Tài liệu Đề Tài: Thiết kế lưới điện khu vực ppt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (909.61 KB, 105 trang )
Luận văn
Đề Tài:
Thiết kế lưới điện khu vực
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
1
LỜI NÓI ĐẦU
Quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước đang phát triển mạnh mẽ
đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng cao, đặt ra những yêu cầu bức thiết
về xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng. Trong đó ngành điện là ngành hạ tầng
cơ sở được ưu tiên phát triển trước hết vì điện năng là không thể thiếu được
trong hầu hết các lĩnh v
ực sản xuất công nghiệp. Để phát triển kinh tế thì ngành
điện phải phát triển trước một bước. Cùng với đó có những yêu cầu đặt ra cho
ngành điện là theo kịp trình độ kỹ thuật công nghệ trong khu vực và trên thế
giới, đáp ứng được yêu cầu sản lượng và chất lượng điện năng cho nhu cầu sản
xuất, sinh hoạt. Trong hệ thống điện nước ta hi
ện nay quá trình phát triển phụ tải
ngày càng nhanh nên việc quy hoạch, thiết kế mới và phát triển mạng điện
đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung.
Đồ án tốt nghiệp lưới điện giúp sinh viên ứng dụng những kiến thức đã
học khi nghiên cứu lý thuyết vào việc thực hiện một nhiệm vụ cụ thể và toàn
diện. Đây là bướ
c tập dượt giúp cho sinh viên những kinh nghiệm quý báu trong
công việc sau này.
Em rất biết ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện đã giúp em
có được những kiến thức cần thiết để làm đồ án. Em xin chân thành cảm ơn
PGS- TS Trần Bách đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên: Trần Minh
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
2
CHƯƠNG I
CÁC ĐỊNH HƯỚNG CƠ BẢN
I.1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1. Nguồn điện:
Trong thiết kế lưới điện, việc phân tích nguồn cung cấp điện rất quan
trọng để nắm vững đặc điểm và số liệu của các nguồn, tạo thuận lợi cho việc
tính toán. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như định phương
thức vận hành của các nhà máy điện hoàn toàn ph
ụ thuộc vào vị trí, nhiệm vụ
cũng như tính chất của từng nhà máy điện.
Ở đây nguồn điện là hai nhà máy nhiệt điện có các số liệu như sau:
+ Nhà máy nhiệt điện I: 4 x 50 MW = 200; cos ϕ = 0,85
+ Nhà máy nhiệt điện II: 3 x 50 MW = 150; cos ϕ = 0,85
Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện ngưng hơi. Loại máy phát điện dùng
trong hai nhà máy là máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số nh
ư
trong bảng sau:
Loại
N
(v/
ph)
S
(MVA)
P
(MW)
U
(KV )
cosϕ
I
(KA )
X
''
d
X
'
d
X
d
TBФ-50-3600 3600 62,5 50 6,3 0,85 5,73 0,1336 0,1786 1,4036
Các đặc điểm chủ yếu của hai nhà máy điện:
Làm việc với tua bin hơi và lò đốt nhiên liệu. Muốn làm việc phải có thời
gian khởi động lò có thể không đáp ứng được nhu cầu phụ tải. Do đó công suất
dự trữ phải là dự trữ nóng. Mặt khác lò có các đặc tính như sau: phụ tải kinh tế
là 85% đến 90% phụ tải định mức; phụ tải ổn định > 70%; d
ưới 70% phải phun
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
3
thêm dầu, không kinh tế; dưới 30% thì không nên chạy lò, quá tải tối đa là 15%.
Do đó nếu ghép một lò một máy phát thì máy phát cũng chỉ nên nhận phụ tải độ
85% là kinh tế, công suất tối thiểu không dưới 30%, quá tải tối đa không quá
15%
Hiệu suất thấp: η = 30 - 40%
Giá thành sản xuất điện năng cao.
Hai nhà máy được đặt cách xa nhau và bao lấy các phụ tải điện, điều này
rất có l
ợi cho phân phối tải.
- Vì hai nhà máy đều là nhiệt điện nên có thể chủ động về nguồn nhiên
liệu, do đó việc phát công suất luôn ổn định. Đây chính là ưu điểm chính của
lưới.
2. Phụ tải:
- Theo số liệu ban đầu đã cho thì hai nhà máy nhiệt điện trên cung cấp cho
9 phụ tải; Các phụ tải này có công suất không lớn và có T
max
= 5.500 h, điều này
chứng tỏ đây là vùng công, nông nghiệp và dân cư. Mặt khác các phụ tải đều
được bố trí nằm giữa hai nhà máy điện, do đó rất thuận tiện cho việc cung cấp
điện.
Phụ tải ở đây đều là phụ tải loại I nên không được phép mất điện, do đó
khi thiết kế lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu cung cấ
p điện tin cậy cho các
phụ tải.
Phụ tải lớn nhất: P
2
= P
6
= 38 ( MW )
Phụ tải nhỏ nhất: P
1
= P
4
= P
7
= 18 ( MW )
* Các số liệu phụ tải cơ bản:
PT
1
PT
2
PT
3
PT
4
PT
5
PT
6
PT
7
PT
8
PT
9
P
max
( MW) 18 38 29 18 29 38 18 29 29
cosϕ
0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
4
Yêu cầu ĐCĐA KT KT KT KT KT KT KT KT KT
Yêu cầu ĐTC Tất cả các phụ tải đều được cấp điện từ hai nguồn
Điện áp hạ áp: 10 KV
P
min
= 50% P
max
Giá 1KWh điện năng tổn thất: 600 đ / KWh
Giá tụ bù: 200.000 đ / KVar
Ơ đây giả sử những số liệu trên của phụ tải là đã xét đến hệ số sử dụng
của từng phụ tải và đã kể đến kế hoạch phát triển trong 10 năm.
I.2. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT
1.Kết cấu lưới điện
Kết cấu lưới điện được thực hiện với các yêu cầu:
- Tính kinh tế: Các thiết bị được sử dụng để xây dựng lưới điện với
chi phí nhỏ nhất nhưng vẫn thoả mãn các yêu cầu về độ tin cậy, chất lượng điện
năng, tổn thất, an toàn
Độ tin cậy cung cấp điệ
n được thoả mãn theo tính chất của phụ tải, ở
đây các phụ tải đều là hộ loại I.
Chất lượng điện năng: Các giá trị độ lệch tần số và điện áp tại các nút
phụ tải phải nằm trong giới hạn cho phép. Giá trị tổn thất công suất và tổn thất
điện năng trên các đường dây truyền tải cũng phải nằm trong giới hạ
n cho phép.
Tính vận hành linh hoạt: Lưới điện xây dựng có thể làm việc với nhiều
chế độ và phương thức vận hành khác nhau mà vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn kinh
tế, kỹ thuật, an toàn, đáp ứng được sự phát triển của phụ tải trong 10 năm tới.
Ngoài ra còn phải phù hợp với các yếu tố tự nhiên và xã hội như: khí
tượng thuỷ văn, địa chất, địa hình, giao thông vận tả
i
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
5
Vì những lý do trên kết cấu của lưới điện khu vực thiết kế như sau:
Mỗi trạm phân phối phụ tải được cấp điện từ hai đường dây song song từ
hai thanh cái độc lập của trạm phân phối nhà máy điện tại trạm phân phối trung
gian hoặc bằng mạch vòng kín gồm nhiều phụ tải hai đầu nối vào nguồn điện
hoặ
c trạm phân phối trung gian.
Đường dây liên lạc giữa hai nhà máy điện được thiết kế bằng đường dây song
song, cấp điện cho một số phụ tải nằm giữa hai nhà máy điện.
Chọn loại đường dây trên không, trong nước sản xuất đảm bảo được tính
kinh tế cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật, an toàn
Dây dẫn: chọn loại dây nhôm lõi thép, đảm bảo độ bền cơ, khả năng d
ẫn
điện và rẻ tiền.
Loại cột: Tuỳ theo từng vị trí khác nhau mà ta có thể chọn cột bê tông cốt
thép hay cột sắt. Địa hình bằng phẳng dùng cột bê tông cốt thép, rẻ tiền, địa hình
đồi núi khó vận chuyển dùng cột sắt đắt tiền nhưng có thể tạo tại chỗ.
Ở những vị trí cột góc, cột néo, cột vượt đường giao thông ta dùng cột
sắt.
Ở những v
ị trí đỡ ta dùng cột ly tâm bê tông cốt thép.
- Cách bố trí dây dẫn trên cột:
+ Nếu là đường dây đơn: Ta bố trí dây dẫn theo hình tam giác đều.
+ Nếu là đường dây kép: Ta bố trí dây dẫn theo hình tam giác vuông cân.
Các loại thiết bị khác như xà, sứ, nối đất, dùng loại trong nước sản xuất.
2. Kết cấu trạm biến áp
Trạm biến áp nên xây dựng ở những nơi có mật độ dân cư tương đối thấp.
Do tất cả các hộ ph
ụ tải đều là hộ tiêu thụ loại I nên trạm biến áp cấp điện cho
mỗi hộ phụ tải sẽ có hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp
điện liên tục khi bảo quản hoặc sự cố một máy biến áp. Dùng máy biến áp do
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
6
ABB sản xuất. Sử dụng máy cắt khí SF
6
do Siemens sản xuất để đóng cắt và
bảovệ cho các máy biến áp.
I.3 CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CỦA LƯỚI ĐIỆN
Một công việc trong thiết kế lưới điện là lựa chọn đúng điện áp của đường
dây tải điện. Vấn đề này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính kỹ
thuật và kinh tế củ
a mạng điện.
Ta dựa vào công thức kinh nghiệm để xác định điện áp tải điện U thông
qua công suất và chiều dài đường dây truyền tải:
1000 P. 0,016. l 34,4 U +=
PT
1
PT
2
PT
3
PT
4
PT
5
PT
6
PT
7
PT
8
PT
9
P
max
(MW)
18 38 29 18 29 38 18 29 29
L ( km ) 58,31 90,55 108,17 63,25 114,18 64,03 70 56,59 50
U ( KV ) 80,77 114,71 103,81 81,34 104,36 112,51 82,12 99,02 98,4
Ta dự kiến:
NM I cung cấp điện cho phụ tải: 1, 2, 3, 5, 6
NM II cung cấp điện cho phụ tải: 4, 7, 8, 9
Dựa vào bảng tổng kết trên ta chọn U
đm
= 110 KV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
7
CHƯƠNG II
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - TÍNH BÙ SƠ BỘ
CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Việc cân bằng công suất hệ thống điện là xem khả năng cung cấp và tiêu
thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không. Từ đó xác định phương thức
vận hành giữa các nhà máy trong hệ thống. Việc xác định phương thức vận hành
là bài toán phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng ở đây ta chỉ xác định
sơ bộ để đề ra phương án nối dây gi
ữa các hộ tiêu thụ điện.
Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân
bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Cân bằng công suất tác dụng
trước hết cần thiết để giữ ổn định tần số, còn cân bằng công suất phản kháng
trong hệ thống điện để giữ ổn định điệ
n áp.
II.1. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu
thức:
Σ P
F
= m. Σ P
pt
+ Σ P
mđ
+ Σ P
td
+ Σ P
dt
Trong đó:
+ m là hệ số đồng thời, ở đây để đơn giản ta cho m = 1
+ Theo đầu đề thiết kế tốt nghiệp đã cho số liệu của nhà máy nhiệt điện I
và II, nên ta xác định được công suất phát tổng Σ P
G
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
8
Σ P
G
= 4 x 50 + 3 x 50 = 350 MW
+ Tổng công suất phụ tải: P
Pt
=
⇒
∑
=
9
1
pti
Pm
i
= 18 + 38 + 29+ 18 + 29 + 38 + 18 + 29 + 29 = 246 MW
+ ΔP
mđ
: Là tổn thất công suất trong mạng điện. Tổn thất này phụ thuộc
phụ tải nhưng khi thiết kế sơ bộ ta coi là không đổi và tạm thời ước lượng là 8%
68,19246%8PΣ%8PΣ∆
PTmd
=
×
=
×
=
(MW)
+ P
td
: Là công suất tự dùng của hai nhà máy điện được lấy bằng 8% của
tổng công suất phụ tải và tổn thất của mạng.
(
)
(
)
25,2168,19246%8PΣ∆PΣm%8P
mdPTtd
=
+
×
=
+
×=Σ
(MW)
- Công suất dự trữ bằng công suất của tổ máy lớn nhất :
ΣP
dt
= 50 MW
Σ P
F
= 1.246 + 19,68 + 21,25 + 50 = 336,93 MW
Tổng công suất đặt của hai nhà máy là 350 MW > Σ P
F
= 336,93 MW
Nguồn điện cung cấp đủ cho nhu cầu công suất tác dụng của phụ tải nên hệ
thống tồn tại sự cân bằng công suất tác dụng.
II.2. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Như ta đã biết điện áp là một trong hai chỉ tiêu phản ánh chất lượng điện
năng. Điện áp của lưới phụ thuộc rất nhiều vào công suất phản kháng của hệ
thống điện. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ dẫn đến làm cho điện áp của
lưới điện bị giảm thấp, gây ảnh hưởng xấu đến các phụ tải tiêu thụ điện. Vì vậy
ta phải cân bằng công suất phản kháng để xem xét sự thiếu hụt công suất phản
kháng, từ đó đưa ra phương pháp bù công suất phản kháng cho hệ thống
điện.
∑
=
9
1
pti
Pm
i
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
9
Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện được xác định
bằng biểu thức sau:
ΣQ
yc
= ΣQ
F
+ ΣQ
b
Trong đó:
+ m là hệ số đồng thời m = 1
+ΣQ
yc
là tổng CSPK yêu cầu của hệ thống điện
ΣQ
yc
= m. ΣQ
pt
+ ΣQ
B
+ ΣΔQ
l
+ ΣQ
td
+ ΣQ
dt
- ΣQ
c
+ ΣQ
pt
: Là tổng công suất phản kháng của phụ tải
Σ Q
pt
=
∑
=
9
1i
pti
P
x tgϕ
i
Theo số liệu ban đầu thì cosϕ của các phụ tải đều = 0,85, do đó tgϕ của
chúng đều bằng 0,6197
Σ Q
pt
= 246 x 0,6197 = 152,46 MVAR
+ ΔQ
B
: Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp.
ΣΔQ
B
= 15% Σ Q
pt
= 15% x 152,46 = 22,87 MVAR
+ Σ ΔQ
l
: Là tổn thất công suất phản kháng trên đường dây.
+ Σ ΔQ
C
: Là công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra.
Vì ở đây là tính sơ bộ nên ta giả thiết tổn thất công suất phản kháng trên
đường dây cân bằng với công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh
ra.
+ Σ Q
td
: Là công suất phản kháng tự dùng
Σ Q
td
= Σ P
td
x tgϕ
td
Ở đây ta lấy cosϕ
td
= 0,85 ⇒ tgϕ
td
= 0,6197
Σ Q
td
= 21,25 x 0,6197 = 13,17 MVAR
+ Σ Q
dt
:
là tổng CSPK dự trữ của hệ thống ( lấy bằng CSPK dự trữ của tổ
máy lớn nhất )
Σ Q
dt
= 50 . 0,6197 = 30,99 MVAR
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
10
Vậy ΣQ
yc
= 152,46 + 22,87 + 13,17 + 30,99 = 219,49 MVAR
+ ΣQ
F
là tổng CSPK phát của các máy phát điện
Ta có: ΣQ
F
= ΣP
F
x tgϕ
F
Vì cosϕ
F
= 0,85 ⇒ tgϕ
F
= 0,6197 nên:
ΣQ
F
= 336,93 .0,6197 = 208,81 MWAR
+ ΣQ
b
là tổng CSPK cần bù sơ bộ cho hệ thống nếu thiếu do máy phát
điện phát ra
ΣQ
b
= ΣQ
yc
- ΣQ
F
= 219,49 - 208,81 = 10,68 MVAR
Vậy cần phải bù sơ bộ CSPK cho phụ tải.
II.3. BÙ SƠ BỘ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
- Dung lượng cần bù: ΣQ
b
= 10,68 MVAR.
Ta thấy rằng ΣQ
b
> 0 nghĩa là nguồn điện thiếu công suất phản kháng.
Lượng công suất phản kháng thiếu hụt là 10,68 MVAR, ta phải dùng các tụ
điện đặt tại các nút phụ tải để bù vào cho đủ.
- Nguyên tắc đặt bù:
+ Bù ở hộ xa nhất (tính từ 2 nguồn điện đến), nếu chưa đủ thì tiếp tục bù ở
hộ gần hơn, quá trình tiếp tục như vậy cho đến khi bù hết s
ố lượng cần bù.
+ Khi ta bù đến cosϕ' = 0,95 (tgϕ' = 0,3287). Nếu công suất phản kháng
cần bù lần cuối nhỏ hơn công suất phản kháng lúc đến cosϕ' = 0,95 thì chỉ bù
đến số lượng cần bù, sau đó tính cosϕ' sau khi bù.
Sau đây ta lần lượt bù tại các phụ tải theo nguyên tắc đã nêu:
+ Phụ tải 5: Bù đến cosϕ' = 0,95 (tgϕ' = 0,3287)
Q
b5
= ( tgϕ
5
- tgϕ
5
' ) = 29x( 0,6197 - 0,3287 ) = 8,439 MVAR
Sau khi bù cho phụ tải 5 thì lượng công suất phản kháng của hệ thống còn
thiếu là:
Q'
b
= Q
b
- Q
b5
= 10,68 – 8,439 = 2,241 MVAR
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
11
Ta bù cho nút phụ tải 3:
Trước khi bù ta có: P
pt 3
= 29 MW; cosϕ = 0,85
Q
pt 4
= 29 . 0,6197 = 17,9713 MVAR.
Sau khi bù ta có:
cosϕ'
3
= cos (arctg
Q
p
t 3
-Q'
b
)
P
pt 3
= cos (arctg
17,9713 – 2,241
) = 0,879
29
Kết luận: Sau khi bù ta có:
+ Phụ tải 5 được bù đến cosϕ' = 0,95
+ Phụ tải 3 được bù đến cosϕ' = 0,879
Tổng dung lượng bù: 10,68 MVAR
Từ kết quả tính toán trên, ta có bảng các thông số cosϕ và dung lượng bù
tại các nút phụ tải như sau:
Phụ tải
P
i
( MW)
Q
i
(MVAR)
cosϕ
(trước khi bù)
Q
'
i
(MVAR)
cosϕ
(sau khi bù)
Q
b
(MVAR)
1 18 11,16 0,85 11,16 0,85 0
2 38 23,57 0,85 23,57 0,85 0
3 29 17,97 0,85 15,729 0,879 2,241
4 18 11,16 0,85 11,16 0,85 0
5 29 17,97 0,85 9,531 0,95 8,439
6 38 23,57 0,85 23,57 0,85 0
7 18 11,16 0,85 11,16 0.85 0
8 29 17,97 0,85 17,97 0,85 0
9 29 17,97 0,85 17,97 0,85 0
Những số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ sẽ được dùng để tính toán trong
phần so sánh phương án, tìm sơ đồ nối dây chi tiết tối ưu của mạng điện.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
12
CHƯƠNG III
THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN
TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
III.1. DỰ KIẾN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN
Phương thức vận hành các nhà máy điện trong hệ thống phải thoả mãn
điều kiện vận hành kinh tế hệ thống điện, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất
điện năng.
Phương thức huy động nguồn trong toàn hệ thống cũng như việc xác định
trình tự vận hành của từng nhà máy
điện phải chính xác, hợp lý, chặt chẽ về kinh
tế kỹ thuật. Xác định phương thức vận hành là bài toán phức tạp và phụ thuộc
vào nhiều yếu tố, nhưng ở đây ta chỉ xác định sơ bộ để giúp cho việc đề ra các
phương án nối dây lưới điện khu vực thiết kế.
Việc xác định phương thức vận hành bao gồm: dự kiến số tổ
máy làm
việc và công suất phát của các nhà máy điện trong các chế độ vận hành khác
nhau. Yêu cầu công suất tải phần trăm của hai nhà máy điện gần bằng nhau. Nhà
máy điện có đặc tính tải tốt hơn phát nhiều hơn.
Như trình bày trong phần trên, ta tính được giá trị công suất giới hạn cho
một tổ máy phát:
P
1F kt
= 85% . P
đm
= 0,85 . 50 = 42,5 ( MW )
P
1F min
= 30% . P
đm
= 0,3 . 50 = 15 ( MW )
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
13
P
1F max
= P
đm
= 50 ( MW )
Từ đó phương thức vận hành 2 nhà máy nhiệt điện của lưới điện khu vực
thiết kế trong các chế độ vận hành khác nhau được xác định như sau:
Giả sử nhà máy nhiệt điện II có đặc tính kinh tế tốt hơn.
1. Chế độ phụ tải cực đại
Công suất yêu cầu trong chế độ max:
Σ P
max yc
= Σ P
F
- Σ P
dt
= 336,93 - 50 = 286,93 ( MW )
Công suất phát % của cả hệ thống là :
%98,81%100
350
93,286
%P
F
=×=
+ Nhà máy nhiệt điện I: Cho phát 80% công suất đặt của nó, nghĩa là:
P
FNDI
= 80% x 200 = 160 (MVA)
Trong đó tự dùng của nhà máy là (8% x 160)/1,08 = 11,83 MW, phát lên
lưới là P
HT I
= 160 – 11,83 = 148,15 MW.
+ Nhà máy nhiệt điện II: Đảm nhiệm phần công suất còn lại và làm nhiệm
vụ cân bằng công suất khi tính toán
P
FNĐII
= 286,93 - 160 = 126,93 MW
Phần trăm công suất phát của NĐII là: (126,93 / 150 )x 100% = 84,62%
Trong đó tự dùng của NĐ II là 21,25 – 11,85 = 9,67 MW.
Công suất phát lên lưới của NĐ II là:
P
HT II
= 126,93 – 9,67 = 117,26 MW
Như vậy, ở chế độ này nhà máy nhiệt điện II phát 84,62% công suất đặt
của nó, nhà máy nhiệt điện I phát 80% công suất đặt. Việc phân phối công suất
như trên là hợp lý đảm bảo cho các nhà máy làm việc kinh tế.
2. Chế độ phụ tải cực tiểu
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
14
Yêu cầu là tổng công suất đặt của tất cả các tổ máy phát điện phải lớn hơn
hoặc bằng công suất yêu cầu trong chế độ min cộng với công suất tổ máy lớn
nhất.
Theo số liệu ban đầu thì công suất ở chế độ phụ tải min 50% công suất
trong chế độ max. Nghĩa là:
P
min
=
50
x 246 = 123 MW
100
Tổn thất công suất tác dụng :
ΔP
min mđ
= 8% x 123 = 9,84 ( MW )
Tổng công suất tự dùng:
P
min td
= 8% x ( 123 + 9,84 ) = 10,63 ( MW )
Công suất yêu cầu trong chế độ min:
P
min yc
= 123 + 9,84 + 10,63 = 143,47 ( MW )
Phần trăm công suất phát của cả HT là: (143,47/350) x 100% = 40,99%
Nhận xét: Ta thấy rằng nếu cho tất cả các tổ máy của hai nhà máy điện
cùng làm việc thì các nhà máy sẽ làm việc non tải. Để nâng hiệu quả kinh tế khi
vận hành lưới điện, trong trường hợp này ta sơ bộ định công suất phát cho từng
nhà máy như sau:
+ Nhà máy nhiệt điện II: Cho làm việc 2 tổ máy, 1 tổ máy nghỉ. Phát 75%
công suất đặt củ
a 3 tổ máy
P
min NĐII
=
75
x 100 = 75 MW
100
Trong đó tự dùng của nhà máy là :
P
min td II
= ( 8% x 75) / 1,08 = 5,56 ( MW )
Công suất phát lên lưới là: 75 - 5,56 = 69,44 ( MW )
+ Nhà máy nhiệt điện I: Đảm nhiệm phần công suất còn lại
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
15
P
min NĐI
= 143,47 - 69,44 = 74,03 MW và làm nhiệm vụ cân bằng công
suất sau khi tính chính xác.
Ta cho nhà máy I phát 2 tổ máy, 2 tổ máy nghỉ.
Phần trăm công suất phát của 2 tổ máy còn lại là: 74,03%
Công suất tự dùng của nhiệt điện I: P
td NĐI
= 10,63 - 5,56 = 5,07 ( MW )
Công suất phát lên hệ thống của NĐI: 74,03 - 5,07 = 68,96 ( MW )
Xét điều kiện: Σ P
min F
= 2 x 50 + 2 x 50 = 200 ( MW )
Σ P
min yc
= 143,47 + 50 = 193,47 ( MW )
Ta thấy Σ P
min F
> Σ P
min yc
nên thoả mãn điều kiện
Vậy trong chế độ phụ tải cực tiểu:
NĐII làm việc với 2 tổ máy phát 75% công suất định mức
NĐI làm việc với 2 tổ máy phát 74,03% công suất định mức
Phương thức vận hành của chế độ phụ tải cực tiểu là hợp lý thoả mãn các
yêu cầu về kinh tế kỹ thuật.
3. Chế độ sự cố
Ở
đây ta chỉ xác định phương thức vận hành trong trường hợp sự cố nguy
hiểm nhất: trong chế độ phụ tải max tổ máy có công suất phát lớn nhất ngừng
làm việc ( 1 tổ máy của NĐII bị sự cố ). Lúc này NĐI làm việc với 4 tổ máy và
NĐII làm việc với 2 tổ máy.
Công suất yêu cầu trong chế độ max: P
max yc
= 286,93 ( MW )
NĐI làm việc với 2 tổ máy còn lại với P = P
đm
P
sc FNĐI
= 2 x 50 = 100 ( MW )
Công suất tự dùng của NĐI: P
sc td II
=( 8% x 100)/1,08 = 7,41 ( MW )
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
16
Công suất phát lên hệ thống: P
sc HT II
=100 - 7,41 = 92,59 ( MW )
Công suất phát của NĐI: P
sc F NĐI
= 286,93 - 100 = 186,93 ( MW )
Phần trăm công suất phát của NĐII là: (186,93/200 ) x 100% = 93,47%
Công suất tự dùng của NĐII là: P
sc td I
= 21,25 - 7,41 = 13,84 ( MW )
Công suất phát lên hệ thống của NĐI:
P
sc HT I
= 186,93 - 13,84 = 173,09 ( MW )
Vậy trong chế độ sự cố 1 tổ máy của NĐII thì NĐI làm việc với 4 tổ máy
phát 93,47% công suất định mức khi đó NĐII làm việc với 2 tổ máy và phát
100% công suất định mức. Trong trường hợp sự cố nguy hiểm nhất nguồn điện
vẫn có phương thức vận hành đáp ứng nhu cầu phụ tải.
Từ kết quả tính toán trên ta có bảng phương thức vậ
n hành của từng nhà
máy điện ở các chế độ tải như sau:
CÁC CHẾ ĐỘ
VẬN HÀNH
NHÀ MÁY
ĐIỆN
CHẾ ĐỘ TẢI MAX CHẾ ĐỘ TẢI MIN CHẾ ĐỘ SỰ CỐ
NĐ I
- 4 tổ máy làm việc
- Phát 80% P
đm
- P
F NĐ I
= 160 MW
- Phát 148,15 MW
lên lưới
- P
td
= 11,83 MW
- 2 tổ máy làm việc,
2 tổ máy nghỉ
- Phát 74,03% P
đm
- P
F NĐ I
= 74,03 MW
- Phát 68,96 MW
lên lưới
- P
td
= 5,07 MW
- 4 tổ máy làm việc
- Phát 93,47% P
đm
- P
F NĐ I
= 186,93 MW
- Phát 173,09 MW
lên lưới
- P
td
= 13,84 MW
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
17
NĐ II
- 3 tổ máy làm việc
- Phát 84,62% P
đm
-P
FNĐII
=160,93 MW
- Phát 117,26 MW
lên lưới
- P
td
= 9,67 MW
- 2 tổ máy làm việc,
1 tổ máy nghỉ
- Phát 75% P
đm
- P
F NĐ II
= 75 MW
- Phát 69,44 MW
lên lưới
- P
td
= 5,56 MW
- 2 tổ máy làm việc,
1 tổ máy nghỉ
- Phát 100% P
đm
- P
F NĐ II
= 100 MW
- Phát 92,59 MW lên
lưới
- P
td
= 7,41 MW
III.2. THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN
1. Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện
Việc lựa chọn và vạch tuyến đường dây là công việc khởi đầu của công
tác thiết kế đường dây tải điện, nó có ảnh hưởng quyết định tới việc thi công,
quản lý, vận hành Một sơ đồ lưới điện có thích hợp hay không là do nhiều yếu
tố khác nhau quyết định: số
lượng và công suất phụ tải, vị trí phân bố phụ tải và
nguồn điện, mức độ yêu cầu đảm bảo nguồn điện Nhìn chung sơ đồ nối dây
lưới điện khu vực thiết kế cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hiệu quả kinh tế của lưới điện: công suất cấp cho phụ tải bằng đường
dây gần nhất, có hướng t
ừ nguồn đến phụ tải.
- Độ tin cậy theo yêu cầu: các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại I, mỗi phụ tải
được cung cấp điện bằng hai đường dây độc lập. Mỗi đường dây có thể cung cấp
đủ công suất cho phụ tải khi đường dây kia bị sự cố. Giữa hai nhà máy điện phải
đảm bảo liên lạc: đường dây liên lạc là hai lộ song song, có khả năng truyền t
ải
công suất liên lạc giữa hai nhà máy khi nhà máy nào đó có một tổ máy ngừng
làm việc.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
18
- Chất lượng điện năng: các giá trị độ lệch tần số và điện áp tại các nút
phụ tải, các giá trị tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên đường dây truyền
tải phải nằm trong giới hạn cho phép.
- Tính linh hoạt trong vận hành: có thể thích ứng với nhiều trạng thái vận
hành khác nhau.
- Đáp ứng được sự phát triển của ph
ụ tải. Ngoài ra còn phải cân nhắc đến
các yếu tố khác như: tính chất nguồn điện, địa lý, giao thông vận tải, tổ chức,
quản lý thi công
Trong thiết kế tốt nghiệp việc thành lập phương án nối điện tôit ưu được
tiến hành như sau: Đề ra một loạt phương án lưới điện khả thi sau đó dùng
phương pháp momen phụ tải loại ra phương án bất hợp lý, s
ố phương án còn lại
sẽ được so sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật để tìm ra phương án tối ưu nhất.
2. Các phương án lưới điện
Phương án 1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
19
Phương án 2
Phương án 3
Phương án 4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
20
Phương án 5
III.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
* Xác định tổn thất công suất mà NĐI và NĐII đảm nhận:
ΣΔP
mđ
= ΣΔP
mđ I
+ ΣΔP
mđ II
= 8% x 246 = 19,68 MVAR
ΣΔP
mđ I
= 8% x ΣP
pt I
nên ΣP
pt I
= 100 / 8 x ΣΔP
mđ I
ΣΔP
mđ II
= 8% x ΣP
pt II
nên ΣP
pt II
= 100 / 8 x ΣΔP
mđ II
P
HTI
/P
HTII
= (ΣP
PT I
+ΣΔP
mđ I
)/ (ΣP
PT II
+ΣΔP
mđ II
) =
= ΣΔP
mđ I
/ΣΔP
mđ II
= 148,15/117,26
Suy ra: ΣΔP
mđ II
= 8,69 MW
ΣΔP
mđ I
= 10,99 MW
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
21
Các giá trị ΣΔP
mđ I
, ΣΔP
mđ II
không đổi trong các phương án nối
dây.
1. Phương pháp chung
a. Chọn J
kt
chung cho toàn lưới điện:
Lưới điện khu vực thiết kế chọn đường dây trên không, dây dẫn là loại dây
nhôm lõi thép, thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải T
max
= 5500 h
nên ta chọn J
kt
= 1,0 A/ mm
2
b. Tính công suất phát các nguồn điện cấp cho phụ tải trong chế độ cực
đại
Theo tính toán trong các phần trên ta có: công suất tác dụng các nguồn
điện NĐI và NĐII cấp cho phụ tải là:
ΣP
pt I
= P
HT I
- ΣΔP
mđ I
= 148,15 – 10,99 = 137,16 MW
ΣP
pt II
= P
HT II
- ΣΔP
mđ II
= 117,26 – 8,69 = 108,57 MW
Công suất phản kháng các nguồn điện NĐI và NĐII phát ra:
Q
F NĐ I
= P
F NĐ I
x tg( arcos 0,85 ) = 160 x 0,6197 = 99,15 MVAR
Q
F NĐ II
= P
F NĐ II
x tg( arcos 0,85 ) = 126,93 x 0,6197 = 78,66 MVAR
Công suất phản kháng mỗi nguồn cấp cho phụ tải tỷ lệ với lượng công
suất phản kháng mà nó sinh ra.
ΣQ
pt I
/ΣQ
pt II
= Q
FNĐ I
/Q
FNĐ II
= 99,15 / 78,66 ( 1 )
ΣQ
pt I
+ ΣQ
pt II
=141,82 ( 2 )
Suy ra: ΣQ
pt I
= 79,08 ( MVAR )
ΣQ
pt II
= 62,74 ( MVAR )
Công suất biểu kiến các nguồn cấp cho phụ tải:
ΣS
pt I
= 137,16 + j 79,08 ( MVA )
ΣS
pt II
= 108,57 + j 62,74 ( MVA )
c. Chọn tiết diện tối ưu
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
22
Tính dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên các đoạn đường dây:
3
2
max
2
max
3
max
max
10
3
10
3
×
⋅⋅
+
=×
⋅⋅
=
dmdm
Un
QP
Un
S
I
(A)
+ n : số đường dây trong mạch
+ U
đm
= 110 KV
+ S
max
là công suất cực đại
+ I
max
: là dòng điện cực đại.
* Lựa chọn dây dẫn:
Dây dẫn được chọn theo điều kiện kinh tế:
F ≥ F
tt
=
I
max
J
KT
Trong đó:
J
KT
= 1 (Vì mạng thiết kế là mạng khu vực có T
max
= 5500 h)
Ghi chú:
- Như đã trình bày trong mục trên dây dẫn ở đây được chọn là dây lõi thép
(AC).
- Tiết diện tối thiểu có thể chọn theo điều kiện tổn thất vầng quang là
70 mm
2
đối với cấp điện áp 110 KV.
- Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là D
TB
= 5 m.
- Kiểm tra điều kiện phát nóng: khi sự cố đứt một mạch trong hai đường
dây hoặc mạch vòng đứt một trong hai đoạn đường dây nối với nguồn; điều kiện
là: I
sc
< K× I
cp
Với K - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( K = 1 )
d. Tính tổn thất điện áp
* Tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường được tính theo biểu thức:
ΔU % =
Σ
PR +
Σ
QX
. 100
U
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
23
Với quy ước: Lúc làm việc bình thường tương đương với chế độ tải max.
* Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong chế độ bình thường
Tính ΔU
bt
của các đường dây từ nguồn đến phụ tải xa nhất, chọn giá trị
lớn nhất, đó chính là ΔU
bt max
của phương án.
* Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố nặng nề nhất
Lúc sự cố nguy hiểm nhất là lúc đường dây kép bị đứt 1 mạch hoặc
mạch vòng bị đứt 1 nhánh nối vào nguồn có tổng trở nhỏ hơn.
Tính ΔU
sc
của các đường dây từ nguồn đến phụ tải xa nhất, chọn giá trị
lớn nhất, đó chính là ΔU
sc max
của phương án.
e.Kiểm tra các điều kiện về tổn thất điện áp
ΔU
bt max
< ΔU
bt max cp
= 10%
ΔU
sc max
< ΔU
sc max cp
= 20%
2. Phương án 1
Ta thấy trong phương án này không có mạch vòng kín, tất cả đều là
đường dây lộ kép. Do đó sự cố nguy hiểm nhất xảy ra ở mỗi nhánh là bị đứt 1 lộ
của đường dây kép đó. Khi đó ΔU
SC
% = 2 ×ΔU
bt
a. Chọn tiết diện dây dẫn
S
I-2
= ΣS
pt I
- S
pt1
- S
pt3
- S
pt5
- S
pt6
= 137,16 + j 79,08-18-j 11,16-29-j 15,73-29-j 9,53-38-j 23,57
= 23,16 + j 19,09 ( MVA )
Tính cho lộ từ NĐI-2:
I
I-2max
=
S
2max
=
30,01
1000 = 78,77 A
2.1,7.U
dm
381,05
Suy ra: F
I-2 kt
=
I
max
=
78,77
= 78,77 mm
2
J
KT
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện khu
vực
Sinh viên: Trần Minh
24
Ta chọn dây AC - 95 có các thông số là:
r
0
= 0,33 Ω/Km ⇒ R =
1
r
0
x l
I-2
= 14,94 Ω
2
x
0
= 0,429 Ω/Km ⇒ X =
1
x
0
x l
I-2
= 19,4 Ω
2
b
0
= 2,65 . 10
-6
1/ΩKm ⇒
B = 479,92 . 10
-6
1/Ω
Tính tương tự các đường dây khác ta có các bảng sau:
Đoạn P ( MW ) Q ( MVAR) S ( MVA ) I
max
( A ) F
kt
( mm
2
)
I - 2 23.16 14.35 27.25 71.5 71.5
I - 1 47 26.89 54.15 142.10 142.10
1 _ 3 29 15.73 32.99 86.58 86.58
I - 6 67 33.08 74.72 196.09 196.09
6 _ 5 29 9.53 30.53 80.11 80.11
II - 2 14.84 9.2 17.23 45.22 45.22
II - 9 47 29.13 55.30 145.11 145.11
9 _ 4 29 17.97 34.12 89.53 89.53
II - 7 47 29.13 55.30 145.11 145.11
7 _ 8 29 17.97 34.12 89.53 89.53
Đoạn
L
(km)
Loại dây
r
o
(Ω/km)
R
o
(Ω)
x
o
(Ω/km)
X
o
(Ω)
B
o
.10
-6
(s.km)
B
o
.10
-6
(s)
I - 2 90.55 2AC-95 0.33 14.94 0.429 19.42 2.65 479.92
I - 1 58.31 2AC-150 0.21 6.12 0.416 12.13 2.74 319.54
1 _ 3 60.83 2AC-95 0.33 10.04 0.429 13.05 2.65 322.40
I - 5 64.03 2AC-240 0.13 4.16 0.39 12.49 2.86 366.25
6 _ 5 53.85 2AC-95 0.33 8.89 0.429 11.55 2.65 285.41
II - 2 90.55 2AC-70 0.46 20.83 0.44 19.92 2.58 467.24
II - 9 50 2AC-150 0.21 5.25 0.416 10.40 2.74 274.00
