Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Nội dung của cuốn giáo trình Kỹ thuật lưới điện bao gồm 5 chương, trang bị cho người học các kiến thức về lưới điện như sau: Chương 1: Tổng quan về lưới điện; Chương 2: Tham số cơ bản của lưới; Chương 3: Tổn thất điện áp trong lưới điện; Chương 4: Tổn thất công suất, điện năng trong lưới điện; Chương 5: Chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện.
TẬP CÔNG TY ĐIỆN LỰC MIỀN BẮC TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐIỆN LỰC MIỀN BẮC GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LƯỚI NGHỀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH, SỬA CHỮA ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP CĨ ĐIỆN ÁP 110KV TRỞ XUỐNG TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Lưu hành nội bộ) Tuyên bố quyền: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Hà Nội, năm 2020 LỜI NĨI ĐẦU Mơn học Kỹ thuật lưới điện mơn học người học theo chuyên ngành điện Môn học cung cấp cho người học kiến thức lý thuyết lưới điện, tính tốn tổn thất cơng suất, điện áp, điện tính chọn tiết diện dây dẫn cho lưới điện, điều chỉnh điện áp lưới điện, tiêu kinh tế, kỹ thuật, chất lượng điện trình quản lý vận hành lưới điện Nội dung giáo trình “Kỹ thuật lưới điện” bao gồm chương, trang bị cho người học kiến thức lưới điện sau: Chương 1: Tổng quan lưới điện Chương 2: Tham số lưới Chương 3: Tổn thất điện áp lưới điện Chương 4: Tổn thất công suất, điện lưới điện Chương 5: Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện Trong q trình biên soạn, khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung độc giả Mọi ý kiến xin gửi về: Khoa điện – Trường Cao đẳng điện lực miền Bắc – Tân Dân - Sóc Sơn – Hà Nội, số điện thoại: 0422177437 Xin trân trọng cảm ơn! Tập thể giảng viên KHOA ĐIỆN MỤC LỤC Lời nói đầu ……………………………………………………………………… Chương 1: Tổng quan lưới điện…………………………………………… Kết cấu, vị trí, nhiệm vụ lưới điện hệ thống điện Điện áp khả truyền tải lưới điện Các thiết bị lưới điện 13 Chương 2: Tham số lưới điện 32 Tổng trở, tổng dẫn, sơ đồ thay đường dây 32 Tổng trở, tổng dẫn, sơ đồ thay máy biến áp 38 Chương 3: Tổn thất điện áp lưới điện 45 Độ sụt áp tổn thất điện áp 45 Tính tổn thất điện áp lưới điện địa phương 47 Điều chỉnh điện áp lưới điện 54 Chương 4: Tổn thất công suất, điện lưới điện 63 Tổn thất công suất đường dây trạm biến áp 63 Tổn thất điện đường dây trạm biến áp 67 Giảm tổn thất điện lưới điện 72 Chương 5: Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện 77 Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện khu vực 77 Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện địa phương 83 Phụ lục 94 Phụ lục Đặc tính dây nhơm trần dây nhơm lõi thép 94 Phụ lục Cảm kháng đường dây không - dây dẫn nhôm, xo (Ω/km) 95 Phụ lục 3: Bảng tra hệ số K tính tốn tụ bù theo hệ số cơng suất 97 Tài liệu tham khảo .99 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Kỹ thuật lưới điện Mã môn học: MH 18 Thời gian thực môn học: 60 (Lý thuyết: 39 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 18 giờ; Kiểm tra: 03 giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí vào học kỳ 1, năm thứ hai - Tính chất: Là mơn học đào tạo chuyên ngành II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày khái niệm hệ thống điện; + Trình bày thiết bị lưới điện; + Giải thích tham số hệ thống điện để có giải pháp quản lý vận hành hệ thống cung cấp điện an toàn, liên tục kinh tế; + Trình bày phương pháp điều chỉnh điện áp, phương pháp giảm tổn thất điện lưới điện - Về kỹ năng: + Tính tốn tổn thất điện áp, tổn thất công suất,, tổn thất điện năng, tính kinh tế kỹ thuật lưới điện; + Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp, theo điều kiện phát nóng lưới điện phân phối - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn tính xác tính tốn; + Tác phong làm việc khoa học, nghiêm túc, cẩn thận, tự giác III Nội dung môn học Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Thời gian (giờ) Thực hành, Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra tập Số TT Tên chương, mục Chương Tổng quan lưới điện 8 Kết cấu, vị trí, nhiệm vụ lưới điện hệ thống điện 2 Điện áp khả truyền tải lưới điện 1 Các thiết bị dùng lưới điện 4 Chương Tham số lưới điện Tổng trở, tổng dẫn, sơ đồ thay đường dây 2 Tổng trở, tổng dẫn, sơ đồ thay máy biến áp Chương Tổn thất công suất, điện lưới điện 14 10 Tổn thất công suất đường dây trạm biến áp Tổn thất điện đường dây trạm biến áp 3 Giảm tổn thất điện lưới điện 4 1 Chương Tổn thất điện áp lưới điện 16 12 Độ sụt áp tổn thất điện áp 1 Tính tổn thất điện áp lưới điện địa phương 11 3 Điều chỉnh điện áp lưới điện 4 Chương Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện 16 Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện khu vực 2 Chọn tiết diện dây dẫn lưới điện địa phương 12 Cộng 60 39 18 1 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính vào thực hành Nội dung chi tiết: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN Giới thiệu Chương cung cấp khái niệm kết cấu, vị trí, nhiệm vụ điện áp khả truyền tải lưới điện, thiết bị lưới điện hệ thống điện Mục tiêu: Học xong chương này, người học có khả năng: - Trình bày khái niệm: hệ thống điện, lưới điện, trạm biến áp, phụ tải; - Vẽ sơ đồ cung cấp điện hệ thống điện; - Trình bày kết cấu, vị trí, nhiệm vụ lưới điện Kết cấu, vị trí, nhiệm vụ lưới điện hệ thống điện 1.1 Kết cấu lưới điện Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện hộ tiêu thụ nối liền với thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Lưới điện tập hợp trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện không, đường cáp ngầm thiết bị có liên quan để truyền tải phân phối điện Lưới điện chia làm ba loại: - Lưới hệ thống bao gồm đường dây tải điện, trạm biến áp khu vực, nối liền nhà máy điện tạo thành hệ thống điện, có điện áp từ 110kV đến 500kV - Lưới truyền tải có nhiệm vụ tải điện từ trạm khu vực đến trạm trung gian, điện áp từ 35kV đến 220kV - Lưới phân phối bao gồm lưới phân phối trung áp lưới phân phối hạ áp, có nhiệm vụ phân phối điện từ trạm trung gian cho phụ tải, có điện áp đến 35kV 1.1.1 Kết cấu trạm biến áp Trạm biến áp nơi đặt máy biến áp Tuỳ theo mục đích biến đổi điện áp có trạm biến áp tăng áp trạm biến áp giảm áp Trạm biến áp tăng áp đặt nhà máy điện thơng thường nhà máy điện xây dựng xa trung tâm phụ tải, để tận dụng nguồn nhiên liệu than đá, khí đốt nguồn nước Mặt khác để tiết kiệm dây dẫn, giảm vốn đầu tư xây dựng, giảm tổn thất điện năng, đặc biệt điện áp phát đầu cực máy phát thường không cao nhà máy điện ng Bí 6,3kV, Hịa Bình 15,7kV, Phả Lại I 6,6kV, Phả Lại II 19kV Vì người ta phải nâng cao điện áp để truyền tải điện xa Trạm biến áp giảm áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp để cung cấp cho khu vực theo yêu cầu phụ tải Trạm biến áp giảm áp có ba loại: - Trạm biến áp giảm áp trung gian biến đổi điện áp truyền tải cao xuống điện áp truyền tải thấp xuống điện áp phân phối để truyền tải điện đến phụ tải - Trạm biến áp giảm áp phân phối đặt sau trạm biến áp trung gian để giảm điện áp xuống cấp điện áp phân phối như: 6, 10, 22, 35 kV - Trạm biến áp phụ tải đặt sau trạm giảm áp phân phối, trung tâm phụ tải để trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải 1.1.2 Kết cấu trạm cắt (Trạm phân phối) Trạm cắt trạm đặt thiết bị đóng cắt, đo lường, bảo vệ mà không đặt máy biến áp 1.1.3 Kết cấu đường dây tải điện Đường dây tải điện bao gồm dây dẫn, dây chống sét, cột, xà, sứ phụ kiện, người ta dùng đường dây không đường cáp ngầm 1.2 Vị trí nhiệm vụ lưới điện 1.2.1 Vị trí lưới điện Lưới điện khâu trung gian để liên lạc nguồn điện với hộ tiêu thụ Vì đóng vai trị đặc biệt quan trọng việc cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Nếu lưới điện hoạt động không tốt ảnh hưởng lớn đến việc cung cấp tiêu thụ điện 1.2.2 Nhiệm vụ lưới điện Lưới điện có nhiệm vụ truyền tải phân phối điện từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ điện Trong đường dây tải điện có nhiệm vụ dẫn điện từ nhà máy điện đến trạm biến áp, trạm phân phối để cung cấp cho phụ tải, mặt khác số đường dây cịn có nhiệm vụ liên lạc nhà máy điện, trạm biến áp với nhằm mục đích cung cấp điện an toàn liên tục kinh tế Các trạm biến áp nhận điện cấp điện áp biến đổi điện sang cấp điện áp khác để phù hợp với mục đích truyền tải, phân phối Trạm phân phối nhận phân phối điện cho đường dây cấp điện áp Điện áp khả truyền tải lưới điện 2.1 Điện áp lưới điện 2.1.1 Điện áp định mức Điện áp định mức điện áp chuẩn mực để thiết kế lưới điện thiết bị phân phối thiết bị dùng điện Ở nước ta nước giới, người ta chia cấp điện áp định mức thành bốn loại: siêu cao áp, cao áp, trung áp hạ áp: Siêu cao áp: 330, 400, 500, 750 kV Cao áp: 110, 220 kV Trung áp: 6,10, 15, 22, 35, 66 kV Hạ áp: điện áp nhỏ 1000V Cấp điện áp thông dụng là: 380/220V; 220/127V Cấp điện áp 380/220 V cấp điện áp để cấp điện cho thiết bị dùng điện, thiết bị điện công suất lớn sử dụng trực tiếp điện áp đến 10kV Cấp điện áp trung áp dùng để phân phối điện từ trạm biến áp giảm áp trung gian đến trạm biến áp phụ tải Cấp điện áp cao áp, siêu cao áp cá biệt có cấp 35kV; 66kV dùng để truyền tải điện xa Sở dĩ có nhiều cấp điện áp khác ứng với cơng suất phụ tải độ dài tải điện khác cần có cấp điện áp tải điện tương ứng cho hiệu kinh tế cao Nếu độ dài giá thành đường dây, chi phí vận hành tổn thất điện phụ thuộc vào điện áp dòng điện Nếu công suất truyền tải không đổi, điện áp cao dịng điện nhỏ ngược lại Điện áp cao dịng điện nhỏ, lợi dây dẫn xà, sứ cách điện, cột điện phải cao ngược lại Từ ta thấy có cấp điện áp tối ưu cho công suất tải S độ dài tải điện L Vấn đề chọn điện áp tải điện tối ưu thường gặp thiết kế cung cấp điện cho phụ tải cải tạo lưới điện cũ Để thuận tiện người ta lập sẵn bảng tra cứu, đường cong công thức kinh nghiệm thể mối quan hệ điện áp tối ưu, công suất độ dài từ nguồn tới phụ tải Ví dụ cơng thức kinh nghiệm Mỹ (công thức Still): U = 4,34√𝐿 + 16𝑃 Trong đó: (1.1) U - điện áp định mức [kV] L - chiều dài [km] P - công suất [MW] 2.1.2 Điện áp vận hành Điện áp vận hành điện áp thực tế điểm nút lưới điện lưới điện làm việc Do có tổn thất điện áp phần tử lưới điện nên giữ điện áp nơi Thông thường điện áp đầu lưới điện cao điện áp cuối lưới điện Người ta cố gắng cho điện áp trung bình lưới điện 10 Căn vào trị số F vừa tính ta tra bảng chọn tiết dây dẫn tiêu chuẩn gần xác định xác r0, x0 ứng với dây dẫn chọn Tiếp theo tính tổn thất điện áp U với dây dẫn so sánh với Ucp Nếu chưa thoả mãn yêu cầu phải tăng tiết diện dây dẫn lên cấp tính lại, kết luận Ví dụ Hai phụ tải cung cấp điện đường dây không, điện áp định mức 22kV, dùng dây nhôm, dây bố trí ba đỉnh tam giác có cạnh 2m Tổn thất điện áp cho phép Ucp = 5% Công suất chiều dài đoạn dây hình 5.5 Đường dây có tiết diện, xác định tiết diện dây dẫn biết điện trở suất nhôm = 31,5 Ωmm2/km km km a b 3000 -j2000 kVA c 1500 - j900kVA Hình 5.5 Lời giải: Trị số cảm kháng trung bình đường dây cao áp khơng x 0= 0,38 /km n x0 qi Li i =1 Ux = = U dm = x (q b Lab + q c Lac ) U dm 0,38.(2000 + 900.9) = 278,09 (V) 22 Mặt khác tổn thất điện áp cho phép toàn đường dây là: Ucp = U cp % 100 U dm = 22.10 = 1100 (V) 100 Ur = Ucp- Ux= 1100 – 278,09 = 821,91 (V) Tiết diện dây dẫn cần thiết đường dây: n p L F= i =1 i i U r U dm = pb Lab + pc Lac 31,5 (3000 + 1500 9) = 44,42(mm2 ) = U r U dm 22.984,3 84 Tra bảng chọn Ftc= 50 (mm2) dây chọn A-50 có r0= 0,64/km; x0= 0,398/km Tổn thất điện áp đường dây: U = n n i =1 i =1 r0 p i L i + x q i L i U dm = 0,64.(3000 + 1500 9) + 0,398.(2000 + 900.9) = 1033,08 (V) 22 Ta thấy U