Thiết kế mạng điện khu vực có 2 nguồn cung cấp và 9 phụ tải, nguồn 1 nhà máy nhiệt điện I gồm 4 tổ máy Pđm mỗi tổ máy 52MW, Uddm = 10,5kV, nguồn 2 nhà máy nhiệt điện II gồm 3 tổ máy Pđm mỗi tổ máy 50MW

 Chương 1  CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN1.1.PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấpcho 9 phụ tải.. Trong 9 phụ tải của mạng điệnđều là

 Chương 1  CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.1.PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấpcho 9 phụ tải Nhà máy nhiệt điện I gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có côngsuất định mức là 52MW, công suất đặt: PĐNĐ=4.50 = 200 MW Hệ số côngsuất Cosử = 0,85 điện áp phát định mức là Uđm=10,5 KV

Nhà máy nhiệt điện II gồm 3 tổ máy mỗi tổ máy có công suất địnhmức là PFđm=50MW, công suất đặt là PĐNĐ=3.50 = 150MW Hệ số côngsuất Cosử=0,85 điện áp phát định mức là 10,5 KV

Hai nhà máy đặt cách nhau 185 Km theo đường thẳng

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%)thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưngđiều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra

có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trongmạng điện

Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày,nên muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xungquanh nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phong nóng

Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tínhkinh tế khi nó vận hành với (80 - 85%Pđm) Trong 9 phụ tải của mạng điệnđều là hộ loại 1, các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điềukiện thuận lợi cho việc vạch các phương án nối dây, kết hợp với việccung cấp điện cho phụ tải nố liền giữa hai nhà máy

Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đếntính chất của các phụ tải, tạo ra phương thức cung cấp điện đáp ứng yêucầu của các hộ phụ tải.

Trong điạ bàn ta thiết kế mạng điện, căn cứ vào vị trí đặt của 2 nhàmáy nhiệt điện cũng như vị trí đặt của phụ tải ta thấy rằng:

- Các phụ tải ở gần nhà máy nhiệt điện nào có xu hướng nối trựctiếp với nhà máy, phụ tải ở xa có thể nối liên thông từ phụ tảikhác đến

- Phụ tải số 3 nằm giữa hai nhà máy nên đường dây liên lạc giữahai nhà máy nhiệt điện có thể thông qua phụ tải này, do nhàmáy I cung

1.2.CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT

1.2.1.Kết cấu lưới : Các phụ tải được cấp điệnbằng hại đường dây song

song từ hai thanh cái độc lập của nhà máy, hoặc trạm trung gian, hoặcbằng hai đường dây mạch vòng kín từ trạm trung gian và phụ tải khácsang, qua máy cắt tổng, máy cắt liên lạc, máy cắt đường dây

Đường dây liên lạc giữa hai nhà máy thiết kế bằng hai đường songsong, cấp điện cho phụ tải số 3 nằm giữa hai nhà máy

Chọn loại đường dây đi trên không (ĐDK) Dây dẫn loại AC để tạo

độ bền cơ học và cột bê tông li tâm cốt thép, xà, sứ do việt nam sản xuất.1.2.2.Kết cấu trạm biến áp :

Để đảm bảo cấp điện liên tục các trạm trung gian cấp điện cho phụtải đều dùng hai máy biến áp, thanh cái độc lập qua máy cắt liên lạc

Máy cắt sử dụng loại cùng cấp điện áp do nước ngoài sản xuất.1.3.LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CHO MẠNG ĐIỆN

Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rấtquan trọng, nó ảnh hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạngđiện

Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần chuyền tải và độ dài tải điện mà

ta chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất

Nên công suất chuyên tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớnlợi hơn, vì rằng giảm được đáng kể lượng công suất tổn thất trên đườngdây và trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng vàchi phí cho cách điện đường dây và máy biến áp cũng tăng Do vậy tacần cân nhắc kỹ lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất chomạng điện.

ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo côngthức kinh nghiệm của Still (Mỹ) sau :

U = 4,34 L 16.P

- P là công suất đường dây cần chuyền tải (MW)

- L là khoảng cách cần chuyền tải công suất

- U là điện áp định mức vận hành (KV)

Ta tính toán điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọnđiện áp chuyên tải chung cho toàn mạng Chọn cấp điện áp định mứccủa lưới điện tính cho từng nhánh, tính từ nhà máy điện gần nhất đến núttải

K t qu cho b i b ng sau: ết quả cho bởi bảng sau: ả cho bởi bảng sau: ởi bảng sau: ả cho bởi bảng sau:

Tuyến

đường dây

Chiều dài L (Km)

Công suất P (MW)

Điện áp tính toán (Kv)

Điện áp chọn (Kv)

 Chương 2  CÂN BĂNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TÍNH BÙ CƯỠNG BỨC CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

2.1.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấpđiện cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về côngsuất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thờiđiểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồncông suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máybiến áp

Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủcông suất tác dụng và công suất phản kháng không Từ đó sinh raphương thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cungcấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng

Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đườngdây và máy biến áp là không đổi Nó được tính theo % công suất của phụtải cực đại

Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễnbằng công thức sau:

- PPT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải

2.2.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau:

- QL: Là tổng tổn thất CSPK trên cảm kháng của đường dây

- QC : Là tổng CSPK do dung dẫn của đường dây sinh ra Trong khitính sơ bộ ta lấy : QL = QC Vì Vậy :

QL - QC = 0

- QBA: Là tổng tổn thất CSPK trên các MBA

- QTD: Là tổng CSPK tự dùng của NMĐ

- QDT: Là tổng CSPK dự trữ cho mạng, có thể lấy bằng công suấtphản kháng của một tổ máy phát lớn nhất.

Qb = QF - (mQPT + QL - QC + QBA + QTD + QDT)

= 217-(152,446 + 22,867 + 18,743 +30,985)

= -8,041 MVAr < 0Thấy rằng 2 nhà máy có đủ khả năng cung cấp công suất phảnkháng cho phụ tải nên không cần bù sơ bộ

 Chương 3  THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN

3.1.DỰ KIẾN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN

Để đảm bảo việc cấp điện cho phụ tải được an toàn, và ổn định ta

dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện trong các điều kiệnlàm việc khác nhau Cụ thể được xét như sau:

3.1.1.Chế độ phụ tải cực đại :

Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện, nhà máy II có công suất nhỏhơn nên bố trí nhà máy I là nhà máy chủ đạo Ta có công suất yêu cầucủa phụ tải (Pyc) không kể công suất dự trữ (Pdt) là :

Pyc = Ppt +ÄPmđ +Ptd

Thay số vào ta có :

Pyc = 246 + 19,68 + 21,25 = 286,9Lượng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực đại chiếm (

%97,81

 tổng công suất đặt của 2 nhà máy)

Giả sử nhà máy 1 phát lên lưới 80% công suất, ta có :

PF1=87%200 = 174 MWLượng tự dùng của nhà máy 1 là :

Ptd1=8%200 = 16 MWNhà máy 2 phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2 = Pyc- PF1 = 286,9 - 174 = 112,9 MWLượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy 2 chiếm

%3,75

Lượng tự dùng của nhà máy 2 là :

 tổng công suất đặt của cả 2 nhà máy, ởchế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên cắtbớt một số tổ máy Giả sử cắt bớt ở NN1 3 tổ máy, tổ máy còn lại phátvới 60% công suất định mức

Suy ra, công suất phát của nhà máy 1 là:

PF1=70%50 = 35MWLượng tự dùng của NM1 là :

Ptd1=50% Ptd1max = 8 MWNhà máy 2 phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2 = Pyc- PF1 = 143,45 - 35 = 108,45 MWCho nhà máy NĐ2 vận hành3 tổ máy, như vậy NĐ2 đảm nhận72,3% công suất định mức của chúng Với lượng công suất tự dùng là2,625 MW

3.1.3.Chế độ sự cố :

Giả thiết rằng nhà máy nhiệt điện 1 bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó

3 tổ máy còn lại phát với 85% công suất định mức

 PF1sc= 95% 150 = 142,5 MW

Do : Pyc = 286,9  nhà máy 2 cần phát :

PF2sc= 286,9 - 142,5 = 144,4 MWVậy nhà máy 2 phải vận hành cả 3 tổ máy với 96,2% công suấtđịnh mức của chúng

3.1.4.Tổng kết về phương thức vận hành :

Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kếtphương thức vận hành của 2 nhà máy trong các chế độ như sau :

Chế độ vận hành Nhà máy điện 1 Nhà máy điện 2

- Chiếm 96,2 % công suất đặt

3.2.THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN

3.2.1.Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện :

Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trênnhiều nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất củacông tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độtin cậy cao Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phùhợp Làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựachọn sơ đồ cung cấp điện Trong đó những công việc phải tiến hànhđồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán cácthông số kỹ thuật, kinh tế

Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới cácnguyên tắc sau đây :

- Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện tục,mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêuthụ Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục khôngđược phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào, vì vậy trongphương án nối dây phải có đường dây dự phòng

- Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp, )

sử dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, mạch vòng.

Trong phần cân bằng công suất nhận thấy ở chế độ vận hành bìnhthường mạng khu vực cần hệ thống cung cấp 144,6MW, nên bố trí cácphụ tải gần hệ thống sẽ được cung cấp điện từ hệ thống (phụ tải 4,5,6)

Để có sự liên kết giữa nhà máy làm việc trong hệ thống điện thìphải có sự liên lạc giữa nhà máy và hệ thống Khi phân tích nguồn vàphụ tải có phụ tải 3 nằm tương đối giữa nhà máy và hệ thống nên sửdụng mạch đường dây NĐ-3-HT để liên kết nhà máy với hệ thống

Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:

PHƯƠNG ÁN 1

PHƯƠNG ÁN 3

PHƯƠNG ÁN 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

PHƯƠNG ÁN 6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

3.3.SO SÁNH SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔMEN PHỤTẢI

Khối lượng kim loại màu dùng cho mạng điện có thể được tínhtheo công thức sau:

kt

l

P.Cos.U.J

3

= a.Pml.mTrong đó:

Pm: Là công suất chuyên chở trên lộ dây m,

Lm: Là chiều dài của lộ dây m,

a =

Cos.U.J

3kt

3.3.2 Kết quả tính toán :

Từ công thức chung trên thay số ta dễ dàng tính toán được khốilượng kim loại màu cho từng phương án (10 phương án kể trên), kết quảtính toán được em tổng kết ở bảng sau :

Phương án

Khối lượng kim loại

3.4.TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Sau khi sơ bộ so sánh các phương án bằng phương pháp mômenphụ tải PL, ta đã lựa chọn được 5 phương án (1,2,3,4 và 10) để tính toán

và so sánh về mặt kỹ thuật

Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trênkhông với khoảng cách trung bình hình học Dtb=5 m Thời gian sử dụngcông suất lớn (Tmax=5500h), điện áp cao và công suất truyền tải lớn, nêntiết diện dây được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế(Jkt) sau

đó kiểm tra lại điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp lúc bình thường cũngnhư khi sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang

Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau :

.J

IF

kt

max

tt Trong đó:Ftt- tiết diện tính toán của dây dẫn (mm2)

Imax- dòng điện chạy qua dây dẫn trong chế độ phụ tảimax (A)

J - mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)(tra bảng)

Theo phụ lục 3.1 trang 72 - Sách mạng và hệ thống điện (TG:Nguyễn văn Đạm, Phan đăng Khải ) ta chọn được Jkt=1.0 (A/mm2).

Dòng điện làm việc lớn nhất được tính theo biểu thức:

.10.U.3.n

QPU.3.n

S

2 max

2 max max

max lv

X.QR.P

Với: P,Q- công suất tác dụng và phản kháng chạy trên các lộ

R) = l.r0- điện trở của đường dây

X = l.x0- điện kháng của đường dây

n- Số mạch trên một đường dây

Điều kiện để phương án được chấp nhận Do các phụ tải đều là hộloại I nên dùng máy biến áp điều áp dưới tải:

%U

%1510

%Umax sc

max bt

Với điện áp U  110kv, tiết diện dây dẫn cần chọn có F  70 mm2

Để tránh tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việc bình thường

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2

 Lộ dây liên lạc giữa hai nhà máy:

Trong chế độ phụ tải cực đại, nhà máy điện NĐ1 phát 87% công suấtđịnh mức, tức là :

Pf1= 87%.200 = 174MW, Ptd1=16 MW,Tổn thất trong máy biến áp tăng áp tính sơ bộ theo % công suất phát

là :

Äpba1=8%.174=13,92 MWTổng công suất cung cấp cho các phụ tải 1,2,4,5, và 9 là :132MWVậy công suất truyền tải tới phụ tải 3 trên đường dây NĐ1-3 như sau:

PI-3=174-16-13,92-132 = 12,08 MWCông suất truyền tải trên đường dây NĐ2-3 là :

.P

Qtd1  tdI tdI  Tổng công suất phản kháng cấp cho các phụ tải 1,2,4,5,và 9 là :

Qft =132 tg(arccos(0,85)) = 81,81 MVArTổn thất công suất trong máy biến áp tăng áp tính sơ bộ bằng 10% công suất phát :

784,10107,836

QQQ

Q' fI tdI ft baI

3

= 5,326 MVArCông suất truyền tải trên đường dây NĐ2-3 là :

QII-3= 38.tg(arccos(0,85)) - 5,326 = 18,224 MVAr

Ta có công suất biểu kiến trên đoạn đường dây I-3 là :

SI-3= P Q 2 12,082 5,3262 13,202

3 1

2 3

Dòng làm việc lớn nhất chạy trong dây dẫn nối giữa NĐ1 và 3 là :

A65,3410.110.3.2

202,13U.3.n

IF

kt

max

tt  = 34,65

0.1

65,34

 mm2

Thấy rằng tiết diện tính toán của dây dẫn là 34,65 mm2, tuy nhiên đểđảm bảo điều kiện tổn thất vầng quang thì ta chọn tiết diện tiêu chuẩn là70mm2

 Tính toán t ương tự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng ng t cho các nhánh dây còn l i ta ự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng ại ta được bảng tổng được bảng tổng c b ng t ng ả cho bởi bảng sau: ổng

k t sau: ết quả cho bởi bảng sau:

3.4.1.2.Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Đối với đường dây kép chỉ cấp cho phụ tải ta xét sự cố là bị cắt mộtmạch đường dây khi phụ tải cực đại, khi đó dòng chạy trên đường dâycòn lại sẽ tăng gấp đôi

 Lộ dây I -1 :

Khi sự cố đứt một dây, lúc đó dòng điện sự cố sẽ là:

Isc = 2.89,536 = 179,071ADòng cho phép của dây AC95 là :

336

Icp  A

Ta thấy Icp 0,8.336268.8179,071A Như vậy dây AC95 chọn chođoạn I -1 thoả mãn điều kiện phát nóng

 Tính t ương tự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng ng t cho các o n ự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng đ ại ta được bảng tổng đường dây còn lại ta có bảng kết quả : ng dây còn l i ta có b ng k t qu : ại ta được bảng tổng ả cho bởi bảng sau: ết quả cho bởi bảng sau: ả cho bởi bảng sau:

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

3.4.1.3.Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp :

Ta có b ng thông s c a các o n ả cho bởi bảng sau: ố của các đoạn đường dây ứng với tiết diện đã ủa các đoạn đường dây ứng với tiết diện đã đ ại ta được bảng tổng đường dây còn lại ta có bảng kết quả : ng dây ng v i ti t di n ã ứng với tiết diện đã ới tiết diện đã ết quả cho bởi bảng sau: ện đã đ

ch n nh sau : ọn như sau : ư

 Lộ dây I-1:

Tổn thất khi vận hành bình thường

%74,3

%100110

388,9.97,17767,9.29

%100U

X.QR

.P

%

dm

1 tdI 1 I 1 tdI 1 I 1

Khi sự cố đứt một mạch đường dây lúc phụ tải cực đại tổn thất điện

áp sẽ tăng gấp đôi UscI-1% = 2.3,74%=7,47%

 Đối với đường dây liên lạc ta có :

- Sự cố đứt một mạch đường dây

%64,2

%100110

326,5.32,1708,12.8,18.2

%

UscddII-3% = 6,31%

T ương tự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng ng t cho các ph t i khác ta có b ng sau ự cho các nhánh dây còn lại ta được bảng tổng ụ tải khác ta có bảng sau ả cho bởi bảng sau: ả cho bởi bảng sau:

%U

%1510

%Umax sc max bt