Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 96
Bảng 6.5. Đầu điều chỉnh các máy biến áp của các trạm trong chế độ max
Trạm
Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu Chế độ sau sự cố
Uđc kV Nấc Utc kV Ut kV δU % Uđc kV Nấc Utc kV Ut kV δU % Uđc kV Nấc Utc kV Ut kV δU % 1 106,025 14 106,810 22,93 4,23 107,146 14 106,81 22,069 0,32 99,856 17 100,67 22,913 4,151 2 106,867 14 106,810 23,112 5,06 107,146 14 106,81 22,2 0,91 101,401 17 100,670 23,268 5,76 3 106,299 14 106,810 22,989 4,50 109,928 12 110,91 21,805 -0,89 101,274 17 100,670 23,239 5,63 4 109,390 13 108,860 23,212 5,51 111,566 12 110,91 22,13 0,59 105,990 14 106,810 22,923 4,19 5 102,411 16 102,720 23,031 4,68 108,047 13 108,860 21,836 -0,75 102,411 16 102,720 23,031 4,68 6 114,055 10 115,000 22,910 4,14 111,827 12 110,910 22,182 0,83 108,235 13 108,860 22,967 4,40 7 114,040 10 115,000 22,907 4,12 111,744 12 110,910 22,165 0,75 106,748 14 106,810 23,087 4,94 8 110,789 12 110,910 23,075 4,89 109,947 12 110,910 21,809 -0,87 103,274 16 102,720 23,225 5,57 9 113,858 11 112,950 23,286 5,84 111,783 12 110,910 22,173 0,79 106,554 14 106,810 23,045 4,75
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 97
Chương 7
CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 7.1. VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN
Tổng vốn đầu tư xây dựng của mạng điện: K= Kd+ Kt trong đó:
Kd - vốn đầu tư xây dựng đường dây Kt - vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Theo chương 3 ta có tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là:
Kd =1853,021.109 đ Trong đồ án tốt nghiệp này có tất cả 9 tram biến áp hạ áp:
4 trạm,mỗi trạm có 2 máy sử dụng MBA loại TPDH-32000/110 4 trạm, mỗi trạm có 2 máy sử dụng MBA loại TPDH-25000/110 1 trạm có một máy dùng MBA loại TPDH-40000/110
Trong mỗi trạm ta dùng hai MBA vận hành song song có giá thành trạm cao hơn 1,8 lần giá thành trạm có 1 MBA.
Bảng 7.1. Giá máy biến áp
Công suất định mức MBA
MVA 40 32 25
Giá thành MBA
109 đ 36 29 22
Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp:
Kt = 36+1,8.4.29+1,8.4.22 = 403,2 .109
đ Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện:
K = Kd+ Kt = 1853,021.109 + 403,2.109= 2256,221.109 đ
7.2. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN
Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bao gồm tổn thất trên đường dây và trong các máy biến áp ở chế độ phụ tải cực đại.
Theo tính toán ở chương 5, ta có tổn thất công suất tác dụng cực đại trên đường dây và trong cuộn dây các máy biến áp như sau:
∆Pd= 11,772 MW ∆Pb= 1,021 MW
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 98 Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp:
∆P0 = 0,029.2.4 + 0,035.2.4 + 0,042 = 0,554 MW Vậy tổng tổn thất công suất tác dụng của mạng điện:
∆P = ∆Pd + ∆Pb + ∆P0= 11,772 + 1,021 + 0,554 = 13,347 MW Tổn thất công suất tác dụng của mạng điện tính theo phần trăm:
∆P% = ∑∆P
∑Pmax.100% = (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
13,347
279 = 4,784 %
7.3. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện xác định theo công thức: ∆A = (∆Pd+∆Pb).τ + ∆P0b.t
trong đó:
τ - thời gian tổn thất công suất cực đại, được tính theo công thức: τ = (0,124+Tmax.10-4)2.8760 = 3410,934 h t - thời gian các máy biến áp làm việc trong năm
Bởi vì các máy biến áp vận hành song song trong cả năm cho nên t = 8760 h Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện:
∆A = (11,772 + 1,021). 3410,934 + 0,554.8760 = 48489,119 MWh Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm:
A=∑Pmax.Tmax= 279.5000 = 1395000 MWh Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm:
∆A% = ∆A A .100% = 48489,119 1395000 .100% = 3,476 % 7.4. TÍNH CHI PHÍ VÀ GIÁ THÀNH 7.4.1. Chi phí vận hành hàng năm
Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định như sau: Y = avhd.Kd + avht.Kt+∆A.c trong đó: avhd - hệ số vận hành đường dây, avhd = 0,04 avht - hệ số vận hành trạm, avht=0,1 c - giá thành 1kWh, c = 1000đ/kWh. Như vậy:
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 99 Y=0,04.1853,021.109+0,1.403,2.109+ 48489,119.1000.103=162,93.109 đ
7.4.2. Chi phí tính toán hàng năm
Chi phí tính toán hàng năm được xác định theo công thức: Z = atc.K + Y
trong đó atc là hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư: atc=0,125 Do đó chi phí tính toán bằng:
Z = 0,125.2256,221.109+ 162,93.109 = 444,958.109 đ
7.4.3. Giá thành truyền tải điện năng
Giá thành truyền tải điện có giá trị là: β=Y
A=
162,93.109
1,395.109 = 116,796 đ/kWh
Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại: K0 = K
∑Pmax=
2256,221.109
279 = 8,087.10
9 đ/MW
Kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 7.2. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế
STT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
1 Tổng công suất phụ tải khi cực đại ∑ Pmax MW 279 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 Tổng chiều dài đường dây 2 mạch km 509,58
3 Tổng chiều dài đường dây 1 mạch km 56,57
4 Tổng công suất các MBA hạ áp MVA 496
5 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 109 đ 2256,221 6 Tổng vốn đầu tư về đường dây 109 đ 1853,021 7 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp 109 đ 403,2 8 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ MWh 1395000 9 Tổn thất điện áp lớn nhất khi bình thường % 9,03 10 Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố % 18,08
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 100 11 Tổng tổn thất công suất tác dụng MW 13,347 12 Tổng tổn thất công suất tác dụng phần trăm % 4,784
13 Tổng tổn thất điện năng MWh 48489,119
14 Tổng tổn thất điện năng phần trăm % 3,476
15 Chi phí vận hành hàng năm 109 đ 162,93
16 Chi phí tính toán hàng năm 109 đ 444,958
17 Giá thành truyền tải điện năng đ/MWh 116,796 18 Giá thành xây dựng 1MW công suất khi phụ
tải cực đại 10
9
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 101
PHẦN II: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 102
Chương 8
TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH HAI PHA CHẠM ĐẤT 8.1. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
8.1.1. Các chế độ của hệ thống
Tập hợp các quá trình xảy ra trong HTĐ và xác định trạng thái làm việc của HTĐ trong một thời điểm hay một khoảng thời gian nào đó gọi là chế độ của HTĐ.
Các quá trình nói trên được đặc trưng bởi các thông số U, I, P, Q, f, δ... tại mọi điểm của HTĐ. Ta gọi chúng là các thông số chế độ, các thông số này khác với các thông số hệ thống ở chỗ nó chỉ tồn tại khi HTĐ làm việc. Các thông số chế độ xác định hoàn toàn trạng thái làm việc của HTĐ.
Các chế độ của HTĐ được chia thành hai loại:
- Chế độ xác lập (CĐXL) là chế độ các thông số của nó dao động rất nhỏ xung quanh giá trị trung bình nào đó, thực tế có thể xem như các thông số này là hằng số.
Trong thực tế không tồn tại chế độ nào mà trong đó các thông số của nó bất biến theo thời gian vì HTĐ bao gồm một số vô cùng lớn các phần tử, các phần tử này luôn luôn biến đổi khiến cho các thông số của chế độ cũng biến đổi không ngừng.
- Chế độ quá độ là chế độ mà các thông số biến đổi rất nhiều.
8.1.2. Yêu cầu đối với các chế độ của hệ thống điện
a. Chế độ xác lập bình thường
Đảm bảo chất lượng điện năng: điện năng cung cấp cho các phụ tải phải có chất lượng đảm bảo, tức giá trị của các thông số chất lượng (điện áp và tần số) phải nằm trong giới hạn được quy định bởi các tiêu chuẩn.
Đảm bảo độ tin cậy : các phụ tải được cung cấp điện liên tục với chất lượng đảm bảo. Mức độ liên tục này phải đáp ứng được yêu cầu của các hộ dùng điện và điều kiện của HTĐ.
Có hiệu quả kinh tế cao: chế độ thoả mãn độ tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng được thực hiện với chi phí sản xuất điện, truyền tải và phân phối điện năng nhỏ nhất.
Đảm bảo an toàn điện: phải đảm bảo an toàn cho người vận hành, người dùng điện và thiết bị phân phối điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Chế độ xác lập sau sự cố
Các yêu cầu giống như CĐXL bình thường được giảm đi nhưng chỉ cho phép kéo dài trong một thời gian ngắn, sau đó phải có biện pháp hoặc là thay đổi thông số của chế độ hoặc là thay đổi sơ đồ hệ thống để đưa chế độ này để về CĐXL bình thường.
c. Chế độ quá độ
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 103 Trong thời gian quá độ các thông số biến đổi trong giới hạn cho phép như: giá trị của dòng điện ngắn mạch, điện áp tại các nút của phụ tải khi ngắn mạch...
Các yêu cầu của HTĐ được xét đến khi thiết kế và được bảo đảm bằng cách điều chỉnh thường xuyên trong quá trình vận hành HTĐ.
8.1.3. Định nghĩa ổn định của hệ thống điện
Điều kiện cân bằng công suất không đủ cho một CĐXL tồn tại trong thực tế. Vì các chế độ trong thực tế luôn bị các kích động từ bên ngoài. Một chế độ thoả mãn các điều kiện cân bằng công suất muốn tồn tại được trong thực tế phải chịu đựng được các kích động mà điều kiện cân bằng công suất không bị phá huỷ.
Các kích động đối với chế độ HTĐ được chia làm 2 loại: các kích động nhỏ và các kích động lớn.
a. Ổn định tĩnh
Các kích động nhỏ xảy ra liên tục và có biên độ nhỏ, đó là sự biến đổi của thiết bị điều chỉnh... Các kích động này tác động lên roto của MPĐ, phá hoại sự cân bằng công suất ban đầu làm cho CĐXL tương ứng bị dao động. CĐXL muốn duy trì được thì phải chịu được các kích động nhỏ này, có nghĩa là sự cân bằng công suất phải được giữ vững trước các kích động nhỏ, nói đúng hơn là sự cân bằng công suất phải được khôi phục sau các kích động nhỏ, trong trường hợp đó ta nói rằng hệ thống có ổn định tĩnh.
Ta có, định nghĩa ổn định tĩnh:
Ổn định tĩnh là khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ ban đầu hoặc rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động nhỏ.
Như vậy ổn định tĩnh là điều kiện đủ để một CĐXL tồn tại trong thực tế.
b. Ổn định động
Các kích động lớn xảy ra ít hơn so với các kích động nhỏ, nhưng có biên độ khá lớn. Các kích động này xảy ra do các biến đổi đột ngột sơ đồ nối điện, biến đổi của phụ tải điện và các sự cố ngắn mạch... Các kích động lớn tác động làm cho cân bằng công suất Cơ - Điện bị phá vỡ đột ngột, CĐXL tương ứng bị dao động rất mạnh. Khả năng của HTĐ chịu được các kích động này mà CĐXL không bị phá hoại gọi là khả năng ổn định động của HTĐ.
Ta có định nghĩa ổn định động:
Ổn định động là khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ làm việc ban đầu hoặc là rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động lớn.
Như vậy ổn định động là điều kiện để cho chế độ của HTĐ tồn tại lâu dài.
8.1.4. Mục tiêu và phương pháp khảo sát ổn định động a. Mục tiêu khảo sát ổn định động a. Mục tiêu khảo sát ổn định động
Do các thông số của hệ thống điện không ngừng thay đổi, ta phải khảo sát ổn định ở chế độ xác lập nhằm đảm bảo cân bằng công suất.
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 104 Như vậy, mục đích của khảo sát ổn định động là:
- Xác định xem khi nào HTĐ còn giữ được trạng thái ổn định sau khi trải qua các kích động lớn.
- Từ đó xác định được giới hạn ổn định và độ dự trữ ổn định. Xác định được thời gian cắt chậm nhất theo điều kiện đảm bảo ổn định động.
- Đề ra các biện pháp như: chỉnh định các thiết bị bảo vệ, thiết kế hệ thống bảo vệ chống sự cố nhằm đảm bảo ổn định động của hệ thống.
b. Phương pháp khảo sát ổn định động
Với các kích động lớn không thể tuyến tính hóa phương trình vi phân được mà phải để nguyên nó dưới dạng phi tuyến và sử dụng các phương pháp diện tích và phân đoạn liên tiếp để xét ổn định động.
Việc tính toán ổn định động nhằm mục đích tìm được thời gian cắt (tc) chậm nhất để chỉnh định rơle bảo vệ. Thời gian cắt chậm nhất là thời gian mà nếu rơle bảo vệ cắt ngắn mạch sớm hơn nó thì hệ thống sẽ ổn định động, đó chính là thời gian rotor của máy phát quay được góc tương đối δcắt (δc), còn nếu cắt muộn hơn thì hệ thống sẽ mất ổn định.
Muốn tính được tc trước hết phải tìm được góc cắt δc , sau đó tính δ = f(t) rồi từ quan hệ này ứng với δc tìm tc.
8.2. LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ VÀ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ BAN ĐẦU 8.2.1. Sơ đồ hệ thống điện và thông số các phần tử 8.2.1. Sơ đồ hệ thống điện và thông số các phần tử
a. Sơ đồ hệ thống (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 8.1. Sơ đồ hệ thống điện cần xét b. Thông số các phần tử
Máy phát điện
Thông số của các máy phát được ghi trong bảng 8.1
Bảng 8.1. Thông số của các máy phát
HT
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 105 Pđm, MW SđmF MVA Cosφ X’d % Tj s 50 58,824 0,85 30 5,24 Hệ thống điện
Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, điện áp 121 kV, hệ số công suất 0,85.
Máy biến áp tăng áp
Thông số của máy biến áp tăng áp được ghi trong bảng 8.2.
Bảng 8.2. Thông số máy biến áp tăng áp
Sđm, MVA
Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính Uđm, kV Un, % ΔPn, kW ΔP0, kW I0, % R, Ω X, Ω ΔQ0, kVAr Cao Hạ 63 115 10,5 10,5 260 59 0,65 0,87 22 410
Đường dây liên lạc
Đường dây NĐ – 6 lộ kép dài 50 km, HT – 4 lộ kép dài 80 km, đường dây 6-4 lộ kép dài 53,85 km có các thông số ghi trong bảng 8.3.
Bảng 8.3. Thông số đường dây liên lạc
Đoạn Loại dây RΩ
X Ω B 2 μS HT – 4 AC-70 18,4 17,68 206,4 6 - 4 AC-70 12,386 11,901 138,933 NĐ - 6 AC-150 5,25 10,4 137 Phụ tải ṠptHT= ṠH-1+ ṠH-2+ ṠH-3+ ṠH-5=134,466+j 75,912 MVA ṠptNĐ= ṠN-7+ ṠN-9= 91,11 + j 47,061 MVA Ṡ4= Ṡc4=37,204 + j 22,543 MVA Ṡ6= Ṡc6=26,15 + j 16,44 MVA c. Sơ đồ thay thế
Máy phát điện được thay thế bởi sức điện động E’ và điện kháng X’d. Máy biến áp được thay thế bởi điện kháng XBTA.
Nguyễn Văn Giáp – KTĐ 1 – K55 Trang 106 Đường dây được thay thế bởi tổng trở Z.
Ta có sơ đồ thay thế HTĐ như sau:
Hình 8.2. Sơ đồ thay thế HTĐ 8.2.2. Tính toán quy đổi các thông số
a. Chọn các đại lượng cơ bản
Để thuận tiện trong tính toán, ta quy đổi các thông số của mạng điện về hệ đơn vị tương đối.
Ta chọn: Ucb = 110 kV, Scb = 100 MVA
b. Tính các thông số và lập sơ đồ tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch
Tính quy chuyển thông số MFĐ và MBA, lập sơ đồ thay thế nhà máy điện Điện kháng của các máy phát: