THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN VÀ TỈNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO ÁP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 161 trang )
TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN VÀ TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG
SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO ÁP
Giảng viên hướng dẫn:Th.S.NGUYỄN ĐỨC HƯNG
Sinh viên thực hiện
:BÙI THẾ ANH
Lớp
:08DD1N
Khóa
:08
TP.Hồ Chí Minh,Tháng 07 Năm 2009
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
GIỚI THIỆU.
Thiết kế hệ thống điện là quá trình xem xét hệ thống như một tổng thể và
lựa chọn các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng yêu cầu kỹ
thuật, vận hành an tồn và kinh tế.
Chính vì vậy mà các phần tử trong hệ thống đều có liên quan với nhau từ
khâu sản xuất, truyền tải và phân phối.Việc thiết kế mạng điện cần phải cân nhắc
và tìm hiểu thật kỹ về những thông tin của phụ tải. Chẳng hạng như:
-
Dữ liệu về tải, độ lớn và tỷ lệ phát triển thiết kế chi tiết các thiết bị nhà
máy điện.
-
Thiết kế đường dây và lưới truyền tải để truyền công suất đến các phụ tải
thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.
-
Thiết kế các hệ thống phân phối.
-
Chọn điện áp, điều khiển hệ thống, điều khiển tải giảm tổn hao trên đường
dây.
-
Chọn các phương pháp bù đường dây, tính ổn định của hệ thống.
-
Chọn cấu trúc hệ thống thanh cái.
-
Thiết kế bảo vệ hệ thống bảo, vệ rơle.
Để thực hiện các bước tính tốn trên có thể dùng nhiều phương pháp tính
tốn, có thể sử dụng phương pháp tính giải tích thơng thường (phương pháp tính
từng bước), nhưng đối với một mạng điện phức tạp gồm nhiều nút phụ tải và
nhiều nguồn kết nối với nhau việc tính tốn bằng phương pháp này trở nên khó
khăn và khơng cịn chính xác nửa. Để giải quyết cho vấn đề này yếu tố máy tính
cùng các phần mềm tính tốn là yếu tố tối ưu nhất để giải quyết những bài tốn
khó. Một trong những phần mềm đó là : Matlab (tính tốn thiết kế cho mạng
nhiều nút), prosmie (tính toán thiết kế hệ thống điều khiển trong trạm biến áp),
OSPEN (tính tốn thiết kế bảo vệ rơle). Trong đồ án môn học này dung phần
mềm power world simulator , phần mềm chuyên thiết kế các mạng nhiều nút.
Với phần mềm này việc thiết kế trở nên dể dàng hơn, phần mềm được viết
sẳng với mơ hình, mơ phỏng các nút phụ tải các nút nguồn phát, được kết nối và
phân bố công suất tối ưu nhất.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 1
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
PHẦN 1:THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU SỬ DỤNG PHẦN MỂN POWER WORLD
1.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWERWORLD SIMULATOR
PowerWorld là phần mềm chuyên phân tích và mô phỏng về hệ thống
nguồn phát Với công cụ là máy tính cho phép người thiết kế phân tích, lựa chọn,
với các sơ đồ khác nhau.
Chương trình xác định các trạng thái rối loạn trong hệ thống điện. Các rối
loạn có thể do nguyên nhân đột ngột mất một nguồn phát hoặc đứt một lộ kết nối
hoặc có thể tải tăng lên hay giảm xuống. hoặc ngắn mạch trong hệ thống.
Chương trình có thể tính tốn ngắn mạch ba pha hay pha chạm đất trong
hệ thống, chọn lọc những máy cắt ngắt cho sự cố, chọn lọc các relay dị sự cố và
điều khiển máy cắt.
Chương trình cịn phân tích về độ lớn và hình dáng của hiện tượng q áp,
q dịng từ sự đóng ngắt hoặc mất nguồn trong hệ thống. Nhờ chương trình này
giúp người thiết kế đưa ra kế hoạch và giải quyết nhanh chóng cách ly hệ thống
kết nối, máy biến áp, các thiết bị khỏi sự cố.
1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THANH CÔNG CỤ TRONG PHẦN MỀM
Program Palette
Edit Mode
Dùng để ngắt chương trình, chỉnh sửa mơ hình và xây dựng một case mới.
Run mode
Mơ phỏng dịng chảy của cơng suất, giúp cho người thiết kế phân tích các
sự vật hiện tượng đang mơ phỏng.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 2
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Single Solution
Biểu diển dòng chảy cơng suất cân bằng, những tín hiệu này chạy về các
nút phụ tải. cho ta thấy được khả năng điều khiển của nó.
Long
Thể hiện các thơng tin về tốc độ trên cùng một cửa sổ, từ đó giúp người
thiết kế có những biện pháp giải quyết và đưa ra kết quả đúng nhất.
File Palette
Chức năng in, lưu các file hình và file chạy hay tạo một trang thiết kế mới, trợ
giúp hay xem chi tiết từng phần tử khi hệ thống quá phức tạp.
Edit Palette
Chức năng cắt hoặc gián, một khối cho chương trình đang mơ phỏng.
Insert Palette
Đây là thanh cơng cụ chính dùng để thiết kế mạng điện. Ở đây có đầy đủ các
thiết bị để thiết kế: máy phát (generator), máy biến áp (Transformer), tải
(Load), đường dây cả DC và AC (Transmisson Line), thanh cái (Buse), máy
cắt (Break), tụ bù (Switched Shunt), các biểu tượng dùng để xem tổn thất
(Losses), xem điện áp (Volt) . . . .
Format Palette
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 3
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Format Palette cho phép bạn biểu diễn những vật tượng trưng như: font
chữ, màu sắc, phóng to thu nhỏ và hiển thị nét vẽ theo ý muốn. Nó cịn
cho phép bạn cài đặt các thơng số về màu sắc, thông báo các sự cố về q
dịng.
Run Mode Palette
Cho chương trình chạy, tạm dừng, cài đặt lại các số liệu. Nó cịn cho biết
đánh dấu về mầu sắc cho sự cố hoặc các vùng khác nhau.
Save
Để Save chương trình này sau khi thiết lập xong ta có có thể vào
File/Save Case as chỉ đặt tên một lần, do chương trình có đến 2 file, hình
và chạy nên khi save cần phải thực hiện hai lần.
Options/Info Palette
Option/info hướng nhanh chóng đến hiển thị các thơng tin mơ phỏng và
chọn lựa cài đặt, biểu hiện tín hiệu dịng chảy nguồn, hiển thị sự tăng của
nguồn và hiển thị các thanh cái có thể điều khiển ở cửa sổ này.
Pan/Zoom Palette
Pan/Zoom Palette điều chỉnh hình vẽ lệch dọc, lệch ngang và phóng to,
thu nhỏ.
1.3 MƠ PHỎNG SƠ ĐỒ ỨNG DỤNG.
Sau đây ta đi tìm hiểu một sơ đồ đơn giản, gồm một nguồn phát và một phụ tải.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 4
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Sơ đồ minh hoạ
Hình 1.1
Để thiềt kể được sơ đồ như trên ta lần lượt thiết kế từng phần tử trong
mạng: phần tử được thiết kế đầu tiên, điều kiện cần là các thanh cái, vì tại các
thanh cái này là nơi ta đặt các phần tử còn lại. Sau khi vào File/New Case ta có
giao diện màng hình như sau: tại đây ta sẽ thiết kế các phần tử của mạng điện
Hình 1.2
Thiết kế thanh cái tại máy phát: từ thanh công cụ Insert Palette có biểu
tượng thanh cái sau khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 5
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Ta có các lựa chọn:
-
Bus number: đặt tên số thứ tự thanh cái (nên đặt theo thứ tự tăng giần)
-
Bus name: đặt tên thanh cái (tuỳ chọn loại tên).
-
Area number: tên vùng đang hiện hành.
-
Nominal Voltage: điện áp định mức tại thanh cái như hình trên là
16KV
-
Voltge(p.u): điện áp ở đơn vị tương đối(1.000)
-
Angle(degrees): góc lệch giữa các thanh cái
-
Holizontal bar: hiển thị thanh cái nằm ngang
-
Vertical bar: hiển thị thanh cái nằm dọc
-
Oval: hiển thị thanh cái kiểu oval
-
Rectangle: hiển thị thanh cái kiểu tứ giác
-
Display Size: hiển thị kích cở thanh cái
-
Pixel Thickness: Độ dầy thanh cái
System Slack Bus: điều khiển máy phát (ở đây không điều khiển).
Thiết kế máy phát: trên thanh cơng cụ insert có hình phần tử máy phát,
Sau khi lick vào biểu tượng ta có bảng sau gồm các lựa chọn.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 6
Luận Văn Tốt Nghiệp
-
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
MW and Voltg Control gồm các lựa chọn:
o MW output: cơng suất thực hiện có trên máy phát (5.1MW)
o Min. MW output: Công suất thực đầu ra nhỏ nhất (0.0MW)
o Max. MW output:Công suất thực đầu ra lớn nhất (40MW)
o Mvar output: công suất kháng hiện có trên máy phát (0.2MW)
o Min. Mvar output: Cơng suất kháng đầu ra nhỏ nhất(9999Mvar)
o Max. Mvar output:Công suất kháng đầu ra lớn nhất
(99999Mvar)
-
Input/output Cuver gồm các lựa chọn:
o Fuel cost: giá nhiên liệu (1.49$)
o Fixed cost: giá xây dựng cố định (616,86$/hr).
Sau khi nhập các thông số vào ta lick ok.
Thiết kế dây dẫn (Transmission line): từ thanh Insert Palette có biểu
tượng line khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng, gồm các
lựa chọn
-
Parameters/Display gồm các lựa chọn:
o Parameter:gồm các lựa chọn
9 Resistance (R): nhập điện trở đường dây
9 Reactance (X): nhập trở kháng đường dây
9 Charging (C): nhập dung dẫn đường dây
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 7
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
9 Limit A (MVA): Công suất giới hạn đi trên đường dây
xét
cho pha A
9 Limit B (MVA): Công suất giới hạn đi trên đường dây
xét
cho pha B
9 Limit C (MVA): Công suât giới hạn đi trên đường dây
xét
cho pha C
Các giá trị nhập cho đường dây đều ở đơn vị tương đối. Sau khi nhập xong
các thông số ta lick ok.
Thiết kế thanh cái tại tải: từ thanh cơng cụ Insert Palette có biểu tượng
thanh cái sau khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 8
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Ta có các lựa chọn:
-
Bus number: đặt tên số thứ tự thanh cái (nên đặt theo thứ tự tăng dần)
-
Bus name: đặt tên thanh cái (tuỳ chọn loại tên).
-
Area number: tên vùng đang hiện hành.
-
Nominal Voltage: điện áp định mức tại thanh cái như hình trên là
16KV
-
Voltge(p.u): điện áp ở đơn vị tương đối(0.9597)
-
Angle(degrees): góc lệch giữa các thanh cái(-3,35)
-
System Slack Bus: điều khiển tải
Điện áp và góc lệch tại thanh cái này nhỏ hơn so với thanh cái tại nguồn phát,
sau khi thiết lập xong lick ok.
Tải (load):từ thanh cơng cụ Insert Palette có biểu tượng tải (load) sau
khi
nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng
-
Constant Power gồm các lựa chọn:
o MW Value: giá trị cơng suất thực hiện có trên máy phát 5MW
o Mvar Value: Công suất kháng (0.0Mvar)
Sau khi nhập xong lick ok sơ đồ đã được thiết lập.
-
Để thể hiện các thông số trên sơ đồ như điện áp, công suất, giá tiền,
tổn hao tổng các máy biến áp điều áp, thay đổi tải ta vào như sau:
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 9
Luận Văn Tốt Nghiệp
-
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Từ thanh công cụ Insert Palette co các lựa chọn sau khi nhấp bất kì
vào
các biểu tượng lập tức xuất hiện bảng .
Line Field gồm các lựa chọn sau:
-
AC Line MW Flow: thể hiện công suất thực tại các dây dẫn.
-
AC Line Mvar Flow: thể hiện công suất kháng tại các dây dẫn
-
AC Line MVA Flow: thể hiện công suất biểu kiến tại các dây dẫn
-
AC Line Amp Flow: thể hiện dòng điện đi trên mỗi đoạn dây dẫn
-
AC Line MW Losses: thể hiện tổng tổn thất cơng suất thực trong tồn
mạng.
-
AC Line Mvar Losses: tổng tổn thất cơng suất kháng trong tồn mạng.
-
MVA Limit: thể hiện dịng cơng suất giới hạn trên mỗi đoạn dây
-
Select a Fierd: chọn đơn vị thể hiện.
Bus Field Option:
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 10
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
-
Bus name: tên thanh cái
-
Bus number: số thứ tự thanh cái
-
Bus voltg: điện áp thanh cái
-
Bus Angle: góc lệch thanh cái
-
Load MW: cơng suất thực trong tồn mạng của tải
-
Load Mvar: cơng suất kháng trong toàn mạng của tải
-
Switched Shunt Mvar: đặt tụ bù
-
Gen MW Output: Công suất thực đầu ra của máy phát
-
Gen Mvar Output: Công suất kháng đầu ra của máy phát
-
Gen AGC Status: Điều khiển máy phát theo phương pháp AGC
-
Gen AVR Status: Điều khiển máy phát theo phương pháp AVR
-
MW Marginal cost: giá tiền từng vùng biên công suất thực
-
Mvar Marginal cost: giá tiền từng vùng biên công suất kháng
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 11
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Are Field Option
-
Hourly Cost: tiền tính theo giờ cho máy phát
-
Tola cost: giá tiền chạy cộng thêm
-
Load Schedule Multiplie: thay đổi phụ tải
-
Select a field: chọn lọc đơn vị phù hợp
Để ghi chú cho các sơ đồ ta vào Tex biểu tượng chữ A trên thanh cơng cụ.
Sau khi thiết lập xong như hình vẽ ta vào Run Mode → lick play mơ hình lập
tức được mơ phỏng dịng cơng suất sẽ phân bố như trên hình vẽ, lúc này ta có thể
thay đổi tải để thấy đươc sự lưu chuyển của công suất, sự sụt áp, khả năng tổn
hao trên đường dây. Các thông tin này đươc thể hiện ta lick vào Case
Information/Report Write
Area 1 - Home
Number of Buses
2
Total Load
5.0 MW 0.0 MVAR
Total Generation
5.1 MW 0.2 MVAR
Losses
0.1MW 0.2 MVAR
Unserved Load
0.0 MW
Interchange Error
0.00
Bus Information for Area 1 - Home
Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt
Bus A
1
16
0
0
5
0
1.00
0.0
0
Bus B
1
16
5
0
0
0
0.98
1.7
0
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 12
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Transmission Line Information for Area 1 - Home
From To ID
1
2
1
MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap
5.1
25.4
0.08 0.15
183.3
¾ Giải thích và nhận xét:
Area 1-Home: Cho ta thông tin về số thanh cái ở đây là 2 thanh cái. Tổng
phụ
tải yêu cầu là: Ptải = 5(MW) và Qtải= 0(MVAr). Tổng nguồn phát ra Pphát =
5.1(MW) và Qphát = 0.2(MVA). Tổn hao la: ΔP = 0.1 (MW) và ΔQ = 0
(MVAR) ⇒ đường dây không phát ra công suất kháng.
Bus information for Area 1 – Home: number số bus, tên bus (bus A và bus
B), điện áp định mức 16(KV), tải(load): bus A là nguồn nên P = 0 (MW),
bus B là nơi đặt tải nên P = 5 (MW), Q = 0 (Mvar) tải khơng có thành
phần cơng suất kháng. Điện áp Volt ở đơn vị pu và góc lệch giữa hai
thanh cái thanh cái A có góc là 0 độ, thanh cái B có góc (-1,747) và
(0.9843 pu). Shunt: khơng đặt tụ bù.
Transmission Line Information for Area 1 – Home: có các thơng tin, từ
Bus A đến Bus B có Sdm= 5.1(MVA), phần trăm tải là 25.5% tổn thất ΔP
= 0.08 (MW) và ΔQ = 0.15 (Mvar) và dòng điện tải là I = 183.3(A).
Đây là mạch đơn giản với tải không lớn nên tổn thất không cao, tổn thất
điện áp khơng đáng kể.
Sau khi mạch chạy chương trình có thể điều chỉnh lại bằng cách vào Edit
Mode để hiệu chỉnh lại các thông số cho các phần tử này..
Để biết thêm các thông tin của mạch đang hoạt động ta có thể vào như
sau:
Case Information/ Bus view để xem chi tiết về các bus
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 13
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Bus A
5.1 MW
0.2 MVR
Bus: Bus A (1)
Area: Home (1)
Zone: 1 (1)
1.00 pu
16.00 KV
0.00 Deg
0.00 $/MWh
5.1 MW
0.2 MVR
5.1 MVA
CKT 1
Bus B
2
0.98 pu
15.75
Vào Case Information/power flows list xem dịng cơng suất đổ về thanh
cái
Pout Records
BUS
1 Bus A
16.0 MW Mvar
MVA % 1.0000 0.00 1 Home
GENERATOR 1
5.08 0.15R 5.1
TO
5.08 0.15
BUS
2 Bus B 1
2 Bus B
16.0 MW Mvar
LOAD 1
TO
1 Bus A
5.1
MVA % 0.9843 -1.75 1 Home
5.00 0.00
1
25
5.0
-5.00 0.00
5.0 25
Vào Case Information/Buse xem điện áp tại các thanh cái
Bus Records
Number NameArea NamePU Volt Volt (kV)Angle (Deg)Load MW
1Bus A Home 1.00 000 16.0
00
0.00
5.08
2Bus B Home 0.98 430 15.7
49
-1.75
5.00
Vào Case Information/Generator xem thông tin về máy phát
Gen Records
Number Name ID Status Gen MW Gen Mvar Set Volt AGC AVR
1
Bus A 1
Closed 5.08
0.15
1.00 YES YES 0.00
Vào Case Information/Generator Cost xem giá nguồn phát
Gen Records
MW Fuel Cost Cost $/Hr
IC
Loss
Sens Lam
11.85 414.00
0.00
40.00
1.49
7.940
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
676.97
Trang 14
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Vào Case Information/ Load xem các thông số tải
Load Records
Number Name ID Status MW Mvar MVA S MW S Mvar I MWI MvarZ
MW
2
Bus B 1
Closed 5.00 0.00
5.00 5.00 0.00 0.00 0.0 0.00 0.00
Vào Case Information/ Line/Transformers: xem thông số máy biến áp
Line Records
From Number From Name To Number To NameCircuitStatus Xfrmr From MW
From
1
Bus A 2
Bus B
1 Closed
No
5.1 0.2
5.1
20.0
25.4
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 15
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI –CÂN BẰNG CÔNG
SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1 PHÂN TÍCH PHỤ TẢI
Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề để tổng hợp
kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện. Xác định phụ tải là giai đoạn
đầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm
tra các phần tử của mạng điện như máy phát, đường dây, máy biến áp và các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Vì thế cơng tác phân tích phụ tải chiếm một vị trí hết
sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo.
Việc thu thập số liệu về phụ tải chủ yếu là để nắm vững vị trí và yêu cầu
của các hộ tiêu thụ lớn, dự báo nhiêu cầu tiêu thụ, sự phát triển của phụ tải trong
tương lai.
Ngồi ra cũng cần có những tài liệu về đặc tính của vùng, dân số và mật
độ dân số, mức sống của dân cư trong khu vực, sự phát triển của công nghiệp, giá
điện…, các tài liệu về khí tượng, địa chất thuỷ văn, giao thơng vận tải những
thông tin này ảnh hưởng đến dự kiến về kết cấu sơ đồ nối dây của mạng điện sẽ
lựa chọn.
Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện phụ tải phân ra làm ba cấp.
cấp một: bao gồm các phụ tải quan trọng việc ngưng cung cấp cho phụ tải
này có thể gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh
hưởng đến an ninh quốc phịng. Vì vậy cần phải cung cấp điện liên tục, nên các
đường dây phải bố trí sao cho vẫn đảm bảo cung cấp ngay cả khi có sự cố trong
mạng điện.
Cấp hai: bao gồm các phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây
giảm sút về số lượng sản phẩm. Vì vậy mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và
liên tục cho các phụ tải này cần được cân nhắc mới có thể quyết định.
Cấp ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây
ra hậu quả nghiêm trọng. Trong trường hợp này không sét đến các phương tiện
dự trữ để đảm bảo cung cấp.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 16
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Tuy phân ra làm ba cấp phụ tải nhưng ta phải tận dụng các điều kiện đảm
bảo mức độ cung cấp điện cao nhất có thể được cho các phụ tải trong đó kể các
phụ tải cấp ba.
Thiết kế hệ thống truyền tải điện gồm 2 nguồn và 8 phụ tải. Nguồn thứ
nhất lấy từ hệ thống, được xem là có cơng suất vơ cùng lớn, có hệ số cosϕ trên
các thanh góp bằng 0,85. Nguồn thứ hai là nhà máy nhiệt điện có 2 tổ máy, mỗi
tổ máy có cơng suất định mức Pđm=100MW, cosϕ=0,85 và Uđm=10,5kV. Thời
gian sử dụng công suất cực đại của các hộ tiêu thụ bằng 5000h/năm, phụ tải cực
tiểu 75% phụ tải cực đại. Giá 1 kWh điện năng tổn thất bằng 700VNĐ, giá
1kVAr công suất thiết bị bù bằng 200000VNĐ.. Điện áp định mức của mạng
điện phía cao áp là 220 (KV) và phía phân phối là 22(kV).
Bảng 2.1 – Các số liệu của phụ tải
Tên số liệu
Phụ tải cực đại MW
Hệ số công suất
Mức độ cung cấp điện
Nhu cầu điều chỉnh điện áp
Điện áp định mức của mạng
điện phân phối
1
39
0,9
2
36
0,85
Số liệu phụ tải
3
4
5
6
40
43
41
37
0,85 0,9
0,85 0,9
Liên tục
±5%
22kV
7
45
0,9
8
39
0,85
2.2 Cân bằng sơ bộ công suất trong hệ thống điện.
Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của
các nguồn cho phụ tải thông qua mạng điện. Tổng công suất tác dụng và công
suất phản kháng của tất cả các phụ tải cộng với tổn thất công suất tác dụng và
công suất phản kháng của tất cả các phần tử trong mạng điện
2.2.1 Cân bằng công suất tác dụng
Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống
Cân bằng công suất trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau:
∑ Pf
= m∑ Ppt + ∑ ΔPmd + ∑ Ptd + ∑ Pdt
Trong đó:
ΣPpt − tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 17
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
∑ Ppt = P + P + P + P + P + P + P + P = 39 + 36 + 40 + 43 + 41 + 37 + 45 + 39 = 320(MW )
1
2
3
4
5
6
7
8
ΣΔPmd − tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.
m - hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8)
∑ ΔPmd = 10%m∑ Ppt = (
10*0.8*320
) /100 = 25, 6 ( MW )
ΣPtd − tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện
ΣPdt − tổng công suất dự trữ trong hệ thống ,do hệ thống điện có cơng suất vơ
cùng lớn nên cơng suất dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống,nghĩa là Pdt = 0
ΣPf − tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của nhá máy trong
hệ thống.
Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hồn tồn cho
nhu cầu cơng suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp
tăng của nhà máy điện nên tính cơng suất tác dụng như sau:
ΣPf = mΣPPt + ∑ ΔPmd = 0,8*320 + 25, 6 = 281, 6 ( MW )
Do nhà máy điện liên kết với hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất
phát ra của nhà máy theo chế độ kinh tế
ΣPND = 85% Pdm =0.85*200=170(MW)
Ở chế độ phụ tải cực đại,hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải
ΣPND + ΣPHT = ∑ Pf = m∑ Ppt + ∑ ΔPmd + ∑ Ptd + ∑ Pdt
ΣPHT = ΣPf − ΣPND =281,6-170=111,6(MW)
2.2.2 Cân bằng công suất phản kháng.
Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện nhằm giữ điện áp
bình thường trong hệ thống.
Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức
QND + QHT = ∑ Qf = mΣQpt + ΣΔQb + ΣΔQl − ΣQc + ΣQtd + ΣQdt
Trong đó:
ΣQpt − tổng phụ tải phản kháng xét đến hệ số đồng thời
m ΣQpt = m [ Ptg
1 φ1 + P2 tg φ 2 + P3tg φ3 + P4tg φ 4 + P5tgφ5 + P6tgφ 6 + P7 tgφ 7 + P8tgφ8 ] =
= [ 39*0,484 + 36*0,619 + 40*0,619 + 43*0,484 + 41*0,619 + 37*0,484 + 45*0,484 + 39*0,619] *0.8
= 140,752(MVAr)
ΣΔQb − tổng tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp có thể ước lượng
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 18
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
ΣΔQb = (8 → 12%)ΣS pt
= 8% (320) 2 + (175.94)2 = 29, 21( MVAr )
ΣQtd − tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện:
ΣΔQL − tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây của mạng
điện. với mạng điện 110kv trong tính tốn sơ bộ có thể coi tổn thất công suất
phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra.
ΣΔQC :Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra .khi
tính lấy sơ bộ ΣΔQL = ΣΔQc
Q dt − công suất phản kháng dự trữ của hệ thống: Q dt = ( 5 → 10 %
) ΣQ pt
Trong thiết kế môn học chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện
có thể khơng cần tính Q dt .
ΣQ f − tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện.
∑ Qf = mΣQpt + ΣΔQb = 140.752 + 29.21 = 169.962( MVAr )
Tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra:
ΣQND = PND .tgϕ f =170*0.619=105,23(MVAr)
Tổng công suất phản kháng do nhà máy hệ thống cung cấp:
ΣQHT = PHT .tgϕ f =111,6*0,619=69.08(MVAr)
Tổng công suất kháng do nhà máy và hệ thống phát ra
QHT + QND =105.23+69.08=174.31(MVAr)
Như vậy tổng công suất kháng do hệ thống và nhà máy phát ra lớn hơn
công suất kháng tiêu thụ nên không cần bù công suất kháng trong mạng điện.
Bảng 2.2- Bảng số liệu công suất thực và công suất kháng của các phụ
tải..
STT
SVTH:Bùi Thế Anh
Pmax
Q
(MW) (MVAr)
COS ϕ
1
39
18.876
0,90
2
36
22.284
0,85
3
40
24.760
0,85
4
43
20.812
0,90
5
41
25.379
0.85
MSSV:811081D
Trang 19
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
6
37
17.908
0.90
7
45
21.780
0.90
8
39
24.141
0.85
Tổng kết
320
175.94
Sau khi cân bằng sơ bộ công suất cho nguồn và phụ tải: gồm 8 phụ tải
yêu cầu cung cấp Pmax=320(MW), Q=175.94(MVAr). Để vạch ra phương án sơ
đồ nối dây phù hợp thì các phụ tải yêu cầu liên tục cần đưa ra phương án đường
dây lộ kép hay phương án mạch vòng kín.
2.3 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN
Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ
của nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ
tin cậy
cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ,
thuận tiện, an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai.
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 dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kỹ thuật các phương án đó. Sau khi
vạch ra các phương án xem xét có thể dự kiến 6 phương án hợp lý nhất. Đồng
thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Những phương án được lựa chọn để tiến
hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương án thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật
của mạng điện.
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 20
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Hình 2.1 là sơ đồ phân bố nguồn và phụ tải:
Dự kiến các phương án đi dây ta có 8 phương án sau:
Hình 2.2 - Phương án 1
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 21
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Hình 2.3 - Phương án 2
Hình2.4- Phương án 3
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 22
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD:TH.S.Nguyễn Đức Hưng
Hình 2.5 - Phương án 4
Hình 2.6 - Phương án 5
SVTH:Bùi Thế Anh
MSSV:811081D
Trang 23
