ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI
2.1. Đề xuất các phương án nối dây:
Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế. Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Đảm bảo chất lượng điện năng.
Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.
Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển.
Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế, trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên. Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.
Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch.
Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉ tiêu
về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm. Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện.
Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :
- Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu mà không bị thiếu phương án nào.
- Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của các phụ tải. Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khó khăn.
Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ nguồn nào, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm. Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào. Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các nhóm. Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm. Cụ thể như sau:
Như đã tính ở mục 1.5 ta có:
Dựa vào vị trí các phụ tải, nếu phụ tải 5, 6, 7, 8, 9 nối với nhà máy nhiệt điện thì sơ bộ ta tính được lượng công suất truyền từ NĐ vào phụ tải 4 là:
Lượng công suất thiếu sẽ do hệ thống truyền về.
Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ phụ tải lân cận nó là 5, 6, 7, 8, 9; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phủ tải là 1, 2, 3.
Nhà máy và hệ thống liên hệ thông qua đường dây liên lạc nối qua phụ tải 4.
Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các nhóm nhỏ. Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm hai nhóm. Cụ thể là:
▪ Nhóm 1 gồm nhà máy nhiệt điện, hệ thống, phụ tải 4.
▪ Nhóm 2 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 5, phụ tải 6, phụ tải 8.
▪ Nhóm 3 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 7, phụ tải 9
▪ Nhóm 4 gồm hệ thống, phụ tải 1, phụ tải 3.
▪ Nhóm 5 gồm hệ thống, phụ tải 2.
Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm, nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụ tải.
Mạng điện hình tia:
- Ưu điểm:
Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ rơle đơn giản.
Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có.
- Nhược điểm:
Độ tin cậy cung cấp điện thấp.
Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém.
Mạng điện liên thông:
- Ưu điểm:
Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.
Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia.
- Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.
Mạng điện mạch vòng:
- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao.
- Nhược điểm:
Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn.
Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.
Vận hành phức tạp hơn.
Hình 2-1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải
Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án 2.1.1. Nhóm 1:
Hình 2-2: Phương án nối dây của nhóm 1
2.1.2. Nhóm 2:
Phương án A Phương án B Hình 2-3: Phương án nối dây của nhóm 2 2.1.3. Nhóm 3:
Phương án A Phương án B Phương án C
Hình 2-4: Phương án nối dây của nhóm 3
2.1.4. Nhóm 4:
Phương án A Phương án B Phương án C Hình 2-5: Phương án nối dây của nhóm 4
2.1.5. Nhóm 5:
Hình 2-6: Phương án nối dây của nhóm 5
2.2. Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện:
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 và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện.
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.
Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau. Chọn điện áp cho mạng là một trong những vấn đề cơ bản của việc thiết kế. Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện. Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn. Ngược lại nếu điện áp thấp thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn. Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao cho thích hợp nhất. Trong khi tính toán thông thường, trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn. Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:
√ trong đó:
▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;
▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;
▪ Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;
▪ n - số lộ đường dây làm việc song song. Với đường dây đơn thì n = 1, với đường dây kép thì n = 2.
Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và từng phương án.
2.2.1. Nhóm 1:
Tính điện áp định mức trên đường dây HT-4-NĐ.
Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-4 được xác định:
trong đó:
▪ Pkt - tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;
▪ Ptd - công suất tự dùng của nhà máy điện;
▪ PN - tổng công suất tác dụng của tất cả các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện ( );
Theo kết quả tính toán ở phần 1.5, ta có: Pkt = 160 MW, Ptd = 16 MW.
Tổng công suất của các phụ tải nối với nhiệt điện:
Do đó, công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-4:
Công suất phản kháng do nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ-4 có thể tính gần đúng như sau:
Như vậy:
Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-4 bằng:
̇ ̇ ̇
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-4 bằng:
√
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-4 bằng:
√
Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của nhóm 1 là 110 kV.
2.2.2. Nhóm 2:
a. Phương án 2a:
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-8 có giá trị là:
̇ ̇ ̇ Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 8-5:
̇ ̇ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-6:
√
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-8:
√
Điện áp tính toán trên đoạn 8-5 là:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 2a là 110 kV.
b. Phương án 2b
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-6:
√
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-8:
√
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-5 là:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 2b là 110 kV.
2.2.3. Nhóm 3:
a. Phương án 3a:
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-7:
√
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-9:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 3a là 110 kV.
b. Phương án 3b:
Giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các đường dây đều có cùng tiết diện, và chiều dòng công suất như hình vẽ:
Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-7-9-NĐ.
Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện. Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-7 bằng:
̇
Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-9 bằng:
̇
Công suất chạy trên đoạn 7-9 bằng:
̇ ̇ ̇
Do đó, nút 9 là điểm phân công suất chung.
Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-7:
√ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-9:
√ Điện áp tính toán trên đoạn 7-9:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 3b là 110 kV.
c. Phương án 3c:
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-7 có giá trị là:
̇ ̇ ̇ Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 7-9:
̇ ̇ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-7:
√
Điện áp tính toán trên đoạn 7-7 là:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 3c là 110 kV.
2.2.4. Nhóm 4:
a. Phương án 4a:
Điện áp tính toán trên đoạn HT-1:
√ Điện áp tính toán trên đoạn HT-3:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 4a là 110 kV.
b. Phương án 4b:
Giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các đường dây đều có cùng tiết diện, và chiều dòng công suất như hình vẽ:
Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-1-3-HT.
Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả các
đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện. Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn HT-1 bằng:
̇
Dòng công suất chạy trên đoạn HT-3 bằng:
̇
Công suất chạy trên đoạn 1-3 bằng:
̇ ̇ ̇
Do đó, nút 1 là điểm phân công suất chung.
Điện áp tính toán trên đoạn HT-1:
√ Điện áp tính toán trên đoạn HT-3:
√ Điện áp tính toán trên đoạn 3-1:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 4b là 110 kV.
c. Phương án 4c
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-3 có giá trị là:
̇ ̇ ̇ Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 3-1:
̇ ̇ Điện áp tính toán trên đoạn HT-3:
√
Điện áp tính toán trên đoạn 3-1 là:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 4c là 110 kV.
2.2.5. Nhóm 5:
Điện áp tính toán trên đoạn HT-2:
√
Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 5 là 110 kV.