thiết kế mạng điện 9 phụ tải

thiết kế hệ thống điện 9 phụ tải CHƯƠNG 1CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆNCân bằng công suất trong hệ thống trước hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không. Sau đó sơ bộ định phương thức vận hành cho từng nhà máy trong hệ thống, trong các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sau sự cố. Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân bằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng.1.1. Cân bằng công suất tác dụngCân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống. Cân bằng CSTD trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: (1.1)Trong đó:Trong đó:ΣPF: Tổng công suất phát ra do các máy phát điện của các nhà máy điện trong hệ thốngΣPpt: Tổng công suất các nút phụ tải.m: Hệ số đồng thời (giả thiết chọn m = 1)ΣPtd: Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điệnΣPdt: Tổng công suất dự trữΣΔPmđ: Tổng tổn thất công suất trên đường dây và trạm biến áp1 Xác định hệ số đồng thời của một khu vực phải căn cứ vào tình hình thực tế của các phụ tải2 Tổn thất CSTD trên đường dây và MBA ΣΔPmđ. Theo tài liệu thống kê thì tổn thất công suất tác dụng của đường dây và MBA trong trường hợp mạng điện cao áp khoảng 8÷10%.mΣPpt.3 Công suất tự dùng của nhà máy điện được tính theo phần trăm của (mΣPpt + ΣΔPmđ):+ Nhà máy nhiệt điện 3 ÷ 7 %+ Nhà máy thủy điện 1 ÷ 2 %4 Công suất dự trữ của hệ thống:+ Dữ trữ sự cố thường lấy bằng công suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống điện+ Dự trữ phụ tải dự trù cho phụ tải tăng bất thường ngoài dự báo: 2 ÷ 3% phụ tải tổng+ Dự trữ phát triển nhằm đáp ứng phát triển phụ tải 5 ÷ 15 năm sauTổng quát dự trữ hệ thống lấy bằng 10 ÷ 15% tổng phụ tải của hệ thống.Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu CSTD và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng áp của nhà máy điện nên tính cân bằng CSTD như sau: (1.2) 1.2. Cân bằng công suất phản khángCân bằng CSPK nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống. Cân bằng CSPK được biểu diễn bằng biểu thức sau: (1.3)Trong đó:ΣQF: Tổng công suất phát ra của các máy phát điệnΣQF = ΣPF.tgφFtgφF suy ra từ hệ số công suất cosφF của các máy phát điện.Trong thiết kế môn học chỉ thiết kế từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng áp của nhà máy nên chỉ cần cân bằng từ thanh cái cao áp. mΣQpt: Tổng CSPK của mạng điện có xét đến hệ số đồng thờiΣΔQB: Tổng thổn thất CSPK trong MBA có thể ước lượng:ΣΔQB = (812%) ΣSpt ΣΔQL: Tổng tổn thất CSPK trên các đoạn đường dây của mạng điệnΣΔQL: Tổng tổn thất CSPK trên các đoạn đường dây của mạng điện. Với mạng điện 110 kV trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất CSPK trên cảm kháng đường dây bằng CSPK ΣQC do điện dung đường dây cao áp sinh ra.ΣQtd: Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống.ΣQtd = ΣPtd.tgφtdΣQdt: CSPK dự trữ của hệ thốngΣQdt = (5 ÷ 10%)ΣQptTrong thiết kế môn học, chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện có thể không cần tính Qtd và Qdt Từ biểu thức trên suy ra lượng CSPK cần bù Qbù∑Nếu Qbù∑ < 0 có nghĩa là hệ thống không cần đặt thêm thiết bị bù để cân bằng CSPK.Nếu Qbù∑ > 0 có nghĩa là hệ thống thiếu CSPK nên cần đặt thêm thiết bị bù.Trong phần này chỉ thực hiện bù sơ bộ, dự kiến bù sơ bộ theo nguyên tắc: bù ưu tiên cho các phụ tải ở xa, cosφ thấp và bù đến cosφ’ = (0,90 ÷ 0,95). CSPK cần bù cho phụ tải thứ i được tính: (1.4)Theo số liệu đã cho ta có được: Mà:

1 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ CÁC PHỤ TẢI CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG I.1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ CÁC PHỤ TẢI Hệ thống cung cấp điện tập hợp nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp, hộ tiêu thụ thiết bị phân phối khác Chúng tạo thành hệ thống có phối hợp chặt chẽ với nhau, có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối, tiêu thụ điện năng, đảm bảo an toàn cho thiết bị người I.1.1 Nguồn cung cấp điện: Trong thiết kế có hai nguồn cung cấp: Nhà máy nhiệt điện A nhà máy nhiệt điện B I.1.1.1 Nhà máy nhiệt điện A: Số tổ máy công suất tổ máy:  60 MW Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV Hệ số công suất định mức: cosφđm = 0,85 I.1.1.2 Nhà máy nhiệt điện B: Số tổ máy công suất tổ máy:  30 MW Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV Hệ số công suất định mức: cosφđm = 0,85 Đặc điểm: Công suất tự dùng tương đối lớn (6 - 15)%S đm, máy phát làm việc ổn định với phụ tải P  70% Pđm, P  30% Pđm máy phát ngừng làm việc, công suất phát kinh tế nhà máy nhiệt điện thường (80 – 90)% Pđm I.1.2 Phụ tải điện: Trong mạng điện thiết kế phụ tải tiêu thụ điện, tất phụ tải hộ loại I có tổng cơng suất tác dụng cực đại 180 MW Thời gian sử dụng công suất cực đại: T max = 5000 h, điện áp định mức mạng thứ cấp trạm hạ áp 22 kV, phụ tải cực tiểu 50% phụ tải cực đại SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Các phụ tải loại I phụ tải quan trọng Bởi điện gây thiệt hại nghiêm trọng kinh tế, ảnh hưởng xấu đến tình hình trị - xã hội, gây nguy hiểm đến tính mạng người Do cần phải cung cấp điện liên tục chất lượng điện tốt, nên đường dây phải bố trí cho phận hỏng phải ngừng sửa chữa đường dây làm việc bình thường, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho phụ tải loại I Cơng suất tính chất hộ tiêu thụ cho bảng 1.1 Bảng 1.1 Công suất tính chất phụ tải Các hộ tiêu thụ Các số liệu Phụ tải cực đại (MW) 20 22 18 18 24 20 20 16 22 Hệ số công suất cosφ 0,85 0,85 0,85 0,85 Hệ số tgφ 0,62 0,62 0,62 0,62 0,75 0,62 0,75 0,62 0,75 Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện Yêu cầu điều chỉnh điện áp 0,8 0,85 0,8 0,85 0,8 I I I I I I I I I KT KT KT KT KT KT KT KT KT Điện áp định mức mạng điện thứ cấp (kV) 22 Công suất phụ tải chế độ phụ tải cực đại cực tiểu tính theo công thức sau: g Smax = Pmax + jQ max Qmax =Pmax  tgφ (1.1) 2 Và Smax = Pmax + Q max Trong đó: + Pmax, Qmax: Công suất tác dụng phản kháng phụ tải chế độ phụ tải cực đại SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp + Smax: Công suất biểu kiến phụ tải chế độ cực đại Theo yêu cầu đề thiết kế chế độ phụ tải cực tiểu 50% chế độ phụ tải cực đại Do vậy: g g g Smin = 50%.Smax = 0,5.Smax Và 2 Smin = Pmin + Qmin Trong đó: + Pmin, Qmin: Công suất tác dụng phản kháng phụ tải chế độ phụ tải cực tiểu + Smin: Công suất biểu kiến phụ tải chế độ cực tiểu Kết tính giá trị cơng suất phụ tải chế độ làm việc cực đại cực tiểu cho bảng 1.2 Bảng 1.2 Thông số phụ tải g g Hộ tiêu Smax = Pmax + jQ max Smax Smin = Pmin + jQ Smin thụ MVA MVA MVA MVA 20 + j12,4 23,532 10 + j6,2 11,766 22 + j13,64 25,885 11 + j6,82 12,943 18 + j11,16 21,179 + j5,58 10,59 18 + j11,16 21,179 + j5,58 10,59 24 + j18 30 12 + j9 15 20 + j12,4 23,532 10 + j6,2 11,766 20 + j15 25 10 + j7,5 12,5 16 + j9,92 18,826 + j4,96 9,413 22 + j16,5 27,5 11 + j8,25 13,75 Tổng 180 + j120,18 I.2 CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I.2.1 Cân công suất tác dụng: SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Cân công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số mạng điện ổn định Phương trình cân cơng suất tác dụng mạng điện có dạng: ΣPF = Ptt = mΣPmax + ΣΔPmax + ΣPtd + ΣPdt (1.2) Trong đó: + ΣPF - tổng cơng suất tác dụng nhà máy phát hệ thống + Ptt - công suất tác dụng tiêu thụ mạng điện + m - hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại (m = 1) + ΣPmax - công suất tác dụng cực đại phụ tải + ΣΔPmax - tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện, tính sơ lấy ΣΔPmax = 5%ΣPmax + ΣPtd - tổng công suất tự dùng nhà máy điện hệ thống, phụ thuộc vào loại nhà máy điện tính theo % công suất phát lớn máy phát nhà máy Trong thiết kế xem ΣPtd khơng đổi Hai nguồn cung cấp nhà máy nhiệt điện nên công suất tự dùng chiếm (6 – 15)%Pđ ta chọn 8%Pđ + ΣPdt - tổng công suất dự trữ hệ thống, lấy (10 - 15)% công suất cực đại hệ thống hay lấy lớn công suất tổ máy hệ thống, ta chọn ΣP dt công suất định mức tổ máy lớn nhất; ΣPdt = 60 MW - Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại xác định từ bảng 1.2 là: ΣPmax = 180 MW - Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện là: ΣΔPmax = 5%×ΣPmax = 0,05×180 = MW - Tổng công suất tự dùng nhà máy là: ΣPtd = (8% × × 60) + (8% × × 30) = 24 MW - Tổng công suất dự trữ hệ thống là: ΣPdt = 60 MW Vậy công suất tiêu thụ mạng điện là: Ptt = 180 + + 24 + 60 = 273 MW - Tổng công suất đặt nhà máy là: ΣPF = (3 × 60) + (4 × 30) = 300 MW SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp So sánh công suất đặt nhà máy với công suất tiêu thụ mạng điện ta thấy: ΣPF = 300 MW > Ptt = 273 MW Vậy nguồn công cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải I.2.2 Cân công suất phản kháng: Trong hệ thống điện đảm bảo cân công suất tác dụng mà cần phải đảm bảo cân công suất phản kháng Cân công suất phản kháng nhằm giữ điện áp hệ thống ổn định Phương trình cân cơng suất phản kháng mạng điện có dạng: ΣQF = Qtt = mΣQmax + ΣΔQBA + ΣΔQL - ΣQC + ΣQtd + ΣQdt (1.3) Trong đó: + ΣQF - tổng cơng suất phản kháng phát nhà máy phát + Qtt - công suất phản kháng tiêu thụ mạng điện + m - hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại (m = 1) + ΣQmax - tổng công suất phản kháng cực đại phụ tải + ΣΔQBA - tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp ΣΔQBA = 15% ΣQmax + ΣΔQL - tổng tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện + ΣQC - tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra, tính sơ lấy ΣΔQL = ΣQC + ΣQtd - tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy + ΣQdt - tổng công suất phản kháng dự trữ mạng điện, cân sơ lấy cơng suất phản kháng tổ máy lớn hệ thống Như ta tính sau: - Tổng công suất phản kháng nhà máy phát ra: ΣQF = Σ(PFA.tgφA) + Σ(PFB.tgφB) Ta có cosφA = cosφB = 0,85 → tgφF = 0,62 ΣQF = (3 × 60 × 0,62) + (4 × 30 × 0,62) = 186 MVAr - Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại xác định theo bảng 1.2 là: SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp ΣQmax = 120,18 MVAr - Tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp là: Trong thiết kế có cấp biến áp, nên ta chọn: ΣΔQBA = × 15% × ΣQmax = × 0,15 × 120,18 = 36,054 MVAr - Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy là: Hệ số công suất cosφ thiết bi tự dùng nhà máy tính sơ lấy cosφ = 0,7 – 0,8 Chọn cosφtd = 0,8 => tgφtd = 0,75 ΣQtd = ΣPtd.tgφtd = 24 × 0,75 = 18 MVAr - Tổng công suất phản kháng dự trữ mạng điện là: ΣQdt = ΣPdt.tgφF = 60 × 0,62 = 37,2 MVAr Vậy cơng suất phản kháng tiêu thụ mạng điện: Qtt = 120,18 + 36,054 + 18 + 37,2 = 211,434 MVAr So sánh công suất phản kháng tiêu thụ với tổng công suất phản kháng nhà máy điện phát mạng điện, ta thấy: Qtt = 211,434 MVAr > ΣQF = 186 MVAr Như vậy, để hệ thống cân công suất phản kháng ta cần bù thêm lượng công suất phản kháng cho hệ thống là: ΣQB = Qtt - ΣQF = 211,434 – 186 = 25,434 MVAr Dự kiến bù sơ theo nguyên tắc: bù ưu tiên cho hộ xa, cosφ thấp, phụ tải có cơng suất tiêu thụ lớn bù đến cosφ = (0,9 - 0,95) Còn thừa ta bù thêm cho hộ gần có cosφ cao bù đến cosφ = (0,85 - 0,90) Như vậy: - Bù cơng suất phản kháng cho hộ (có cosφ thấp) Trước bù hệ số cosφ = 0,8 � tgφ = 0,75 Sau bù hệ số cosφb = 0,92 � tgφb = 0,426 Công suất phản kháng cần bù cho hộ là: Qb5 = P5.tgφ5 - P5.tgφb5 = P5(tgφ5 - tgφb5) = 24(0,75 - 0,426) = 7,776 MVAr Lượng bù lại là: 25,434 - 7,776 = 17,658 MVAr - Bù công suất phản kháng cho hộ (có cosφ thấp) SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Trước bù hệ số cosφ = 0,8 � tgφ = 0,75 Sau bù hệ số cosφb = 0,92 � tgφb = 0,426 Công suất phản kháng cần bù cho hộ là: Qb7 = P7.tgφ7 - P7.tgφb7 = P7(tgφ7 - tgφb7) = 20.(0,75 - 0,426) = 6,48 MVAr Lượng bù lại là: 17,658 - 6,48 = 11,178 MVAr - Bù công suất phản kháng cho hộ (có cosφ thấp) Trước bù hệ số cosφ = 0,8 � tgφ = 0,75 Sau bù hệ số cosφb = 0,92 � tgφb = 0,426 Công suất phản kháng cần bù cho hộ là: Qb9 = P9.tgφ9 – P9.tgφb9 = P9(tgφ9 - tgφb9) = 22.(0,75 - 0,426) = 7,128 MVAr Lượng bù lại là: 11,178 - 7,128 = 4,05 MVAr - Bù lượng lại hết cho hộ (cơng suất lớn, phụ tải xa nhất) Trước bù hệ số cosφ = 0,85 � tgφ = 0,62 Hệ số công suất sau bù cho hộ là: tgφb1 = Q1  Qb1 12,  4,05   0, 4175 P1 20 � cosφb1 = 0,923 Ta có số liệu phụ tải trước sau bù cho bảng 1.3: Bảng 1.3 Số liệu phụ tải trước sau bù Hộ tiêu Pmax Qmaxi Qbi Q’maxi thụ MW MVAr MVAr MVAr 20 0,85 12,4 4,05 8,35 0,923 22 0,85 13,64 13,64 0,85 18 0,85 11,16 11,16 0,85 18 0,85 11,16 11,16 0,85 24 0,8 18 7,776 10,224 0,92 20 0,85 12,4 12,4 0,85 20 0,8 15 6,48 8,52 0,92 16 0,85 9,92 9,92 0,85 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Cosφi Cosφ’i Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ 22 Đồ án tốt nghiệp 0,8 16,5 7,128 9,372 0,92 I.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN Trong mạng điện thiết kế hai nhà máy nhiệt điện nên ta chọn nhà máy làm nhiệm vụ cân công suất hệ thống Ta chọn nhà máy nhiệt điện B làm nhà máy phát cơng suất theo dự kiến, nhà máy nhiệt điện A nhà máy cân công suất hệ thống Sau sơ định phương thức vận hành nhà máy A B trường hợp sau: I.3.1 Chế độ vận hành với phụ tải cực đại: Ta có: ΣPptmax yc  ΣPpt max + ΣΔPpt max + ΣPtd  180 + + 24  213 MW Như công suất phụ tải cực đại yêu cầu 213 MW, mà tổng công suất nhà máy phá 300 MW, xác định sơ phương thức vận hành nhà máy sau: + Đối với nhà máy nhiệt điện B cho vận hành tổ máy với công suất 90% công suất định mức PFB = 90%   30 = 108 MW Phần lại giao cho máy A đảm nhận PFA = 213 – 108 = 105 MW + Khi ta huy động tổ máy nhà máy nhiệt điện A tổ máy đảm nhận % công suất định mức là: PFA % = 105 ×100 = 87,5 % 2× 60 Lúc công suất dự trữ hệ thống là: ΣPdt  ΣPFmax  ΣPptmax yc  ((3  60) + (4  30))  213  87 MW Ta thấy công suất trữ lúc lớn công suất tổ máy lớn hệ thống, tổ máy lớn bị cố nhà máy có khả đáp ứng nhu cầu phụ tải I.3.2 Chế độ vận hành với phụ tải cực tiểu: Ta có: ΣPptmin yc  50%.ΣPptmax yc  0,5  213  106,5 MW SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp + Đối với nhà máy nhiệt điện B cho vận hành tổ với cơng suất 90% cơng suất định mức, cơng suất phát nhà máy B bằng: PFB = 90%   30 = 54 MW Phần lại giao cho nhà máy A đảm nhận PFA = 106,5 – 54 = 52,5 MW + Khi ta huy động tổ máy nhà máy nhiệt điện A tổ máy đảm nhận % cơng suất định mức là: PFA %  52,5 �100  87,5% 60 I.3.3 Chế độ cố: Xét cố nặng nề cố ngừng tổ máy lớn hệ thống chế độ phụ tải cực đại (sự cố máy phát nhà máy nhiệt điện A) Lúc ta có: ΣPpt yc  ΣPptmax + ΣΔPptmax + ΣPtd  180 + + ((0,08   30) + (0,08   60)  208,2 MW + Đối với nhà máy B cho vận hành tổ với công suất 90% công suất định mức PFB = 90%   30 = 108 MW Phần lại giao cho nhà máy B đảm nhận PFA = 208,2 – 108 = 100,2 MW + Đối với nhà máy B cho vận hành tổ máy, tổ máy đảm nhận % công suất định mức là: PFA %  100,2 �100  83,5% �60 Như vậy, cố ngừng máy phát lớn chế độ phụ tải cực đại tổ máy lại làm việc bình thường CHƯƠNG II DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ THUẬT SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 10 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp II.1 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN Các tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện phụ thuộc nhiều vào sơ đồ Vì sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết chất lượng điện yêu cầu hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn vận hành, khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải Trong thiết kế nay, để chọn sơ đồ tối ưu mạng điện người ta sử dụng nhiều phương án Từ vị trí cho phụ tải, cần dự kiến số phương án phương án tốt lựa chọn sở so sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật phương án Phương án lựa chọn phương án đảm bảo độ tin cậy cao, tính kinh tế, tính linh hoạt cần thiết Theo yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì để cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng Đối với hộ tiêu thụ loại II, nhiều trường hợp cung cấp đường dây hai mạch hai đường dây riêng biệt Nhưng nói chung cho phép cung cấp điện cho hộ loại II dây khơng mạch, thời gian sửa chữa cố đường dây không ngắn Các hộ tiêu thụ loại III cung cấp điện đường dây mạch Trên sở phân tích đặc điểm nguồn cung cấp phụ tải vị trí chúng, ta đưa phương án dự kiến sau: Phương án I: Sơ đồ mạng điện phương án I cho hình 2.1 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 123 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp P1  0,3436  0,3897sin(12  38,03o ) P1max = 0,3436 + 0,3897 = 0,7333 Độ trữ ổn định tĩnh nhà máy A k tA  P1max  P10 0,7333  0, 4846 100  100  51,32% P10 0, 4846 Đặc tính cơng suất nhà máy B P2  E 22 E E sin  22  sin(12  12 ) z 22 z12 P2  2,99062 2,0924.2,9906 sin 9,76o  sin(12  38,03o ) 4,7722 16,0584 P2  0,3177  0,3897sin(12  38,03o ) P2max = 0,3177 + 0,3897 = 0,7074 Độ trữ ổn định tĩnh nhà máy B k tB  P2max  P20 0,7074  0,54 100  100  31% P20 0,54 Vậy hệ thống điện vừa thiết kế xét ổn định tĩnh theo công suất giá trị k t lớn 20% nên hệ thống ổn định tĩnh XÉT ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VỪA THIẾT KẾ Để xét ổn định động hệ thơng điện ta giả sử xảy ngắn mạch đầu đường dây A – Ta xét trường hợp ngắn mạch ba pha đầu đường dây A – 3, cố ngắn mạch ba pha nguy hiểm Trong sơ đồ thay ta thêm phần tử jX  vào vị trí xảy ngắn mạch Ngắn mạch ba pha nên X   Khi xảy ngắn mạch chế độ biến đổi đột ngột nhanh chóng, đường đặc tính cơng suất tĩnh khơng thể sử dụng để mơ tả q trình máy phát thơng số chế độ máy phát sử dụng đường đặc tính cơng suất tĩnh đột biến Nên xét ổn định động hệ thống điện ta lấy suất điện động E’ điện kháng độ X’d để thay cho máy phát điện, điều làm cho nghiên cứu trình độ dễ dàng SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 124 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp 4.1 Khi xảy ngắn mạch Sơ đồ thay đoạn A – – B Đặt: jX1 = jX2 = jX3 = jX4 = - j117,647 Z1 = Zbcs + Zpt = (0,0331 + j0,6556) + (8,0264 + j4,9764) = 8,0595 + j5,632 Z2  jX1.jX  (  j117,647).0  0 jX1  jX   j117,647  1 1 1       Z3 jX Z1 jX  j117,647 8,0595  j5,632  j117,647 1  0,0834  j0,0413 => Z3   9,6354  j4,7684 Z3 0,0834  j0,0413 Biến đổi tam giác Z2, Z3, ZdA3cs thành Z4, Z5, Z6 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 125 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Ta được: Z4 = Z5 = 0,1713 + j0,1618 Z6 = Z7 = Z5 + ZdB3cs = (0,1713 + j0,1618) + (0,1739 + j0,1664) = 0,3452 + j0,3282 Biến đổi tam giác jX4, Z6, Z7 thành Z8, Z9, Z10 Ta được: Z8 = Z9 = 0,3471 + j0,3281 Z10 = Z11 = Z4 + Z8 = Sơ đồ thay toàn hệ thống SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 126 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Biến đổi tam giác ZA, Z10, Z11 thành Z12, Z13, Z14 Ta được: Z12 = Z13 = Z14 = Z15 = Z’Atd + Z12 = 0,0049 + j0,4555 + = 0,0049 + j0,4555 Z16 = Z9 + Z13 = 0,3471 + j0,3281 + = 0,3471 + j0,3281 Biến đổi tam giác ZB, Z14, Z16 thành Z17, Z18, Z19 Ta được: Z17 = Z18 = 0,3036 + j0,2607 Z19 = Z20 = Z15 + Z17 = 0,0049 + j0,4555 + = 0,0049 + j0,4555 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 127 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Z21 = Z18 + Z’Btd = (0,3036 + j0,2607) + (0,0055 + j0,5153) = 0,3091 + j0,776 Ta tính Z11, Z22 Z12 Z11  Z20  Z19 Z21 Z19  Z21 Z11  0,0049  j0, 4555  0.(0,3091  j0,776)  0,3091  j0,776 Z11  0,0049  j0, 4555 Z11  0, 4555�89,384o => z11 = 0,4555; 11  90o  11  90o  89,384o  0,616o Z22  Z21  Z19 Z20 Z19  Z20 Z22  0,3091  j0,776  0.(0,0049  j0, 4555)  0,0049  j0, 4555 Z22  0,3091  j0,776 Z22  0,8353�68, 281o => z22 = 0,8353;  22  90o  22  90o  68, 281o  21,719o Z12  Z20  Z21  Z20 Z21 Z19 Z12  0,0049  j0, 4555  0,3091  j0,776   (0,0049  j0, 4555).(0,3091  j0,776) Z12  � Đặc tính cơng suất ngắn mạch E1' E1' E '2 ' P1II  sin 11  sin(12  12 ) z11 z12 Vì z12 = � nên P1II  E1' 1,18242 sin 11  sin 0,616o  0,0330 z11 0, 4555 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 128 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp E '22 E1' E '2 ' P2II  sin  22  sin(12  12 ) z 22 z12 E '22 1, 22882 P2II  sin  22  sin 21,719o  0,6689 z 22 0,8353 Công suất thừa tác động lên nhà máy điện ngắn mạch P1II  P10  P1II  0, 4846  0,0330  0, 4516 P2II  P20  P2II  0,54  0,6689  0,1289 Gia tốc tuyệt đối nhà máy điện chế độ ngắn mạch 1  18000.P1II 18000.0, 4516   3725,390 Tj1 2,182 2  18000.P2II 18000.( 0,1289)   871, 469 Tj2 2,6624 Gia tốc tương đối hai nhà máy ngắn mạch 12  1    3725,390  (871, 469)  4596,859 4.2 Trường hợp sau cắt ngắn mạch Sau cắt ngắn mạch lộ đường dây A – bị cắt tổng trở đường dây tăng lên gấp đôi: Z’dA3cs = 0,3478 + j0,3328 B'A3cs  0,0043 Điện dẫn phản kháng đường dây A – giảm xuống: Sơ đồ thay đường dây A – – B SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 129 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đặt: Đồ án tốt nghiệp 1    j232,558 ' jX1= jX2 = BA3cs j0,0043 j 1    j117,647 jX3= jX4 = BB3cs j0,0085 j Z1 = Zbcs + Zpt = (0,0331 + j0,6556) + (8,0264 + j4,9764) = 8,0595 + j5,632 1 1 1       Z2 jX Z1 jX3  j232,558 8,0595  j5,632  j117,647 1  0,0834  j0,0455 => Z2   9, 2462  j5,0416 Z2 0,0834  j0,0455 Biến đổi tam giác jX1, Z’dA3cs, Z2 thành Z3, Z4, Z5 Ta được: Z3 = 0,3698 + j0,3251 Z4 = -0,0209 + j0,0077 Z5 = 9,6656 + j4,7527 Z6 = Z4 + ZdB3cs = (-0,0209 + j0,0077) + (0,1739 + j0,1664) = 0,1530 + j0,1741 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 130 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Biến đổi tam giác jX4, Z5, Z6 thành Z7, Z8, Z9 Ta được: Z7 = - 0,0207 + j0,0076 Z8 = 0,1742 + j0,1665 Z9 = 10,4409 + j4,0510 Z10 = Z3 + Z7 = (0,3698 + j0,3251) + (-0,0207 + j0,0076) = 0,3491 + j0,3327 Sơ đồ thay toàn hệ thống Biến đổi tam giác ZA, Z9, Z10 thành Z11, Z12, Z13 Ta được: Z11 = 0,0585 + j0,0608 Z12 = 0,2835 + j0,2570 Z13 = 1,7949 + j0,7879 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 131 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Z14 = Z’Atd + Z11 = (0,0049 + j0,4555) + (0,0585 + j0,0608) = 0,0634 + j0,5163 Z15 = Z8 + Z12 = (0,1742 + j0,1665) + (0,2835 + j0,2570) = 0,4577 + j0,4235 Biến đổi tam giác ZB, Z13, Z15 thành Z16, Z17, Z18 Ta được: Z16 = 0,1927 + j0,1553 Z17 = 0,2233 + j0,2015 Z18 = 0,8703 + j0,3691 Z19 = Z14 + Z16 = (0,0634 + j0,5163) + (0,1927+ j0,1553) = 0,2561 + j0,6716 Z20 = Z17 + Z’Btd = (0,2233 + j0,2015) + (0,0055 + j0,5153) = 0,2288 + j0,7168 Ta tính Z11, Z22 Z12 Z11  Z19  Z18 Z20 Z18  Z20 Z11  0, 2561  j0,6716  SVTH: Nguyễn Thanh Tùng (0,8703  j0,3691).(0, 2288  j0,7168) (0,8703  j0,3691)  (0, 2288  j0,7168) Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 132 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Z11  0,5482  j1,0275 Z11  1,1646�61,919o => z11 = 1,1646; 11  90o  11  90o  61,919o  28,081o Z22  Z20  Z18 Z19 Z18  Z19 Z22  0, 2288  j0,7168  (0,8703  j0,3691).(0, 2561  j0,6716) (0,8703  j0,3691)  (0, 2561  j0,6716) Z22  0, 2899  j1,0819 Z22  1,1201�75,003o => z22 = 1,1201;  22  90o  22  90o  75,003o  14,997 o Z12  Z19  Z20  Z19 Z20 Z18 Z12  0, 2561  j0,6716  0, 2288  j0,7168   (0, 2561  j0,6716).(0, 2288  j0,7168) 0,8703  j0,3691 Z12  0, 2124  j1,8915 Z12  1,9034�83,592o => z12 = 1,9034; 12  90o  12  90o  83,592o  6, 408o Đặc tính cơng suất sau cắt ngắn mạch P1III  E1' E ' E ' ' sin 11  sin(12  12 ) z11 z12 P1III  1,18242 1,1824.1, 2288 ' sin 28,081o  sin(12  6, 408o ) 1,1646 1,9034 ' P1III  0,5651  0,7633.sin(12  6, 408o ) P2III E '22 E1' E '2 '  sin  22  sin(12  12 ) z 22 z12 P2III 1, 22882 1,1824.1, 2288 '  sin14,997 o  sin(12  6, 408o ) 1,1201 1,9034 SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 133 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp ' P2III  0,3488  0,7633.sin(12  6, 408o ) Công suất thừa tác động lên nhà máy điện sau cắt ngắn mạch ' P1III  P10  P1III  0, 4846  0,5651  0,7633.sin(12  6, 408o ) ' P1III  0,0805  0,7633.sin(12  6,408o ) ' P2III  P20  P2III  0,54  0,3488  0,7633.sin(12  6, 408o ) ' P2III  0,1912  0,7633.sin(12  6, 408o ) Gia tốc tuyệt đối nhà máy điện chế độ sau cắt ngắn mạch 1'  18000.P1III 18000 '  � 0,0805  0,7633.sin(12  6, 408o ) � � � Tj1 2,182 ' 1'  664,07  6296,7.sin(12  6, 408o )  '2  18000.P2III 18000 '  � 0,1912  0,7633.sin(12  6, 408o ) � � � Tj2 2,6624 '  '2  1292,668  5160,532.sin(12  6, 408o ) Gia tốc tương đối hai nhà máy sau cắt ngắn mạch ' ' 12  1'   '2  � 664,07  6296,7.sin(12  6, 408o ) � � � ' � 1292,668  5160,532.sin(12  6, 408o ) � � � ' ' ' 12  1956,738  6296,7.sin(12  6, 408o )  5160,532.sin(12  6, 408o ) 4.3 Tính góc cắt tcắt Đồ thị gia tốc tương đối hai nhà máy chế độ ngắn mạch sau cắt ngắn mạch Gia tốc tương đối hai nhà máy chế độ ngắn mạch số 12  4596,859 Gia tốc tương đối hai nhà máy chế độ sau cắt ngắn mạch ' hàm theo 12 ' ' ' 12  1956,738  6296,7.sin(12  6, 408o )  5160,532.sin(12  6, 408o ) ' ' Ta thay giá trị 12 từ 0o trở lên vào cơng thức 12 ta có kết cho bảng SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 134 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp ' Bảng Giá trị gia tốc tương đối 12 ' 12 1'  '2 ' 12 39,061 1868,623 -1829,562 10 -1058,566 2750,391 -3808,957 20 -2143,835 3587,868 -5731,703 30 -3184,142 4355,605 -7539,747 40 50 -4147,878 -5005,761 5030,277 5591,383 -9178,155 -10597,144 60 -5731,723 6021,876 -11753,599 70 80 90 100 -6303,707 -6704,334 -6921,431 -6948,400 6308,673 6443,062 6420,959 6243,035 -12612,380 -13147,396 -13342,390 -13191,435 110 -6784,424 5914,697 -12699,121 120 130 -6434,483 -5909,212 5445,921 4850,950 -11880,404 -10760,162 140 -5224,569 4147,863 -9372,432 150 -4401,358 3358,022 -7759,380 160 -3464,592 2505,426 -5970,018 170 -2442,733 1615,982 -4058,715 180 190 200 -1366,830 -269,574 815,695 716,713 -165,055 -1002,532 -2083,543 -104,519 1818,227 Đồ thị gia tốc tương đối nhà máy chế độ ngắn mạch sau ngắn mạch cho hình SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 135 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp 12 4596,859 6000  12 4000 Fgt 2000 =113,8988 '12c -2,487 20 40 60 80 100 120 140 160 180 -2000 190,536 -4000 Fht -6000  ' 12 -8000 -10000 -12000 Hình Đồ thị gia tốc tương đối Dựa vào đồ thị ta có ' 120  2, 487 o ' 12max  190,536o ' a Tính 12cat ' Tính góc cắt 12cat phương pháp cân diện tích gia tốc diện tích hãm tốc ' Góc cắt 12cat tính theo biểu thức sau: ' 12 c � 12 d  ' 12 max ' 12 ' 120 � ' 12 ' d12 0 ' 12 c ' 12 c 190,536o ' � � ' 1956,738  6296,7.sin(12  6, 408o )  d12  � � �o 4596,859d  � ' o '  5160,532.sin(   6, 408 ) � � 2,487 12 c 12 ' 12 '  113,8988o Giải gần tích phân ta được: 12cat b Tính tcắt phương pháp phân đoạn liên tiếp SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A 136 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp Lấy  t =0,05s + Phân đoạn 1: t1 =  t = 0,05s  ' 12(1) t  120 Với 12 gia tốc tương đối hai nhà máy chế độ ngắn mạch, ngắn mạch ba pha nên 12 số 12 = 4596,859  ' 12(1) 0,052  4596,859  5,7461o ' ' ' 12(1)  120  12(1)  2, 487 o  5,7461o  3, 2591o + Phân đoạn 2: t2 =  t = 2.0,05 = 0,1s ' ' 12(2)  12(1)  12 t  5,7461o  4596,859.0,052  17, 2383o ' ' ' 12(2)  12(1)  12(2)  3, 2591o  17, 23830  20, 4974o + Phân đoạn i: ti = i  t ' ' 12(i)  12(i 1)  12 t ' ' ' 12(i)  12(i 1)  12(i) Kết sau: Bước t (s) 12 ' 12i ' 12i 0,05 4596,859 5,7461 3,2591 0,10 4596,859 17,2383 20,4974 0,15 4596,859 28,7305 49,2279 0,20 4596,859 40,2227 89,4506 0,25 4596,859 51,7149 141,1655 160 0,30 4596,859 63,2071 204,3726 (0) 180 Đồ ' thị: 12 f(t) 140 = 113,8988 120 = 100 80 60 40 20 tcắt = Kỹ 0,225 Lớp: Điện Thuật –t(s)K28A SVTH: Nguyễn Thanh Tùng 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 137 GVHD: ThS Lê Tuấn Hộ Đồ án tốt nghiệp ' Hình Đồ thị 12 = f(t) ' Thay 12c = 113,8988o => tcắt = 0,225s SVTH: Nguyễn Thanh Tùng Lớp: Điện Kỹ Thuật – K28A ... 2,58 2,58 13 ,99 12, 39 11,5 12, 39 9,48 11,5 13 ,99 10, 29 12, 39 9,48 13,38 11,85 11 11,85 9, 07 11 13,38 9, 84 11,85 9, 07 B -4 10 S 1,57 1, 39 1, 29 1, 39 1,06 1, 29 1,57 1,16 1, 39 1,06 Lớp: Điện Kỹ Thuật... 2,58 2, 69 2,58 2,58 2, 69 2,58 2,58 13 ,99 12, 39 11,5 7,27 5,57 11,5 8, 29 6,04 12, 39 9,48 13,38 11,85 11 6 ,96 8,72 11 7 ,93 9, 46 11,85 9, 07 B -4 10 S 1,57 1, 39 1, 29 0,82 1,11 1, 29 0 ,93 1,20 1, 39 1,06... Đoạn - 8: I9-8 max S9-8max 162 + 9, 92 = ×10 = ×103 = 49, 41 A 3.U đm 3.110 � Ftt = I9-8 max 49, 41 = = 44 ,91 mm2 jkt 1,1 Chọn dây dẫn AC - 70 + Đoạn A - 9: I A -9 max SA-9max 382 + 19, 292 = ×10