Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nguyễn duy luyện

Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết một hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chươ

Trang 1

Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong các lĩnh vực của đời sống và sản xuất Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ bản của quá trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng Một Hệ thống điện có vận hành ổn định hay không phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống các đường dây truyền tải Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn vào thông số các đường dây tải điện Đồng thời mức độ tin cậy cung cấp điện được quyết định bởi cấu hình hệ thống truyền tải điện năng Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành Hệ thống điện luôn luôn phải được đề cao

Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết một

hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E và tính toán các trường hợp nhà máy là nút PQ/PV Mặc dù, trong đồ án này có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây là những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một Hệ thống điện lớn Bản đồ án gồm hai phần lớn cụ thể như sau:

• Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực

• Phần II: Tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E

Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực, các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điệnđã tận tình giảng dạy, đặc biệt em xin

gửi lời cảm ơn đến thầy giáo TS Trần Thanh Sơn, đã giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn

thành đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình thực hiện, em đã làm việc hết sức mình, vận dụng những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được kết quả tốt nhất Tuy nhiên, do thời gian có hạn, trong đồ án có thể có những thiếu sót nhất định Kính mong quý thầy cô góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2013 Sinh viên

Nguyễn Duy Luyện

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

Trang 4

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ

LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 2

1.1 Nguồn điện 2

1.2 Phụ tải 2

1.3 Cân bằng công suất tác dụng 4

1.4 Cân bằng công suất phản kháng 5

1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 7

1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại 7

1.5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 7

1.5.3 Chế độ sự cố 8

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC 10

2.1 Đề xuất các phương án nối dây 10

2.1.1 Nhóm 1: NĐ-1-2-3 10

2.1.2 Nhóm 2: HT-5-7 12

2.1.3 Nhóm 3: HT-4-9-NĐ-8-6 14

2.2 Tính toán phân bố công suất sơ bộ nhóm 1 14

2.2.1 Nhóm 2 17

2.2.2 Nhóm 3 18

2.3 Lưạ chọn điện áp truyền tải 19

2.3.1 Nhóm 1: NĐ-1-2-3 19

2.3.2 Nhóm 2:HT-5-7 20

2.3.3 Nhóm 3: 4-NĐ-9-HT-6-8 21

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT 22

3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn 22

3.2 Áp dụng cho các phương án 23

3.2.1 Nhóm 1 23

3.2.2 Nhóm 2 26

Trang 5

3.3.1 Nhóm 1 29

3.3.2 Nhóm 2 32

3.3.3 Nhóm 3 33

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 34

4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế 34

4.1.1 Nhóm 1 36

4.1.2 Nhóm 2 40

4.1.3 Nhóm 3 41

4.2 Lựa chọn phương án tối ưu 42

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN 44

5.1 Chọn máy biến áp 44

5.1.1 Chọn máy biến áp trong trạm tăng áp 44

5.1.2 Chọn máy biến áp trạm hạ áp 45

5.2 Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm 48

5.2.1 Trạm tăng áp 48

5.2.2 Trạm hạ áp 48

5.2.3 Trạm trung gian 50

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 51

6.1 Chế độ cực đại 51

6.1.1 Đoạn đường dây NĐ-1 51

6.1.2 Các đoạn đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, HT-5, HT-6, HT-7, HT-8 53

6.1.3 Đường dây NĐ-9-HT 55

6.1.4 Cân bằng chính xác trong công suất hệ thống 58

6.2 Chế độ cực tiểu 58

6.2.1 Đoạn đường dây NĐ-1 58

6.2.2 Các đoạn đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, HT-5, HT-6, HT-7, HT-8 60

Trang 6

6.3 Chế độ sau sự cố 66

6.3.1 Sự cố ngừng 1 máy phát điện 66

6.3.2 Sự cố ngừng một mạch trên các đường dây từ nguồn đến phụ tải 74

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 81

7.1 Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại,cực tiểu và sau sự cố 81

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 81

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 83

7.1.3 Chế độ sau sự cố 84

7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 86

7.2.1 Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 89

7.2.2 Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có điều áp dưới tải 91

7.2.3 Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp của các trạm còn lại 92

CHƯƠNG 8: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MANG ĐIỆN 93

8.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 93

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 94

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 94

8.4 Tính chi phí và giá thành 96

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 96

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 96

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 96

PHẦN II: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E 98

MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬPLƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ 98

CHƯƠNG 9: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ BẰNG PSS/E 99

9.1 Tính toán dữ liệu đầu vào 100

9.1.1 Đường dây 100

9.1.2 Máy biến áp 100

Trang 7

CHƯƠNG 10: MÔ PHỎNG MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ VỚI NÚT NHÀ MÁY

NHIỆT ĐIỆN LÀ PQ 104

10.1 Chế độ phụ tải cực đại 104

10.1.1 Nhập dữ liệu đầu vào 104

10.1.2 Tính toán trào lưu công suất,các số liệu đầu ra 106

10.1.3 Kết quả 108

10.2.2 Các số liệu đầu ra chế độ cực tiểu: 110

10.2.3 Kết quả 113

CHƯƠNG 11: MÔ PHỎNG MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ VỚI NÚT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LÀ PV 115

11.1 Chế độ phụ tải cực đại 115

11.1.2 Tính toán trào lưu công suất,các số liệu đầu ra 117

11.1.3 Kết quả 119

11.2.2 Các số liệu đầu ra chế độ cực tiểu: 121

11.2.3 Kết quả 124

KẾT LUẬN CHUNG 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO 127

Trang 8

Bảng 2.1: Phân bố công suất sơ bộ nhóm 1 17

Bảng 2.2: Phân bố công suất sơ bộ nhóm 2 17

Bảng 2.3: Phân bố công suất sơ bộ NĐ-9-HT 19

Bảng 2.4: Bảng phân bố công suất 19

Bảng 2.5: Tính toán điện áp truyền tải cho các đường dây 20

Bảng 3.1: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 1a 25

Bảng 3.2: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 1b 25

Bảng 3.3: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 1c 26

Bảng 3.4: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 2a 26

Bảng 3.5: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 2b 27

Bảng 3.6: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 2c 27

Bảng 3.7: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây nhóm 3 28

Bảng 3.8: Tính tổn thất điện áp của phương án 1a 30

Bảng 3.9: Tính tổn thất điện áp của phương án 1b 30

Bảng 3.10: Tính tổn thất điện áp của phương án 2a 32

Bảng 3.11: Tính tổn thất điện áp của phương án 2b 32

Bảng 4.1: Giá thành 1km đường dây trên không mạch 110 kV 35

Bảng 4.2: Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của 36

phương án 1a 36

Bảng 4.3: Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của 37

phương án 1b 37

Bảng 4.4: Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của nhóm 1 39

Bảng 4.7: So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án 42

Bảng 5.1: Các thông số của máy biến áp tăng áp 45

Bảng 5.2: Các thông số của máy biến áp hạ áp 47

Bảng 5.3: Sơ đồ cầu của các phụ tải 50

Bảng 6.1: Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế 53

Bảng 6.2: Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở MBA 54

và trên đường dây nối với nhà máy điện và hệ thống điện trong chế độ cực đại 54

và trên đường dây nối với nhà máy điện và hệ thống điện trong chế độ cực tiểu 61

và trên đường dây nối với nhà máy điện và hệ thống điện trong chế độ sự cố 69

Trang 9

Bảng 7.1: Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp 83

Bảng 7.2: Thông số điều chỉnh của MBA không điều chỉnh dưới tải 87

Bảng 7.3: Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 88

Bảng 7.6: Điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp 89

Bảng 7.7: Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp các trạm còn lại 92

Bảng 8.1: Vốn đầu tư cho các trạm tăng áp và hạ áp 93

Bảng 8.2: Tổn thất điện năng trên đường dây và trong máy biến áp hạ áp 95

Bảng 8.3: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thông điện thiết kế 97

Bảng 9.1: Thông số đường dây đơn dạngđơn vị tương đối 100

Bảng 9.2: Thông số máy biến áp hạ áp dạngđơn vị tương đối 102

Bảng 9.3: Thông số phụ tải trong chế độ cực đại 102

Bảng 9.4: Thông số của máy phát điện 103

Bảng 10.1: Kết quả tính toán điện áp các nút: 108

Bảng 10.2: So sánh dòng công suất khi tính trên PSS/E và bằng tay: 108

Bảng 10.3: Kết quả tính toán điện áp các nút: 113

Bảng 10.4: So sánh dòng công suất khi tính trên PSS/E và bằng tay: 113

Bảng 11.1: Kết quả tính toán điện áp các nút 119

Bảng 11.2: So sánh dòng công suất khi tính trên PSS/E và bằng tay 119

Bảng 11.3: Kết quả tính toán điện áp các nút 124

Bảng 11.4: So sánh dòng công suất khi tính trên PSS/E và bằng tay 124

Trang 10

Hình 2.2: Phương án 1b 11

Hình 2.3: Phương án 1c 12

Hình 2.4: Phương án 2a 12

Hình 2.5: Phương án 2b 13

Hình 2.6: Phương án 2c 13

Hình 2.7: Phương án 3 14

Hình 2.8: Phân bố công suất phương án 1a 15

Hình 2.9: Phân bố công suất phương án 1b 15

Hình 2.10: Phân bố công suất phương án 1c 16

Hình 4.1 : Sơ đồ lưới điện phương án tối ưu 43

Hình 5.1: Sơ đồ trạm biến áp tăng áp 48

Hình 5.2: Sơ đồ cầu đầy đủ và sơ đồ cầu ngoài 49

Hình5.3: Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp 49

Hình 5.4: Sơ đồ nối điện chính 50

Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây NĐ-1chế độ cực đại 51

Hình 6.2: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-9-HT chế độ cực đại 55

Hình 6.3: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-1 chế độ cực tiểu 59

Hình 6.4: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-9-HT chế độ cực tiểu 62

Hình 6.5: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-1 chế độ ngừng 1 máy phát 66

Hình 6.6: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-9-HT chế độ ngừng 1 máy phát 70

Hình 6.7: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-1 chế độ ngừng 1 mạch đường dây 74

Hình 6.8: Sơ đồ nguyên lý và thay thế NĐ-9-HT chế độ ngừng 1 mạch đường dây 77 Hình 10.1: Thông số nút - Chế độ cực đại 104

Hình 10.2: Thông số nhà máy điện - Chế độ cực đại 104

Hình 10.3: Thông số máy phát - Chế độ cực đại 104

Hình 10.4: Thông số tải - Chế độ cực đại 105

Hình 10.5: Thông số đường dây - Chế độ cực đại 105

Hình 10.6: Thông số các máy biến áp - Chế độ cực đại 105

Hình 10.7: Sai số tính toán và công suất nút cân bằng 106

Hình 10.8: Điện áp các nút sau khi Solve 106

Hình 10.9: Trào lưu công suất chế độ cực đại với nhà máy là nút PQ 107

Hình 10.10: Thông số nút - Chế độ cực tiểu 109

Hình 10.11: Thông số nhà máy - Chế độ cực tiểu 110

Hình 10.12: Thông số máy phát - Chế độ cực tiểu 110

Hình 10.13: Thông số phụ tải - Chế độ cực tiểu 110

Hình 10.15: Sai số tính toán và công suất phát nút cân bằng 111

Hình 10.16: Trào lưu công suất chế độ cực tiểu với nhà máy NĐ là nút PQ 112

Hình 11.1: Thông số các nút - Chế độ cực đại 115

Hình 11.2: Thông số nhà máy điện - Chế độ cực đại 115

Hình 11.3: Thông số máy phát - Chế độ cực đại 115

Hình 11.4: Thông số tải - Chế độ cực đại 116

Hình 11.5: Thông số đường dây - Chế độ cực đại 116

Trang 11

Hình 11.9: Trào lưu công suất chế độ cực đại với nhà máy là nút PV 118

Hình 11.10: Thông số nút - Chế độ cực tiểu 120

Hình 11.11: Thông số nhà máy - Chế độ cực tiểu 121

Hình 11.12: Thông số máy phát - Chế độ cực tiểu 121

Hình 11.13: Thông số phụ tải - Chế độ cực tiểu 121

Hình 11.15: Sai số tính toán và công suất phát nút cân bằng 122

Hình 11.16: Trào lưu công suất chế độ cực tiểu với nhà máy NĐ là nút PV 123

Trang 12

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Trang 13

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ

BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN

Trong hệ thống điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện

1/ Hệ thống điện

- Hệ thống điện(HT) có công suất vô cùng lớn

- Hệ số công suất trên thanh góp của hệ thống cosφđm= 0,85

- Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà 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

2/ Nhà máy nhiệt điện

- Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy, công suất đặt của mỗi tổ máy là

Pđặt=63 MW Như vậy tổng công suất định mức của NĐ bằng 3.63=189MW

- Hệ số công suất cosφđm=0,8; Uđm = 10,5 kV

- Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30÷40%) Đồng thời công suất tự dùng của nhiệt điện thường chiếm khoảng 6÷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 nhà máy ngừng làm việc

- Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng (70÷90%)Pđm

1.2 Phụ tải

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải trong đó có 8 phụ tải loại I và 1 phụ tải

loại III

- Phụ tải loại I: là những phụ tải quan trọng có yêu cầu cung cấp điện liên tục

Nếu xảy ra hiện tượng mất điện sẽ gây hậu quả và thiệt hại nghiêm trọng về

an ninh, chính trị Các phụ tải loại I cần phải được cung cấp bằng đường dây mạch kép để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành

Trang 14

- Phụ tải loại III: là phụ tải ít quan trọng hơn, để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần

cấp điện bằng đương dây đơn

Hệ cố công suất cosφđm =0.9; Uđm =22 kV

Phụ tải cực tiếu bằng 73% phụ tải cực đại

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:

Bảng 1.1: Bảng tính toán phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu

Loại hộ Pmax Qmax Smax Pmin Qmin Smin

Trang 15

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí phụ tải và nguồn

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

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

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ hệ thống điện là một vấn đề quan 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 đai đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

PF+PHT= Ptt=m∑Pmax+ ∑∆P+Ptd+Pdt (1.4)

Trang 16

Trong đó:

- PF: tổng công suất tác dụng do nhà máy nhiệt điện phát ra

- 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 ở chế độ cực đại

- ∑∆P :tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy

∑∆P=5%∑Pmax

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

- 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 công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn Vì hệ thống điện

có công suất vô cùng lớn nên Pdt=0

Tổng công suất của các phụ tải ở chế độ cực đại được xác định từ bảng 1.1:

∑Pmax= 318 (MW) Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

∑∆P=5%∑P ma x = 0,05×318=15,9(MW)

Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Ptd=10%Pđm=0,1×189=18,9(MW) Vậy công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:

Ptt=318+15,9+18,9=352,8(MW) Tổng công suất do nhiệt điện phát ra là:

PF= Pđm=189 (MW) Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng

P H T =P tt –P F =352,8-189=163,8(MW)

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi không 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 bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng và ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm Vì

Trang 17

vậy để đảm bảo chất lượng cầ

trong hệ thống cần tiến hành cân b

Phương trình cân bằng công su

∑∆Qb=15%∑QmaxCông suất phản kháng t

Qtd=Ptd.tgφtdĐối với cosφtd=0,75→tg

Qtd=18,9×0,88=16,632(MVAr)Tổng công suất tiêu thụ

Qtt=162,14+24,32+17,6=193,748(MVAr)

ần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong m

n hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

ng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có d

∑Qmax+∑∆Qb+∑∆QL-∑ QC+Qtd+Qdt (1.5)

ời xuất hiện các phụ tải cực đại

t phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra

t công suất phản kháng trong cảm kháng củ

n

t công suất phản kháng do điện dung của các

ộ lấy ∑∆QL = ∑∆QC

t công suất phản kháng trong các trạm biến áp

n kháng tự dùng trong nhà máy điện (cosφtd = 0,75

n kháng dự trữ trong hệ thống Đối với mạng đthống nên Qdt=0

Trang 18

Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhiệt điện có thể phát ra bằng:

QF+QHT=141,75+101,556=243,306(MVAr) Kết luận: Từ kết quả tính toán trên ta thấy rằng,công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạngđiện thiết kế

1.5 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

Hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn HT làm nhiệm vụ cân bằng công suất

1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại

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

∑Pyc=∑Ppt max+∑∆P=318+15,9=333,9(MW) Công suất kinh tế của nhà máy nhiệt điện là:

PNĐ=Pkt-Ptd=170,1-0,1×170,1=153,09(MW) Công suất tác dụng của hệ thống phát lên lưới là:

PHT=∑Pyc-PNĐ=333,9-144,585=180,81(MW)

Mà ta có: cosφ=0,85→tgφ=0,62→QHT = PHT.tgφ =180,81×0,62= 112,1(MVAr)

Ta có công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải là:

∑Qyc=∑Qpt max+∑∆Qb=154,014+23,012=177,026(MW) Công suất biểu kiến của hệ thống phát lên lưới là:

PNĐ=Pkt-Ptd=113,4-0,1×113,4=102,06(MW)

Trang 19

Công suất hệ thống phát lên lưới là :

Pkt=Pđm=2×63=126(MW) Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là :

PNĐ=Pkt-Ptd=126-0,1×126=113,4(MW) Công suất hệ thống phát lên lưới là:

Trang 20

Bảng 1.2: Bảng tổng kết chế độ làm việc của nguồn

Chế độ vận hành Nhà máy nhiệt điện Hệ thống

Trang 21

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN

ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC

2.1 Đề xuất các phương án nối dây

Mục đích của tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp và đảm bảo những yêu cầu quan trọng nhất như cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao Muốn làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện Trong đó có những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tổn thất điện áp…

Trong quá trình thành lập các phương án nối điện cần phải chú ý tới những nguyên tắc sau đây :

- Mạng điện phải đảm bảo tính an toàn cung cấp điện liên tục Trong đồ án thiết kế 10 hộ phụ tải đều là loại I nên phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, không được phép gián đoạn do vậy trong phương án nối dây ta dùng mạch kép hoặc mạch vòng

- Đảm bảo chất lượng điện năng như tần số, điện áp…

- Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư nhỏ, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành nhỏ

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, vận hành đơn giản, linh hoạt có khả năng phát triển

Trong chương này chúng ta đề xuất các phương án bằng cách chia 9 phụ tải thành 3 nhóm phụ tải Mỗi nhóm đề xuất ra các phương án rồi chọn ra phương án tối

ưu của từng nhóm Cuối cùng tổ hợp lại thành 1 phương án tối ưu của lưới điện

Mạng thiết kế điện gồm 2 nguồn điện và 9 phụ tải, trong đó có 1 phụ tải loại III

và 8 phụ tải loại I Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép, còn các hộ phụ tải loại III thì được cấp điện bằng 1 đường dây đơn

Dựa vào vị trí và đặc điểm của các phụ tải, đc chia các phụ tải ra làm ba nhóm: + Nhóm I: gồm có các phụ tải NĐ, 1, 2, 3

Trang 22

a, Phương án 1a

Hình 2.1: Phương án 1a

b, Phương án 1b

Hình 2.2: Phương án 1b

Trang 25

ND 3 3

S − =S =18+ j8, 718 MVA

Trang 26

Hình 2.9: Phân bố công suất phương án 1b

Trang 27

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 1-3:

1 3 3

S− =S =18+j8, 718 MVADòng công suất chạy trên đoạn đoạn đường dây NĐ-1:

22,36 36, 06 40(26 j.12,592).(36, 06 22,36) (60 j.29, 059).22,36 =

22,36 40 36, 06 =29,064+j14,076 (MVA)

Hình 2.10: Phân bố công suất phương án 1c

Trang 28

Bảng 2.1: Phân bố công suất sơ bộ nhóm 1

Đường dây Công suất S,MVA

Bảng 2.2: Phân bố công suất sơ bộ nhóm 2

Đường dây Công suất S,MVA

Trang 29

2.2.2 Nhóm 3

Công suất tác dụng từ nhà máy NĐ truyền vào đường dây NĐ-9 được xác định

như sau:

PNĐ = Pkt – Ptd – Ppt– ∆Ppt (2.1) Trong đó:

• Pkt – tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện; (MW)

• Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện; (MW)

• Ppt – tổng công suất của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện:

Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 (2.2)

• ∆Ppt – tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp:

∆Ppt = 5%Ppt (2.3) Theo tính toán ở chương 1 ta có: Pkt = 170,1 (MW); Ptd = 17,01 (MW);

Ppt = 149 (MW)

∆Ppt = 0,05.149 = 7,45 (MW)

Do đó:

PNĐ = 170,1 – 17,01 – 149-7,45= -3,36 (MW) Công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện truyênvào đường dây NĐ-9 có

thể tính gần đúng như sau:

QNĐ = PN.tgφNĐ = -3,36.0,75 = -2,52 (MVAr) Như vậy:

Trang 30

Bảng 2.3: Phân bố công suất sơ bộ NĐ-9-HT

Chế độ S9-N Đ MVA SHT-9 MVA Tải cực đại 3,35+j2,52 33,36+j17,05 Tải cực tiểu 12,15+j9,11 34,05+j19.717

Sự cố 43,05+j32,288 73,05+j46,818

Bảng 2.4: Bảng phân bố công suất

Đường dây Công suất MVA

2.3 Lưạ chọn điện áp truyền tải

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật 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 với nhau và khoảng cách từ các phụ tải đến nguồn Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện và theo chiều dài từ nguồn tới phụ tải

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

- Li: khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i; (km)

- Pni : công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i; (MW)

- Ui: điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i; (kV)

Trang 33

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT

3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các dây trên không Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây đi qua Đối với đường dây 110 (kV) khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m)

Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính theo công thức:

- Smax: công suất chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại (kVA)

- n: số đường dây trên một lộ

- Uđ m : điện áp định mức của mạng (U = 110 kV)

Đối với mạng điện khu vực có điện áp 110kV, tiết diện của dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Tiết diện kinh tế được tính theo công thức:

lv max tt

- Ftt: tiết diện dây dẫn tính toán, (mm2)

- Imaxlv : dòng điện qua dây dẫn ở chế dộ cực đại, (A)

-Jkt: mật độ dòng điện kinh tế, ứng thời gian sử dụng công suất cực đại

Tmax = 3000÷5000 (h) và dây AC tra tài liệu ta có Jkt = 1,1 (A/mm2 ) [1]Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn và kiểm tra các điều kiện về tổn thất vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ làm việc bình thuờng, sự cố

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

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầng 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 sự cố cần phải có điều kiện sau:

I c b ≤ k 1 k 2 I c p (3.3)

Trang 34

Trong đó:

- Icb: dòng điện chạy trên đường dây, (A)

Ở chế độ làm việc bình thường: Icb = max

lv

I , chế độ sự cố :Icb = max

sc

I

- Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn, (A)

- k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; k1 = xq

ch

7070

Chọn dây dẫn AC-70 => Đảm bảo điều kiện vầng quang

Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Khi bình thường với phụ tải max ta có: max

lvHT 2

I − = 75,81 (A)

Dây AC-70 đặt ngoài trời có Icp = 265 (A)

Ta thấy: ImaxlvHT 2− = 72,88 (A) < k1.k2.Icp = 0,88.1.265 = 233,2 (A)

Sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch khi đó dđiện lớn nhất chạy trên dây dẫn là:

max scHT 2

I − = 2.ImaxlvHT 2− = 2.75,81 = 151,62 (A)

Ta thấy: max

scHT 2

I − = 151,62 (A) < k1.k2.Icp = 233,2 (A)

Vậy dây dẫn đảm bảo yêu cầu

Từ các thông số tập trung R,X,B của đường dây được tính như sau:

1

R r 0.L ( )n

1

X x 0 L ( )n

Trang 35

B b 0 L (S)2

=

Áp dụng cho đường dây HT-2:

Đường dây HT-2 là dùng dây AC-70 có :

r0 = 0,45 (Ω/km); xo = 0,44 (Ω/km),b0=2,58(1/Ωkm.10-6) nên : N D 1

Trang 36

Tính toán tương tự cho đường dây còn lại ta có bảng:

Bảng 3.1: Tính toán và chọn tiết diện cho các đường dây phương án 1a

Trang 40

3.3 Tính tổn thất điện áp

Chất lượng 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 Khi thiết kế ta giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến vấn đề duy trì tần số

Vì vậy chỉ tiêu chất lượng điện năng là tổn thất điện áp

Do đó khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị tổn thất điện áp

Tổn thất điện áp trên các lộ đường dây được tính như sau:

- Ri , Xi: điện trở và điện kháng của đường dây thứ I, (Ω)

Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện :

- Lúc bình thường: ∆Ubtmax% ≤ ∆Ubtcp% =10%

- Lúc sự cố: ∆Uscmax% ≤∆Usccp% = 20%

Với hộ tiêu thụ dùng máy biến áp có điều chỉnh điện áp dưới tải thì xét theo điều kiện sau:

- Lúc bình thường: ∆Ubtmax% ≤ 15%

Định dạng
Số trang	138
Dung lượng	1,22 MB