Thiết kế lưới điện khu vực gồm một nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Chất lượng điện năng được đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp.Chỉ tiêu tần số mang tính chất toàn hệ thống, vì vậy chỉ tiêu này do cơ quan điềukhiển hệ thống điện Quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải đảm bảo chất lượngđiện áp theo qui định cho khách hàng tại các nút phụ tải

Mạng điện thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người vận hành, làm việc tincậy, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho các thiết bị trong toàn hệ thống

Hệ thống điện thiết kế còn phải đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật cao, do đóngười thiết kế cần phải cân nhắc để lựa chọn phương án tối ưu là tổng hợp các yếu

tố trên

Nội dung của đồ án thiết kế gồm hai phần:

Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực gồm một nhà máy nhiệt điện và hệ

thống điện, cung cấp điện cho 9 phụ tải

Phần II: Thiết kế trạm biến áp 2100 kVA - 22/ 0,4 kV.

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn trực tiếp củaThầy giáo: TS Nguyễn Lân Tráng, cùng với sự chỉ bảo nhiệt tình đầy trách nhiệmcủa các thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là các thầy,các cô trong Bộ môn Hệ thống điện, em đã hoàn thành bản Đồ án tốt nghiệp củamình

Do thời gian có hạn và khả năng của bản thân còn nhiều hạn chế, vì vậy bản

Đồ án không tránh khỏi những khiếm khuyết, em rất mong nhận được sự giúp đỡchỉ bảo của các thầy, các cô để bản Đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2006

Sinh viên

Nguyễn Ngọc Hiệp

Trang 2

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Để chọn được phương án nối điện tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải Trên cơ sở đó xác định những phụ tải

và công suất mà các nguồn cần cấp sao cho hợp lý, từ đó dự kiến các 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

1.1 CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN CUNG CẤP VÀ PHỤ TẢI:

1.1.1 Sơ đồ địa lý:

1.1.2 Những số liệu về nguồn cung cấp:

1) Nhà máy nhiệt điện:

- Công suất đặt: PI = 3  80 = 240 MW

- Hệ số công suất: cos = 0,85

- Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV

Trang 3

- Công suất vô cùng lớn.

- Hệ số công suất: cos = 0,85

- Điện áp định mức thanh cái: Uđm = 110 kV

Loại hộ phụ tải I I III I I I I III I

Yêu cầu điều

chỉnh điện áp KT T KT KT T T KT T KTĐiện áp thứ cấp

( kV ) 22 22 22 22 22 22 22 22 22

1.2 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI:

Từ các số liệu đã cho ở trên, ta có thể rút ra những nhận xét sau:

1.2.1 Nguồn cung cấp:

a, Hệ thống điện (HT)

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

110 kV của hệ thống bằng 0,85 vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống vànhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết,đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành

Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống lànút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra, do hệ thống có công suất

vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện,nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thốngđiện

b, Nhà máy nhiệt điện (NĐ).

Phụ tải

Số liệu

Trang 4

Nhà máy nhiệt điện có 3 tổ máy phát mỗi máy phát có công suất phát địnhmức 80 MW, co = 0,85, điện áp định mức 10,5 kV, như vậy tổng công suất địnhmức của nhà máy nhiệt điện bằng 3  80 = 240 MW.

Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệusuất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30  40%) Thời gian) Thời giankhởi động và tăng phụ tải của nhà máy chậm đồng thời công suất tự dùng của nhàmáy nhiệt điện thường chiếm khoảng 6  15%) Thời gian tuỳ theo loại nhà máy nhiệt điện

Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P70%) Thời gian Pđm; khi phụ tải P  30%) Thời gian Pđm, các máy phát ngừng làm việc

Công suất phát kinh tế của các máy phát nhà máy nhiệt điện thường bằng(70  90%) Thời gian) Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80%) Thời gian Pđm, nghĩa là:

Pkt = 80%) Thời gian Pđm

Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy nhiệt điện bằng:

Pkt = 3 80 192 100

Pkt = 2 80 112 100

kế có thể phân thành 2 vùng phụ tải như sau:

- Vùng 1 nhận điện từ nhà máy nhiệt điện: Gồm 05 phụ tải 1, 2, 3, 4 và 5

Phụ tải ở xa nguồn nhất là phụ tải 3 (82,46 km)

Phụ tải gần nguồn nhất là phụ tải 2 (60,83 km)

Đây là khu công nghiệp và dân cư, với khoảng cách giữa nhà máy nhiệt

Trang 5

do vậy ta phải sử dụng đường dây trên không để tải điện, sử dụng dây nhôm lõithép (AC) làm dây truyền tải điện để đảm bảo khả năng dẫn điện, độ bền cơ cũngnhư tính kinh tế cao, sử dụng cột bê tông li tâm cho những vị trí cột đỡ, Những vịtrí néo, góc, vượt đường, sông, đồi núi được sử dụng cột sắt mạ kẽm nhúng nóng.Toàn tuyến đường dây được sử dụng sứ chuỗi.

Trang 6

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Đặc điểm của quá trình sản xuất điện năng là công suất do các nhà máytrong hệ thống sản xuất ra phải luôn cân bằng với công suất tiêu thụ của các phụtải tại mọi thời điểm, kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện Nếu sự cânbằng bị phá vỡ thì chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm, dẫn đến giảm chất lượngcủa sản phẩm hoặc có thể làm mất ổn định, nguy hại hơn là làm tan rã hệ thống

Việc cân bằng công suất trong hệ thống điện cho thấy khả năng cung cấpcủa các nguồn phát và yêu cầu của các phụ tải có cân bằng hay không, từ đó sơ bộđịnh ra phương thức vận hành cho nhà máy để đảm bảo cung cấp công suất, thoảmãn các yêu cầu về kỹ thuật và có hiệu quả kinh tế cao nhất

Đặc biệt việc tính toán cân bằng công suất cho hệ thống trong các chế độphụ tải cực đại, cực tiểu và chế độ sự cố, nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống,đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng điện cung cấp cho các phụ tải

2.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Công suất tác dụng có quan hệ chặt chẽ với tần số của dòng điện xoay

chiều, tần số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất trong hệ thống

bị phá vỡ Giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số, ngược lại tăngcông suất tác dụng phát ra dẫn đến tăng tần số Vì vậy, tại mỗi thời điểm trong cácchế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phát đủcông suất bằng công suất của hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống

Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cựcđại của hệ thống Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điệnđược biểu diễn như sau:

+ m : Là hệ số đồng thời ( ở đây lấy m = 1 )

+ Ppt : Là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ

Ppt = 20 + 28 + 20 + 32 + 30 + 32 + 32 + 28 + 22 = 244 MW+ Pmđ : Là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến

áp trong tính toán sơ bộ ta chọn: Pmđ = 5%) Thời gian mPpt = 5%) Thời gian 244 = 12,2 MW

+ Ptd : Là công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện

Ta chọn: Ptd = 10%) Thời gianPđm = 0,1  240 = 24 MW

+ Pdtr : Là tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống Bởi vì hệthống có công suất vô cùng lớn cho nên công suất dự trữ sẽ lấy từ hệ thống, do đó

Pdtr = 0

Trang 7

Ptt = 244 + 12,2 + 24 = 280,20 MW

Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại công suất mà lưới điện nhận từ hệthống bằng :

PHT = Ptt - PNĐ = 280,20 - 192 = 88,20 MW

2.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Sự cân bằng công suất đòi hỏi không chỉ đối với công suất tác dụng mà còn

cả đối với công suất phản kháng Cân bằng công suất phản kháng có ý nghĩa quyếtđịnh đến chất lượng điện áp của mạng điện Phá hoại sự cân bằng công suất sẽ dẫnđến thay đổi điện áp ở hộ tiêu thụ, nếu thiếu công suất phản kháng làm cho điện

áp ở hộ tiêu thụ bị giảm thấp, ngược lại sẽ làm tăng điện áp Vì vậy, để đảm bảochất lượng điện áp ở hộ tiêu thụ cần phải cân bằng công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn như sau:

+ Qtt: Công suất tiêu thụ của lưới điện

+ m : Là hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1)

+ Qpt : Là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải

Qpt = Qptmax

= 6,57 + 13,56 + 9,69 + 13,63 + 14,53 + 10,52 + 19,83 +11,93

+ 10,66 = 110,92 MVAr.+ QB : Là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của

hệ thống

Ta lấy: QB = 15%) Thời gianQpt = 15%) Thời gian 110,92= 16,64 MVAr

+ QL: Là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạngđiện

+ QC: Là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đường dây cao

áp trong mạng điện sinh ra

Với mạng điện đang xét, trong tính toán sơ bộ ta có thể coi: QL = QC

+ Qtd : Là công suất phản kháng tự dùng của nhà máy nhiệt điện

Qtd = Ptd tgtd

Chọn Costd = 0,75  tgtd = 0,882 do đó ta có:

Qtd = 24 0,882 = 19,73 MVAr+ Qdtr : Là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống, ở đây do

hệ thống có công suất vô cùng lớn ta lấy Qdtr = 0

Trang 8

Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện bằng :

Vì hệ thống và nhà máy nhiệt điện có vai trò là như nhau, nhưng hệ thống

có công suất vô cùng lớn do đó ta cho nhà máy nhận tải trước Các nhà máy nhiệtđiện vận hành kinh tế khi công suất phát chiếm (70  90%) Thời gian) công suất định mứccủa các tổ máy, vì vậy ta cho nhà máy phát 80%) Thời gian công suất đặt

PNĐ = Pkt = 80%) Thời gian 240 = 192 MW

Lượng công suất còn lại do hệ thống cung cấp bằng:

PHT = Py/c - PNĐ = 280,2 - 192 = 88,2 MW

2.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu:

Tổng công suất tiêu thụ trong chế độ phụ tải Min bằng:

Ptt = 60%) Thời gian(PttMax + PmđMax) = 0,6( 244 + 0,05 244) = 153,72 MW

Trong chế độ cực tiểu dự kiến ngừng một máy phát , hai máy phát còn lại sẽphát 70 %) Thời gian công suất, nghĩa là công suất phát của nhà máy :

Với giả thiết không xét đến sự cố xếp chồng thì sự cố nặng nề nhất là hỏng

1 tổ máy 80 MW, khi đó để đáp ứng nhu cầu của phụ tải ta phải cho nhà máy phát100%) Thời gian công suất của 2 tổ máy còn lại

Trang 9

Chế độ

Công suấtphát

Tự dùng(MW)

Số tổ máylàm việc

3.1 NGUYÊN TẮC CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN:

Trong quá trình thiết kế mạng điện việc lựa chọn hợp lý điện áp định mức

là một trong những khâu quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu

Trang 10

kinh tế - kỹ thuật của mạng điện như : Vốn đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điệnnăng, chi phí vận hành,

Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải

- Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện Quốc gia

- Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất

Khi tính toán thực tế ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau:

Ui = 4,34 l i  16P i (kV)

Trong đó:

+ li : Là chiều dài đoạn đường dây thứ i, (km)

+ Pi : Là công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i, (MW)

+ Ui : Là điện áp tại phụ tải thứ i, (với i = 1  9)

Nếu tính được Ui = (70  160) kV, thì ta chọn cấp điện áp định mức là Uđm

= 110 kV

3.2 TÍNH CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH CHO MẠNG ĐIỆN:

Để đơn giản ta có thể dùng sơ đồ hình tia như sau để tính toán chọn điện ápcho toàn mạng điện:

- Tính điện áp vận hành cho nhánh NĐ - PT1:

U1 = 4,34 70 , 71  16  20 = 85,79 kV

- Tính công suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ - PT6 - HT:

+ Công suất truyền tải giữa NĐ và phụ tải 6 được xác định theo công thức sau:

Trang 11

Vậy ta chọn cấp điện áp định mức tải điện cho toàn mạng điện thiết kế là

Uđm = 110 kV và tất cả các phương án thiết kế đều chọn cấp điện áp này

CHƯƠNG 4 CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU4.1 NHỮNG YÊU CẦU CHÍNH ĐỐI VỚI MẠNG ĐIỆN

Việc dự kiến các phương án và lựa chọn phương án nối dây tối ưu củamạng điện khi thiết kế có tính quyết định, vì nó ảnh hưởng tới việc thi công, quản

lý vận hành cũng như các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Các phương án nối dây của lưới điện phải xuất phát từ các yêu cầu về: 1) Độ tin cậy cung cấp điện

2) Đảm bảo chất lượng điện

3) Đảm bảo tính linh hoạt cao

4) Đảm bảo an toàn cung cấp điện

4.2 LỰA CHỌN DÂY DẪN

Trang 12

Dây dẫn dùng để dẫn điện từ nguồn đến các phụ tải, các vật liệu dùng để chếtạo dây dẫn là: đồng, nhôm, thép và hợp kim.

1) Dây đồng: Đồng là vậy liệu dẫn điện tốt nhất vì có điện trở suất nhỏ Bề

mặt của các sợi dây đồng bọc một lớp oxit đồng nên khả năng chống ănmòn tốt Nhược điểm của dây đồng là rất đắt tiền, do đó chỉ được sử dụngtrong các mạng điện đặc biệt

2) Dây nhôm: Nhôm là kim loại dẫn điện tốt chỉ sau đồng Dây nhôm có khả

năng chống ăn mòn tốt, song độ bền cơ tương đối nhỏ

3) Dây nhôm lõi thép: Được sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên

không điện áp từ 35kV trở lên Dây nhôm lõi thép có độ bền cơ rất tốt, giáthành tương đối rẻ

Vậy đối với đường dây thiết kế, để đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật ta chọn

sử dụng loại dây nhôm lõi thép (AC).

4.3 PHÂN VÙNG CẤP ĐIỆN

Căn cứ vào sơ đồ địa lý giữa nguồn và các phụ tải, công suất đặt và chế độ làmviệc của các nhà máy điện, ta có thể phân vùng cung cấp điện như sau:

Vùng 1: Gồm các phụ tải 1,2,3,4 và 5 được cung cấp điện từ nhà máy NĐ

Vùng 2: Gồm các phụ tải 7,8 và 9 được cung cấp điện từ HT

Riêng phụ tải 6 nhận điện từ cả 2 nguồn là nhà máy NĐ và HT

Để liên lạc giữa nhà máy điện và hệ thống ta dùng đường dây kép qua PT6

4.4 TÍNH TOÁN SO SÁNH KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

Sử dụng phương pháp mô men phụ tải, sơ bộ chọn được các phương án sau:

4.4.1 CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN SƠ BỘ

1) Phương án 1:

Trang 13

2) Phương án 2:

3) Phương án 3:

Trang 14

4)Phương án 4:

Trang 15

5) Phương án 5:

4 4.2 TÍNH TOÁN SO SÁNH KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN:

Đối với 5 phương án đã chọn, ta thấy trong cả 5 phương án đều có sơ đồ nốidây là: NĐ và HT được liên lạc với nhau qua phụ tải 6 Do vậy ta sẽ kiểm tra kỹ thuật của đường dây liên lạc cố định giữa 2 nguồn cung cấp cho mạng điện qua phụ tải 6 của phương án1, các phương án sau ta sử dụng kết quả đã tính mà khôngphải tính lại nhiều lần

Để giảm khối lượng tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, trước hết tatính các thông số kỹ thuật cho các phương án, loại bỏ các phương án không đảmbảo điều kiện kỹ thuật, giữ lại các phương án đảm bảo về mặt kỹ thuật để tínhtoán và so sánh về mặt kinh tế

Khi so sánh các phương án về mặt kỹ thuật ta cần tiến hành các bước sau:

1) Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện J kt :

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép (AC), loại dây này có độ dẫn điệntốt, độ bền cơ cao và giá thành hợp lý, do đó được sử dụng rộng rãi trong thực tế

Vì mạng điện thiết kế là mạng 110 kV có chiều dài lớn, nên tiết diện dây dẫn đượcchọn theo mật độ dòng điện kinh tế (Jkt)

Tiết diện kinh tế được tính theo công thức sau:

+ Fi : Là tiết diện dây dẫn tính toán của đoạn đường dây thứ i (mm2)

+ IMax i : Là dòng điện chạy trên đoạn đường dây thứ i khi phụ tải cực đại(A)

+ Jkt : Là mật độ dòng điện kinh tế, nó phụ thuộc vào thời gian sử dụngcông suất lớn nhất (TMax) và loại dây dẫn (A/mm2)

Trang 16

Với thời gian sử dụng công suất lớn nhất đã cho: TMax = 4800h và dùng dây

AC cho toàn mạng Tra bảng 2- 4, Trang 64 - Thiết kế các mạng & Hệ thống điện

- NXB Khoa học Kỹ thuật 2004 của tác giả Nguyễn Văn Đạm, ta có: Jkt = 1,1A/mm2

- Đối với đường dây một mạch thì:

iMax

Cos U

P



.

2 103 =

i dm

iMax

Cos U

P



3

2 103 (A)

Từ Fi tính toán được, ta chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất (Ftc), sau đó kiểmtra tiết diện dây dẫn đã chọn theo các điều kiện: Vầng quang điện, độ bền cơ, điềukiện phát nóng dây dẫn và điều kiện tổn thất điện áp cho phép

2) Kiểm tra tiết diện dây dẫn vừa chọn theo các điều kiện:

a) Điều kiện vầng quang điện:

Đối với cấp điện áp 110 kV, để đảm bảo không phát sinh vầng quang thìdây dẫn phải có tiết diện F  70 mm2 Điều kiện này được phối hợp với điều kiện

độ bền cơ (khi dây dẫn đã đảm bảo điều kiện vầng quang thì luôn luôn đảm bảo

độ bền cơ)

b) Điều kiện phát nóng dây dẫn:

Sự cố dùng để kiểm tra điều kiện kỹ thuật với lộ kép là khi đứt 1 nhánhtrong lộ kép của đường dây, với mạch vòng thì ta phải xét cụ thể sự cố xảy ra trêncác nhánh

Kiểm tra theo điều kiện phát nóng là: dòng điện chạy trên dây dẫn khi xảy

c) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

Kiểm tra trong 2 điều kiện là khi vận hành bình thường ở chế độ phụ tải cựcđại và khi sự cố nặng nề nhất

Ubt Max (%) Thời gian)  Ubt CP (%) Thời gian) = 10%) Thời gian

USC Max (%) Thời gian)  USC CP (%) Thời gian) = 20%) Thời gianNếu hộ tiêu thụ ở xa nguồn mà dự kiến dùng MBA điều áp dưới tải, vì loạiMBA này có phạm vi điều chỉnh rộng nên có thể cho phép:

Ubt Max (%) Thời gian)  Ubt CP (%) Thời gian) = 15  20%) Thời gian

USC Max (%) Thời gian)  USC CP (%) Thời gian) = 20  25%) Thời gian

Trong đó: Ubt Max , USC Max : Là tổn thất điện áp lúc bình thường với phụ tải cực

Trang 17

Ui%) Thời gian = . 2 .

dm

i i i

i

U

X Q R

100 (%) Thời gian)+ Pi , Qi : Là công suất chạy trên đoạn đường dây thứ i (MW, MVAr).+ Ri , Xi : Là điện trở tác dụng và điện kháng của đoạn đường dây thứ i()

 Phương án 1:

Sơ đồ nối dây như sau:

(*)Xét đường dây liên lạc: NĐ - PT6 và HT - PT6, ta có:

- Công suất truyền tải trên đoạn đường dây NĐ - PT6 được xác định theobiểu thức sau:

Trang 18

Công suất phản kháng truyền vào đường dây HT - 6 được tính như sau : QHT - 6 = Q6 +Q6 - Q NĐ- 6 = 10,52 + 0,15  10,52 - 10,40 = 1,70 MVAr (+) Trong chế độ phụ tải Min, ta có:

Trang 19

Chế độ phụ tải S NĐ - 6 (MVA) S HT - 6 (MVA)

sẽ nguy hiểm hơn sự cố hỏng 1 tổ máy và dòng công suất chạy trên đoạn đườngdây HT - 6 sẽ lớn nhất khi sự cố hỏng một tổ máy, vì vậy ta kiểm tra khi sự cố đứtdây đối với đoạn đường dây NĐ - 6 và sự cố hỏng một tổ máy đối với đoạn đườngdây HT - 6

* Tính chọn dây dẫn cho đoạn NĐ - PT6:

Dòng điện cực đại chạy trên đoạn NĐ - PT6 là:

2 6

10 3

N N

40 , 10 50 ,

Tra bảng 2.4 Trang 64 Thiết kế các mạng và hệ thống điện NXB KHKT

-2004 của tác giả Nguyễn Văn Đạm, ta chọn được dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất làdây AC - 70

- Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn trong chế độ sự cố nguy hiểm nhất:

Ở trên ta đã tính toán (Bảng 4.1) và nhận xét sự cố nguy hiểm nhất đối vớiđường dây NĐ - 6 khi đứt 1 lộ đường dây trong chế độ phụ tải Max khi đó dòngđiện chạy trên đường dây còn lại tăng lên gấp 2 lần:

Isc Max = 2 87,06 = 174,12 A

Dây AC-70, đặt ngoài trời có: ICP = 265 A  k ICP = 0,8 265 = 212 A

Ta thấy: I Max = 2.87,06 = 174,12 A < k ICP = 212 A Dây dẫn đã chọnđảm bảo điều kiện phát nóng

- Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ làm việc Max

Trang 20

 Ubt Max(%) Thời gian) = 2

6 6 6

dm

N N N

N

U

X Q R

100 = 110 2

63 , 15 40 , 10 26 , 16 50 ,

100 = 5,58%) Thời gian

Ta thấy Ubt Max(%) Thời gian) = 5,58 %) Thời gian < Ubt CP (%) Thời gian) = 10%) Thời gian  Đạt yêu cầu

- Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ sự cố:

Đây là đường dây kép và dòng điện chạy trên đường dây lớn nhất khi phụtải Max nên sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 trong 2 mạch của đường dây, khi đótổng trở của đường dây tăng lên gấp 2 lần Do vậy tổn thất điện áp khi sự cố đứt 1đường dây cũng tăng lên 2 lần so với tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bìnhthường

USC1 (%) Thời gian) = 5,58%) Thời gian 2 = 11,16 %) Thời gian

Trường hợp sự cố một máy phát khi đó sự cố trên đường dây PT6 - NĐbằng :

USC2(%) Thời gian) = 2

6 6

6

dm

N N N

N

U

X Q R

100 = 110 2

63 , 15 48 , 2 26 , 16 5 ,

100 = 1,33%) Thời gianVậy USCMax = USC1 = 11,16

Ta thấy USCMax = 11,16%) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Vây đường dây liên lạc NĐ - PT6 ta chọn loại dây AC-70 là đạt yêu cầu(đảm bảo điều kiện vầng quang điện, độ bền cơ, tổn thất điện áp cho phép và điềukiện phát nóng dây dẫn)

* Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây HT - PT6:

Chọn dòng công suất khi phụ tải Min, tính tương tự ta có:

2 6

2

6 10

3

HT HT

61 , 2 06 ,

Để không xuất hiện vầng quang khi vận hành đường dây ta chọn dây AC-70

- Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:

Xét sự cố khi đứt một mạch của đường dây lộ kép

62 , 9 10 ,

= 73,00 A

Trang 21

Như vậy dòng điện sự cố Max chạy trên đoạn đường dây HT - 6 là : ISCMax =

ISC2 = 73,00 A

Mà dây AC-70, đặt ngoài trời có: ICP = 265A  k ICP = 0,8 265 = 212A

Ta thấy: ISC Max = 73,00 A < k ICP = 212A  Dây dẫn đã chọn đảm bảo điềukiện phát nóng cho phép

- Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ làm việc Max:

Ubt Max(%) Thời gian) = 2

6 6

6

dm

HT HT

U

X Q

100 = 0,83%) Thời gian

Ta thấy Ubt Max(%) Thời gian) = 0,83%) Thời gian < Ubt CP (%) Thời gian) = 10%) Thời gian  Đạt yêu cầu

+ Trường hợp sự cố khi đứt 1 trong 2 lộ của đường dây, khi đó tổng trở củađường dây tăng lên gấp 2 lần Do vậy tổn thất điện áp khi sự cố đứt 1 đường dâycũng tăng lên 2 lần so với tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường

USC 1 (%) Thời gian) = 0,83%) Thời gian 2 = 1,66 %) Thời gian

+ Trường hợp sự cố một tổ máy phát 80 MW khi đó tổn thất điện áp trênđoạn đường dây HT - 6 bằng :

USC2 HT - 6 (%) Thời gian) = 2

6 6

6

dm

HT HT

U

X Q

R

100 = 110 2

22 , 11 62 , 9 73 , 11 10 ,

.100 = 3,42%) Thời gianNhư vậy: USC 2 (%) Thời gian) = UMax (%) Thời gian) = 3,42%) Thời gian

Ta thấy USC Max = 3,42%) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Vậy đoạn PT6 - HT ta chọn dây AC-70.

Để không xuất hiện vầng quang khi vận hành ta chọn dây AC-70

Sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 mạch, khi đó dòng điện lớn nhất chạy trêndây dẫn là: ISC Max = 2 Ibt Max = 2 55,25 = 110,50 A

Trang 22

Dây AC-70, đặt ngoài trời có: ICP = 265A  k ICP = 0,8 265 = 212 A

Ta thấy: ISC Max = 110,50 A < k ICP = 212 A Dây dẫn đã chọn đảm bảođiều kiện phát nóng

- Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường với phụ tảiMax:

dm

N N

U

X Q R

100

56 , 15 57 , 6 26 , 16

20 

100 = 3,53%) Thời gian

Đường dây lộ kép nên sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt 1 mạch, khi đó ta có:

USC Max(%) Thời gian) = 2 3,53%) Thời gian = 7,06 %) Thời gianVậy USC Max = 7,06 %) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Vậy đoạn NĐ - PT1 ta chọn dây AC-70.

Dây AC - 70, đặt ngoài trời có: ICP = 265A  k ICP = 0,8 265 = 212A

Trang 23

= 110 2

38 , 13 56 , 13 99 , 13

28 

100 = 4,74%) Thời gian

USC Max(%) Thời gian) = 2 4,74%) Thời gian = 9,48 %) Thời gianVậy USC Max = 9,48 %) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Phát nóng mạnh nhất đối với đường dây 1 mạch khi dòng điện lớn nhấtchạy trên dây dẫn nghĩa là: I Max = Ibt Max = 116,64 A

Dây AC-95, đặt ngoài trời có: ICP = 330A  k ICP = 0,8 330 = 264A

Ta thấy: I Max = 116,64 A < k ICP = 264 A Dây dẫn đã chọn đảm bảo điềukiện phát nóng

3 3 3

dm

N N

U

X Q R

20 

100 = 7,33%) Thời gian

Vậy đoạn NĐ - PT3, ta chọn dây AC-95.

Trang 24

Ta thấy: I SCMax = 182,56 A < k ICP = 264 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảođiều kiện phát nóng

dm

N N

U

X Q R

100

39 , 14 62 , 13 07 , 11

32 

100 = 4,55%) Thời gian

USC Max(%) Thời gian) = 2.4,55%) Thời gian = 9,10%) Thời gianVậy USC Max = 9,10 %) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Ta thấy: ISC Max = 174,96A < k ICP = 212 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảođiều kiện phát nóng

Trang 25

5 5 5

dm

N N

U

X Q R

100

02 , 16 53 , 14 74 , 16

30 

100 = 6,07%) Thời gian

USC Max(%) Thời gian) = 2 Ubt Max(%) Thời gian) = 2 6,07%) Thời gian = 12,14%) Thời gian

Ta thấy: USC Max = 12,14%) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Ta thấy: ISC Max = 197,60 A < k ICP = 0,8.330 = 264 A  Dây dẫn đã chọnđảm bảo điều kiện phát nóng

- Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường với phụ tải Max:

7 7

7

dm

HT HT

U

X Q R

100

05 , 13 83 , 19 04 , 10

32 

100 = 4,79%) Thời gian

Vậy đoạn HT - PT7, ta chọn dây AC-95.

Trang 26

Phát nóng mạnh nhất đối với đường dây 1 mạch khi dòng điện lớn nhấtchạy trên dây dẫn nghĩa là: I Max = Ibt Max = 159,75 A

Dây AC-150, đặt ngoài trời có: ICP = 445A  k ICP = 0,8 445 = 356A

Ta thấy: I Max =159,75 A < k ICP = 356 A Dây dẫn đã chọn đảm bảo điềukiện phát nóng

8 8

8

dm

HT HT

U

X Q R

100

00 , 30 93 , 11 14 , 15

28 

100 = 6,46%) Thời gian

Trang 27

Sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 mạch, khi đó dòng điện lớn nhất chạy trêndây dẫn là: ISC Max = 2 Ibt Max = 2 64,15 = 128,15 A.

Ta thấy: ISC Max = 128,15 A < k ICP = 212 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảođiều kiện phát nóng

- Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường với phụ tải Max:

9 9

9

dm

HT HT

U

X Q R

100

09 , 14 66 , 10 73 , 14

22 

100 = 3,92%) Thời gian

Vậy đoạn HT - PT9, ta chọn dây AC-95

Cuối cùng ta có bảng thống kê kết quả tính toán kỹ thuật phương án 1 như sau :

Trang 28

Bảng thống kê kết quả tính toán của phương án 1 như sau:

Thông số NĐ - 1 NĐ - 2 NĐ - 3 NĐ - 4 Các lộ đường dâyNĐ - 5 NĐ - 6 HT - 6 HT - 7 HT - 8 HT9

Trang 29

7 (nhánh HT - PT7 - PT8), do đó ta chỉ cần tính toán thiết kế cho 2 mạch nhánh

NĐ - PT2 - PT3 và HT - PT7 - PT8, còn các phụ tải khác và đường dây liên lạc tagiữ nguyên như phương án 1

1 Xét đoạn đường dây NĐ - PT2:

Dòng công suất cực đại chạy trên đoạn đường dây này là:

U

Q P

3 2

2 2

25 , 23

Trang 30

Dây AC-120, đặt ngoài trời có: ICP = 380 A  k ICP = 0,8 380 = 304 A

Ta thấy: ISC Max = 279,94 A < k ICP = 304 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiệnphát nóng

+ Kiểm tra tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường với phụ tải Max:

dm

N N N

N

U

X Q R

110

87 , 12 25 , 23 21 , 8

48  

100 =5,73%) Thời gian

USC Max(%) Thời gian) = 2 5,73%) Thời gian = 11,46 %) Thời gian

Phát nóng mạnh nhất đối với đường dây 1 mạch khi dòng điện lớn nhất chạytrên dây dẫn nghĩa là: I Max = Ibt Max = 116,64 A

Trang 31

Dây AC-95, đặt ngoài trời có: ICP = 330  k ICP = 0,8 330 = 264A

Ta thấy: I Max = 116,64 A < k ICP = 264 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảo điềukiện phát nóng

3 2 3 3 2

dm

U

X Q R

100

47 , 15 69 , 9 90 , 11

20 

100 = 3,21%) Thời gian

Vậy đoạn PT2 - PT3, ta chọn dây AC - 95.

+ Tổn thất điện áp nhánh NĐ - PT2 - PT3:

Chế độ làm việc bình thường là:

Ubt Max(%) Thời gian) = Ubt N-2(%) Thời gian) + Ubt 2-3(%) Thời gian) = 5,73 + 3,21 = 8,94 %) Thời gian Chế độ sự cố là:

USC Max(%) Thời gian) = USC N-2(%) Thời gian) + Ubt 2-3(%) Thời gian) = 11,46 + 3,21 = 14,67 %) Thời gian

3 Xét đoạn đường dây HT - PT7:

U

Q P

3 2

2 7

76 , 31

Dây AC -150, đặt ngoài trời có: ICP = 445 A  k ICP = 0,8 445 = 336 A

Ta thấy: ISC Max = 356,18 A  k ICP = 336 A  Dây dẫn đã chọn không đảm bảođiều kiện phát nóng, vậy ta chọn dây AC-185

Dây AC-185, có: r0 = 0,17 /km ; x0 = 0,409 /km

Trang 32

dm

HT HT

U

X Q

R

100 = 110 2

44 , 12 76 , 31 17 , 5

60 

.100 =5,83%) Thời gian

Phát nóng mạnh nhất đối với đường dây 1 mạch khi dòng điện lớn nhất chạytrên dây dẫn nghĩa là: I Max = Ibt Max = 159,75 A

Ta thấy: I Max =159,75 A < k ICP = 356 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảo điềukiện phát nóng

8 7 8 8 7

dm

U

X Q R

100

Trang 33

= 110 2

80 , 20 93 , 11 50 , 10

28 

100 = 4,48%) Thời gian

Vậy đoạn PT7 - PT8, ta chọn dây AC-150.

Trang 34

Thông số NĐ - 1 NĐ - 2 2 - 3 NĐ - 4 NĐ - 5Các lộ đường dâyNĐ - 6 HT - 6 HT - 7 7 - 8 HT - 9

Ubt Max (%) = U bt HT - 7 - 8 = 5,83 + 4,48 = 10,31% ( Tổn thất đường dây HT - PT7 - PT8 ).

USC Max (%) = U SC HT - 7 + U bt 7 - 8 = 11,66 + 4,48 = 16,14 % ( khi đứt 1 mạch lộ kép HT - PT7 - PT8 )

Trang 35

1 Xét đoạn đường dây NĐ - PT4:

SN - 4 = (P4 + P5) + j(Q4 + Q5)

= (32 + 30) + j(13,62 + 14,52) = 62 + j 28,14 MVADòng điện làm việc Max chạy trên đoạn đường dây này là:

IN - 4 =

dm

N N

U

Q P

3 2

2 4

14 , 28

Trang 36

Ta thấy: ISC Max = 357,38 A > k ICP = 356 A  Dây dẫn đã chọn không đảmbảo điều kiện phát nóng Vậy ta chọn dây dẫn tăng lên một cấp là dây AC-185

Dây AC -185 , đặt ngoài trời có: ICP = 510 A  k ICP = 0,8 510 = 408A

Ta thấy: ISC Max = 357,38 A < k ICP = 408 A  Dây dẫn đã chọn đảm bảođiều kiện phát nóng

dm

N N N

N

U

X Q R

100 = 110 2

72 , 13 14 , 28 70 , 5

62 

.100 =6,11%) Thời gian

Ta thấy USC Max = 12,22 %) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Vậy đoạn NĐ - PT4, ta chọn dây AC - 185.

3 2

2 5

2

5 

103 =

110 3 2

53 , 14

Trang 37

5 4 3 5 4

dm

U

X Q R

100

22 , 11 53 , 14 73 , 11

30 

100 = 4,26%) Thời gian

Ta thấy: USC Max = 8,52 %) Thời gian < USC CP = 20%) Thời gian  Đạt yêu cầu

Vậy đoạn PT4 - PT5, ta chọn dây AC-70.

Trang 38

Thông số NĐ - 1 NĐ - 2 2 - 3 NĐ - 4 4 - 5 Các lộ đường dây NĐ - 6 HT - 6 HT - 7 HT - 8 HT - 9

Ubt Max (%) = U bt NĐ - 4 - 5 = 6,11 + 4,26 = 10,37% ( Tổn thất đường dây NĐ - PT4 - PT5 ).

USC Max (%) = U SCNĐ - 4 + U bt 4 - 5 = 12,22 + 4,26 = 16,48 % ( khi đứt 1 mạch lộ kép NĐ - PT 4 - PT5 )

Trang 39

 Phương án 4:

Sơ đồ nối dây như sau:

Nhận xét:

Phương án 4 chỉ khác phương án 1 là phụ tải 1 được cấp từ NĐ qua phụ tải

2 (NĐ - PT2 - PT1), do đó ta chỉ cần tính toán thiết kế cho mạch nhánh NĐ - PT2

- PT1, còn các phụ tải khác và đường dây liên lạc ta giữ nguyên như phương án 1

1 Xét đoạn đường dây NĐ - PT2

U

Q P

3 2

2 2

13 , 20

Trang 40

Tra bảng ta chọn dây AC-120.

Sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 mạch, khi đó dòng điện lớn nhất chạy trêndây dẫn là:

ISC Max = 2 Ibt Max = 2 136,60 = 273,20 A

Dây AC - 120 đặt ngoài trời có: ICP = 380A  k ICP = 0,8.380 = 304A

Ta thấy: ISC Max = 273,20 A < k ICP = 304A  Dây dẫn đã chọn đảm bảo điềukiện phát nóng

dm

N N N

N

U

X Q R

100

= 110 2

87 , 12 13 , 20 21 , 8

48 

100 = 5,40%) Thời gian

3 2

2 1

2

1 

103 =

110 3 2

57 , 6

 103 = 55,25 A

Tiêu đề	Thiết Kế Lưới Điện Khu Vực
Tác giả	Nguyễn Ngọc Hiệp
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Lân Tráng
Trường học	Đại học Bách khoa Hà Nội
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2006
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	143
Dung lượng	5,74 MB