Đồ án Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu vực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: Lương Đức Cường Khoá : K47 – HTĐ2 Ngành học: Hệ Thống Điện 1.Đầu đề thiết kế tốt nghiệp: Phần I: Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu vực. Phần II: Tính toán ổn định động 2.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Phần I: thiết kế hệ thống điện: Cân bằng công suất, lựa chọn phương án hợp lý. Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính. Cân bằng chính xác công suất – bù công suất phản kháng. Giải tích các chế độ của hệ thống điện. Tính toán điều chỉnh điện áp tại các nút. Tính toán giá thành tải điện. Phần II: - Tính toán các thông số và thành lập sơ đồ đẳng trị dùng trong tính toán ổn định động - Tính các đường đạc tính công suất :trước trong và sau khi cắt ngắn mạch - Xác định thời gian cắt chậm nhất cho các thiết bị bảo vệ 3. Các số liệu: Phần I: Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 7 8 Phụ tải cực đại (MW) 45 30 25 25 28 24 26 15 Mức bảo đảm cung cấp điện I I I III III I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp Kt Kt Kt T T T T T Hệ số công suất : cosử 0,85 0,85 0,85 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8 Điện áp định mức của lưới thứ cấp (kV) 10 kV BẢN ĐỒ VỊ TRÍ CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ CÁC HỘ TIÊU DÙNG Tỉ lệ: : 10 km - Điện áp trên thanh cái cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại, khi sự cố nặng nề là: 110%, khi phụ tải cực tiểu là 105% điện áp danh định. - Đối với tất cả các trạm hạ thế ( hộ tiêu thụ ) : + Phụ tải cực tiểu bằng : 70% phụ tải cực đại + Thời gian sử dụng công suất cực đại : Tln = 4500 giờ + Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 550 đồng. Phần II: Hà nội, ngày 05 tháng 02 năm 2007 Cán bộ hướng dẫn Bộ môn Hệ thống điện thông qua Chủ nhiệm Bộ môn Đinh Quang Huy LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên không và các đường dây cáp. Mạng điện được dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ. Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống không ngừng nâng cao, các khu đô thị, dân cư cũng như các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều, do đó nhu cầu về điện năng tăng trưởng không ngừng. Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều và không ngừng của đất nước của điện năng thì công tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện giúp sinh viên áp dụng được những kiến thức đã học để thực hiện được những công việc đó. Tuy là trên lý thuyết nhưng đã phần nào giúp cho sinh viên hiểu được hơn thực tế đồng thời có những khái niệm cơ bản trong công việc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện và cũng là bước đầu tiên tập duợt đêt có những kinh nghiệm cho công việc sau này nhằm đápứng đúng đắn về kinh tế và kỹ thuật trong công việc thiết kế và xây dựng mạng lưới điện sẽ mang lại hiệu quả cao đối với nền kinh tế đang phát triển ở nước ta nói chung và đối với ngành điện nói riêng. Việc thiết kế mạng lưới điện phải đạt đuợc những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa được vốn đầu tư trong phạm vi cho phép là vô cùng quan trọng đối vơi nền kinh tế của nước ta hiện nay. CHƯƠNG I : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - ĐỊNH RA PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY I. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó. Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cosj và khả năng điều chỉnh. 1.Phụ tải Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 Pmax(MW) 45 30 25 25 28 24 26 15 Cosj 0,85 0,85 0,85 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8 Y/c đ/c U Kt Kt Kt T T T T T Loại PT I I I III III I I I Udm (kV) 10kV - Tmax = 4500h. - Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. - Phụ tải 1, 2, 3 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, phụ tải 4, 5, 6, 7 và 8 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường. - hệ số công suất Cosj của các phụ tải 1, 2,3 và 4 là: Cosj = 0,85. Các phụ tải còn lại có hệ số công suất Cosj = 0,8. - Lập bảng các thông số phụ tải: Bảng 1.1 Thông số của các phụ tải Hộ tiêu thụ , MVA , MVA , MVA , MVA 1 45 +j27,86 53,93 31,50 + j19,50 37,05 2 30 + j18,57 35,28 21,00 + j13,00 24,70 3 25 + j15,47 29,4 17,50 + j10,83 20,58 4 25 + j15,47 29,4 17,50 +j10,83 20,58 5 28 + j21,00 35 19,60 +j14,70 24,50 6 24+j18,00 30 16,80 +j12,60 21,00 7 26+j19,50 32,5 18,20 +j13,65 22,75 8 15+j11,25 18,75 10,50 +j7,88 13,13 Tổng 218+j147,12 2. Nguồn điện Mạng điện thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 8 phụ tải. + Nhà máy nhiệt điện I gồm: - 3 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW. - Công suất đặt PĐNĐ = 3.50 = 150 MW. - Hệ số công suất Cosử = 0,8. + Nhà máy nhiệt điện II gồm : - 4 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW. - Công suất đặt PĐNĐ= 4.50 = 200MW. - Hệ số công suất Cosử=0,8. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện. Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phòng nóng. Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi nó vận hành với (80 – 90%)Pđm. Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính chất của các phụ tải, đặt phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của các hộ phụ tải. II. Cân bằng công suất 1. Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các hộ 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 công suất tiêu thụ cộng với công suất tổn hao trên đường dây và máy biến áp. Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không. Từ đó đưa ra phương thức vận hành cụ thể cho từng 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 phần trăm công suất của phụ tải cực đại. Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng biểu thức sau: SPF = SPYC = m.SPPT + SDPMĐ + SPTD+ SPDT (1) Trong đó : - ểPYC: tổng công suất tác dụng yêu cầu trong mạng điện. - m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m =1 - SPF : tổng công suất tác dụng của các nhà máy SPF = PF1 + PF2 =3,50 +4.50 = 350 MW - SPPT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải SPPT = PPT1 + PPT2 + PPT3 + PPT4+ PPT5+ PPT6+ PPT7+ PPT8 = = 45+30+25+25+28+24+26+15 = 218 MW - SDPMĐ : tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Từ (5¸ 8%)SPPT,ở đây ta lấy SDPMĐ = 5%SPPT. SDPMĐ= 5%SPPT = 0.05 * 218 = 10.9 MW - SPTD: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. ( Đối với nhiệt điện ta lấy bằng 10 %) SPTD=10%SPF = 0,1.(3.50 + 4.50) = 35 MW - SPDT : Tổng công suất tác dụng dự trữ Theo công thức cân bằng (1) ta có: SPDT =SPF - m.SPPT - SDPMĐ - SPTD = = 350 - 218 – 10,9 - 35 = 86,1 MW. Thấy rằng : SPDT = 86,1 MW; SPDT/SPPT = 86,1/218 =39,5% - Lớn hơn công suất của một tổ máy lớn nhất, lớn hơn 15% SPPT DO đó ta không cần phải đặt thêm một tổ máy để dự phŨNG. 2. Cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau: Qbù + SQF = ểQYC = m.SQPT + SDQL - SDQC + SDQBA + SQTD + SQDT (2) Trong đó : - ểQYC: tổng công suất phản kháng yêu cầu trong mạng điện. - m: hệ số đồng thời, lấy m = 1. - SQF : tổng công suất phản kháng của các nhà máy phát ra SQF = SPF . tg jF=350.0,75 = 262,5 MVAr ( với cosửF1 = cosửF2 = cosửF = 0.8 nên tgửF = 0,75) - SQPT : tổng công suất phản kháng của các phụ tải. SQPT = QPT1 + QPT2 + QPT3 + QPT4+ QPT5+ QPT6+ QPT7+ QPT8 = = 27,86+18,57+15,47+15,47+21+18+19,5+11,25 = 147,12 MVAr - SDQL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng của đường dây. - DQC : tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi tính sơ bộ ta lấy : SDQL ≈ SDQC. - SDQBA: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA. SDQBA = 15%.SQPT = 0,15.147,12 = 22,07 MVAr - SQTD : tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện. SQTD =SPTD . tg jTD = 35. 0,75 = 26,25 MVAr (với cosửTD = 0,8 nên tgửTD = 0,75) - SQDT: tổng công suất phản kháng dự trữ cho mạng điện, có thể lấy bằng công suất phản kháng của một tổ máy phát lớn nhất. SQDT = SPDT . tg jDT = 86,1. 0,75 = 64,58 (MVAr) ( Với Cos j = 0,8 ® tgj = 0,75 ) Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện bằng: ∑QYC = 147,12 + 22,07 + 26,25 + 64,58 = 260,02 MVAR Từ biểu thức cân bằng (2) ta có: Qbù = PYC - SQF = 260,02 – 262,5 = - 2,48 MVA Vì vậy ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng trong mang điện Như vậy qua tính toán sơ bộ luôn có sự cân bằng công suất. III. Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy 1. Chế độ phụ tải cực đại Chọn nhà máy I làm nhà máy chủ đạo. Ta có công suất yêu cầu của phụ tải (PYC) không kể công suất dự trữ (PDT) là : SPYC = SPPT + SDPMĐ +SPTD = 218 + 10,9 + 35 = 263,9 MW Cho nhà máy NĐI phát 85% công suất đặt ta có : PF1=85%.150 =127,5 MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là : PF2 = SPYC- PF1 = 263,9 -127,5 = 136,4 MW Vậy nhà máy II phải phát 136,4/200 = 68,2% công suất định mức. 2. Chế độ phụ tải cực tiểu. Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì ∑PMIN = 70%. ∑PMAX = 0,7.218 = 152,6 MW Ta có : SPYCmin = 70%. SPYCMax= 0,7.263,9 = 184,73 MW. Ở chế độ phụ tải cực tiểu cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên cắt bớt một số tổ máy. Giả sử cắt bớt ở nhà máy I 1 tổ máy, cho các tổ máy còn lại phát với 85% công suất định mức. Công suất phát của nhà máy I là: PF1 = 85%. 100 = 85MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là : PF2= SPYCmin- PF1 = 184,73 - 85= 99,73 MW Khi đó nhà máy II vận hành 3 tổ với 99,73/150 = 66,4 % công suất định mức. 3. Chế độ sự cố Sự cố nhà máy I bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó 2 tổ máy còn lại sẽ phát với 100% công suất định mức. PF1 SC= 100%.100 = 100MW Do : SPYC = 263,9 Nhà máy II cần phát : PF2SC = SPYC –PF1SC = 263,9 –100= 163,9 MW Vậy nhà máy 2 vận hành cả 4 tổ máy với 163,9/200 = 81,95% công suất định mức của chúng THỠ đáp ứng được yêu cầu công suất của phụ tải. 4. Tổng kết về phương thức vận hành của các nhà máy Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của 2 nhà máy trong các chế độ như sau : Chế độ vận hành Nhà máy điện I Nhà máy điện 1 Phụ tải cực đại 3tổ máy Phát 127.5MW Chiếm 85% công suất định mức. 4 tổ máy Phát 136,4MW Chiếm 68,2% công suất định mức. Phụ tải cực tiểu 2tổ máy Phát 85MW Chiếm 85 % công suất định mức. 3 tổ máy Phát 99,73 MW Chiếm 66,4 % công suất định mức. Chế độ sự cố 2 tổ máy Phát 100 MW Chiếm 100% công suất định mức. 4 tổ máy Phát 163,9 MW Chiếm 81,5% công suất định mức. CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ I. Đề xuất phương án 1. Phương án chung thành lập các phương án 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 mạng 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 cần 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 thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau đây : Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện 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 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. 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 nhận thấy: Trong các hộ phụ tải có 6 phụ tải là hộ loại I và 2 phụ tải là hộ loại III, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện khác nhau. Do đó phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, lộ đơn, mạch vòng. Từ bản đồ vị trí của các nhà máy điện và các hộ tiêu dùng ta vẽ đuợc sơ đồ dưới đây: Sơ đồ địa lý của hệ thống điện 2. Thành lập các phương án Từ các điều kiện trên và căn cứ vào sơ đồ địa lý hệ thống điện ta có thể đưa ra nhiều phương án thiết kế hệ thống điện,tuy nhiên sau khi tính toán sơ bộ ta chọn ra năm phưong án tói ưu hơn cả để tính toán chi tiết sau đó sẽ so sánh và chọn ra phương án tói ưu nhất. Các phương án thiết kế đựoc lựa chọn để tính toán chi tiết: II. Tính toán chi tiết kỹ thuật các phương án A.Phương pháp tính toán 1.Chọn điện áp của mạng điện. Một trong những công việc cần thiết để thiết kế hệ thống điện là lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện. Mỗi mạng điện được đặc trưng bằng điện áp định mức Uđm, điện áp này được dùng để tính điện áp định mức của các thiết bị trong mạng điện như máy biến áp, máy phát, đường dây. Điện áp định mức đảm bảo cho các thiết bị hoạt động tốt và đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Dựa vào công thức kinh nghiệm: U = 4,34. , kV (1) Trong đó: l - là khoảng cách truyền tải, km P - là công suất truyền tải trên đường dây, Mw Tính điện áp cho từng đường dây sau đó lấy điện áp định mức của mạng theo các điện áp của các đường dây vừa tính được. 2.Chọn tiết diện dây dẫn. Đối với các lưới điện cao áp, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện: Ftt = (mm) (2) Trong đó: Jkt - Mật độ kinh tế của dòng điện, A/ mm2 Với Tmax = 4500h và dây AC thì Jkt = 1,1 Imaxi - Dòng điện làm việc trong chế độ phụ tảI cực đại trên đường dây thứ i, A Dòng làm việc trên mỗi mạch đường dây xác định theo công thức: Imaxi = .103 = .103 (A) (3) Trong đó: Smaxi -Công suất lớn nhất chạy trên đường dây thứ i, MVA Uđm - Điện áp định mức của mạng điện, kV n - Số lộ dây trên đoạn thứ i Sau khi tính toán ta chọn tiế diện dây dẫn có tiết diện: F ≥ Ftt 3.Kiểm tra điều kiện. Kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang, đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây AC cần phải có tiết diện F ³ 70 mm2 Kiểm tra phát nóng dây dẫn Đối với đường dây kép khi đứt 1 lộ đường dây thì dòng điện sự cố tăng lên gấp đôi Isc = 2.Imax, để đảm bảo điều kiện phát nóng của dây dẫn thì Isc £ Icp Kiểm tra tổn thất điện áp Yêu cầu đối với điều chỉnh điện áp là: DUmaxbt % £ 10 % DUmaxsc % £ 20 % Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức: (4) Trong đó: Pi, Qi - công suất chạy trên đường dây thứ i Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i Tổn thất điện áp trong mạng điện khi đứt một mạch đường dây( đối với đường dây có hai mạch ) DUi sc = 2DUi bt Kiểm tra cả trong chế độ cực đại và chế độ sự cố của nhà máy điện khi một tổ máy phát ngừng hoạt động. B.Tính toán chi tiết kỹ thuật. 1.Phương án 1 a. Phân bố công suất. Dòng công suất từ các nhà máy điện truyền đến các phụ tải là: SII – 2 = 30 + j18,57 MVA; SII – 6 = 24+ j18 MVA SII – 7 = 26 + j19,5 MVA; SI – 8 = 15 + j11,25 MVA SI – 3 = 25 + j15,47 MVA; SI – 4 = 25 + j15,47 MVA SI – 5 = 28 + j21 MVA Công suất từ nhà máyI truyền vào đường dây I – 1 được xác định: PI - 1 = PF1 – PI – PTD1 Trong đó: PF1- Tổng công suất phát của nhà máy NĐI PTD1- Công suất tự dùng trong nhà máy NĐI SI- Tổng công suất của các phụ tải nối với NĐI ( SI = PI – 3+ PI – 4 + PI – 5+ PI – 8 ) Ta có: PI – 1 = 0,85.150-(25+25+28+15) -15 = 19,5MW QI – 1= 19,5. tgj = 19,5.0,619 = 12,07 Vậy : SI – 1 = 19,5+j12,07MVA Khi đó công suất từ NĐII truyền vào đường dây II – 1 là: SII – 1 = S1 – SI – 1 = 45 + j27,86– (19,5+ j12,07) = 25,5+j15,79MVA b. Chọn điện áp định mức của mạng điện. Lập bảng tính điện áp mạng điện theo công thức (1) ta đươc bảng sau: Bảng 2.1 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường dây Công suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây L, km Điện áp tính toán U kV Điện áp định mức của mạng Uđm, kV II – 1 25.5+j15,79 78,2 95,16 110 I – 3 25+j15,47 56,57 92,73 I – 4 25+j15,47 70 94,09 I – 5 28+j21 64,03 98,2 II – 2 30+j18,57 50 99,9 II – 6 24+j18 41.23 89,49 II – 7 26+j19,5 72,8 95,95 I – 8 15+j11,25 44,72 73,23 I – 1 19.5 + j12,07 60 83,7 Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110kV. c. Chọn tiết diện dây dẫn. *) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây I – 1. Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại Tiết diện dây dẫn Để không xuất hiện vầng quang ta chọn dây AC có F = 70 mm2 và dòng điện cho phép ICP = 265 A. *) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây II – 1. Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại Tiết diện dây dẫn Để không xuất hiện vầng quang ta chọn dây AC có F = 70 mm2 và dòng điện cho phép ICP = 265 A. Kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố: - ngừng 1 mạch trên đường dây - ngừng 1 tổ máy phát điện * Khi ngừng 1 mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: II – 1 SC = 2II – 1 = 2.60,18 = 120,36 A III – 1 SC = 2III – 1 = 2.78,71 = 157,42 A Như vậy ISC < ICP * Khi ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐI thì 3 tổ máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất. Công suất từ NĐI truyền vào đường dây I – 1 bằng: PI – 1 = 100 – 10 – (25+25+28+15) = -3 MVA QI – 1= -3. tgj = -3.0,75 = -2,25MVAr SI – 1 = -3 -j2,25MVA đường dây II – 1 là: SII – 1 = S1– SI – 1 = 45 + j27,86– (-3 –j2,25) = = 48+ j30.11 MVA Dòng điện chạy trên đường dây I – 1 bằng: Dòng điện chạy trên đường dây II – 1 bằng: Vậy ISC < ICP Tương tự ta tính cho các đường dây khác. Kết quả tính toán ở trong bảng dưới đây: ảng 2.2 Thông số của các đường dây trong mạng điện Đường dây S, MVA Ibt, A Ftt, mm2 Ftc, mm2 ICP, A ISC, A L, km r0, Ù/km x0, Ù/km b0.10-6 S/km R, Ù X, Ù , S 1 mạch 1 tổ máy I– 1 19.5+j12,07 60,18 54,70 70 265 120,36 9,84 60 0,46 0,440 2,58 13,8 13,2 1,55 II – 1 25.5+j15,79 78,71 68,5 70 265 157,42 148,69 72,8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88 I –3 25+j15,47 77,15 70,13 70 265 154,3 56,57 0,46 0,440 2,58 13,04 12,44 1,46 I – 4 25+j15,47 154,31 140,28 150 445 308,62 70 0,21 1,416 2,74 14,7 29,12 0,96 I – 5 28+j21 183,70 167 185 510 367,4 64,03 0,17 0,409 2,84 10,89 26,19 0,91 II – 2 30+j18,57 93,50 84,087 95 330 - 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 1,33 II – 6 24+j18 78,73 71,57 70 265 - 41,23 0,46 0,440 2,58 9,48 9,07 1,06 II – 7 26+j19,5 85,29 77,54 70 265 - 72,8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88 I – 8 15+j11,25 49,21 44,73 70 265 98,42 - 44,72 0,46 0,440 2,58 10,29 9,84 1,15 d. Kiểm tra tổn thất điện áp. Khi một mạch đường dây ngừng làm việc khi đó tổn thất trên đường dây: Với các lộ đường dây khác ta lập bảng tính toán sau : Bảng 2.3 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng Đường dây ÄUbt% ÄUSC% Đường dây ÄUbt% ÄUSC% 1 mạch 1tổ máy 1 mạch 1tổ máy I – 1 3,54 7,08 0,7 I – 3 4,35 8,7 II – 2 3,69 7,38 I – 4 6,76 - II – 6 3,23 6.46 I – 5 7,06 - II – 7 6,18 12,36 I - 8 2,19 4,38 II - 1 5,62 11,23 10,62 Từ kết quả ở bảng trên ta thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án I là: ÄUmaxbt = ÄUI – 5 = 7,06 % Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố bằng: ÄUmaxsc = ÄUII – 7 = 12,36 % 2. Phương án II Phân bố công suất. S3 – 4 = 25 + j15,47 MVA;S6– 7 = 26+j19,5 MVA S8– 5 = 28 + j21 MVA; PI – 3 = P3 +P3 – 4 = 25+25 = 50MW; SI – 3 =50+j50. tgj3= 50+j50.0,619=50+j30,95MVA SI – 8 = S8 = 43+j43.0,75=43+j32,25 MVA SII – 6 = 50+j50.0,75=50+j37,5MVA SII – 2 = 30+j18,57MW. b. Chọn điện áp định mức của mạng điện. Lập bảng tính toán điện áp định mức của mạng điện ta được bảng 2.4. Bảng 2.4 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường dây Công suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây L, km Điện áp tính toán U kV Điện áp định mức của mạng Uđm, kV I – 1 19.5+j12.07 60 83.7 110 II – 1 25.5+j15.79 72.8 95.16 I - 3 50+j30.95 56.57 127 3 –4 25+j15.47 50 92.07 I – 8 43+j32.25 44.72 117.5 8 – 5 28+j21 30 94.9 II – 6 50+j37.5 41.23 125.9 6 – 7 26+j19.5 53.85 94.07 II – 2 30+j18.5 50 99.9 Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110kV. c. Chọn tiết diện dây dẫn. Lập bảng tính toán ta được bảng 2.5. Bảng 2.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện Đường dây S, MVA Ibt, A Ftt, mm2 Ftc, mm2 ICP, A ISC, A L, km r0, Ù/km x0, Ù/km b0.10-6 S/km R, Ù X, Ù , S 1 mạch 1 tổ máy I – 1 19,5+j12,07 60,18 54,70 70 265 120,36 9.84 60 0,46 0,440 2,58 13,8 13,2 1,55 II – 1 25,5+j15,79 78,71 71,55 70 265 157,42 148.7 72.8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88 I – 3 50+j30,95 154,32 140,29 150 445 317,48 56.57 0,21 0,416 2,74 5,94 11,77 1,55 3 – 4 25+j15,47 154,31 140,28 150 445 - 50 0,21 0,416 2,74 10,5 20,80 0,69 I – 8 43+j32,25 141,06 128,23 150 445 292,6 44.72 0,21 0,416 2,74 4,7 9,3 1,23 8 – 5 28+j21 183,70 167 185 510 - 30 0,17 0,409 2,84 5,1 12,27 0,43 II – 6 50+j37,5 164,02 149,11 150 445 340,22 41.23 0,21 0,416 2,84 4,33 8,58 1,13 6 – 7 26+j19,5 85,29 77,53 70 265 176,92 53.85 0,46 0,440 2,58 12,39 11,85 1,39 II – 2 30+j18,5 95,50 84,08 95 265 190,5 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 1,S33 c. Kiểm tra tổn thất điện áp. Lập bảng tính toán ta có bảng sau: Bảng 2.6 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng Đường dây ÄUbt% ÄUSC% Đường dây ÄUbt% ÄUSC% 1 mạch 1tổ máy 1 mạch 1tổ máy II – 1 5,62 11,23 10.62 I – 3 5,46 10,92 II –6 5,81 11,62 3–4 4,83 - 6– 7 3,50 7,00 I – 8 4,15 8,30 II – 2 3,69 7,37 8 – 5 3,31 - I – 1 3,54 7,08 0,7 Từ kết quả ở bảng trên ta thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án II là: ÄUmaxbt = ÄUI -3-4 = 5,46+4,83 = 10,29 % Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố bằng: ÄUmaxsc = ÄUI –3 – 4 = ÄUI – 3sc + ÄU3– 4bt = 10,92+4,83 = 15,3 % 3. Phương án III a. Phân bố công suất. Dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng II – 6 – 7 được tính như sau: Để tính các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện. Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn II – 6 bằng: SII – 7 = (S6 + S7 ) – SII – 6 =24+j18 + 26 +j 19.,5– (29,37 + j22,04) = = 20,63 + j15,46 MVA S6 – 7 = SII – 6 –S6 = 29,37 + j22,04– (24 + j18) = 5,37 +j4,04 MVA b. Chọn điện áp định mức của mạng điện. Lập bảng tính toán ta có bảng 2.10. Bảng 2.10 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường dây Công suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây L, km Điện áp tính toán U kV Điện áp định mức của mạng Uđm, kV I – 1 19,5+j12,07 60 83,7 110 II – 1 25,5+j15,79 72,8 95,16 6–7 5,37+j4,04 53,85 51,55 II – 6 29,37+j22,04 41,23 98,57 II – 7 20,63+j15,46 72,8 87,51 II – 2 30+j18 50 99,9 I – 3 50+j30,95 56,57 127 3 – 4 25+j15,47 50 92,07 I – 8 43+j32,25 44,72 117,5 8 – 5 28+j21 30 94,9 Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110kV. c. Chọn tiết diện dây dẫn. Dòng điện chạy trên đường dây NII – 6 bằng: Tiết diện dây dẫn Vậy chọn dây AC – 185 có ICP = 510A. Dòng điện chạy trên đoạn 6– 7 bằng: Tiết diện dây dẫn Vậy chọn dây AC – 70 có ICP =