Tài liệu Báo cáo thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải MỤC LỤC PHẦN I .............................................................................................................. THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP......................................................... 5 5 CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI ................................................. 5 CHƯƠNG I. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN ................................... 6 1.1 . Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải ............................................... 6 1.1.1. Nguồn điện ....................................................................................... 6 1.1.1.1. Nhà máy nhiệt điện .................................................................... 6 1.1.1.2. Hệ thống điện............................................................................. 6 1.1.2. Phụ tải .............................................................................................. 6 1.1.3. Định hướng kỹ thuật cơ bản.............................................................. 7 CHƯƠNG II ...................................................................................................... 9 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG.................................................................................. 2.1. Cân bằng công suất tác dụng ................................................................... 9 9 2.2. Cân bằng công suất phản kháng............................................................. 10 2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện ................................. 11 2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại .................................................................... 11 2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu ................................................................... 11 2.3.3. Chế độ sự cố ................................................................................... 12 2.3.4. Tổng kết các chế độ vận hành ......................................................... 12 CHƯƠNG III ................................................................................................... 13 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ.......................................................................................... 3.1. Các phương án nối dây .......................................................................... 13 13 3.1.1. Phương án nối dây 01 ..................................................................... 14 3.1.2. Phương án nối dây 02 ..................................................................... 14 3.1.3. Phương án nối dây 03 ..................................................................... 15 3.1.4. Phương án nối dây 04 ..................................................................... 15 3.1.5. Phương án nối dây 05 ..................................................................... 16 3.2. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án ................................................. 16 3.2.1. Phương án nối dây 01 ..................................................................... 16 3.2.1.1. Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện ............................................................................................... 17 3.2.1.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn ....................................................... 20 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 1 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 3.2.2. Phương án nối dây 02 ..................................................................... 27 3.2.3. Phương án nối dây 03 ..................................................................... 30 3.2.4. Phương án nối dây 04 ..................................................................... 33 3.2.5. Phương án nối dây 05 ..................................................................... 36 3.3. Bảng tổng kết cho từng phương án ........................................................ 43 CHƯƠNG IV. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ........................................................ 44 4.1. Phương pháp tính kinh tế....................................................................... 44 4.2. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án................................. 45 4.2.1. Phương án 01.................................................................................. 45 4.2.2. Phương án 02.................................................................................. 46 4.2.3. Phương án 03.................................................................................. 47 4.2.4. Phương án 04.................................................................................. 48 4.2.5. Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu........................................... 49 CHƯƠNG V. CHỌN SỐ LƯỢNG,.................................................................. 50 CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ NỐI DÂY .................. 50 5.1. Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp .................................. 50 5.1.1. Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp.......... 50 5.1.2. Chọn số lượng máy biến áp ............................................................ 50 5.1.3. Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải ........................ 50 5.1.4. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện ............................................................................................ 51 5.2. Chọn sơ đồ nối điện............................................................................... 52 5.2.1. Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp ................................................ 52 5.2.2. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp........................................... 55 5.3. Sơ đồ nối dây toàn mạng điện................................................................ 56 CHƯƠNG VI. TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN ..................... 57 6.1. Chế độ phụ tải cực đại ........................................................................... 57 6.1.1. Đường dây NĐ-3 ............................................................................ 58 6.1.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 ................................................ 59 6.1.3. Đường dây ND-1-HT...................................................................... 60 6.1.5. Cân bằng công suất trong hệ thống điện ......................................... 67 6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu .......................................................................... 67 6.2.1 Đường dây NĐ-3 ............................................................................. 68 6.2.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 ................................................ 69 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 2 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 6.2.3 Đường dây ND-1-HT....................................................................... 70 6.2.5 Cân bằng công suất trong hệ thống điện .......................................... 76 6.3. Chế độ sau sự cố.................................................................................... 76 6.3.1. Đường dây NĐ-3 ............................................................................ 76 6.3.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 ................................................ 78 6.3.3 Đường dây ND-1-HT....................................................................... 78 6.3.4. Đường dây 1-2............................................................................... 80 6.3.5. Từ thanh góp trung gian (nút 1) tới TBA phụ tải 1.......................... 81 6.3.6 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9................................................. 83 6.3.7 Cân bằng công suất trong hệ thống điện .......................................... 84 CHƯƠNG VII. TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ...................................................................... 7.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện .................................................... 85 85 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại .................................................................... 85 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV) ........................................... 86 7.1.3 Chế đô sau sự cố ( Ucs = 121 kV)..................................................... 7.1.3.1. Đường dây ND-1-HT............................................................... 86 86 7.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện ...................................................... 87 7.2.1. Các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1 ........................................... 89 7.2.1.1. Chế độ phụ tải cực đại............................................................. 89 7.2.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu ............................................................ 89 7.2.1.3. Chế độ sau sự cố ...................................................................... 90 7.2.2. Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại .................. 90 CHƯƠNG VIII ................................................................................................ 91 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN ...... 91 8.1. Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∆P ..................................... 91 8.2. Tính tổn thất điện năng trong lưới điện ∆A............................................ 91 8.3. Vốn đầu tư cho lưới điện K ................................................................... 92 8.4. Tính chi phí và giá thành điện............................................................... 92 8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm Y......................................................... 92 8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm Z.......................................................... 92 8.5. Giá thành truyền tải điện năng ............................................................... 92 PHẦN II........................................................................................................... 94 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI...................................................... 94 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 95 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 3 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 1.1. Nội dung thiết kế trạm biến áp............................................................... 95 1.2. Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế...................................................... 95 1.3. Phương án dự kiến................................................................................. 95 2.Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA .................................................. 96 2.1. Chọn máy biến áp.................................................................................. 96 3. Chọn các thiêt bị điện cao áp và hạ áp .......................................................... 97 3.1. Chọn các thiết bị điện cao áp ................................................................. 97 3.2. Chọn thiết bị điện hạ áp ......................................................................... 97 4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện đã chọn......................... 100 4.1. Tính toán ngắn mạch ........................................................................... 100 4.1.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1......................................................... 101 4.1.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp ........................................................... 101 4.2. Kiểm tra các thiết bị đã chọn ............................................................... 103 5. Tính toán nối đất cho trạm biến áp ............................................................. 105 5.1. Điện trở nối đất của thanh nối đất ........................................................ 105 5.2. Điện trở nối đất của cọc....................................................................... 106 5.3 Điện trở nối đất của hệ thống cọc thanh................................................ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO: ............................................................................. 109 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 4 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải PHẦN I THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 5 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải CHƯƠNG I. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 1.1 . Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải Phân tích nguồn điện và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích các đặc điểm của các nguồn điện cung cấp và các phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn điện cung cấp và dự kiến phương án nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất. 1.1.1. Nguồn điện Hệ thống điện thiết kế có 02 nguồn cung cấp điện bao gồm 01 nhà máy nhiệt điện và 01 hệ thống điện 1.1.1.1. Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 55 MW, hệ số công suất của các tổ máy là cosφ = 0,85. Tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện là 04 x 55 = 220 MW. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (khoảng 30%-40%), thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 04 đến 10 giờ), công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 06% đến 15%. Công suất phát kinh tế (Pkt) của nhà máy nhiệt điện thường bằng 80% đến 90% công suất định mức (Pđm). Trong đồ án này chúng ta thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là Pkt = 85% Pđm 1.1.1.2. Hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn với hệ số công suất cosφ = 0,85. Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện để có thể 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. Mặt khác hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống điện là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, có nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện. 1.1.2. Phụ tải Phụ tải Pmax (MW) Cosφ Qmax (MVAr) Độ tin cậy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 38 30 32 40 35 33 32 33 36 0,88 0,9 0,88 0,92 0,9 0,9 0,92 0,92 0,9 20,52 14,40 17,28 17,20 16,80 15,84 13,76 14,19 17,28 I I I I I I I I I Trong hệ thống điện thiết kế có 09 phụ tải với các thống số và thuộc tính Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Phụ tải YC ĐCĐA Uđm (kV) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 KT KT KT KT KT KT KT KT KT 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Bảng 1.1. Phụ tải của lưới điện khu vực Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu Trang: 6 Ta có kết quả tính giá-0941946262 trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu trong bảng sau: Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tổng Smax(MVA) = Pmax + jQmax 38+20,52j 30+14,4j 32+17,28j 40+17,04j 35+16,94j 33+15,972j 32+13,632j 33+14,058j 36+17,424j 309+147,386j Smax(MVA) Smin(MVA)=Pmin+jQmin Smin(MVA) 43,19 33,33 36,37 43,48 38,88 36,66 34,78 35,87 39,99 342,55 19+10,26j 15+7,2j 16+8,64j 20+8,52j 17,5+8,47j 16,5+7,986j 16+6,816j 16,5+7,029j 18+8,712j 154,5+73,693j 21,59 16,64 18,18 21,74 19,44 18,33 17,39 17,93 20 171,26 Bảng 1.2. Giá trị công suất của phụ tải ở chế độ cực đại, cực tiểu 1.1.3. Định hướng kỹ thuật cơ bản Ta có tất cả các phụ tải đều là loại I luôn được cung cấp từ 02 nguồn khác nhau nên ta phải sử dụng dây kép, mạch vòng nhằm cung cấp điện từ 02 nguồn. Xây dựng đường dây tải điện trên không sử dụng cột bê tông li tâm cho những vị trí cột đỡ, cột thép cho những cột néo, góc với dây truyền tải là dây nhôm lõi thép để đảm bảo khả năng dẫn điện và độ bền cơ, tính kinh tế. Bố trí dây dẫn theo hình tam giác đều với khoảng cách trung bình hình học là 5m Ta có sơ đồ địa lý của hệ thống điện như sau của từng phụ tải được chi tiết trong bảng số liệu phụ tải như sau: Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 7 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 8 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG 2.1. Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo cho lưới điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp. Mục đích của phần này là ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không, từ đó suy ra phương thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng. Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực đại. Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng phương trình cân bằng sau: ∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC = m∑PPT + ∑∆PMĐ + ∑PTD + ∑PDT Trong đó: - m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng một lúc, trong tính toán ta lấy m =1 - ∑PHT là tổng công suất tác dụng lấy ra từ hệ thống - ∑PNĐ là tổng công suất phát kinh tế trong nhà máy điện: ∑PNĐ = 4 x 55 x 85% = 187 (MW) - ∑PYC là tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện - ∑PPT là tổng công suất tác dụng của các phụ tải: ∑PPT = 309 (MW) - ∑∆PMĐ là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và các máy biến áp. (Khi tính toán ta lấy bằng 5% ∑PPT) ∑∆PMĐ = 5% ∑PPT = 5% x 309 = 15,45 (MW) - ∑PTD là tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. Đối với nhà máy nhiệt điện ta lấy bằng 10% ∑PĐM ∑PTD = 10% ∑PĐM = 10% x 220 = 22 (MW) - ∑PDT là tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống nghĩa là ∑PDT = 0 Ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại là ∑PYC = 309 + 15,45 + 22 = 346,45 (MW) Phương trình cân bằng công suất tác dụng sẽ là ∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 9 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải ∑PHT = ∑PYC - ∑PNĐ = 346,45 - 187 = 159,45 (MW). Điều này có nghĩa là trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp cho phụ tải một lượng công suất là 159,45 (MW) 2.2. Cân bằng công suất phản kháng Để đảm bảo chất lượng điện áp ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó cần có sự cân bằng công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng như sau QHT + ∑QF+ ∑Qb = m∑QPT + ∑∆QB + ∑∆QL - ∑QC +∑QTD + ∑QDT Trong đó: - QHT là tổng công suất phản kháng từ phía hệ thống QHT = PHT x tgφHT = 159,45 x 0,62 = 98,86 (MVAr) - ∑QF là tổng công suất phảng kháng phát của các tổ máy nhà máy điện ∑QF = ∑PNĐ x tgφF = 187 x 0,62 = 115,94 (MVAr) - m∑QPT là phụ tải phản kháng cực đại của mạng có xét đến hệ số đồng thời (m=1) ∑QPT = ∑QPTmax = 147,27 (MVAr) - ∑∆QB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống. Ta lấy ∑∆QB= 20% x ∑QPT= 20% x 147,27 = 29,45 (MVAr) - ∑∆QL là tổng tổn thất phản kháng trên các đoạn đường dây của lưới điện - ∑QC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đoạn đường dây cao áp trong lưới điện sinh ra. Trong tính toán sơ bộ có thể coi ∑∆QL- ∑QC = 0 (MVAr) - ∑QTD là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện được xác định theo hệ thống công suất cosφtd của các thiết bị tự dùng trong nhà máy. Trong tính toán sơ bộ có thể lấy cosφtd trong khoảng 0,7 đến 0,8. Trong đồ án này chúng ta tính toán với cosφtd = 0,75 thì tgφtd = 0,88 ∑QTD =∑PTD x tgφtd = 22 x 0,88 = 19,36 (MVAr) - ∑QDT là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống, ở đây do hệ thống có công suất vô cùng lớn lên ∑PDT sẽ lấy ở thanh góp của hệ thống, nghĩa là ∑QDT = 0 (MVAr) - ∑QB là tổng cống suất phản kháng do thiết bị bù phát ra ∑QB = m∑QPT + ∑∆QB + (∑∆QL - ∑∆QC) +∑QTD + ∑QDT - (QHT + ∑QF) ∑QB = 147,27 + 29,45 + 0 + 19,36 + 0 - (98,86 + 115,94) ∑QB = - 18,72 (MVAr) < 0. Vậy ta không phải bù công suất phản kháng trong lưới điện thiết kế. Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 10 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện 2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại Ta thấy công suất vận hành kinh tế của nhà máy điện là từ 80% - 90% so với công suất đặt. Vì vậy trong chế độ này ta cho nhà máy vận hành cả 4 tổ máy với công suất phát là 85% công suất đặt. Ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của hệ thống khi chưa tính công suất dự trữ của hệ thống là ∑Pycmax = ∑PPT + ∑PTD + ∑∆PMĐ ∑Pycmax = 309 + 22 + 15,45 = 346,45 (MW) - Nhà máy điện phát công suất kinh tế 85% công suất ta có PF = 85% x 4 x 55 = 187 (MW) - Lượng điện tự dùng của nhà máy điện là PTD = 10% x PDM = 10% x 220 = 22 (MW) - Nhà máy phát lên lưới là PVH = PF - PTD = 187 - 22 = 165 (MW) - Phần công suất do hệ thống cung cấp là PHT = ∑PYCmax - PF = 346,45 - 165 = 181,45 (MW) 2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu Theo yêu cầu của đồ án, ở chế độ này phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại, do đó công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực tiểu là ∑PYCmin = 50% x ∑PYCmax = 50% x 346,45 = 173,23 (MW) Trong quá trình vận hành nhà máy điện nói chung và nhà máy nhiệt điện nói riêng các tổ máy phát và thiết bị liên quan phải được kiểm tra bảo dưỡng định kỳ. Chúng ta thường lập kế hoạch bảo dưỡng vào thời điểm phụ tải cực tiểu. Giả sử ở chế độ này chúng ta dự kiến ngừng 02 máy phát để bảo dưỡng, 02 máy phát còn lại sẽ phát công suất kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là tổng công suất phát của nhà máy điện ở chế độ phụ tải cực tiểu bằng PFct = 85% x 2 x 55 = 93,5 (MW) Trong đó: - Lượng điện tự dùng của nhà máy là: PTD = 10% x 2 x 55 = 11 (MW) - Lượng công suất phát lên lưới là: PFvh = PFct - PTD = 93,5 - 11 = 82,5 (MW) - Hệ thống cung cấp là PHT = ∑PYCmin - PFvh = 173,23 - 82,5 = 90,73 (MW) Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 2.3.3. Chế độ sự cố Trang: 11 Trường hợp sự cố có 01 tổ máy của nhà máy nhiệt điện ngừng hoạt động. Khi đó các tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất định mức. Công suất yêu cầu của hệ thống vẫn tương ứng với trường hợp phụ tải cực đại ∑Pycmax = ∑PPT + ∑PTD + ∑∆PMĐ Chế độ vận hành Nhà máy điện Phụ tải cực đại - 04 tổ máy phát 85% công suất đặt Phụ tải cực tiểu - 02 tổ máy phát 85% công suất Chế độ sự cố - 03 tổ máy phát 100% công suất - Phát lên lưới 165 MW - Phát lên lưới 82,5 MW - Phát lên lưới 148,5 MW Hệ thống Cung cấp cho phụ tải 181,45 MW Cung cấp cho phụ tải 90,73 MW Cung cấp cho phụ tải 197,95 MW Bảng 2.1. Phương thức vận hành của nhà máy điện ∑Pycmax = 309 + 22 + 15,45 = 346,45 (MW) - Công suất phát của nhà máy là PF = 100% x 3 x 55 = 165 (MW) Trong đó: - Lượng điện tự dùng của nhà máy điện là PTD = 10% x PDM = 10% x 165 = 16,5 (MW) - Nhà máy phát lên lưới là PVH = PF - PTD = 165 - 16,5 = 148,5 (MW) - Phần công suất do hệ thống cung cấp là PHT = ∑PYCmax - PF = 346,45 - 148,5 = 197,95 (MW) 2.3.4. Tổng kết các chế độ vận hành Ta có bảng tổng kết các phương thức vận hành của nhà máy điện trong Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 12 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải CHƯƠNG III LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ 3.1. chế Cácđộ phương án nối dây các như sau Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế lưới điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao. Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp, làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên vần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế, ... Trong quá trình lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau: - Lưới điện phải đảm bảo tính an toàn cung cấp điện liên tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo cung cấp điện liên tục không được phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào. Vì vậy trong phương án nối dây phải có đường dây dự phòng. - Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp, ...) - Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành hàng năm nhỏ. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt và có khả năng phát triển. Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên ta nhận thấy có 09 phụ tải đều là hộ loại I. Do vậy với các hộ tiêu thụ này phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như lộ kép, mạch vòng. Với các nhận xét và yêu cầu trên ta có 05 phương án nối dây như sau: Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 13 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 3.1.1. Phương án nối dây 01 3.1.2. Phương án nối dây 02 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 14 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 3.1.3. Phương án nối dây 03 3.1.4. Phương án nối dây 04 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 15 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 3.1.5. Phương án nối dây 05 3.2. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án 3.2.1. Phương án nối dây 01 Sơ đồ lưới điện phương án 01 như sau Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 16 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 3.2.1.1. Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện - Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây NĐ-1 được xác định như sau: PNĐ-1 = Pkt - Ptd - PN - ∆PN Trong đó: Pkt: Tổng công suất phát kinh tế của nhà máy phát điện Ptd: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện PN: Tổng công suất tác dụng của các phụ tải nối với nguồn điện. PN = P3 + P4 + P5 + P6 ∆PN: Tổn thất công suất trên các đường dây (∆PN = 5% PN) Từ sơ đồ lưới điện phương án 1 và giá trị công suất các dụng của các phụ tải đã cho trong đề bài ta có: PN = P3 + P4 + P5 + P6 PN = 32+40+35+33 = 140 (MW) ∆PN = 5% x PN = 5% x 140 = 7 (MW) Do Pkt = 85%Pđm = 187 (MW); Ptd = 10%Pđm = 22 (MW) ta có PNĐ-1 = 187 - 22 - 140 - 7 = 18 (MW) - Công suất phản kháng do nhà máy điện (NĐ) truyền vào đường dây NĐ1 có thể tính gần đúng như sau: QNĐ-1 = Qkt - Qtd - QN - ∆QN Trong đó: Qkt: Tổng công suất phản kháng kinh tế của nhà máy phát điện Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện QN: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện. QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 ∆QN: Tổn thất công suất phản kháng của các phụ tải nối với NĐ (∆QN = 20%QN) Ta có Q = P x tgφ; cosφf = 0,85 => tgφf = 0,62; cosφtd = 0,75 => tgφtd = 0,88; Qkt = Pkt x tgφf = 187 x 0,62 = 115,94 MVAr Qtd = Ptd x tgφtd = 22 x 0,88 = 19,36 MVAr QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 17,28 + 17,2 + 16,8 + 15,84 QN = 67,12 (MVAr) ∆QN = 20%QN = 20% x 67,12 = 13,42 (MVAr) Ta có QNĐ-1 = Qkt - Qtd - QN - ∆QN = 115,94 - 19,36 - 67,12 - 13,42 QNĐ-1 =16,04 (MVAr) Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 17 Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9 Độ dài L (km) 60 22,36 63,25 72,8 60,83 76,16 60,83 82,46 63,25 63,25 P (MW) 18 30 32 40 35 33 50 32 33 36 Q (MVAr) 16,04 14,40 17,28 17,20 16,80 15,84 18,88 13,76 14,19 17,28 Bảng 3.2.1.1. Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Vậy công suất truyền tải trên đoạn ĐZ NĐ-1: SNĐ-1 = PNĐ-1 + jQNĐ-1 = 18 + j16,04 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1 SHT-1 = S1 + S2 - SNĐ-1 Trong đó: S1, S2: Công suất của phụ tải 1, 2 S1 = P1 + jQ1 = 38 + j20,52 (MVA) S2 = P2 + jQ2 = 30 + j14,4 (MVA) SHT-1 = (38 + j20,52) + (30 + j14,4) - (18+j16,04) SHT-1 = 50 + j18,88 (MVA) Do đang ở trong giai đoạn tính toán sơ bộ công suất trên các đoạn đường dây trong lưới điện, để đơn giản trong tính toán các đoạn ĐZ còn lại ta bỏ qua ∆P, ∆Q - Dòng công suất truyền tải trên đoạn 1-2: S1-2 = 30 + j14,4 - Dòng công suất truyền tải trên đoạn 3-N: SNĐ-3 = P3 + jQ3 = P3 + jP3tgφ3 = 32 + j17,28 (MVA) Tương tự ta có: - Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-4: SNĐ-4 = 40 + j17,2 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-5: SNĐ-5 = 35 + j16,8 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-6: SNĐ-6 = 33 + j15,84 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-7: SHT-7 = 32 + j13,76 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-8: SHT-8 = 33 + j14,19 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-9: SHT-9 = 36 + j17,28 (MVA) Từ các kết quả tính dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây trong lưới điện ở trên và từ kết quả đo đạc thực tế độ dài các đoạn đường dây cấp điện trên sơ đồ địa lý cấp điện ta có bảng tổng hợp độ dài và công suất i Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 18 Đoạn ĐZ NĐ-1 1-2 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9 Độ dài L (km) 60 22,36 63,25 72,8 60,83 76,16 60,83 82,46 63,25 63,25 P (MW) 18 30 32 40 35 33 50 32 33 36 Điện áp tính toán U (kV) 80,96 97,27 104,09 115,87 108,14 106,68 127,34 105,82 105,53 109,73 Bảng 3.2.1.2. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây cấp điện Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Điện áp của lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối của các phụ tải với nhau, sơ đồ lưới điện, ... Có một số phương pháp để chọn sơ bộ điện áp của lưới điện tuy nhiên ở đồ án này theo bảng 3.2.1.1 ta thấy giá trị công suất tác dụng truyền tải trên các đoạn đường dây Pi≤ 60 MW, chiều dài của các đường dây truyền tải Li≤ 220 km. Do vậy ta áp dụng tính sơ bộ điện áp định mức của các đoạn đường dây truyền tải theo công thức kinh nghiệm Still (Theo tài liệu thiết kế các mạng và hệ thống điện của Nguyễn Văn Đạm, NXB KT&KT năm 2008) truyền tải của đoạn đường dây cấp ĐZ như sau: P  4,34 U điện L 16 i i Trong đó: Pi - Công suất lớn nhất của phụ tải thứ i (MW) Li - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i (km) Ui - Điện áp định mức cho lộ thứ i (KV) i - Có giá trị từ 1 tới 9 Căn cứ số liệu trong bảng 3.2.1.1 về Li, Pi của các đoạn đường dây truyền tải và áp dụng công thức Still để tính điện áp trên các đoạn đường dây truyền tải của lưới điện như sau: - Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-1 bằng: U ND1  4,34  LN1  16  PN1  4,34  60  16 18  80,96KV - Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-1 bằng: U HT 1  4,34  LHT 1  16  PHT 1  4,34  60,83  16 18,88  127,34KV Tương tự ta có bảng kết quả tính điện áp tính toán của đường dây trong toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (80,96÷127,34) kV Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 19 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải - Căn cứ bảng số liệu khả năng tải và khoảng cách truyền tải của các đường dây 110 ÷ 1150 tại trang 56, tài liệu "Thiết kế các mạng và hệ thống điện của tác giả Nguyễn Văn Đạm, NXB KH&KT năm 2008" ta chọn điện áp định mức cho lưới thiết kế là 110 kV. 3.2.1.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Tiết diện dây dẫn của lưới điện cần phải chọn sao cho phù hợp với quan hệ tối ưu giữa chi phí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn thất điện năng. Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt): F I max J kt Trong đó: - F: Tiết diện dây dẫn - Imax: Dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, nó được xác định theo công thức phương án 01 như sau: 2 2 Smaxi P Q  I max  n  3 U dm n  3 U dm n là số mạch của đường dây (đường dây đơn n=1, kép n=2) Udm là điện áp định mức của lưới điện =110 (kV) Smax i là công suất chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại (MVA) - Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện Theo định hướng kỹ thuật ban đầu là xây dựng đường dây trên không và sử dụng dây nhôm lõi thép AC để truyền tải điện. Với thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h, tra bảng 4-1 trang 143 tài liệu mạng lưới điện tập I tác giả- Nguyễn Văntrong Đạm,bảng NXB3.2.1.2 khoa học ta có Từ kết quả trênkỹta thuật thấy năm rằng 2001 các giá trị mật điện độ áp kinh tính 2 tế của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ về đường dây và điều kiện phát nóng của dây dẫn trong các