Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện mai hoang truc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.01 MB, 116 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
**********
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
&
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4-H3
I. Đề tài
1. Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70%
2. Phần 2: Khối lượng 30%
II. Số liệu thiết kế lƣới điện
1. Sơ đồ địa lý:
2. Phụ tải:
Số liệu/ Hộ phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
28
28
25
31
23
24
20
28
32
15
15
12
17
15
15
18
10
20
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
Điều chỉnh điện áp
KT
KT
KT
KT
T
T
KT
T
KT
Loại hộ phụ tải
I
I
I
I
III
I
I
I
I
Điện áp thứ cấp (kV)
10
10
10
10
10
10
10
10
10
3. Nguồn điện
- Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,
- Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 4x50 MW,
.
Giá 1kWh điện năng tổn thất: 1000 đồng/kWh
III. Nội dung phần thiết kế lƣới điện khu vực:
● Phân tích nguồn và phụ tải.
● Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện.
● Lựa chọn điện áp
● Dự kiến các phương án của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật.
● So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn phương án tối ưu.
● Lựa chọn máy bién áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy điện và các trạm phân
phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện.
● Tính toán điều chỉnh điện áp.
● Tính toán giá thành tải điện.
IV. Nội dung phần chuyên đề
Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát
điện.
V. Yêu cầu các bản vẽ
Gồm 5 bản:
● 01 bản vẽ sơ đồ các phương án nối dây
● 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính
● 01 bản vẽ sơ đồ thay thé tính toán
● 02 bản vẽ về ổn định
Ngày giao đề tài: ……/……/201…
Ngày hoàn thành: ……/……/201…
Trưởng khoa
Giáo viên hướng dẫn
Th. S Hoàng Thu Hà
LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia,
nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống xã hội,
nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là tiền đề cho
các lĩnh vực khác phát triển.
Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên
nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng. Để đáp ứng
được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các
nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng. Mặt khác để đảm bảo về chất
lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại,
có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao
cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực và tính ổn định động khi xảy
ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2
phần:
Phần I: từ chương 1 đến chương 8 với nội dung: “Thiết kế mạng lưới điện
khu vực 110 kV”.
Phần II: gồm chương 9 đến chương 11 với nội dung: “Tính ổn định động
khi xảy ra ngắn mạch ba pha chạm đất tại đầu đường dây gần máy phát điện”.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trường Đại
học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn mạng và hệ
thống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu
trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô ThS. Hoàng Thu Hà, cô
đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt
nghiệp.
Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ án tốt
nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết. Em rất mong nhận được sự nhận xét góp ý của
các thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra được những kinh
nghiệm cho bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2013
Sinh viên
Mai Hoàng Trúc
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
PHẦN I: THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC
CHƢƠNG 1:
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
NGUỒN 1
1.1. Nguồn điện: 1
1.2. Phụ tải: 2
1.3. Cân bằng công suất tác dụng: 4
1.4. Cân bằng công suất phản kháng: 5
1.5. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn: 6
1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại: 7
1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 7
1.5.3. Chế độ sự cố: 8
CHƢƠNG 2:
ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 10
2.1. Đề xuất các phương án nối dây: 10
2.2. Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện: 15
2.2.1. Nhóm 1: 16
2.2.2. Nhóm 2: 17
2.2.3. Nhóm 3: 18
2.2.4. Nhóm 4: 20
2.2.5. Nhóm 5: 22
CHƢƠNG 3:
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 23
3.1. Phương pháp chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp trong mạng: 23
3.1.1. Chọn tiết diện dây dẫn: 23
3.1.2. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện: 24
3.2. Áp dụng cho từng nhóm và từng phương án: 24
3.2.1. Nhóm 1: 24
3.2.2. Nhóm 2: 27
3.2.3. Nhóm 3: 30
3.2.4. Nhóm 4: 33
3.2.5. Nhóm 5: 34
CHƢƠNG 4:
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 35
4.1. Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế: 35
4.2. Tính kinh tế cho các phương án đề xuất của các nhóm: 36
4.2.1. Nhóm 1: 36
4.2.2. Nhóm 2: 37
4.2.3. Nhóm 3: 38
4.2.4. Nhóm 4: 38
4.2.5. Nhóm 5: 39
4.3. Lựa chọn phương án tối ưu: 39
CHƢƠNG 5:
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƢƠNG ÁN ĐƢỢC
CHỌN 41
5.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp : 41
5.1.1. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của
nhà máy nhiệt điện: 41
5.1.2. Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp: 42
5.2. Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện: 43
5.2.1. Sơ đồ nối điện cho trạm nguồn: 43
5.2.2. Sơ đồ nối điện cho trạm trung gian: 44
5.2.3. Sơ đồ nối điện cho trạm cuối (trạm hạ áp): 45
CHƢƠNG 6:
TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA
PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 47
6.1. Chế độ phụ tải cực đại: 47
6.1.1. Các đường dây cung cấp cho phụ tải 1,2,3,5,6,7,8,9: 47
6.1.2. Đường dây NĐ-4-HT: 54
6.1.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống: 57
6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 57
6.2.1. Tính toán dòng công suất: 57
6.2.2. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống: 59
6.3. Chế độ sự cố 59
CHƢƠNG 7:
TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC ĐIỀU
CHỈNH ĐIỆN ÁP 61
7.1. Tính điện áp tại các nút phụ tải trong mạng điện 61
7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại: 61
7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 63
7.1.3. Chế độ phụ tải sự cố: 65
7.2. Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 66
7.2.1. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 70
7.2.2. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp bộ điều chỉnh điện áp dưới tải . 71
CHƢƠNG 8:
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 74
8.1. Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 74
8.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 75
8.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện 75
8.4. Các loại chi phí và giá thành 75
8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm 75
8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm 76
8.4.3. Giá thành truyền tải điện năng 76
PHẦN II: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH KHI NGẮN MẠCH BA PHA
CHƢƠNG 9:
NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
VỀ ỔN ĐỊNH 77
9.1. Các chế độ làm việc của hệ thống điện 77
9.1.1. Hệ thống điện 77
9.1.2. Các chế độ của hệ thống 77
9.1.3. Yêu cầu đối với các chế độ của hệ thống điện 78
9.2. Định nghĩa ổn định của hệ thống điện 79
9.3.Mục tiêu và phương pháp khảo sát ổn định động 80
9.3.1. Mục tiêu khảo sát ổn định động 81
9.3.2. Phương pháp khảo sát ổn định động 81
CHƢƠNG 10:
LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ. TÍNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BAN ĐẦU CỦA HỆ THỐNG
ĐIỆN 84
10.1. Lập sơ đồ thay thế 84
10.1.1. Sơ đồ hệ thống điện và thông số các phần tử 84
10.1.2. Tính toán quy đổi các thông số 86
10.2. Tính toán chế độ làm việc ban đầu 88
10.2.1. Sơ đồ tính toán chế độ xác lập: 89
10.2.2. Tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch 89
CHƢƠNG 11:
KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA Ở ĐẦU ĐƢỜNG DÂY
PHÍA NHÀ MÁY ĐIỆN 90
11.1. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 90
11.1.1. Tính tổng trở phụ tải 90
11.1.2. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 90
11.2. Đặc tính công suất sau ngắn mạch 93
11.3. Tính góc cắt và thời gian cắt 96
11.3.1. Tính góc cắt 96
11.3.2. Tính thời gian cắt 97
KẾT LUẬN CHUNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
NHẬN XÉT
CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
NHẬN XÉT
CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
PHẦN I: THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN
KHU VỰC
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
1
CHƢƠNG 1:
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ
CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
Trong công việc thiết kế lưới điện khu vực, ta phải nắm được những yếu tố mấu
chốt và điển hình về nguồn cung cấp và phụ tải trong phạm vi thiết kế. Qua đó có thể định
hướng rõ ràng trong bản dự án hiện tại cũng như sự phát triển của nó trong tương lai. Với
các thông số như tổng công suất đặt của nguồn, công suất cần cung cấp cho các phụ tải,
hệ số công suất, loại hộ tiêu thụ,… ta có thể xác định được kết cấu của mạng điện và nhu
cầu gia tăng phụ tải.
1.1. Nguồn điện:
Lưới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện.
Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn:
Điện áp trên thanh góp hệ thống: U = 110 kV.
Hệ số công suất trên thanh góp: cosφ
đm
= 0,85.
Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống
thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên hệ giữa hệ
thống và nhà máy điện. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên chọn hệ
thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống có công
suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác
công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy:
Công suất định mức: 4 x 50 MW.
Hệ số công suất định mức: cosφ
đm
= 0,85.
Điện áp định mức: U
đm
= 10,5 kV.
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất của
các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%), đồng thời công suất tự dùng
của các nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 6 ÷ 15%, tuỳ theo loại nhà máy nhiệt
điện.
Đối với các nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định khi phụ tải có P ≥
70%P
đm
, còn khi P ≤ 30%P
đm
thì các máy phát ngừng làm việc.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
2
Công suất phát kinh tế của các máy phát ở nhà máy nhiệt điện thường bằng (70 ÷
90)%P
đm
.
1.2. Phụ tải:
Nguồn điện cung cấp cho 9 phụ tải với các thông số cơ bản:
Bảng 1-1: Số liệu các phụ tải
Thông số
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
P
max
, MW
35
40
35
30
50
24
35
28
35
P
min
, MW
15
15
12
17
15
15
18
10
20
cosφ
đm
0,9
U
đm
,
kV
10,5
YC điều chỉnh U
KT
KT
KT
KT
T
T
KT
T
KT
Loại
I
I
I
I
III
I
I
I
I
T
max
, h
4800
Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 9 phụ tải trong đó có 8 hộ phụ tải là phụ tải
loại I với hệ số cosφ
đm
= 0,9. Phụ tải loại I là những phụ tải quan trọng phải được cung
cấp điện một cách liên tục. Nếu gián đoạn cung cấp điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng ảnh
hưởng lớn đến tình hình an ninh, quốc phòng, tính mạng con người, gây thiết hại lớn về
kinh tế do đó các hộ phụ tải loại I cần phải được cấp điện từ hai nguồn hoặc hai phía trở
lên, cụ thể là sử dụng sơ đồ mạch vòng kín, đường dây mạch kép hoặc trạm biến áp có hai
máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảm bảo
chất lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành. Còn phụ tải số 5 là phụ tải loại III, đây là
phụ tải có độ quan trọng thấp hơn, nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ không gây thiệt hại
lớn do đó ta chỉ cần sử dụng đường dây đơn và trạm biến áp có một máy biến áp để cung
cấp điện.
Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:
tg.PQ
maxmax
maxmax
max
.
jQPS
2
max
2
maxmax
QPS
Từ cosφ
đm
= 0,9 => tgφ
đm
= 0,484
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
3
Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu:
Bảng 1-2: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu
Hộ tiêu thụ
P
max
, MW
Q
max
, MVAr
S
max
,
MVA
P
min
, MW
Q
min
, MVAr
S
min
, MVA
1
28
13,552
31,107
15
7,260
16,665
2
28
13,552
31,107
15
7,260
16,665
3
25
12,100
27,774
12
5,808
13,332
4
31
15,004
34,440
17
8,228
18,887
5
23
11,132
25,552
15
7,260
16,665
6
24
11,616
26,663
15
7,260
16,665
7
20
9,680
22,219
18
8,712
19,997
8
28
13,552
31,107
10
4,840
11,110
9
32
15,488
35,551
20
9,680
22,219
Tổng
239
115,676
265,522
137
66,308
152,203
Sơ đồ bố trí phụ tải và nguồn:
Hình 1-1: Sơ đồ bố trí phụ tải
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
4
1.3. Cân bằng công suất tác dụng:
Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là khả năng truyền tải một cách tức
thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng
nhận thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện
năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công
suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và
công suất tiêu thụ.
Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất
định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề
quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối
với hệ thống điện thiết kế có dạng:
trong đó:
▪ P
NĐ
- tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;
▪ P
HT
- công suất tác dụng lấy từ hệ thống;
▪ P
tt
- công suất tiêu thụ trong mạng điện;
▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m = 1);
▪ ∑P
max
- tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;
▪ ∑ΔP - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy
;
▪ P
td
- công suất tự dùng của các nhà máy, có thể lấy bằng 8% tổng công suất đặt
trong nhà máy;
▪ P
dt
- công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ lấy P
dt
= 10%∑P
max
, đồng
thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất
đối với hệ thống điện không lớn. Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,
cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là P
dt
= 0.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định ở mục
1.2 bằng:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
5
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
Tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
Như vậy, công suất mà hệ thống cung cấp cho phụ tải lúc này là:
1.4. Cân bằng công suất phản kháng:
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa
điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi hỏi không
những đối với công suất tác dụng mà đối với cả công suất phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng
công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu như công suất
phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng,
ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.
Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng
điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:
trong đó:
▪ Q
F
- tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra;
▪ Q
HT
- công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;
▪ Q
tt
- công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện;
▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1);
▪ ∑Q
max
- tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại.
▪ ∑ΔQ
L
- tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây
trong mạng điện;
▪ ∑Q
C
- tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra, khi tính
toán sơ bộ có thế lấy
CL
;
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
6
▪ ∑ΔQ
b
- tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính toán sơ bộ có
thể lấy
maxb
Q%15Q
;
▪ Q
td
- công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện, ta lấy cosφ
td
= 0,85;
▪ Q
dt
– công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình. Đối với
mạng điện thiết kế, công suất Q
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Q
dt
= 0.
Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,85 => tgφ
F
= 0,62
Hệ số công suất của hệ thống là cosφ = 0,85 => tgφ
HT
= 0,62
Hệ số công suất tự dùng là cosφ
td
= 0,85 => tgφ
td
= 0,62
Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là:
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định ở
mục 1.2 bằng:
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện:
Tổng công suất phản kháng được cung cấp từ hệ thống và nhà máy:
Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn
cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản
kháng trong mạng điện thiết kế.
1.5. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn:
Vì trong mạng điện thiết kế, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ
thống làm nhiệm vụ cân bằng công suất.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
7
1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại:
Nhà máy nhiệt điện cho phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất định mức,
trong hệ thống này ta cho nhà máy phát cố định 80%P
đm
. Ta xác định công suất phát của
hệ thống để công suất được cân bằng.
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
Công suất phản kháng của nhà máy ở chế độ phụ tải cực đại:
Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy tính sơ bộ như sau:
Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới ở chế độ cực đại:
Lượng công suất tác dụng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ cực đại:
Tổng công suất phản kháng được cung cấp từ nhà máy và hệ thống:
Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ
phụ tải cực đại.
1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:
Ở chế độ phụ tải cực tiểu ta cho ngừng một tổ máy để bảo dưỡng, ba tổ máy còn lại
phát trong khoảng kinh tế bằng 85% công suất định mức.
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
8
Công suất phản kháng của nhà máy ở chế độ phụ tải cực tiểu:
Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy tính sơ bộ như sau:
Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới ở chế độ cực tiểu:
Lượng công suất tác dụng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ cực tiểu:
Tổng công suất phản kháng được cung cấp từ nhà máy và hệ thống:
Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ
phụ tải cực tiểu.
1.5.3. Chế độ sự cố:
Ta xét với trường hợp sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra là hỏng một tổ máy của nhà
máy nhiệt điện. Khi đó nhà máy phát lên lưới 100% công suất định mức thì công suất phát
của nhà máy lúc này là:
Công suất phản kháng của nhà máy ở chế độ phụ tải sự cố:
Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy tính sơ bộ như sau:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
9
Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới ở chế độ sự cố:
Lượng công suất tác dụng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Lượng công suất phản kháng phát lên lưới do hệ thống đảm nhiệm:
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới ở chế độ sự cố:
Tổng công suất phản kháng được cung cấp từ nhà máy và hệ thống:
Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế độ
phụ tải sau sự cố.
Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận
hành của nhà máy và hệ thống trong các chế độ như sau:
Bảng 1-3: Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống
Chế độ vận hành
Giá trị
Nhà máy nhiệt điện
Hệ thống
Chế độ cực đại
P, MW
160
106,95
Q, MVAr
99,2
66,309
Số tổ
4
-
Chế độ cực tiểu
P, MW
127,5
32,35
Q, MVAr
79,05
20,057
Số tổ
3
-
Chế độ sự cố
P, MW
150
116,95
Q, MVAr
93
75,509
Số tổ
3
-
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
10
CHƢƠNG 2:
ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP
TRUYỀN TẢI
2.1. Đề xuất các phƣơng 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
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
11
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.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
12
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.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà
Sinh viên: Mai Hoàng Trúc
Lớp: Đ4 – H3
13
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
