Đồ án Tốt nghiệp về Mạng lưới điện Thiết kế mạng lưới điện

Vì vậy, cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thốngthiết kế làm việc bình thường trong các chế đ

LỜI NểI ĐẦU

Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnhvực hoạt động kinh tế và đời sống của con người Nhu cầu sử dụng điện ngày càngcao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cungcấp điện cho các hộ tiêu thụ

Cùng với sự phát triển công nghiệp hóa , hiện đại hóa của đất nước Côngnghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được

sử dụng rộng rãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân Ngày nay nền kinh tế nước tađang trên đà phát triển mạnh mẽ , đời sống không ngừng nâng cao, các khu đô thị , dân

cư cũng như các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều , do đã nhu cầu về điệnnăng tăng trưởng không ngừng

Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều của đất nước thì côngtác quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điệnnói riêng và cả nước nói chung

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện gióp sinh viên áp dụng được nhữngkiến thức đã học để thực hiện được những công việc đó Tuy là trên lý thuyết nhưngphần nào gióp cho sinh viên hiểu được hơn thực tế đồng thời có những khái niệm cơbản trong công việc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện và cũng là bước đầu tiên tậpduợt đÓ có những kinh nghiệm cho công việc sau này Việc thiết kế mạng lưới điệnphải đạt được những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa được vốn đầu tư trongphạm vi cho phÐp là vô cùng quan trọng đối với nền kinh tế của nước ta hiện nay

Đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điệnkhu vực gồm hai nguồn cung cấp và 9 phụ tải; Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán thiết

kế một đường dây trung áp và mét trạm biến áp treo có công suất và cấp điện áp chotrước

Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống

Điện, đặc biệt là thầy giáo TS Nguyễn Văn Đạm đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ

án này Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức cònhạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được các ýkiến đánh giá, chỉ bảo của các thầy cô giáo

Hà Nội, ngày 26 tháng 5 năm 2009.

Sinh viên thực hiện

Mẫn Tiến Kú

PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC

CHƯƠNG I: PHÂN TÝCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN

CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm củanguồn cung cấp điện và các phụ tải Trên cơ sở đó xác định công suất phát của cácnguồn cung cấp dự kiến các sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế – kĩ thuậtcao nhất

1.1 NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN

Trong hệ thống điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà máynhiệt điện

1 Hệ thống điện

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

110 kV của HT bằng 0,85 Vì vậy, cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để

có thể trao đổi công suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thốngthiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành Mặt khác, vì hệ thống cócông suất vô cùng lớn cho nên chọn HT là nót cân bằng công suất và nót cơ sở về điện

áp Ngoài ra, do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữcông suất trong nhà máy nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng

dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện

2 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy phát Mỗi máy phát có công suất địnhmức Pđm = 100 MW, cos = 0,85; Uđm = 10,5 kV Như vậy tổng công suất định mứccủa NĐ bằng 3 100 = 300 MW

Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất cảu các nhà máynhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30-40%) Đồng thời công suất tự dùng của NĐthường chiếm khoảng 6 đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện

Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P 70% Pđm ; khi phụ tải P < 30% Pđm , các máy phát ngừng làm việc

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

Pkt = 80% Pđm

Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tácdụng phát ra của NĐ bằng:

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và có

hệ số cos = 0,90 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5000h Các phụ tải đều cóyêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp củacác trạm hạ áp bằng 10 kV Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại

Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểucho trong bảng 1.2

B ng 1.2 ảng 1.2. Thông s c a các ph t i ố của các phụ tải ủa các phụ tải ụ tải ải

Hộ tiêu thụ Smax= Pmax + j Qmax

25,2 + j 12,2026,6 + j 12,8833,6 + j 16,2726,6 + j 12,88

35 + j 16,95

28 + j 13,5626,6 + j 12,88

21 + j 10,1726,6 + j 12,88

2829,5537,3329,5538,8931,1129,5523,3329,55

Tổng 356 + j 172,38

CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từcác nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng 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, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suấttrong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng công suất phát vàcông suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhấtđịnh của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đềquan trọng, 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 đạiđối với hệ thống điện thiết kế có dạng :

PNĐ + PHT = Ptt = m.∑Pmax + ∑∆P + Ptd + Pdt (1.1)

Trong đó :

PNĐ - tổng công suất do nhà máy điện phát ra

PNĐ = Pkt = 240 MW

PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1)

∑Pmax - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại

Từ bảng 1.2 ta có: ∑Pmax = 356 MW

∑∆P - tổng tổn thất trong mạng điện

Khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P = 5%∑Pmax = 0,05 356 =17,8 MW

Ptd - công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất

đặt của nhà máy:

Ptd = 10% Pđm = 0,1 300 = 30 MW

Pdt - công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy Pdt =

10%∑Pmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng với công suất địnhmức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn Bởi vì hệthống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống,nghĩa là Pdt = 0

Ptt - công suất tiêu thụ trong mạng điện

Theo công thức (1.1) ta tính được công suất tiêu thụ trong mạng điện: P

Ptt = 356 + 17,8 + 30 = 403,8 MW

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

PHT = Ptt - PNĐ = 403,8 - 240 = 163,8 MW

Nếu trong mạng thiết kế có 2 nhà máy điện, khi đó cần chọn một nhà máy điệnlàm nhiệm vụ cân bằng công suất trong HT, nhà máy điện còn lại sẽ phát công suấttheo dự kiến Trong thực tế thường chọn các nhà máy điện có công suất lớn và có khảnăng điều chỉnh nhanh chóng công suất tác dụng là nót cân bằng công suất, ví dụ cácnhà máy thủy điện, các nhà máy nhiệt điện tuabin khí, … Để thuận tiện khi tính, nót cơ

sở về điện áp thường được chọn trùng với nót cân bằng công suất

2.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi có sự cân bằnggiữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏikhông những chỉ đối với công suất tác dụng, mà cả đối với 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 sự thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suấtphản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽtăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm Vì vậy

để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện 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 điện thiết kế có dạng:Q

QF + QHT = Qtt = m∑Qmax + ∑∆QL - ∑Qc + ∑∆Qb + Qtd + Qdt (1.2)

Trong đó:

m = 1

QF - tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra

QHT - công suất phản kháng do HT cung cấp

Qtt - tổng công suất phản kháng tiêu thụ

∑∆QL - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dâytrong mạng điện

∑Qc - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khitính toán sơ bộ lấy ∑QL = ∑Qc

∑∆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

Qdt - công suất phản kháng dự trữ trong HT, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng15% tổng công suất phản kháng bên phải phương trình (1.2)

Đối với mạng thiết kế, công suất Pdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0

Nh vậy, tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:

CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ

NHẤT

3.1 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG 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 cậycung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện

và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tảimới

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sửdụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồncung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn dùa trên

cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó Không cần dự kiến quá nhiềuphương án Sau khi phân tích tương đối cẩn thận có thể dự kiến 4 đến 5 phương án hợp

lý nhất Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản Các sơ đồ phức tạp hơn đượcchọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản ko thỏa mãn những yêu cầu về kinh tế -

sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng

Đối với hộ tiêu thụ loại II, trong nhiều trường hợp được cung cấp bằng đườngdây hai mạch hoặc bằng hai đường dây riêng biệt Nhưng nói chung cho phép cungcấp điện cho các hộ loại II bằng đường dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sữachữa sự cố các đường dây trên không rất ngắn

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải,còng nh vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến nh ở hình vẽ sau :

4 3

NĐ

5

PH¦¥NG ¸N II

5 NĐ

4

5 NĐ

3

PH¦¥NG ¸N IV

5 NĐ

3

PH¦¥NG ¸N V

Để tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trước hết cần chọn điện áp định mức của mạng điện, chọn tiết diện các dây dẫn, tính các chỉ tiêu chất lượng của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của các phương án so sánh

4 3

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế – kỹthuật, còng nh các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.

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

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cungcấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của côngsuất trên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt củamạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Trong khi tính toán, thông thường,trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn.Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấpđiện áp định mức

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

Uđm = 4,34 , kV (1.3)

Trong đó:

l - khoảng cách truyền tải,km

P - công suất truyền tải trên đường dây, MW

Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ-5-HT

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dậy NĐ-5 được xác định như sau :

PN5 = Pkt - Ptd – PN - ∆PN (1.4) Trong đó :

Pkt – tổng công suất phát kinh tế của NĐ

Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy điện

PN – tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ

Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-5 có thể tính gần đúng

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng

109,31112,24100,93112,0368,10110,31125,13111,65114,69111,65

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), đồng thời các dây dẫn thườngđược đặt trên các cột bêtông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua.Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các phabằng 5m (Dtb = 5m).

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độkinh tế của dòng điện, nghĩa là:

F = (1.5)

Trong đó:

Imax – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;

Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Với dây AC và Tmax = 5000h thì Jkt =1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác địnhtheo công thức:

Imax = 103 , A (1.6)

Trong đó:

n – số mạch của đường dây (đường dây 1 mạch n = 1, đường dây 2 mạch n =2)

Uđm - điện áp định mức của mạng điện, kV

Smax – công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Dùa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiếtdiện 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 sự cố

Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõithép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện vềvầng 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:

Isc ≤ Icp (1.7)

Trong đó:

Isc – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

Icp – dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

Khi tính tiết diện các dây dẫn sử dụng các dòng công suất ở bảng 1.3

a Chọn tiét diện các dây dẫn của đường dây NĐ-5.

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng:

- Ngõng 1 mạch trên đường dây

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-5 bằng:

I2sc = 103= 24,09 A

Các kết quả tính cho thấy rằng:

I2sc < Icp

b Tính tiết diện đường dây HT-5

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng :

c Tính tiết diện của đường dây NĐ-3

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

Sau khi chọn các tiết diện dây tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị củađường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồthay thế hình π của các đường dây theo công thức sau:

R = r0.l ; X = x0.l ; = n.b0.l (1.8)

trong đó n là số mạch đường dây Đối với đường dây 2 mạch thì n=2

Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tù nh đối vớiđường dây NĐ-1

Kết quả tính các thông số của các đường trong mạng điện cho ở bảng 1.4

Bảng 1.4 Thông số của các đường dây trong mạng điện

3 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 Khithiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủcông suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đềduy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ởcác 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 điệnnăng theo các giá trị của tổn thất điện áp

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 các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấpđiện áp không vượt quá 10 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong cácchế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 20%, nghĩa là: ∆Umax bt % = 10 15%

∆Umax sc % = 15 20%

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

∆Umax bt % = 15 20%

∆Umax sc % = 20 25%

Đối với các tổn thất điện áp nh vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện

áp dưới tảI trong các trạm hạ áp

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xácđịnh theo công thức:

∆Ui bt = 100 (1.9)

Trong đó:

Pi , Qi - công suất chạy trên đường dây thứ i;

Ri , Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i

Khi tính tổn thất điện áp, các thông số trên được lấy từ bảng 1.4

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

∆Ui sc % = 2∆Ui bt %

Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-1:

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

B ng 1.5 ảng 1.2. Các giá tr t n th t i n áp trong m ng i n ị tổn thất điện áp trong mạng điện ổn thất điện áp trong mạng điện ất điện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện

9,329,0810,168,702,50

NĐ-5NĐ-3NĐ-4NĐ-6NĐ-7

3,435,964,024,584,02

6,8611,928,049,168,04

Từ các kết quả trong bảng 1.5 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất củamạng điện trong phương án I có giá trị:

4 3

NĐ

5

PH¦¥NG ¸N II

1 Chọn điện áp định mức của mạng điện

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-2 có giá trị:

SH-2 = S1 + S2 = (36 + j 17,43) + (38 + j 18,40)

B ng 1.6 ảng 1.2. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện ện áp trong mạng điện i n áp tính toán v i n áp à điện áp định mức của mạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điệnị tổn thất điện áp trong mạng điện nh m c c a m ng i n ức của mạng điện ủa các phụ tải ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện

Đường dây Công suất

truyền tải,

MVA

Chiều dài đường dây, km

Điện áp tính toán, kV

Điện áp định mức của mạng, kV

152,97110,88146,9499,0868,10110,31164,11123,46156,59114,00

110

2 Chọn tiết diện dây dẫn.

Kết quả tính toán các thông số của các đường dây trong mạng điện cho ở bảng 1.7

B ng 1.7 ảng 1.2. Thông s c a các ố của các phụ tải ủa các phụ tải điện áp trong mạng điệnường dây trong mạng điện ng dây trong m ng i n ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện Đường

3 Tính tổn thất điện áp trên đường dây.

Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-1-2 trong chế độ làm việc bình thường: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1 bằng:

= 6,56 %

Tổn thất điện áp trên đường dây 1-2 bằng:

Nh vậy, tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1-2 bằng:

∆UH-1-2 % = ∆UH-1 % + ∆U1-2 % = 6,56% + 3,34% = 9,90%

Tính tổn thất điện áp đường dây trong chế độ sau sự cố:

Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa

là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào

mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại

Đối với đường dây HT-1-2, khi ngừng một mạch trên đoạn HT-1 sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 1-2 Khi ngừng một mạch trên đường dây HT-1, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

Kết quả tính toán tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng 1.8

B ng 1.8 ảng 1.2. T n th t i n áp trên các o n ổn thất điện áp trong mạng điện ất điện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điện ạng điện điện áp trong mạng điệnường dây trong mạng điện ng dây trong m ng i n ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện

13,126,6812,066,882,50

NĐ-5NĐ-4

4 - 3NĐ-7

7 - 6

3,436,103,886,393,93

6,8612,207,7612,787,86

Từ kết quả trong bảng 1.8 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độvận hành bình thường bằng:

∆Umax bt % = ∆UN-7 bt % + ∆U7-6 bt %

= 6,39 % + 3,93 % = 10,32 %

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

∆Umax sc % = ∆UN-7 sc % + ∆U7-6 bt %

4

5 NĐ

3

PH¦¥NG ¸N III

Kết quả tính toán của phương án III cho trong các bảng 1.9, 1.10, 1.11

B ng 1.9 ảng 1.2. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện ện áp trong mạng điện i n áp tính toán v i n áp à điện áp định mức của mạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điệnị tổn thất điện áp trong mạng điện nh m c c a m ng i n ức của mạng điện ủa các phụ tải ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện Đường dây Công suất

truyền tải,

MVA

Chiều dài đường dây, km

Điện áp tính toán, kV

Điện áp định mức của mạng, kV

109,31112,24146,9499,0868,10110,31164,11123,46114,69111,65

110

Bảng 1.10 Thông số của các đường dây trong mạng điện

B ng 1.11 ảng 1.2. T n th t i n áp trên các o n ổn thất điện áp trong mạng điện ất điện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điện ạng điện điện áp trong mạng điệnường dây trong mạng điện ng dây trong m ng i n ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện Đường

9,329,0812,066,882,50

NĐ-5NĐ-4

4 - 3NĐ-6NĐ-7

3,436,103,884,584,02

6,8612,207,769,168,04

Từ kết quả trong bảng 1.11 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độvận hành bình thường bằng:

∆Umax bt % = ∆UN-4 bt % + ∆U4-3 bt %

= 6,10 % + 3,88 % = 9,98 %

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

∆Umax sc % = ∆UN-4 sc % + ∆U4-3 bt %

4

5 NĐ

3

Kết quả tính toán của phương án IV cho trong các bảng 1.12, 1.13, 1.14

B ng 1.12 ảng 1.2. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện ện áp trong mạng điện i n áp tính toán v i n áp à điện áp định mức của mạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện điện áp trong mạng điệnị tổn thất điện áp trong mạng điện nh m c c a m ng i n ức của mạng điện ủa các phụ tải ạng điện điện áp trong mạng điện ện áp trong mạng điện Đường dây Công suất

truyền tải,

MVA

Chiều dài đường dây, km

Điện áp tính toán, kV

Điện áp định mức của mạng, kV

152,97110,88146,9499,0868,10110,31164,11123,46114,69111,65

110

Bảng 1.13 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Bảng 1.14 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện

13,126,6812,066,882,50

NĐ-5NĐ-4

4 - 3NĐ-6NĐ-7

3,436,103,884,584,02

6,8612,207,769,168,04

Từ kết quả trong bảng 1.14 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độvận hành bình thường bằng:

∆Umax bt % = ∆UN-4 bt % + ∆U4-3 bt %

= 6,10 % + 3,88 % = 9,98 %

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

∆Umax sc % = ∆UH-1 sc % + ∆U1-2 bt %

4

5 NĐ

3

PH¦¥NG ¸N V

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-1-2-NĐ.

Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn đường dây nh ở hình 1.7

Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạng điện đồng nhất và tất

cả các đoạn đường dây đều có cùng 1 tiết diện Nh vậy dòng công suất chạy trên NĐ-4

Kết quả tính toán điện áp ở phương án này cho ở bảng 1.15

Bảng 1.15 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Đường dây Công suất

truyền tải,

MVA

Chiều dài đường dây, km

Điện áp tính toán, kV

Điện áp định mức của mạng, kV

40 + j 19,37

38 + j 18,40

58,3160,8360,8358,3150,9941,2363,2553,8541,2358,3153,85

109,31112,24100,93112,0368,10110,31117,36119,7951,58114,69111,65

110

Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-1-2-NĐ.

Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-4 bằng:

Kiểm tra dây dẫn khi sự cố:

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 4-3 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-3 Nh vậy :

Bảng 1.16 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét:

Bởi trong mạch vòng này chỉ có một điểm phân chia công suất là nót 3,

dã đó nót này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớnnhất trong mạch vòng bằng:

∆Umax % = ∆UNĐ-3

Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, đối với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiểm

nhất xãy ra khi ngừng đoạn NĐ-4 Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất

bằng:

∆Umax sc % = 14,33 % + 6,96 % = 21,29 %

Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong chế độ vận hànhbình thường và sau sự cố cho trong bảng 1.17

Bảng 1.17 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện

9,329,0810,168,702,506,86

NĐ-3NĐ-4

4 - 3NĐ-6NĐ-7

6,966,281,154,584,02

14,33*12,20*8,80*9,168,04

* Các giá trị điện áp trong các chế độ sự cố đã xét

Từ các kết quả ở bảng 1.17 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp cực đại trong chế độvận hành bình thường bằng:

∆Umax bt % = ∆UNĐ-3 bt % = 6,96 %

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

∆Umax sc % = ∆UNĐ-3 sc % + ∆U3-4 bt %

atc - hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (atc = 0,125)

avhđ - hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện

(avhđ = 0,04)

Kđ - tổng các vốn đầu tư về đường dây ;

∆A - tổng tổn thất điện năng hàng năm ;

c - giá 1 kWh điện năng tổn thất (c = 500 đ/kWh)

Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột, tổng vốn đầu

tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau :

Kđ = ∑1,6.k0i.li (1.10)

trong đó :

koi - giá thành 1 km đường dây một mạch, đ/km ;

li - chiều dài đường dây thứ i, km

Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức:

∆A = ∑∆Pimax τ (1.11)

trong đó:

∆Pimax- tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại

τ – thời gian tổn thất công suất cực đại

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

∑∆Pimax = Ri (1.12)

trong đó:

Pi max, Qi max - công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây thứ i

trong chế độ phụ tải cực đại

Ri - điện trở tác dụng đường dây thứ i;

Uđm - điện áp định mức của mạng điện

Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức :

τ = (0,124 + Tmax.10-4)2 8760 (1.13)

trong đó Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

Bây giê tiến hành tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh

1.2.1 Phương án I

1 Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo các số liệu ở bảng1.4

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây HT-1 :

Tính tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự

Kết quả tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp ởbảng 1.19.

2 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện

Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép

(cột kim loại) Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây HT-1 được xác định như sau :

Kết quả tính vốn đầu tư xây dùng các đường dây cho trong bảng 1.39

Bảng 1.19 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương

9,628,2113,997,8711,735,578,547,277,877,27

3638303812,237,848384038

17,4318,40145318,400,7723,4423,4418,4019,3718,40

1,2721,1861,2851,1590,1450,9112,0141,0711,2851,071

283354208354208354354354354354

26402,76834454,11220244,22433026,78416969,47223352,67235824,80030500,64033026,78430500,640

Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:

Các kết quả tính tổn thất công suất và vốn đầu tư của phương án này cho ở bảng 1.20

Bảng 1.20 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của

9,628,214,969,4811,735,573,505,577,877,27

3638683012,237,886484038

17,4318,4032,9314,530,7723,4441,6423,2419,3718,40

1,2721,2092,3400,8710,1450,9112,6411,3091,2851,071

283354441208208354500354354354

26402,76834454,11241143,53613721,34416969,47223352,67243080,00023352,67233026,78430500,640

Các kết quả tính toán ở phương án này cho ở bảng 1.21

Bảng 1.21 Tổn thất công suất và vốn đầu tư của phương án IV

4,966,044,969,4811,735,573,505,577,877,27

7438683012,237,886484038

35,8318,4032,9314,530,7723,4441,6423,2419,3718,40

2,7710,8902,3400,8710,1450,9112,6411,3091,2851,071

441354441208208354500354354354

41143,53625329,40841143,53613721,34416969,47223352,67243080,00023352,67233026,78430500,640

Các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của cả 3 phương án so sánh được tổng hợp trongbảng 1.22

B ng 1.22 ảng 1.2. T ng h p các ch tiêu kinh t k thu t c a các ph ổn thất điện áp trong mạng điện ợp các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của các phương án so ỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của các phương án so ế – kỹ thuật của các phương án so – kỹ thuật của các phương án so ỹ thuật của các phương án so ật của các phương án so ủa các phụ tải ương án so ng án so

CHƯƠNG IV: CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM, SƠ ĐỒ CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ

HỆ THỐNG ĐIỆN

4.1 CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC

TRẠM TĂNG ÁP CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

Do nhà máy điện phát tất cả công suất vào mạng điện áp 110 kV (trừ công suất tựdùng), do đó nối các máy biến áp theo sơ đồ khối máy phát điện - máy biến áp Trongtrường hợp này công suất của mỗi máy biến áp được xác định theo công thức:

S ≥ Sđm ≥ = 117,64 MVA

trong đó Sđm là công suất định mức của mỗi máy phát điện

Chọn máy biến áp TDЦ – 125000/110 có các thông số cho trong bảng 1.23

Bảng 1.23 Các thông số của máy biến áp tăng áp

∆P0,kW

I0,

%

R,Ω

X,Ω

∆Q0,kVar

Khi chọn công suất của máy biến áp cần xét đến khả năng quá tải của máy biến

áp còn lại ở chế độ sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trongthời gian phụ tải cực đại Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm có n máy biến ápđược xác định theo công thức:

S ≥

trong đó:

Smax – phô tải cực đại của trạm

k – hệ số quá tảI của máy biến áp trong chế độ sau sự cố, k = 1,4

n – sè máy biến áp trong trạm

Đối với trạm có hai máy biến áp, công suất của mỗi máy biến áp bằng: