1

Đường dây

max i

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	4,44 MB