3.1, Đề xuất các phương án nỗi day
Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục, nhưng vẫn đảm bảo tính kinh tế. Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra các phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật.
Các yêu câu chính đối với mạng điện:
-_ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Dam bao dé tin cậy cung cấp điện.
- Dam bao chat luong dién nang.
- Dam bao tinh linh hoat cua mang dién.
- Dam bao tinh kinh té va cé kha nang phat trién.
Nhu da tinh @ myo 1.1:Pe> — (MW),” — (MW)
Tổng công suất các phụ tải đối với nhiệt điện là:
Lượng công suất do nhà máy cung cấp không đủ nên ta phải lấy thêm công suất từ hệ thông.
Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ tải lân cận nó là 1,2,3,6; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phụ tải là 4,5,7.
Nhà máy nhiệt điện được chia thành 2 nhóm, phía hệ thống được chia thành 2 nhóm.
Cụ thể:
- Nhóm I gồm: Hệ thống, nhà máy nhiệt điện
- _ Nhóm 2 gồm: Hệ thống điện, phụ tai 7, phụ tải 4, phụ tải 5
- Nhóm 3 gồm: Nhà máy nhiệt điện, phụ tải 2, phụ tải 3 - Nhóm 4 gồm: Nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1, phy tai 6
Đề vạch ra được các phương án nối đây 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:
-u điểm: + Sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và bảo vệ role 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.
Mang điện liên thông:
-u điểm: +Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì thi công cùng trên một đường dây.
+ Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn so với hình tia.
- Nhược điểm: + Tiết diện dây dẫn lớn.
+ Tổn thất điện áp và tốn thất điện năng cao.
Mang điện mạch vòng:
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
-Uu diém: + Dé tin cậy cung cấp điện cao.
- Nhược điểm: + Giá thành xây dựng lớn.
+ Tổn thất điện áp lúc sự cố cao.
+ Thiết kế, vận hành, bảo vệ role phức tạp.
60km HT
3.1.1. Nhóm ]
ND
Hình 2: Phương án nối dây của nhóm I
<=
3.1.2. Nhóm 2
5 5
Hi
44.7km | ị 44.7km Ỉ | 44.7km |
|} Ht
HT |]
31,6km
——
\ > > 7 31,6km
N7 \ 7
—= ˆ \ \
3a J, 31,6km \
V⁄ 28,3km \ 28,3km
v
4
=.
31,6km \
4 ề 4
Hình 3: Phương án nối dây của nhóm 2 3.1.3. Nhóm 3
36,1km /
` 60km ô ⁄
2 \ 2 \
36,1km ND
Hình 4: Phương án nối dây của nhóm 3
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật 3.1.4. Nhóm 4
ND 44 7km Z ee ge
ZA 31,6km
1 /
¿
6
Hình 5: Phương án nổi dây của nhóm 4 3.2. Lựa chọn điện áp định mức 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.
Việc chọn điện áp ảnh hướng trực tiếp đến chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện. Nếu điện áp lớn thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xá sứ cách điện phải lớn. Ngược lại, nếu điện áp thấp thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ nhưng chí phí cho dây dẫn sẽ cao hơn. Tùy thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điện 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 phải 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 (1):
U,=4.34..Í], +162 7 (kV) @.D
Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và phương án.
3.2.1. Nhóm l
Tính điện áp định mức trên đường dây HT-NĐ
Công suất tác dụng từ NÐ truyền vào đường dây HT-NĐ được xác định:
(3.2) Trong đó:
- Pa. tông công suất phát kinh tế của nhà máy điện;
- Pas công suất tự dùng của nhà máy điện;
- Py. tông công suất tác dụng của tất cả các phụ tải với nhà máy nhiệt điện
Như đã tính ở mục 2.1; Fa” “đụ
10
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
Tổng công suất các phụ tải đối với nhiệt điện là:
Do đó công suất tác dụng từ nhà máy nhiệt điện truyền vào hệ thống là:
Công suất phản kháng từ nhà máy truyền vào hệ thống là:
Dòng công suất truyền tải trên đường dây ND-HT:
Điện áp tính toán trên đường dây ND-HT:
Do đó chọn ta chọn điện áp truyền tải định mức nhóm T là 110kV Bang 3- I: Bảng tính toán điện áp của nhóm 1
Nhánh Lm) | Sốlộ |P(MW)|Q(MVAn| Uz@€V) | Ua(kKV)
NĐ-HT 3.2.2. Nhóm 2
a. Phuong an 2a
Dién ap tinh toan trén doan HT-4 la:
Điện áp tính toán trên đoạn HT-7 là:
Điện áp tính toán trên đoạn HT-Š là:
Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của phương án 2.a là I10kV Bảng 3- 2: Bảng tính toán điện áp của phương án 2.a
Nhánh Lm) | Sốlệ | P(MW) |Q(MVAn)| UV) | Uz(kV) HT-4
HT-7 HT-5 b. Phuong an 2.b
Dòng công suất chạy trên đường dây 4-7:
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-4:
Điện áp tính toán trên đoạn đường HT-4:
Điện áp tính toán trên đoạn 4-7:
Điện áp nhánh HT-Š tính tương tự như phương án a II
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của phương án 2.b là
Bảng 3- 3: Bảng tính toán điện áp của phương án 2.b
Nhánh Số lộ Ar
4-7 HT-4 HT-5 c. Phuong an 2c
Giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các đường dây đều có cùng tiết diện.
Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây mạch vòng HI-4-7-HT. Đề xác định các dòng công suất ta cần giả thiết răng, mạch điện đông nhật và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện.
Như vậy công suất chạy trên đoạn đường HT-4 như sau:
Dòng công suất chạy trên đoạn 7-4 là:
Dòng công suất chạy trên HT-7:
Nên mút 4 là điểm phân công suất chung.
Điện áp tính toán trên đoạn HT-4:
Điện áp tính toán trên đoạn HT-7:
Điện áp tính toán trên đoạn 4-7:
Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của phương án 2.c là I10kV Bảng 3- 4: Bảng tính toán điện áp của phương án 2.c
Nhánh | Lm) | Sốlộ | P(MW) |Q(MVAn) | Uu@&V) | UV) HT-4
HT-7 4-7 HT-5
12
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật Do đó điện áp định truyền tải định mức của nhóm 2 là 110kV
Tinh toán tương tự như trên ta được các nhóm con lai nh sau:
3.2.3. Nhóm 3
Bảng 3- 5: Bảng tính toán điện áp của phương án 3.a
Nhánh | Lm) | Sếlộ | P(MW) |Q(MVArn)| Uu@&V) | Ua(kV) ND-2
ND-3
Bảng 3- 6: Bảng tính toán điện áp của phương án 3.b
Nhánh Lm) | Sốlệ | P(MW) |Q(MVAn)| U@&V) | Uz(kV) 2-3
ND-2
Do đó điện áp định truyền tải định mức của nhóm 3 là 3.2.4. Nhóm 4
Bảng 3- 7: Bảng tính toán điện áp của phương án 4.a
Nhánh | Lm) | Sếlộ | P(MW) |Q(MVArn)| Uu@&V) | Ua(kV) NĐ-I
ND-6
Do đó điện áp định truyền tải định mức của nhóm 4 là Như vậy ta chọn được điện áp cho lưới điện là
3.3. Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn và tính tôn thất điện áp trong mạng điện 3.3.1. Chọn tiết diện dây dan
Các mạng điện 110 kV đuợc thực hiện chủ yếu bằng các đường đây trên không. Các dây dẫn được sử đụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua. Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (Dtb= 5 m).
Trong thực tế, có điện áp truyền tai đến 220kV, người ta thường chọn tiết diện day
dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện:
F=-max I 1 (3.3)
kt
Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:
13
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
Ss 3— Prox TQ
ơ.. .10
Ty, ax _nA3U._ 3.U am
nvV3.U 4,
Dua vao tiết diện day dan tính duoc theo : công thức trên, tiến hành chọn tiết điện tiêu chuẩn gân nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vắng quang, độ bền cơ học của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cô.
Đối với đường dây „ để không xuất hiện vằng quang các dây nhôm lõi thé can phải có tiết diện
Đề đảm bao cho duong day van hanh binh thường trong các chế độ sau sự có, can phải có các điều kiện:
+1 max = Lk, A,
+1, <1 kk
(3.4)
Trong do:
I... dong dién lam viéc lau dai cho phép của dây dẫn.
Tmax: dong điện làm việc lớn nhất chạy trên đường dây ở chế độ làm việc bình TƯỜNG
I„: dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên đường dây ở chế độ sự cô. Ta xét trường hợp sự có một mạch đường dây lộ kép, còn với mạch vòng thì ta phải xét đến sự cố xảy ra trên các nhánh và sự cô một tô máy có công suất lớn nhất (không xét sự có xếp chồng)
kạ: Hệ số xét sự đặt gần nhau của các dây dẫn, k;= I k¿: Hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ
k, =
Trong do:
bt bt
ễ; - Nhiệt độ cho phộp lỳc bỡnh thường, %ằ=70°C 6 + : Nhiệt độ môi trường xung quanh, ?+=35%C Ô.; : Nhiệt độ cho phép lúc bình thường, 2=25%C
3.3.2. Tinh tôn thất điện áp trong mạng điện
Tổn thất điện áp trên đường dây thứ ¡ khi vận hành bình thường được tính:
R2, Xi
AU,⁄%= ~.100% (3.5)
dm
Tén that điện áp phải thoản mãn điều kiện:
14
@ Lúc binh thường:
@ Lúc sự cô:
AU bt max %<AU btep
AU max % S AU se max s 4, %0 = 20%
% =15%
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
Đối với mạng điện kín, có thể chấp nhận tốn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chê độ sự cô là:
@ Lic binh thudng: AU max tr = 15 + 20%
@® Lúc sự có: AU,„.,.— 20 + 25%
Đối với đường đây có hai mạch, nêu ngừng một mạch thì tôn thất điện áp trên đường dây:
U¿„%=2.U„%
3.3.3. ,Áp dụng cho từng phương án 3.3.3.1. Nhóm 1
Chọn tiết điện dây dẫn của đường dây:
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-HT:
Dũng điện chạy trờn đường dõy NĐ-HẽT khi phụ tải cực đại:
Tiết diện dây dẫn:
Bảng 3- 9: Tiết điện các dây dẫn của nhóm 1
Đường P Q Tinax Fe Loai Top lạ.kị.kạ 1
dây | (MW) [CMVADO| (A) | (mm) | đẩy | (A) | (A) | (A)
HT-NĐ
Bảng 3- 10: Thông sô các dây dân của nhóm Í
n B
Đường a 1 To Xo bo 5
dây Loại dây (km) (O/m) | (O/km) | (uŠ/km) RQ) | X(Q) (uS)
HT-ND
Áp dụng công thức 3.5 ta có bảng tôn thất điện áp trên đường dây nhóm l Bang 3- 11: Tén thất điện áp trên đường đây nhóm 1
Đường | | ai aa P Q R X AUiw AÚ¡ si
diy | ORS | (MW) |(MVADL (@) () | %) | (%)
ND-HT
15
Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuan can kiém tra dong điện chạy trên đường dây, trong các chế độ sau sự cô. Đôi với đường dây liên kết NĐ-HT, sự cô có thê xảy ra hai trường hợp sau:
@ Sự có một mạch trên đường dây;
® Sự cố một tô máy phát điện.
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
+ Nếu sự cô một mạch của đường dây thì đòng điện còn lại bằng:
+ Nếu sự cô một tô máy phát điện, các tô còn lại phát đủ 100% công suất. Công suất chạy trên đường dây HT-NĐ là:
Như vậy khi sự cô I tô máy, dòng công suất sẽ chạy từ phía hệ thông về phía nhà máy nhiệt điện
Dòng điện của đường dây NĐ-HT khi sự cố l máy phát điện như sau:
Kiểm tra điều kiện tôn thất điện áp:
3.3.3.2. Nhóm 2 a. Phương án a
Tính toán tương tự phương án Í ta có:
Bảng 3- 12: Tiết điện các dây dẫn của phương án 2a
Duong | P Q Tum, Fe Loai le | Tepkike | Mee
day | (MW) | (MVAr)| (4) | (mm) | day (A) (A) (A)
HT-4 HI-7 HT-5
Bảng 3- 13: Thông số các dây dẫn của phương án 2a
Đường HA l n To Xo bo B/2
day Loại dõy (km) (O/#m) | (O/&m) | @s/m) | BY | XO] ứ
HT-4 HT-7 HT-5
Bảng 3- 14: Tôn thât điện áp trên đường dây phương án 2a
Đường | Loại dây P | Q | R X AUiw AU se-t
16
HT-4 HI-7 HT-5
(MW)
AU,
Từ bảng trên ta nhận thấy:
b. Phương án b
Tinh toán tương tự trên ta có các bang sau:
(MVAr)
%
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật Q
Bảng 3- 15: Tiết điện các dây dẫn của phương án 2b
%
Đường| P Q Tum. Fe Loai le |lakksl Lee day | (MW) | (MVAr)| (A) | (mm) | dây (A) (A) (A) 4-7
HT-4 HT-5
Bảng 3- 16: Thông số các dây dẫn của phương án 2b
Đường a, I n To Xo bo B/2
day Loại dây (km) (Q/km) | (Q/km) | (2S / km) R@) | XO) (uS) 4-7
HT-4 HT-5
Bang 3- 17: Ton that dién ap trén duong day phuong an 2b
Duong Loại đâ P Q R x AU ite AU i sot
day ney | (MW) |(MVADL (@ (Q) (%) (%)
4-7 HT-4 HT-5
AU max%
Từ bảng trên ta nhận thấy:
c. Phương anc
Lay két quả tính toán ở phần 2.2.2 ta có:
Và phụ tải 4 là điểm phân công suất 17
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật Dòng điện chạy trên đường dây HT-4:
Tiết diện dây tính toán cho đường dây HT-4 là
Vậy ta chọn dây dẫn tiêu chuẩn Tương tự ta chọn được dây
Ta kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép khi sự có. Ta chỉ cần xét sự cố đứt đường dây HT-4 (vì trường hợp này đoạn đường đây 7-4 sẽ có dòng lớn hơn). Khi đó sơ đồ có dạng mạch liên thông HT-7-4. Ta tính toán tương tự như trên có kết quả sau
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-7 khi phụ tải cực đại:
Dòng điện chạy trên đường dây HT-7:
Dòng điện chạy trên đường dây 7-4 khi phụ tải cực đại
Dòng điện sự có lớn nhất chạy qua đoạn HI-4 sẽ được tính khi đứt đoạn dây HT-7. Tính toán tương tự trên ta cũng có dòng điện sự cô
Như vậy ta thấy các dây đã chọn ở trên thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép khi có sự cô đứt l dây xảy ra
Tính toán tương tự ta có các bảng sau:
Bang 3- 18: Tiết điện các dây dẫn của phương án 2c
Đường P Q Tinax Fe Loai lop lạ.kị.kạ Ix.
day | (MW) | (MVAr)| (a) (mm?) | day (A) (A) (A)
HT-4
HT-7
4-7
HT-5
Bang 3- 19: Théng s6 các dây dẫn của phương án 2c
Đường a, I n To Xo bo B/2
dây | L9Mđ3Y | Gon) (Q/km) | lk) | (us /kmy | RO | XO | (usp
18
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật HT-4
HI-7
4-7 HT-5
Tôn thất điện áp trong mạng điện:
Khi tính điểm phân công suất, do ta gia thiết tiết diện dây giống nhau nên tôn that điện áp lớn nhất sẽ được tính từ nguồn đến điểm phân công suất. Tuy nhiên do ta chọn tiết diện dây khác nhau cho mạch HT-4 và HT-7 nên ta sẽ tính tôn thất điện áp trong từng nhánh, so sánh và lay tôn thất điện áp lớn hơn.
Kiểm tra điều kiện tôn thất điện áp khi sự cố:
Ta xét 2 trường hợp sự cố là ditt dong day HT-4 (scl) va đứt đường đây HT-7 (sc2) khi đó sơ đồ sẽ có dạng mạch liên thông. Dòng công suất chạy trong các nhánh sẽ như bảng sau:
Duong Sucé 1 Sự cố 2
dây P Q P Q
(MW) (MVAr) (MW) (MVAr)
HT-4 HI-7
4-7
Tính toán tương tự với sơ đồ liên thông ta có kết qua sau:
Bảng 3- 20: Tôn thất điện áp trên đường dây phương án 2c
Đường|_ Loại P Q R X AU¡w AU;„¡ | AU¡¿.2
dây | dây | (MW) | (MVAr)| (@) | (@) (%) (%) | (%)
HT-4
HT-7 4-7
HT-5
AU nax%
Từ bảng trên ta nhận thấy:
Vậy các dây dẫn đã chọn trong phương án 2C đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 3.3.3.3. Nhóm 3
Tính toán tương tự như nhóm 2 ta có:
a. Phương án a - -
Bảng 3- 21: Tiết diện các dây dan của phương án 3a 19
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
Đường P Q Trax Fe Loai Ip lạ.kị.kạ 1
day | (MW) |(MVAr)| (ay | (mm) | day | (A) | (A | (A)
ND-2
NĐ-3
Bảng 3- 22: Thông số các dây dẫn của phương án 3a
Đường “HA l n To Xo bo B/2
day | L9MđẨY | Gm) (Q/km) | (Q/km) | (US /km) | BO) | XO | (sy
NĐ-2 NĐ-3
Bảng 3- 23: Tôn thât điện áp trên đường dây phương án 3a
Đường Loại đà P Q R X AUiw AU; st
day ney | Mw) | MvAn |) (Q) (%) | (%)
NĐ-2 NĐ-3
AUua%
Từ bảng trên ta nhận thấy:
Vậy các dây dẫn đã chọn trong phương án 3A đảm bảo yêu cầu kỹ thuật b. Phương án b
Tinh toán tương tự trên ta có các bang sau:
Bảng 3- 24: Tiết điện các dây dẫn của phương án 3b
Đường| P Q luứ Fe Loai I lpkiko | ee
dây | (MW) |(MVAD| (A) | mm | đây | (A) | (A) | (A)
2-3
ND-2
Bảng 3- 25: Thông số các dây dẫn của phương án 3b
Đườn “HA I n To Xo bo B/2
diy Loai day (km) (Q/km) | (Q/km) | (us /kmy | ® (2) | X() (uS)
2-3 ND-2
Bang 3- 26: Ton that dién ap trén duong day phuong an 3b
Duong Loai di P Q R X AUiw AU; st
day nes | (MW) |(MVAĐEL (@) (Q) (%) | (%)
2-3 ND-2
AU max%
Tư bảng trên ta nhận thấy: AU maxi %O=
AU maxse%0 = Vay
20
3.3.3.4. Nhóm 4 a. Phương án a
Chương 3: Tính chỉ tiêu kỹ thuật
Bảng 3- 27: Tiết điện các dây dẫn của phương án 4a
Đường| P Q Tnnax Fe Loai ly | Ipkike | Ie day | (MW) | (MVAr)| (4) | (mm) | day (A) (A) (A) ND-1 AC-95
ND-6 AC-150
Bảng 3- 28: Thông sô các dây dan cua phương an 4a
Đườn, Lan I n Tụ Xo bo B/2
diy, Loại đây (dụ (Q/km) | (Q/km) | (us /kmy | 8) | XO | Gus NĐ-I
NĐ-6 „ „
Bảng 3- 29: Tôn thât điện áp trên đường dây phương án 4a
Đường Loại dây P Q R X AUw AU set
day (MW) |(MVADL @) (Q) (%) | (%)
NĐ-I
ND-6
AU max%
Tư bảng trên ta nhận thấy: AU inant: Y=
AU maxse% =
=> Vay
Bang 3- 33: Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án
Các chỉ tiêu ` ms neo =
Nhóm l
Phương án a
Nhóm 2 Phương án b
Phương án c Phương án a
Nhóm 3 Phương án b
Phương án c
Nhóm 4 Phương án a
21