Đồ Án môn học thiết kế lưới Điện khu vực cân bằng công suất xác Định sơ bộ chế Độ làm việc của nguồn Điện

Hệ số công suất trên thanh góp: cos HT 0,85 Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thốngthiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Sinh viên thực hiện :

Giảng viên hướng dẫn : TS ĐẶNG THÀNH TRUNG

Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN

Hà Nội, tháng 08 năm 2024

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

-& &

& -TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

-& &

& -LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia, nóđược sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống xã hội, ….Hiện nay, đất nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa, nênnhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao cả về số lượng và chất lượng phục vụ Đểđảm bảo tốt hai tiêu chí trên thì ngành điện vừa phải làm tốt việc khai thác thăm dò cácnguồn năng lượng để có thể biến đổi chúng thành điện năng và hơn nữa cũng cần phảixây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối

ưu đảm bảo cá yêu cầu về kĩ thuật cũng như kinh tế

Với nhiệm vụ là thiết kế lưới điện khu vực, sau một thời gian tìm hiểu của bản thâncùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của cô ThS Đặng Thành Trung đã giúp em hoàn thành tốt

đồ án này Đồ án của em được trình bày như sau:

Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải

Chương 2: Cân bằng công suất Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn điện.Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật

Chương 4: Tính toán chỉ tiêu kinh tế

Chương 5: Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện

Chương 6: Tính toán chính xác cân bằng công suất và chọn đầu phân áp

Chương 7: Tính toán giá thành của mạng điện

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, , cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiệndưới sự hướng dẫn của ThS Đặng Thành Trung Các số liệu và kết quả trong đồ án làtrung thực và chưa được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ ánđều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố Nếu khôngđúng như đã nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Người cam đoan

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên hướng dẫn ThS Đặng Thành

Trung, đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này Trong suốt quá trình

cô đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn cũng như động viên tinh thần em rất nhiều Sự hiểu biếtrộng cùng với kinh nghiệm thực tế của cô là tiền đề để giúp em hoàn thành tốt đồ án củamình

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Ðiện, trường Ðạihọc Ðiện Lực đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong thời gian vừaqua

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Hình thức trình bày

2 Đồ án thực hiện đầy đủ các

nội dung của đề tài

3 Các kết quả tính toán

4 Thái độ làm việc

5 Tổng thể

Các ý kiến khác :

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Giảng viên hướng dẫn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 5

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1

1.1 Nguồn điện 1

1.2 Phụ tải 1

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 4 2.1 Cân bằng công suất 4

2.1.2 Cân bằng công suất tác dụng 4

2.1.2 Cân bằng công suất phản kháng 5

2.2 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 6

a) Chế độ phụ tải cực đại 6

b) Chế độ phụ tải cực tiểu 6

c) Chế độ sự cố 7

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 8 3.1 Ðề xuất các phương án nối dây 8

3.1.1 Nhóm 1 9

3.1.2 Nhóm 2 9

3.1.3 Nhóm 3 9

3.1.4 Nhóm 4 9

3.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện 10

3.2.1 Nhóm 1 10

3.2.2 Nhóm 2 11

3.2.3 Nhóm 3 13

3.2.4 Nhóm 4 13

3.3 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trong mạng điện 14

3.3.1 Chọn tiết diện dây dẫn 14

3.3.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 15

3.3.3 .Áp dụng cho từng phương án 15

3.3.3.1 Nhóm 1 15

3.3.3.2 Nhóm 2 16

3.3.3.3 Nhóm 3 20

3.3.3.4 Nhóm 4 21

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ 23 4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế 23

4.2 Tính kinh tế cho các phương án đề suất của các nhóm 24

4.2.1 Nhóm 1 24

4.2.2 Nhóm 2 24

4.2.3 Nhóm 3 25

4.2.4 Nhóm 4 25

4.3 Lựa chọn phương án tối ưu 25

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 28 5.1 Chọn số lượng và công suất của máy biến áp 28

5.1.3 Chọn số lượng và công suất MBA trong các trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện 28

5.1.4 Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong các trạm hạ áp 29

5.2 Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm 30

5.2.3 Sơ đồ trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện 30

5.2.4 Sơ đồ nối điện cho các trạm biến áp giảm áp 31

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP 36 6.1 Chế độ phụ tải cực đại 36

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 40

6.3 Chế độ sau sự cố 42

6.3.1 Sự cố ngừng một tổ máy phát 42

6.3.2 Sự cố ngừng một mạch đường dây liên lạc giữa nhà máy và hệ thống 43

6.3.3 Sự cố ngừng một mạch đường dây kép 44

6.4 Tính điện áp tại các nút phụ tải trong mạng điện 45

6.4.1 Chế độ phụ tải cực đại 46

6.4.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 46

6.4.3 Chế độ sau sự cố 47

6.5 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 48

6.5.1 Chọn đầu điều chỉnh khi chọn máy biến áp điều chỉnh dưới tải 49

CHƯƠNG 7: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 51 7.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 52

7.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 52

7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 52

7.4 Tính chi phí và giá thành 53

7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 53

7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 53

7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 53

CHƯƠNG 8: CHỌN MÁY BIẾN ÁP 56 8.1 Chọn máy biến áp 56

8.2 Giới thiệu về trạm biến áp hợp bộ 56

8.3 Sơ đồ nguyên lý của trạm 57

CHƯƠNG 9: CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 58 VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN 58 9.1 Chọn thiết bị điện khoang trung thế 58

9.2 Chọn thiết bị điện khoang hạ áp 59

9.2.1 Chọn aptomat 59

9.2.2 Chọn thanh dẫn và thanh cái 60

9.2.3 Chọn thiết bị đo lường và bảo vệ 62

9.3 Chọn cáp liên lạc 62

9.3.1 Chọn cáp trung thế: 63

9.4 Chọn kích thước trạm biến áp hợp bộ 64

9.5 Thiết kế cách lắp đặt 64

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 66 10.1 Điện trở nối đất của thanh: 66

10.2 Điện trở nối đất của cọc: 66

10.3 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc: 66

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1- 1: Số liệu các phụ tải 1

Bảng 1- 2: Bảng tính toán số liệu ở chế độ cực đại hoặc cực tiểu 2

Bảng 2- 1: Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống 7

Bảng 3- 1: Bảng tính toán điện áp của nhóm 1 11

Bảng 3- 2: Bảng tính toán điện áp của phương án 2.a 11

Bảng 3- 3: Bảng tính toán điện áp của phương án 2.b 12

Bảng 3- 4: Bảng tính toán điện áp của phương án 2.c 13

Bảng 3- 5: Bảng tính toán điện áp của phương án 3.a 13

Bảng 3- 6: Bảng tính toán điện áp của phương án 3.b 13

Bảng 3- 7: Bảng tính toán điện áp của phương án 4.a 13

Bảng 3- 9: Tiết diện các dây dẫn của nhóm 1 15

Bảng 3- 10: Thông số các dây dẫn của nhóm 1 15

Bảng 3- 11: Tổn thất điện áp trên đường dây nhóm 1 16

Bảng 3- 12: Tiết diện các dây dẫn của phương án 2a 16

Bảng 3- 13: Thông số các dây dẫn của phương án 2a 17

Bảng 3- 14: Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 2a 17

Bảng 3- 15: Tiết diện các dây dẫn của phương án 2b 17

Bảng 3- 16: Thông số các dây dẫn của phương án 2b 17

Bảng 3- 17: Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 2b 17

Bảng 3- 18: Tiết diện các dây dẫn của phương án 2c 19

Bảng 3- 19: Thông số các dây dẫn của phương án 2c 19

Bảng 3- 20: Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 2c 19

Bảng 3- 21: Tiết diện các dây dẫn của phương án 3a 20

Bảng 3- 22: Thông số các dây dẫn của phương án 3a 20

Bảng 3- 23: Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 3a 20

Bảng 3- 24: Tiết diện các dây dẫn của phương án 3b 20

Bảng 3- 25: Thông số các dây dẫn của phương án 3b 20

Bảng 3- 26: Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 3b 21

Bảng 3- 27: Tiết diện các dây dẫn của phương án 4a 21

Bảng 3- 28: Thông số các dây dẫn của phương án 4a 21

Bảng 3- 29: Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 4a 21

Bảng 3- 33: Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án 21

Bảng 4- 1: Giá thành 1 km đường dây trên không mạch 110 kV 23Bảng 4- 2: Tổn thất điện năng và vốn đầu tư của nhóm 1 24

Bảng 4- 3: Tổn thất điện năng và vốn đầu tư của phương án 2.a 24Bảng 4- 4: Tổn thất điện năng và vốn đầu tư của phương án 2.b 24Bảng 4- 5: Tổn thất điện năng và vốn đầu tư của phương án 2.c 24Bảng 4- 6: Tổn thất điện năng và vốn đầu tư của phương án 3.a 25Bảng 4- 7: Tổn thất điện năng và vốn đầu tư của phương án 3.b 25

Bảng 4- 10: Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh 25

Bảng 5- 1: Các thông số của máy biến áp trong trạm tăng áp 29

Bảng 5- 2: Kiểu máy biến áp đã chọn trong các trạm giảm áp 30

Bảng 5- 3: Các thông số của máy biến áp hạ áp 30

Bảng 5- 4: Chọn loại sơ đồ cho các phụ tải 33

Bảng 6- 1: Thông số tính toán các đường dây nối với nhà máy ở chế độ cực đại 37Bảng 6- 2: Thông số tính toán các đường dây nối với hệ thống ở chế độ cực đại 39Bảng 6- 3: Thông số tính toán các đường dây nối với nhà máy ở chế độ cực tiểu 40Bảng 6- 4: Thông số tính toán các đường dây nối với hệ thống ở chế độ cực tiểu 42Bảng 6- 5: Thông số tính toán các đường dây nối với nhà máy và hệ thống sau sự cố

44

Bảng 6- 6: Bảng tổn thất điện áp tại các nhánh trong chế độ phụ tải cực đại 46

Bảng 6- 7: Bảng tổn thất điện áp tại các nhánh trong chế độ phụ tải cực tiểu 47Bảng 6- 8: Bảng tổn thất điện áp tại các nhánh trong chế độ sau sự cố 47

Bảng 6- 9: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp 47

Bảng 6- 10: Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 48

Bảng 6- 11: Bảng tổng hợp điều chỉnh đầu phân áp ở các nút trong các chế độ 50

Bảng 7- 1: Bảng thông số đường dây của toàn mạng điện 51

Bảng 7- 2: Bảng thông số trạm của toàn mạng điện 51

Bảng 7- 3: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thông điện thiết kế 53

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2: Phương án nối dây của nhóm 1 9

Hình 3: Phương án nối dây của nhóm 2 9

Hình 4: Phương án nối dây của nhóm 3 9

Hình 5: Phương án nối dây của nhóm 4 10

Hình 6: Phương án tối ưu của mạng điện 28

Hình 7: Sơ đồ trạm biến áp tăng áp 32

Hình 8: Sơ đồ cầu trong và cầu ngoài 33

Hình 9: Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp 33

Hình 10: Sơ đồ nối điện chính của nhà máy 35

Hình 11: Tính chế độ mạng điện của đường dây NĐ-1 trong chế độ cực đại 36Hình 12: Tính chế độ mạng điện của đường dây ND-HT trong chế độ cực đại 38Hình 13: Tính chế độ mạng điện của đường dây HT-ND trong chế độ cực tiểu 41Hình 14: Tính chế độ mạng điện của đường dây ND-1 trong chế độ sự cố 44

Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Nguồn điện

Lưới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện

Hệ thống điện (HTĐ) có công suất vô cùng lớn:

Điện áp trên thanh góp hệ thống: U= 110kV

Hệ số công suất trên thanh góp: cos HT 0,85

Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thốngthiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên hệ giữa hệthống và nhà máy điện Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên chọn hệthống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp

Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suấttrong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽđược lấy từ hệ thống điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 3 tổ máy:

Đối với các nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định khi phụ tải có

70% dm

P P , còn khi P30%P dm thì các máy phát ngừng làm việc

Công suất phát kinh tế của các máy phát ở nhà máy nhiệt điện thường bằng(70 90)%  P dm

Khi thiết kế ta chọn công suất phát kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là:

Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải

Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 5 phụ tải là phụ tải loại II và 2 phụ tải loại IIIvới hệ số cosφđm = 0,91 Phụ tải loại II là những phụ tải quan trọng phải được cung cấpđiện một cách liên tục Nếu gián đoạn cung cấp điện sẽ gây thiệt hại về kinh tế như sảnxuất sản phẩm bị thiếu hụt, thứ phẩm tăng gây lãng phí và không sử dụng hết công suấtthiết bị Do đó các hộ phụ tải loại II cần phải được cấp điện từ hai nguồn hoặc hai phía trởlên, cụ thể là sử dụng sơ đồ mạch vòng kín, đường dây mạch kép hoặc trạm biến áp có haimáy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảm bảochất lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành Phụ tải loại III là những phụ tải cho phépmất điện như các công trình dân dụng, công trình phúc lợi, khu dân cư Do đó phụ tải loạiIII được cấp điện từ một nguồn, cụ thể là sử dụng đường dây mạch đơn hoặc trạm biến áp

max

.

jQ P

2 max 2

max

Từ cosφđm = 0,91 => tgφđm = 0,456

Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu:

Bảng 1- : Bảng tính toán số liệu ở chế độ cực đại hoặc cực tiểu

Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải

60km

ND

5 3

6 1

HT 2

4

7 36,1km

36,1km

31,6km 44,7km

31,6km

31,6km 31,6km

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM

VIỆC CỦA NGUỒN2.1 Cân bằng công suất

2.1.2 Cân bằng công suất tác dụng

Ðặc điểm quan trọng của năng luợng điện đó là khả năng truyền tải một cách tức thời

từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số luợng nhậnthấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điệnnăng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng tổng các công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công suấttrong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát vàcông suất tiêu thụ

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

Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với

PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống

Ptt - công suất tiêu thụ

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

PDT: Công suất tác dụng dự trữ của nhà máy điện Công suất dự trữ

này có thể lấy từ thanh góp hệ thống nên không cần dự trữ công suất

PDT  0(do thanh góp hệ thống có công suất vô cùng lớn)

Theo như tính toán ở trên, công suất tác dụng của nhà máy nhiệt điện phát ra ở chế

độ này là: PNĐ = Pkt=160,65 MW

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định ở mục1.1 bằng:

Chương 2: Cân bằng công suất Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

7 max 1

HT tt ND

P P P 258,61-160,65=97,96 (MW)

2.1.2 Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằnggiữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏikhông những đối với công suất tác dụng mà đối với cả công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằngcông suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu như công suấtphản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm

Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạngđiện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:

Q +Q =Q =m.Q +ΔP+P=Q -ΔP+P=Q +ΔP+P=Q +Q +Q (2.2)Trong đó:

QF: tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra

QHT:công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

Qtt: tổng công suất phản kháng tiêu thụ

∑Qmax: tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của

các phụ tải

∑ΔP+P=QL: tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các

đường dây trong mạng điện

∑Qc: tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây

sinh ra, khi tính sơ bộ lấy ∑ΔP+P=Q_L = ∑Q_c

∑∆Qb: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính

toán sơ bộ lấy ∑∆Qb =15%∑Qmax

Qtd: công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

5

Chương 2: Cân bằng công suất Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

Qdt: công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, đối với mạng điện thiết kế

công suất Qdt lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0

m : hệ số đồng thời (m=1)

Hệ số công suất của nhà máy là cosND 0,82 nên tgND 0,7

Hệ số công suất của hệ thống là cosHT 0,85 nên tgHT 0,62

Hệ số công suất tự dùng là cos td 0,82 nên tg td 0,7

Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là:

dm

Q =P tgND ND 160,65.0,7=112,13 (MVAr)Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:

HT HT HT

Q =P tg =97,96.0,62=60,74 (MVAr) Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:

F HT

Q +Q =112,13+60,74=172,87 (MVAr)

Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồncung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phảnkháng trong mạng điện thiết kế

2.2 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

a) Chế độ phụ tải cực đại

Ta có công suất yêu cầu của phụ tải (chưa tính đến công suất tự dùng):

∑Pycmax = ∑ Pptmax +∑ΔP+P=P= 231 + 11,55 = 242,55 (MW)

Nhà máy nhiệt điện vận hành 85% công suất định mức và cả 3 tổ máy đều

vận hành Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện là:

Pkt = 160,65 (MW) Công suất phát lên lưới là:

PFL max = Pkt - Ptd = 160,65 – 10%.160,65 =144,58 (MW) Vậy hệ thống phải cung cấp lượng công suất là:

PHT max = ∑Pyc max – PFL max = 242,55 – 144,58 =97,96 (MW)

b) Chế độ phụ tải cực tiểu

Ở chế độ cực tiểu cho nhà máy phát 70% công suất định mức cho 3 tổ máy Khi đó:

Chương 2: Cân bằng công suất Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

Tổng công suất yêu cầu của phụ tải (chưa tính đến công suất tự dùng):

∑Pyc min = ∑ Pptmin +∑ΔP+P=P= 166,32 + 166,32.5% = 174,64 (MW)

Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện là:

PND = 70%.n.Pdmf = 0,7.3.63 =132,3 (MW) Công suất phát lên lưới là:

PFLmin = PND - Ptd = 132,3 – 132,3.10% = 119,07 (MW) Vậy hệ thống phải cung cấp lượng công suất là:

c) Chế độ sự cố

Với giả thiết không xét đến sự cố xếp chồng thì sự cố nặng nề nhất là hỏng 1 tổ máy của nhà máy nhiệt điện, khi đó để đáp ứng nhu cầu của phụ tải ta phải cho nhà máy phát 100% công suất của 1 tổ máy còn lại.

PNDsc= 100%.(n-1).PdmF=100%.2.63=126 (MW) Tổng công suất yêu cầu trong chế độ sự cố một tổ máy nhà máy nhiệt điện là:

∑Pycsc = ∑ Pptmax +∑ΔP+P=P = 231 + 11,55 = 242,55 (MW) Công suất phát lên lưới là:

PFLsc = PND - Ptd = 126 – 126.10% = 113,4 (MW) Vậy hệ thống phải cung cấp lượng công suất là:

Công suất hệthống cung cấp(MW)

Số tổ máy đangphát % công suấtphát

7

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT3.1 Ðề xuất các phương án nối dây

Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn

và liên tục, nhưng vẫn đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt đuợc yêu cầu này nguời ta phải tìm

ra các phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được cácchỉ tiêu kỹ thuật

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Ðảm bảo an toàn cho nguời và thiết bị

- Ðảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Ðảm bảo chất luợng điện năng

- Ðảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

- Ðảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển

Như đã tính ở mục 1.1 :P =kt 160,65 (MW),P =td 16,06 (MW)

Tổng công suất các phụ tải đối với nhiệt điện là:

1 2 3 6

P =P +P +P +P = N 36+25+20+30=111 (MW)Lượng công suất do nhà máy cung cấp không đủ nên ta phải lấy thêm công suất từ hệthống

Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ tảilân cận nó là 1,2,3,6; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phụ tải là 4,5,7 Nhàmáy nhiệt điện được chia thành 2 nhóm, phía hệ thống được chia thành 2 nhóm Cụ thể:

- Nhóm 1 gồm: Hệ thống, nhà máy nhiệt điện

- Nhóm 2 gồm: Hệ thống điện, phụ tải 7, phụ tải 4, phụ tải 5

- Nhóm 3 gồm: Nhà máy nhiệt điện, phụ tải 2, phụ tải 3

- Nhóm 4 gồm: Nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1, phụ tải 6

Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm, nhượcđiểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụtải

Mạng điện hình tia:

-Ưu điểm: + Sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và bảo vệ role đơn giản.

+ Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có

-Nhược điểm: + Độ tin cậy cung cấp điện thấp.

+ Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém

Mạng điện liên thông:

-Ưu điểm: +Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì thi công cùng trên một đường dây.

+ Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn so với hình tia

- Nhược điểm: + Tiết diện dây dẫn lớn.

+ Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao

Mạng điện mạch vòng:

-Ưu điểm: + Độ tin cậy cung cấp điện cao.

- Nhược điểm: + Giá thành xây dựng lớn.

60km

ND

3

2 36,1km 36,1km

Hình 3: Phương án nối dây của nhóm 3

3.1.4 Nhóm 4

9

Hình 4: Phương án nối dây của nhóm 4

3.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải,khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tảivới nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấpđiện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suấttrên mỗi đường dây trong mạng điện

Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật củamạng điện Nếu điện áp lớn thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xá sứ cáchđiện phải lớn Ngược lại, nếu điện áp thấp thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ nhưng chíphí cho dây dẫn sẽ cao hơn Tùy thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dàiđường dây tải điện mà chọn điện áp vận hành sao cho thích hợp nhất Trong khi tính toánthông thường, trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suấttruyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ cần phải được thựchiện với một cấp điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau (1):

Tính điện áp định mức trên đường dây HT-NĐ

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây HT-NĐ được xác định:

kt td N N

PND HT =P -P -P -ΔP+P=P (3.2)Trong đó:

- Pkt : tổng công suất phát kinh tế của nhà máy điện;

- Ptd : công suất tự dùng của nhà máy điện;

- PN : tổng công suất tác dụng của tất cả các phụ tải với nhà máy nhiệt điện

Như đã tính ở mục 2.1 : P =kt 160,65 (MW),P =td 16,06 (MW)

Tổng công suất các phụ tải đối với nhiệt điện là:

ND-HT=PND-HT tag ND=

Dòng công suất truyền tải trên đường dây ND-HT:

+ ND-HT ND-HT ND-HT

.

S =P jQ = 28,03+j.19,57 (MVA)Điện áp tính toán trên đường dây ND-HT:

ND-HT

28,03

U =4,34 60+16 =73,18 (kV)

2

Do đó chọn ta chọn điện áp truyền tải định mức nhóm 1 là 110kV

Bảng 3- : Bảng tính toán điện áp của nhóm 1

Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của phương án 2.a là 110kV

Bảng 3- : Bảng tính toán điện áp của phương án 2.a

4 7

4 4

.

Điện áp nhánh HT-5 tính tương tự như phương án a

Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của phương án 2.b là 110kV

Bảng 3- : Bảng tính toán điện áp của phương án 2.b

Như vậy công suất chạy trên đoạn đường HT-4 như sau:

4

31,6 31,6 28,3 =31,93 14,56+j (MVA)

Nên nút 4 là điểm phân công suất chung

Điện áp tính toán trên đoạn HT-4:

Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của phương án 2.c là 110kV

Bảng 3- : Bảng tính toán điện áp của phương án 2.c

Do đó điện áp định truyền tải định mức của nhóm 2 là 110kV

Tính toán tương tự như trên ta được các nhóm còn lại như sau:

Do đó điện áp định truyền tải định mức của nhóm 4 là 110kV

Như vậy ta chọn được điện áp cho lưới điện là 110 kV

13

3.3 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trong mạng điện

1.1 Chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV đuợc thực hiện chủ yếu bằng các đuờng dây trên không Cácdây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặttrên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đuờng dây chạy qua Ðối vớicác đuờng dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m(Dtb= 5 m)

Trong thực tế, có điện áp truyền tải đến 220kV, người ta thường chọn tiết diện dâydẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện:

max kt

I F=

lvmax

P +QS

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

Ðối với đuờng dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thế cầnphải có tiết diện F 70mm 2

Ðể đảm bảo cho đuờng dây vận hành bình thuờng trong các chế độ sau sự cố, cầnphải có các điều kiện:

+I lvmax I k k cp 1 2

+I sc I k k cp 1 2

Trong đó:

cp

I : dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

Imax: dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên đường dây ở chế độ làm việc bìnhthường

Isc: dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên đường dây ở chế độ sự cố Ta xéttrường hợp sự cố một mạch đường dây lộ kép, còn với mạch vòng thì ta phảixét đến sự cố xảy ra trên các nhánh và sự cố một tổ máy có công suất lớn nhất(không xét sự cố xếp chồng)

k2: Hệ số xét sự đặt gần nhau của các dây dẫn, k2 = 1

k1: Hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ

1

bt

cp xq bt

3.3.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được tính:

Tổn thất điện áp phải thoản mãn điều kiện:

Lúc bình thường: ΔP+P=U bt max % U btcp% 15% 

Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây:

Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-HT:

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-HT khi phụ tải cực đại:

Q(MVAr) (A)Imax (mmFtt2)

Loạidây

Bảng 3- : Thông số các dây dẫn của nhóm 1

15

Đường

dây Loại dây

l(km)

Áp dụng công thức 3.5 ta có bảng tổn thất điện áp trên đường dây nhóm 1

Bảng 3- : Tổn thất điện áp trên đường dây nhóm 1

Đường

dây Loại dây

P(MW) (MVAr)Q (Ω)R (Ω)X ΔP+P=U(%)i bt ΔP+P=U( %)i sc-1

Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép

Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây, trongcác chế độ sau sự cố Đối với đường dây liên kết NĐ-HT, sự cố có thể xảy ra hai trườnghợp sau:

 Sự cố một mạch trên đường dây;

 Sự cố một tổ máy phát điện

+ Nếu sự cố một mạch của đường dây thì dòng điện còn lại bằng:

1sc NF-HT

I =2.I =2.89,72=179,44 (A) < k1.k2.Icp =0,88.1.265 = 233 (A) => thỏa mãn

+ Nếu sự cố một tổ máy phát điện, các tổ còn lại phát đủ 100% công suất Công suất chạytrên đường dây HT-NĐ là:

Tính toán tương tự phương án 1 ta có:

Bảng 3- : Tiết diện các dây dẫn của phương án 2a

Q(MVAr) (Ω)R (Ω)X ΔP+P=U(%)i bt ΔP+P=U( %)i sc-1

Tính toán tương tự trên ta có các bảng sau:

Bảng 3- : Tiết diện các dây dẫn của phương án 2b

Đường

dây

P(MW) (MVAr)Q (A)Imax (mmFtt2)

Loạidây

17

Và phụ tải 4 là điểm phân công suất

Dòng điện chạy trên đường dây HT-4:

N-4 N-4

4

184,18

( ) 167,

, 1 441

N N

Vậy ta chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-150 cho đường dây HT-4

Tương tự ta chọn được dây AC-150 cho đường dây HT-7 và AC-70 cho đường dây 7-4

Ta kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép khi sự cố Ta chỉ cần xét sự cố đứt đường dâyHT-4 (vì trường hợp này đoạn đường dây 7-4 sẽ có dòng lớn hơn) Khi đó sơ đồ có dạngmạch liên thông HT-7-4 Ta tính toán tương tự như trên có kết quả sau

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-7 khi phụ tải cực đại:

Như vậy ta thấy các dây đã chọn ở trên thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép khi có sự

cố đứt 1 dây xảy ra

Tính toán tương tự ta có các bảng sau:

Bảng 3- : Tiết diện các dây dẫn của phương án 2c

Đường

dây

P(MW) (MVAr)Q (A)Imax (mmFtt2)

Loạidây

Tổn thất điện áp trong mạng điện:

Khi tính điểm phân công suất, do ta giả thiết tiết diện dây giống nhau nên tổn thấtđiện áp lớn nhất sẽ được tính từ nguồn đến điểm phân công suất Tuy nhiên do ta chọn tiếtdiện dây khác nhau cho mạch HT-4 và HT-7 nên ta sẽ tính tổn thất điện áp trong từngnhánh, so sánh và lấy tổn thất điện áp lớn hơn

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp khi sự cố:

Ta xét 2 trường hợp sự cố là đứt đường dây HT-4 (sc1) và đứt đường dây HT-7 (sc2) khi

đó sơ đồ sẽ có dạng mạch liên thông Dòng công suất chạy trong các nhánh sẽ như bảngsau:

Tính toán tương tự với sơ đồ liên thông ta có kết quả sau:

Bảng 3- : Tổn thất điện áp trên đường dây phương án 2cĐường

dây

Loại

dây

P(MW) (MVAr)Q (Ω)R (Ω)X ΔP+P=U(%)i bt ΔP+P=U( %)i sc-1 ΔP+P=U( %)i sc-2HT-4 AC-150 31,928 14,559 6,636 13,146 3,333 đứt 6,472HT-7 AC-150 30,072 13,713 6,636 13,146 3,139 6,472 đứt

19