Thiết kế mạng lưới điện có Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa phương

Phương án 1 a- Sơ đồ nối dây b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và tadùng điện áp danh định củ

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1.1 Sơ đồ địa lý mạng điện

2 1

1

1.1.2 Nguồn điện

Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau:

 Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địaphương

 Nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải

 Hệ số công suất trên thanh góp (có giới hạn công suất phản kháng) cosnd 0,85

1.1.3 Phụ tải điện

Với giả thiết về phụ tải điện như sau:

 Công suất của phụ tải cỡ 30MW (khả năng tải của đường dây 110kV)

 Hệ số công suất của phụ tải 1,3,4,5,6 là 0,9 phụ tải 2 là 0,92

 Độ tin cậy cung cấp điện là có 5 hộ loại I và 1 hộ loại III

 Thời gian sử dụng công suất cực đại là Tmax 4900h

 Hệ số đồng thời m=1

 Điện áp danh định của lưới thứ cấp là 22kV

CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ, điều

đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tác dụng và côngsuất phản kháng ra với công suất tác dụng và công suất phản kháng tiêu thụ Nếu sự cân bằngtrên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện bị giảm, dẫn đến giảm chất lượng của các sảnphẩm hoặc có thể mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống

Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan tới tần số của dòng điện xoay chiều Tần sốtrong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống bị phá vỡ Giảmcông suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số và ngược lại Vì vậy tại mỗi thời điểm trong cácchế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằngtổng công suất của các 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 cực đại của hệ thống.phương trình cân bằng công suất tác dụng có dạng tổng quát sau:

  Pmd : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp, được lấybằng 5%  Ppt

md

5 ΔP=168=8,4P = 168=8,4

100

td

P

 : Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, ở đây Ptd =0

(do chỉ xét từ thanh góp cao áp của nhà máy điện hay trạm biến áp địa phương)

Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng

1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất phản kháng Vì vậy tronggiai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện hay các mạng điện của các vùng riêng biệt cầnphải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng của lưới điện

Cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế được tiếng hành chung đối với cả hệ thống

Cân bằng công suất phản kháng được tiến hành đối với chế độ cực đại của hệ thống điện và phương trình cân bằng trong trường hợp này có dạng:

 : tổn thất công suất phản kháng của các máy biến áp

C

Q : công suất phản kháng sinh ra bởi dung dẫn đường dây cao ápL

Q

 : tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây

(với giả thiết Qtd 0,Qdt 0)

Kiểm tra biểu thức trên ta có:

nd nd nd

Q =tg P

  (Ví cosnd=0,85 tgnd=0,6197)

ndQ

Ta thấy Qyc < Qnd nên chúng ta không phải tiến hành bù sơ bộ.

1.4 CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.4.1 Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải

Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là:

Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Bảng 1.2

1.4.2 Bảng thông số của các phụ tải điện

Như vậy ta có bảng các thông số của các phụ tải thiết như sau:

1.4.3 Các lựa chọn kỹ thuật ban đầu

- Truyền tải điện xoay chiều AC

- Dùng đường dây trên không dây dẫn trần

- Dùng dây nhôm lõi thép AC

- Dùng cột bê tông cốt thép với hệ số vận hành đường dây avhd 0, 04

Ký hiệu dây dẫn AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240

Bảng 1.4Giá thành đường dây trên không một mạch điện áp 110kV ( 6

10 đ/km)

Ghi chú: Giá thành đường dây hai mạch bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch

- Giá thành trạm biến áp truyền tải có một máy biến áp điện áp 110/10 kV với hệ số vận hành cácthiết bị trong trạm biến áp avh=0,10

Giá thành, 9

Bảng 1.5Ghi chú: Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy biến áp

CHƯƠNG III

5

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ KINH TẾ – KỸ THUẬT

A ĐẶT VẤN ĐỀ

Nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cungcấp điện được kinh tế và đảm bảo độ tin cậy Do vậy phải tìm ra được một phương ánphù hợp sao cho với phương án đó đảm bảo về mặt kỹ thuật và có tính kinh tế cao

B DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CHO MẠNG ĐIỆN - TÍNH TOÁN SƠ BỘ

VỀ KỸ THUẬT

1 Các phương án dự kiến đi dây

Để thoả mãn mục đích là thiết kế mạng điện phải tối ưu thì việc đầu tiên cần làm

đó là vạch ra các phương án nối dây Để lập được các phương án nối dây ta dựa trên các nguyên tắc sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Dựa vào sơ đồ vị trí mặt bằng

Do có những yêu cầu trên nên ta có:

- Các phụ tải 1, 2, 3, 4, 5 là hộ loại I nên phải được cung cấp bằng đường dây haimạch hoặc mạng kín, phụ tải 6 là phụ tải loại 3 nên được cấp điện bằng đường dây mạchđơn

- Từ sự phân tích trên ta có các phương án nối mạng

Phương án1:

1

Phương án 4:

Phương án 5:

Để việc tính toán đơn giản ta tính các đoạn li là các đoạn trực tiếp từ nguồn đếnphụ tải (mạng hình tia) và ta có kết quả như sau:

Đoạn đường dây Chiều dài (km) P i (MW) U i (kV)

- Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha ta lấy: Dtb = 5m

- Loại dây AC kết hợp với thời gian sử dụng công suất max: Tmax = 4900h

Tra bảng ta có: Jkt = 1,1 (A/mm2)

3.1 Phương án 1

a- Sơ đồ nối dây

b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và tadùng điện áp danh định của mạng để tính toán Như vậy dòng công suất truyền tải trêncác đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối vớiđường dây đó

Sau khi tính toán ta có kết quả như sau:

Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA)

c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố

- Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây ta

sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thứcsau:

Đối với đường dây một mạch:

) A ( 10 V 3

S

dd

ln i ln

Đối với đường dây hai mạch:

) A ( 10 V 3 2

S

dd

ln i ln

I

KT

ln i

- Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftcgần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai)

- Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu

đã cho trong sổ tay

- Sự cố nguy hiểm:

Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạngkín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùngđứt hai đường dây một lúc)

Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây.Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường

11

V 3 2.

.V 3

d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang

- Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiếtdiện lớn hơn hoặc bằng 70mm2 Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là110kV Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể

- Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũngthoả mãn các điều kiện về độ bền cơ

e- Thông số các đường dây

Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng tatìm được các thông số đường dây

Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số củađường dây bằng công thức:

Đường dây một mạch:

Ri = r0.li ()

Xi = x0.li ()Đường dây hai mạch:

) ( 2

.lx

Loạidây

F(mm2)

R0(W/km)

X0(W/km)

Li(km)

Ri(W)

Xi(W)

.XQ.RP

%ΔP=168=8,4U 2

dd

i i i i i

Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc

Uisc% = 2Uibt% (2.9)

Tính cho phương án 1:

Ta tính Uibt%; Uisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau:

Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i Uibt% Uisc%

13

a- Sơ đồ nối dây

b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và tadùng điện áp danh định của mạng để tính toán Như vậy dòng công suất truyền tải trêncác đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối vớiđường dây đó

Sau khi tính toán ta có kết quả như sau:

Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) Uđm (kV)

N - 3 30 16,13 33,33 100,01

c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố

- Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thứcsau:

Đối với đường dây một mạch:

) A ( 10 V 3

S

dd

ln i ln

Đối với đường dây hai mạch:

) A ( 10 V 3 2

S

dd

ln i ln

I

KT

ln i

- Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftcgần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai)

- Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu

đã cho trong sổ tay

- Sự cố nguy hiểm:

Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạngkín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùngđứt hai đường dây một lúc)

Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây.Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường

Dòng sự cố:

Isc = 2Ibt (2.5)

15

Với đường dây 2 mạch:

d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang

- Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiếtdiện lớn hơn hoặc bằng 70mm2 Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là110kV Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể

- Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũngthoả mãn các điều kiện về độ bền cơ

e- Thông số các đường dây

Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng tatìm được các thông số đường dây

Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số củađường dây bằng công thức:

Đường dây một mạch:

Ri = r0.li ()

Xi = x0.li ()Đường dây hai mạch:

) ( 2

Loạidây

F(mm2)

R0(W/Km)

X0(W/Km)

Li(Km)

Ri(W)

Xi(W)

.XQ.RP

%ΔP=168=8,4U 2

dd

i i i i i

Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc

Uisc% = 2Uibt% (2.9)Tính cho phương án 2:

Ta tính Uibt%; Uisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau:

Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i Uibt% Uisc%

17

a- Sơ đồ nối dây

b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và tadùng điện áp danh định của mạng để tính toán Như vậy dòng công suất truyền tải trêncác đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối vớiđường dây đó

Sau khi tính toán ta có kết quả như sau:

Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) Uđm (kV)

c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố

- Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thứcsau:

Đối với đường dây một mạch:

) A ( 10 V 3

S

dd

ln i ln

Đối với đường dây hai mạch:

) A ( 10 V 3 2

S

dd

ln i ln

I

KT

ln i

- Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftcgần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai)

- Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu

đã cho trong sổ tay

- Sự cố nguy hiểm:

Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạngkín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùngđứt hai đường dây một lúc)

19

Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây.Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường.

d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang

- Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiếtdiện lớn hơn hoặc bằng 70mm2 Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là110kV Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể

- Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũngthoả mãn các điều kiện về độ bền cơ

e- Thông số các đường dây

Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng tatìm được các thông số đường dây

Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số củađường dây bằng công thức:

Đường dây một mạch:

Ri = r0.li ()

Xi = x0.li ()Đường dây hai mạch:

) ( 2

Loạidây

F(mm2)

R0(W/Km)

X0(W/Km)

Li(Km)

Ri(W)

Xi(W)

.XQ.RP

%ΔP=168=8,4U 2

dd

i i i i i

Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc

Uisc% = 2Uibt% (2.9)Tính cho phương án 4:

Ta tính Uibt%; Uisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau:

Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i Uibt% Uisc%

21

a- Sơ đồ nối dây

b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và tadùng điện áp danh định của mạng để tính toán Như vậy dòng công suất truyền tải trêncác đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối vớiđường dây đó

Sau khi tính toán ta có kết quả như sau:

Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) Uđm (kV)

N - 3 30 16,13 33,33 100,01

c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố

- Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây

ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thứcsau:

Đối với đường dây một mạch:

) A ( 10 V 3

S

dd

ln i ln

Đối với đường dây hai mạch:

) A ( 10 V 3 2

S

dd

ln i ln

I

KT

ln i

- Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftcgần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai)

- Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu

đã cho trong sổ tay

- Sự cố nguy hiểm:

Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạngkín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùngđứt hai đường dây một lúc)

Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây.Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường

Dòng sự cố:

Isc = 2Ibt (2.5)

23

Với đường dây 2 mạch:

d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang

- Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiếtdiện lớn hơn hoặc bằng 70mm2 Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là110kV Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể

- Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũngthoả mãn các điều kiện về độ bền cơ

e- Thông số các đường dây

Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng tatìm được các thông số đường dây

Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số củađường dây bằng công thức:

Đường dây một mạch:

Ri = r0.li ()

Xi = x0.li ()Đường dây hai mạch:

) ( 2

l.

r

) ( 2

Loạidây

F(mm2)

R0(W/Km)

X0(W/Km)

Li(Km)

Ri(W)

Xi(W)

.XQ.RP

%ΔP=168=8,4U 2

dd

i i i i i

Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc

Uisc% = 2Uibt% (2.9)Tính cho phương án 4:

Ta tính Uibt%; Uisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau:

Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i Uibt% Uisc%

b- Phân bố dòng công suất trên các đoạn đường dây

4 ND-4 4-3 3 ND-3 ND-4

ND-4 4-3 ND-3

S (l l ) S lS