Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực CHƯƠNG I: ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG BÙ SƠ BỘ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG I Phân tích sơ nguồn cấp phụ tải Để chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích sơ nguồn cấp phụ tải Trên sở xác định công suất phát nguồn cung cấp dự kiến sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế - kỹ thuật cao Nhà máy thủy điện A Nhà máy thủy điện A có tất tổ máy Mỗi tổ máy có cơng suất định mức 32 MW Như tổng công suất định mức nhà máy thủy điện 4x32=128 MW So với nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện vận hành kinh tế hơn, khởi động mang tải nhanh, vận hành linh hoạt hiệu quả, cơng suất tự dùng nhỏ, chiếm khoảng (2÷3)% cơng suất định mức Nhà máy nhiệt điện B Nhà máy nhiệt điện B có tất tổ máy Mỗi tổ máy có cơng suất định mức 50 MW Như tổng công suất định mức nhà máy nhiệt điện 3x50=150 MW Đặc điểm nhà máy nhiệt điện hiệu suất thấp (khoảng 30%), thời gian khởi động lâu bù lại điều kiện làm việc nhà máy ổn định, cơng suất phát thay đổi tùy ý, điều phù hợp với thay đổi phụ tải mạng điện Chế độ làm việc nhà máy nhiệt điện đảm bảo tính kinh tế vận hành với (80÷90)%.Pđm Đối với nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định phụ tải P ≥ 70%Pđm Phân tích số liệu phụ tải Trong hệ thống có phụ tải với số liệu cho bảng 1.1 Bảng 1.1: Số liệu phụ tải Các hộ tiêu thụ Các số liệu Phụ tải cực đại (MW) 23 26 25 22 0,75 0,8 0,8 0,8 Hệ số công suất cos Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện I I I I Điện áp định mức mạng thứ cấp 22kV Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h Phụ tải cực tiểu 50% phụ tải cực đại II Cân công suất sơ Cân công suất tác dụng 18 0,75 III 24 0,8 I Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Sự cân công suất tác dụng biểu diễn theo biểu thức: PF = m.Ppt + P + Ptd + Pdt Trong đó: PF : Tổng cơng suất tác dụng phát nhà máy thủy điện A nhiệt điện B hệ thống PF = 4.32 + 3.50 = 278 MW m : Hệ số đồng thời phụ tải, lấy m = Ppt : Tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ cực đại Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 = 23 + 26 + 25 + 22 + 18 + 24 = 138 MW P : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây trạm biến áp mạng điện Tổn thất phụ thuộc vào số lượng máy biến áp chiều dài đường dây hệ thống điện Khi thiết kế sơ ta xem P không đổi 10% tổng phụ tải cực đại P = 10% 138 = 13,8 MW Ptd : Tổng công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện Đối với nhà máy nhiệt điện, lấy 8%.(Ppt + P) Đối với nhà máy thủy điện, lấy 2%.(Ppt + P) Ptd = 8%.(138 + 13,8) + 2%.(138 + 13,8) = 15,18 MW Pdt : Tổng công suất tác dụng dự trữ hệ thống Ở lấy Pdt công suất lớn tổ máy Pdt = 50 MW Như vậy: PFtt = 138 + 13,8 + 15,18 + 50 = 216,98 MW So sáng với công suất đặt nhà máy, ta thấy PFtt < PF (hay 216,98 MW < 278 MW), tức nhà máy điện đảm bảo đáp ứng đủ công suất tác dụng cho hệ thống điện Cân công suất phản kháng Biểu thức cân cống suất phản kháng: QF + Qb = m.Qpt + QB + QL + Qtd + Qdt - QC Trong đó: QF: Tổng công suất phản kháng nhà máy phát QF = PFtt.tg tg xác định cos máy phát làm việc định mức: cosA = cosB = 0,8  tg = 0,75 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Như vậy: QF = 216,98.0,75 = 162,74 MVAr Qb: Tổng công suất phản kháng cần bù sơ m: Hệ số đồng thời phụ tải, lấy m = Qpt: Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại Qpt =  (P pti tg i ) i 1 Với cos = 0,8  tg = 0,75 cos = 0,75  tg = 0,882 Như vậy: Qpt =  (Ppti.tgi ) i 1 = (26+25+22+24).0,75 + (23+18).0,882 = 108,91 MVAr QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp hệ thống Lấy QB = (15 20)%.Qpt QB = 20%Qpt = 20%.108,91 = 21,78 MVAr QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện QC: Tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh Một cách gần ta có: QL = QC Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện (costd = 0,8) Qtd = Ptd tgtd = 15,18.0,75 = 11,39 MVAr Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống Qdt = Pdt tg = 50.0,75 = 37,5 MVAr Từ biểu thức cân cơng suất phản kháng, ta có: Qb = m.Qpt + QB + Qtd + Qdt - QF = 108,91 + 21,78 + 11,39 + 37,5 - 162,74 = 16,84 MVAr Như để cân công suât phản kháng, ta cần bù thêm lương công suất phản kháng Qb = 16,84 MVAr Việc bù công suất ưu tiên cho hộ có Cos thấp xa, bù Cos = (0,9  0,95) Lượng lại ta bù cho hộ gần có Cos cao bù Cos = (0,85  0,9) Ta tiến hành bù sau: Bù công suất phản kháng cho hộ số 5: Giả sử sau bù, hệ số công suất hộ số là: Cos5' = 0,92  tg5' = 0,426 Vậy Qb5= P5.(tg5 - tg5') = 18.(0,882 - 0,426) = 8,21 MVAr Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Dung lượng bù lại: 16,84 - 8,21 = 8,63 MVAr ta bù hết cho hộ Qb1 = P1.(tg1 - tg1') = 23.(0,882 - tg1') = 8,63 MVAr  tg1' = 0,882 - 8,63 = 0,51  Cos1' = 0,89 23 Ta có bảng số liệu sau: Bảng 1.2: Thông số phụ tải sau bù Phụ Pmax Qmax Qb Q'max Cos Cos' tải (MW) (MVAr) (MVAr) (MVAr) 23 20,28 0,75 8,63 11,65 0,89 26 19,5 0,8 19,5 0,8 25 18,75 0,8 18,75 0,8 22 16,5 0,8 16,5 0,8 18 15,88 0,75 8,21 7,67 0,92 24 18 0,8 18 0,8 S'max (MVA) 25,78 32,5 31,25 27,5 19,57 30 III Định phương thức vận hành nhà máy điện Chế độ vận hành phụ tải cực đại Công suất yêu cầu phụ tải lúc cực đại (không kể đến công suất dự trữ) Pycmax = Pptmax + P + Ptd = 138 +13,8 + 15,18 = 166,98 MW Vì cơng suất phụ tải u cầu có 166,98 MW mà tổng cơng suất hai nhà máy điện 278 MW, sơ xác định phương thức vận hành nhà máy sau: Ta cho tổ máy nhà máy B phát với công suất 85% công suất định mức: PFB = 85%.3.50 = 127,5 MW Phần cơng suất lại nhà máy A đảm nhận: PFA = Pycmax - PFA = 166,98 - 127,5 = 39,48 MW Khi huy động tổ máy nhà máy A tổ máy đảm nhận % cơng suất so với định mức: PFA% = 39,48 100 = 61,69% 2.32 Chế độ vận hành phụ tải cực tiểu Công suất yêu cầu phụ tải lúc cực tiểu (không kể đến công suất dự trữ) Pycmin = 50%.Pycmax = 50%.166,98 = 83,49 MW Ở chế độ cực tiểu cho phép cắt bớt số tổ máy nhà máy Giả sử ta cắt bớt tổ máy nhà máy B cho tổ máy lại phát với công suất 85% công suất định mức PFB = 85%.1.50 = 42,5 MW Phần cơng suất lại nhà máy A đảm nhận: PFA= Pycmin - PFB = 83,49 - 42,5 = 40,99 MW Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Khi huy động tổ máy nhà máy điện A vận hành tổ máy đảm nhận % công suất so với định mức: PFA% = 40,99 100 = 64,05 % 2.32 Chế độ cố Xét cố nặng nề ngừng phát tổ máy lớn nhà máy nhiệt điện B chế độ phụ tải cực đại Khi tổ máy lại nhà máy B phát 85% công suất định mức PFB =85%.2.50 = 85 MW Phần cơng suất lại nhà máy A đảm nhận: PFA = Pycmax - PFB = 166,98 - 85 = 81,98 MW Khi huy động tổ máy nhà máy điện A vận hành tổ máy đảm nhận % cơng suất so với định mức: PFA% = 81,98 100 = 64,05 % 4.32 Tổng kết vể phương thức vận hành nhà máy Bảng 1.3: Tổng kết phương thức vận hành Chế độ vận hành Nhà máy thủy điện A Nhà máy nhiệt điện B - tổ máy - tổ máy - Phát 39,48 MW - Phát 127,5 MW Phụ tải cực đại - Chiếm 61,69% công suất định - Chiếm 85% công suất định mức mức - tổ máy - tổ máy - Phát 40,99 MW - Phát 42,5 MW Phụ tải cực tiểu - Chiếm 64,05% công suất định - Chiếm 85% công suất định mức mức - tổ máy - tổ máy - Phát 81,98 MW - Phát 100 MW Sự cố - Chiếm 64,05% công suất định - Chiếm 85% công suất định mức mức CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ KỸ THUẬT I Dự kiến phương án nối dây Khoảng cách phụ tải từ nguồn đến phụ tải Qua tính tốn khoảng cách, ta có bảng sau: Bảng 2.1: Khoảng cách (km) phụ tải từ nguồn đến phụ tải Vị trí Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực A 60,83 58,31 B Các phương án nối dây dự kiến 84,85 100,5 56,57 58,31 50,00 67,08 80,62 Trong thiết kế nay, để chọn sơ đồ tối ưu mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ vị trí cho ngồn cung cấp phụ tải tiêu thụ, cần dự kiến số phương án phương án tối ưu chọn dựa sở so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án Dưới số phương án vạch ra: Phương án 1:  + Các hộ tiêu thụ 1, 2, 4, (hộ loại I) cung cấp điện đường dây kép + Hộ tiêu thụ (hộ loại I) cung cấp điện từ nhà máy A B nên sử dụng đường dây đơn Nếu điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sử dụng đường dây kép + Hộ tiêu thụ (hộ loại III) cung cấp điện đường dây đơn Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện phương án Phương án 2: + Các hộ tiêu thụ 1, 2, 3, (hộ loại I) cung cấp điện đường dây kép + Hộ tiêu thụ (hộ loại I) cung cấp điện từ nhà máy A B nên sử dụng đường dây đơn Nếu điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sử dụng đường dây kép  Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực + Hộ tiêu thụ (hộ loại III) cung cấp điện đường dây đơn Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phương án Phương án 3: + Các hộ tiêu thụ 1,2 (hộ loại I) cung cấp điện đường dây kép + Các hộ tiêu thụ 4, (hộ loại I) nhà máy B cung cấp điện đường dây đơn nối thành mạch vòng B-4-6 + Hộ tiêu thụ (hộ loại I) cung cấp điện từ nhà máy A B nên sử dụng đường dây đơn Nếu điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sử dụng đường dây kép + Hộ tiêu thụ (hộ loại III) cung cấp điện đường dây đơn  Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện phương án II So sánh phương án mặt kỹ thuật Chọn cấp điện áp tải điện mạng điện Lựa chọn cấp điện áp tải điện quan trọng mạng điện ảnh hưởng nhiều đến tiêu kinh tế-kế hoạch mạng điện Điện áp định mức xác định sơ theo cơng suất truyền tải biết P (MW) theo chiều dài đường dây truyền tải l (km) với công thức Still: U 4,34 l  16.P Trong đó: l: Chiều dài truyền tải điện (km) P: Công suất truyền tải điện (MW) Chọn tiết diện dây dẫn F Tiết diện dây dẫn mạng điện cần chọn để phù hợp với quan hệ tối ưu chi phí đầu tư xây dựng đường dây chi phí tổn thất điện Khi tăng tiết diện dây dẫn chi phí đầu tư tăng chi phí tổn thất điện giảm Xác định quan hệ tối ưu vấn đề phức tạp Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp đơn giản để xác định tiết diện dây dẫn Đó phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế dòng điện Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h Tra bảng 2.4 trang 64 Tài liệu tham khảo [1], ta có: Jkt = 1,1 A/mm2 Tiết diện dây dẫn đường dây đơn: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực F= I lv max J kt Trong đó: I lv max  S 3.U đm  P2  Q2 3.U đm Suy ra: P2  Q2 I lv max F  J kt 3.U đm J kt Tiết diện dây dẫn đường dây kép: F P2  Q2 I lv max  2.J kt 3.U đm J kt đm Ngoài để giảm tổn thất vầng quang, ta cần chọn dây AC-70 trở lên U đm = 110 kV chọn dây AC-240 trở lên U = 220 kV Lấy khoảng cách trung bình pha 5m ta có thông số loại dây dẫn sau: Thông số loại dây dẫn Bảng 2.2: Loại dây R0 () X0 (/km) B0 (10-6 /km) Icp (A) AC 70 0,46 0,44 2,58 265 AC 95 0,33 0,429 2,65 330 AC 120 0,27 0,423 2,69 380 AC 150 0,21 0,416 2,74 445 AC 185 0,17 0,409 2,84 510 AC 240 0,13 0,39 2,86 605 Kiểm tra phát nóng dây dẫn lúc cố Kiểm tra theo điều kiện: Iscmax  K.Icp Trong đó: Icp: Dòng điện làm việc cho phép dây dẫn ứng với t0=250C K: Hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc Tra bảng 43 trang 294 Tài liệu tham khảo [1] Chọn tolv=350C K=0,82 Nếu tiết diện dây dẫn chọn khơng thỏa mãn điều kiện phải tăng tiết diện dây dẫn lên thỏa mãn Tính tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường cố Cơng thức tính tổn thất điện áp: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực U %   Pi R   Qi X 100% U đm Khi tính tốn sơ bộ, chấp nhận phù hợp chế độ phụ tải cực đại tổn thất điện áp lớn mạng điện cấp điện áp không vượt q 1015% chế độ làm việc bình thường chế độ sau cố tổn thất điện áp lớp không vượt 15  20%, nghĩa là: - Lúc bình thường: Umaxbt% = (10  15)% - Lúc cố: Umaxsc% = (15  20)% Đối với mạng điện phức tạp, chấp nhận tổn thất điện áp lớn đến 15  20% chế độ phụ tải cực đại vận hành bình thường đến 20  25% chế độ sau cố, nghĩa là: - Lúc bình thường: Umaxbt% = (15  20)% - Lúc cố: Umaxsc% =(20  25)% III Tính tốn kỹ thuật cho phương án Tính cơng suất phát lên cao áp nhà máy nhiệt điện B Qua phân tích sơ phương thức vận hành phần trước, ta cho nhà máy nhiệt điện B làm phần phát tổ máy với công suất 70% so với cơng suất định mức tổ, ta có: PFB= 70%.3.50 = 105 MW Với Cos = 0,8  tg= 0,75 QFB = PFB.tg = 105.0,75 = 78,75 MVAr Vậy SFB = 105 + j78,75 MVA Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện B: Ptd = 8%PFB = 8%.105 = 8,4 MW Qtd = Ptd tg = 8,4.0,75 = 6,3 MVAr Vậy Std = 8,4 + j6,3 MVA Tổn thất thân nhà máy B: Tổn thất công suất tác dụng: P =10%(PFB - Ptd) =10%(105 - 8,4) = 9,66 MVA Tổn thất công suất phản kháng: Q =15%(QFB - Qtd)=15%(78,75 - 6,3) =10,86 MVAr Vậy công suất nhà máy B phát lên cao áp nhà máy là: PBCC = PFB - Ptd - P = 105 - 8,4 - 9,66 = 86,94 MVA QBCC = QFB - Qtd - Q= 78,75 - 6,3 -10,86 = 61,59 MVAr Nên SBCC = 86,94 + j 61,59 MVA Phương án Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Hình 2.6: Sơ đồ mạnh điện chi tiết phương án Tính phân bố công suất nhánh: SA-1 = 23 + j11,65 MVA SA-2 = 26 + j19,5 MVA SB-5= 18 + j7,67 MVA SB-3 = SBCC - SB-4 - SB-5 = 22,94 + j19,42 MVA SA-3 = S6 - SB-6 = 2,06 - j0,67 MVA Xét mạch vòng B-4-6: S B  = S  l B   l 4   S l B  l B   l 4  l B  (22  j16,5).(80,62  56,57)  (24  j18).80,62 50  56,57  80,62 = 26,46 + j19,85 MVA S B  S  l B   l    S l B  l B   l 4  l B  = (24  j18).(50  56,57)  (22  j16,5).50 50  56,57  80,62 = 19,54 + j14,65 MVA S4-6 = SB-6 - S6 = 4,46 + j3,35 MVA Điểm điểm phân cơng suất tồn phần Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-3-B + Nếu đứt đường dây đơn A-3: Tổng phụ tải yêu cầu nhà máy B Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực SPT = S3 + SB-5 + S4 + S6 = 25 + j18,75 + 18 + j7,67 + 22 + j16,5 + 24 + j18 = 89 + j60,92 MVA Công suất nhà máy B phát lên cao áp nhà máy là: SBCC = 99,36 + j70,38 MVA Ta thấy SBCC > SPT nên ta chọn đường dây đơn cho đoạn A-3 + Nếu đứt đường dây đơn B-3: Tổng phụ tải yêu cầu nhà máy A SPT = SA-1 + SA-2 + S3 = 23 + j11,65 + 26 + j19,5 + 25 + j18,75 =74 + j49,9 MVA Công suất nhà máy A phát lên cao áp là: SACC = 84,671 + j59,976 MVA Ta thấy SACC > SPT nên ta chọn đường dây đơn cho đoạn B-3 a) Chọn điện áp tải điện U 4,34 l  16.P Nhánh A-1: U 4,34 60,83  16.23 89,87 kV Tính tương tự cho nhánh lại, ta có kết bảng sau: Bảng 2.13: Điện áp tính tốn mạng điện cho phương án Nhánh A-1 A-2 A-3 B-3 B-4 4-6 B-6 B-5 l (km) 60,83 58,31 84,85 58,31 50 56,57 80,62 67,08 P(MW) 23 26 2,06 22,94 26,46 4,46 19,54 18 U(kV) 89,87 94,52 47,11 89,51 94,42 49,09 86,07 81,78 Vậy ta chọn điện áp truyền tải mạng điện 110 kV b) Chọn tiết diện dây dẫn Nhánh A-1: Fkt  23  11,65 2 3.110.1,1 10 61,51mm Chọn dây AC-70 Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 2.14: Loại dây dẫn cho phương án Nhánh A-1 A-2 A-3 B-3 B-4 4-6 B-6 B-5 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Fkt (mm2) Chọn dây 61,51 77,54 AC-70 AC-70 10,34 AC-70 143,41 AC-150 157,83 AC-150 26,62 AC-70 116,53 AC-120 93,36 AC-95 c) Kiểm tra phát nóng dây dẫn cố Dòng cố: I sc max  S 3.U đm  P2  Q2 3.U đm - Đối với mạch vòng B-4-6, dòng điện chạy qua đoạn 4-6 có giá trị lớn ngừng đường dây B-6: Công suất truyền nhánh 4-6: S 4 S 24  j18 MVA Công suất truyền qua nhánh B-4 lúc này: S B  S  S 46  j34,5 MVA Lúc này: 46  34,5 I sc max  3.110 10 301,8 A Mà K.Icp= 0,82.445 = 364,9 A > Iscmax - Khi đứt lộ đường dây kép A-1: 23  20,832 I sc max  3.110 10 160,95 A Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 2.15: Kiểm tra phát nóng dây dẫn bị cố cho phương án Nhánh Iscmax (A) K.Icp (A) A-1 135,32 217,3 A-2 170,58 217,3 A-3 164,02 217,3 B-3 164,02 311,6 B-4-6 301,8 364,9 Vậy dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cố d) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp + Lúc làm việc bình thường Nhánh A-1: U bt %  23.0,46  11,65.0,44 60,83.100 3,95% 2.110 Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau Bảng 2.16: Tổn thất điện áp làm việc bình thường cho phương án Nhánh ΔUbt% (%) A-1 3,95 A-2 4,95 A-3 0,46 B-3 6,21 B-4 5,71 4-6 1,65 B-6 7,64 B-5 5,12 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Như tiết diện dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường tổn thất lớn là: Umaxbt % = 7,64% + Lúc cố Xét mạch vòng B-4-6 - Khi đứt đường dây B-6 mạch vòng: Tổn thất điện áp đường dây 4-6 U  %  24.0,46  18.0,44 56,57.100 8,86% 110 Tổn thất điện áp đường dây B-4 U B  %  46.0,21  34,5.0,416 50.100 9,92% 110 Tổn thất điện áp đường dây B-4-6 U sc % U B  %  U 4 % = 9,92 + 8,86 = 18,78% < 25% - Khi đứt đường dây B-4 mạch vòng: Tổn thất điện áp đường dây 6-4 U  %  22.0,46  18.0,44 56,57.100 8,12% 110 Tổn thất điện áp đường dây B-6 U B  %  46.0,27  34,5.0,423 80,62.100 18% 110 Tổn thất đường dây B-6-4 U sc % U B  %  U 6 % = 18 + 8,12 = 26,12% > 25% Do ta phải tăng tiết diện dây dẫn đoạn B-6 từ AC-120 lên AC-150 Lúc này: Tính lại tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường nhánh B-6: 19,54.0,21  14,65.0,416 U bt %  80,62.100 6,79% 110 Tổn thất điện áp lớn lúc làm việc bình thường là: Umaxbt % = 6,79% Tổn thất điện áp đường dây B-6 U B  %  46.0,21  34,5.0,416 80,62.100 16% 110 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Tổn thất đường dây B-6-4 U sc % U B  %  U 6 % = 16 + 8,12 = 24,12% < 25% Khi cố đứt lộ đường dây kép A-1, lúc này: Usc% = 2.Ubt% Usc% = 2.3,95% = 7,9 % Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 2.17: Tổn thất điện áp cố cho phương án Nhánh ΔUsc% (%) A-1 7,9 A-2 9,9 A-3 13,85 B-3 6,29 B-6-4 24,12 Như tiết diện dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy cố tổn thất lớn mạng điện lúc là: Umaxsc% = 24,12% Tổng kết: Qua tính tốn kỹ thuật tính tốn chọn tiết diện dây dẫn kiểm tra điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp dây dẫn vận hành bình thường lúc cố, ta thấy phương án thỏa mãn tất điều kiện CHƯƠNG III: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ Việc định phương án hệ thống điện dựa sở so sánh mặt kỹ thuật kinh tế Rõ ràng có nhiều phương án thiết kế đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề Phương án tối ưu cuối lựa chọn phương án có tiêu kinh tế tốt Phí tổn vận hành hàng năm bao gồm khoản khấu hao hao mòn, sửa chữa, phục vụ mạng điện giá tiền tổn thất điện năm tính theo cơng thức: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Y = avh.K + C.A Trong đó: K: Vốn đầu tư mạng điện avh: Hệ số khấu hao, tu sửa thường kỳ phục vụ đường dây Các đường dây dùng cột bê tơng ly tâm, lấy avh=0,04 Phí tổn tổn thất điện hàng năm: (P2  Q2 ) A = P. = R. U2 Trong đó: : Thời gian tổn thất cơng suất cực đại tính theo cơng thức:  = (0,124 + Tmax 10 ) 8760 Với Tmax = 4600 h Suy  = (0,124 + 4600.10-4)2.8760 = 2987,65 h Vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch phương án mạng điện xét thơng qua tiêu tổng qt: Phí tổn tính toán Z mạng điện Z = (avh + atc).K + C.A Tiêu chuẩn để so sánh phương án mặt kinh tế phí tổn vận hành hàng năm bé avh=0,04 cột bê tông ly tâm atc=0,125: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ C: Giá tiền KWh điện tổn thất, C=1000 đ/KWh= 1000.103 đ/MWh Bảng 3.1: Bảng giá loại dây dẫn điện (đ/km) Loại dây AC-70 M (Kg/km) 275 K0 (10 đ/km) 168 AC-95 386 224 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 492 617 771 937 280 336 392 444 I Phương án 1 Vốn đầu tư mạng điện Kđ = 168 106 84,85+336 106 58,31+224 106 67,08 = 48872,88.106 đ Kk = 1,6.168 106 (60,83+58,31+80,62+50) = 67135,49.106 đ K = Kđ + Kk = 116008,37.106 đ Tổn thất công suất tác dụng đường dây Tổn thất cơng suất P ta tính riêng cho nhánh: P  PA-1 = 23  11,65 0,46.60,83 0,769 MW 2.110 Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: P2  Q2 r0 l n.U Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Bảng 3.2: Tổn thất công suất tác dụng đường dây cho phương án Nhánh P (MW) A-1 0,769 A-2 1,171 A-3 0,015 B-3 0,914 B-4 0,719 B-5 0,7 B-6 1,379 Vậy P = 5,667 MW Chi phí tính tốn hàng năm Z1 = (avh + atc)K + C.A A = .P = 2987,65.5,667 = 16931,02 MWh Suy ra: Z1 = (0,04+0,125).116008,37 106 + 1000.103.16931,02 = 36072,4.106 đ II Phương án Vốn đầu tư mạng điện Kđ = 168.106 100,5+336.106 80,62+224.106 67,08= 58998,24 106 đ Kk = 1,6.168 106 (60,83+58,31+58,31+50)= 61138,56 106 đ K = Kđ + Kk = 120136,8 106 đ Tổn thất công suất tác dụng đường dây 23  11,65 0,46.60,83 0,769 MW PA-1 = 2.110 Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 3.3: Tổn thất công suất tác dụng đường dây cho phương án Nhánh P (MW) A-1 0,769 A-2 1,171 A-6 0,018 B-6 1,161 B-3 1,082 B-4 0,719 B-5 0,7 Vậy P = 5,62 MW Chi phí tính tốn hàng năm Z2 = (avh + atc)K + C.A A = .P = 2987,65.5,62 = 16790,59 MWh Suy ra: Z2 = (0,04+0,125).120136,8 106 + 1000.103.16790,59= 36613,16 106 đ III Phương án Vốn đầu tư mạng điện Kđ = 168.106.(84,85+56,57) + 224.106.67,08 + 336.106.(58,31+80,62+50) = 102264,96.106 đ Kk = 1,6.168.106 (60,83 + 50) = 32024,83.106 đ K = Kđ + Kk = 134289,79.106 đ Tổn thất công suất tác dụng đường dây PA-1 = 23  11,65 0,46.60,83 0,769 MW 2.110 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 3.4: Tổn thất công suất tác dụng đường dây cho phương án Nhánh P (MW) A-1 0,769 A-2 1,171 A-3 0,015 B-3 0,914 B-4 0,949 4-6 0,067 B-6 0,834 B-5 0,7 Vậy P = 5,419 MW Chi phí tính tốn năm Z3 = (avh + atc)K + C.A A = .P = 2987,65.5,419 = 16190,08 MWh Suy ra: Z3 = (0,04+0,125).134289,79 106 + 1000.103.16190,08 = 38347,9.106 đ IV Tổng kết phương án Bảng 3.5: Tổng kết phương án Phương án Z (.106 đồng) K (.106 đồng) A (MWh) U bt max % sc U max % 36072,4 116008,37 16931,02 6,32 13,85 36613,16 120136,8 16790,59 8,24 15,75 38347,90 134289,79 16190,08 6,79 24,12 Qua bảng tổng kết tiêu kinh tế phương án, ta nhận thấy phương án có chi phí tính tốn Z, vốn đầu tư mạng điện K, giá trị tổn thất điện lúc làm việc bình thường cố nhỏ so với phương án Mặt khác, sơ đồ nối dây phương án đơn giản, dễ dàng việc quản lý vận hành Do đó, để tối ưu ta chọn phương án làm phương án thiết kế CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG CÁC MÁY BIẾN ÁP I Chọn sơ đồ nối dây chi tiết Sơ đồ nối điện tổng hợp tất thiết bị chính: Máy phát điện, máy biến áp, đường dây, máy cắt, góp, dao cách ly, thiết bị thao tác nối với theo thứ tự định Yêu cầu sơ đồ nối điện làm việc đảm bảo cung cấp điện, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế an tồn cho người - Tính đảm bảo sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọng hộ tiêu thụ, ví dụ hộ loại I phải cung cấp hai đường dây từ hai nguồn độc lập - Tính linh hoạt sơ đồ thể khả thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác - Tính kinh tế định bới hình thức góp, số lượng khí cụ điện dùng cho sơ đồ Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực II Chọn sơ đồ nối dây nhà máy điện Mạng điện thiết kế có hai nguồn cung cấp - Nhà máy thủy điện A có cơng suất 4x32 MW - Nhà máy nhiệt điện B có cơng suất 3x50 MW Do khơng có cấp điện áp máy phát nên ta chọn sơ đồ máy phát - máy biến áp Đối với góp, ta chọn hệ thống hai góp có góp vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải Hình 4.1 Sơ đồ máy phát-máy biến áp hệ thống hai góp có góp vòng III Chọn sơ đồ nối dây cho trạm biến áp giảm áp Đối với hộ 1, 2, 3, Là hộ tiêu thụ loại I, yêu cầu cung cấp điện liên tục, đồng thời trạm cụt nên ta chọn sơ đồ cầu phụ tải cực tiểu cho phép cắt máy biến áp để giảm tổn thất điện cho trạm Phía cao áp: Dùng máy cắt dao cách ly Phía hạ áp: Dùng máy cắt hợp Ta có sơ đồ nối dây: Hình 4.2 Sơ đồ cầu Đối với hộ Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Là phụ tải loại I yêu cầu cung cấp điện liên tục, đồng thời trạm biến áp trung gian liên lạc hai nhà máy Vì vậy, ta chọn sơ đồ hệ thống góp Hình 4.3 Sơ đồ hệ thống góp Đối với hộ Là hộ loại III, yêu cầu cung cấp điện không cao Do đó, ta chọn sơ đồ đơn giản để tiết kiệm chi phí Hình 4.4 Sơ đồ nối dây đơn giản IV Chọn máy biến áp Một số đặc điểm chọn máy biến áp: - Trong trạm biến áp nên chọn máy biến áp ba pha để giảm vốn đầu tư diện tích lắp đặt so với ba máy biến áp pha Việc chọn máy biến áp thường hay máy biến áp điều áp tải phụ thuộc yêu cầu điều chỉnh điện áp phụ tải phương thức vận hành nhà máy hệ thống - Công suất máy biến áp đảm bảo cung cấp điện tình trạng làm việc bình thường (tương ứng với lúc phụ tải cực đại) Khi máy biến áp nghỉ, máy biến áp lại với khả tải cố cho phép 20% thời gian ngày đêm ngày đêm không 6h tải công suất cần thiết - Số lượng máy biến áp đặt trạm chủ yếu vào yêu cầu đảm bảo cung cấp điện hộ tiêu thụ: Hộ loại I cần hai máy biến áp, hộ loại III cần máy biến áp Chọn máy biến áp tăng áp Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây, công suất máy biến áp phải tải hết công suất tổ máy phát ghép nên: SB  Sđm MF a) Nhà máy thủy điện A Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Ta có: S BA S đmF  PđmF 32  40 MVA Cos 0,8 Chọn máy biến áp lọai TPDH-40000/110 b) Nhà máy nhiệt điện B Ta có: S BA S đm  PđmF 50  62,5MVA Cos 0,8 Chọn máy biến áp loại TDH-63000/110 Chọn máy biến áp giảm áp - Hộ loại I: Máy biến áp chọn theo điều kiện S pt max S đmB  1,4.(n  1) Điều kiện kiểm tra cho phép vận hành máy phụ tải cực tiểu: S ghB  S pt - Hộ loại III: Máy biến áp chọn theo điều kiện S đmB  S pt max Chọn máy biến áp cho trạm biến áp số Ta có: Spt max = 25,78 MVA Spt = 50% Spt max = 12,89 MVA - Chọn máy biến áp có điều áp tải với cơng suất máy xác định: S pt max 25,78 S đmB   18,41 MVA 1,4.( n  1) 1,4.(  1) Chọn loại máy TDH 25000/110 - Kiểm tra: S ghB S đmB P0 29 25 17,38 MVA  Spt Pn 120 Khi phụ tải cực tiểu, cho phép vận hành máy biến áp Vậy ta chọn máy biến áp loại TPDH 25000/110 Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 4.1 Chọn máy biến áp cho trạm Trạm biến áp SđmB (kVA) 25000 25000 25000 25000 25000 25000 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Tổng kết máy biến áp chọn Bảng 4.2 Loại máy biến áp Sđm (MVA) TPDH 25000/110 25 TPDH-40000/110 40 TDH-63000/110 63 Bảng UC (kV) 115 115 115 thông UH (kV) 22 10,5 10,5 số máy biến áp chọn UN Po PN Io % RB % (kW) (kW) () 10,5 29 120 0,8 2,54 10,5 42 175 0,7 1,44 10,5 59 260 0,65 0,87 XB () 55,9 34,8 22 Định phương thức vận hành kinh tế máy biến áp Dựa vào số liệu tính tốn, ta định phương thức vận hành kinh tế máy biến áp: Bảng 4.3 Định phương thức vận hành kinh tế máy biến áp Phụ tải Spt max (MVA) 25,78 32,5 31,25 27,5 19,57 30 Số lượng máy Max 2 2 Min 1 1 1 biến áp CHƯƠNG V: TÍNH BÙ KINH TẾ CHO MẠNG ĐIỆN Khi lập biểu thức phí tổn tính tốn, ta quy ước: - Không xét đến công suất bù sơ tính theo điều kiện cân cơng suất phản kháng - Không xét đến tổn thất sắt SFe máy biến áp ảnh hưởng đến Q b cần tìm - Tương tự khơng xét đến thành phần công suất tác dụng P gây - Khơng xét đến cơng suất từ hóa máy biến áp QFe công suất phản kháng điện dung đường dây sinh - Ngoài điện trở đường dây phải xét đến điện trở máy biến áp - Chỉ cần viết giải phương trình cho nhánh độc lập mạng điện - Phí tổn tính tốn hàng năm Z bao gồm ba thành phần: Z = Z1 + Z2 + Z3 Trong đó: Z1: Phí tổn hàng năm đầu tư thiết bị bù Qb  Z1 = (avh + atc).Ko.Qb Với avh : Hệ số vận hành với thiết bị bù, lấy avh = 0,1 atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, lấy atc = 0,125 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực K0 : Giá tiền đơn vị công suất bù, lấy K0 = 200.106 (đ/MVAr) Qb : Công suất phản kháng cần bù Z1 = (0,1 + 0,125).200.106.Qb = 45.106.Qb   Z2: Phí tổn tổn thất điện việc lắp thiết bị bù tiêu tốn Z2 = C.t.P*.Qb Với: C: Giá thành kW điện bị tổn thất Lấy C = 106(đ/MWh) P*: Tổn thất công suất tác dụng tương đối đơn vị dung lượng bù, thiết bị bù tụ điện tĩnh ta lấy: P* = 0,005 t: Thời gian vận hành tụ điện năm, lấy t = Tmax = 4600 (h)  Z2 = 106.4600.0,005.Qb = 23.106.Qb Z3: Phí tổn tổn thất điện truyền tải công suất phản kháng sau đặt thiết bị bù gây toàn mạng điện (Q  Qb )2 Z3 = C..P = C. .R U2 Trong đó: : Thời gian tổn thất cơng suất lớn nhất,  = 2987,65 h Q: Công suất phản kháng cực đại hộ tiêu thụ lúc chưa bù (MVAr) U: Điện áp định mức đường dây R: Điện trở đường dây máy biến áp quy phía cao áp C.  Z3 = (Q - Qb)2.R U   (Q - Q b )  .R  U  = 10 2987,65. Vậy:  (Q - Q b )  Z = Z1 + Z2 + Z3 = 45.10 Qb + 23.10 Qb + 2987,65.10   R  U  Giải phương trình 6 Z = ta tìm Qb Qb 5.1 Bù kinh tế cho phụ tải A Sơ đồ thay tính toán: A B1 x AC70 58,31 Km RdA-1 Qb1 Q1 RB1 Q1-Qb1 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Hình 5.1 Sơ đồ nối dây thay tính tốn hộ tiêu thụ Ta có thơng số sau: Cơng suất phản kháng hộ số Q1 = 20,28 MVAr Điện trở máy biến áp RB1 = 1,27  Điện trở đường dây RA-1= 13,99  Hàm chi phí tính tốn Z = Z1 + Z2 + Z3 Với: Z1 = (avh + atc).Ko.Qb1 = (0,1 + 0,125).200.106.Qb1 = 45.106.Qb1 Z2 = C.t.P*.Qb1 = 106.4600.0,005.Qb1 = 23.106.Qb1 (Q1  Qb1 ) R U2 = 10 2987,65 (20,28  Qb1 ) (1,27  13,99) 110 Z 45.10  23.10  2.3767895,79.(20,28  Qb1 ) 0  Qb1 Z3 = C..P = C.    Qb1 = 11,256 MVAr Hệ số công suất sau bù tg1’= 20,28  11,256 0,392 23  Cos1 = 0,93 Tính tốn tương tự, ta có kết bảng sau: Bảng 5.1 Bảng tổng hợp sau bù kinh tế Phụ tải P (MW) Q (MVAr) Cos Qb (MVAr) Q' (MVAr) Cos' 23 20,28 0,75 11,256 9,024 0,93 26 19,5 0,8 10,121 9,379 0,94 25 18,75 0,8 13 5,75 0.97 22 16,5 0,8 7,121 9,379 0,92 18 15,88 0,75 8,648 7,232 0,92 24 18 0,8 9,754 8,246 0,94 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực ... cấp điện đường dây đơn  Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện phương án II So sánh phương án mặt kỹ thuật Chọn cấp điện áp tải điện mạng điện Lựa chọn cấp điện. .. Vị trí Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực A 60,83 58,31 B Các phương án nối dây dự kiến 84,85 100,5 56,57 58,31 50,00 67,08 80,62 Trong thiết kế nay, để chọn sơ đồ tối ưu mạng điện người... xảy cố tổn thất lớn mạng lúc này: Umaxsc% = 13,85% Phương án Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện chi tiết phương án Tính phân bố công suất nhánh: SA-1 = 23 +