Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực

Lời nói đầu Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện và hộ tiêu thụ. Thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng tin cậy, kinh tế và đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải. Thiết kế, xây dựng mạng điện là những công việc hết sức quan trọng của ngành điện, có ảnh hưởng lớn tới các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện. Giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc dân nói chung và hệ thống điện nói riêng. Thiết kế lưới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức đã được đào tạo khi học trong môi trường đại học và học hỏi thêm được nhiều điều giá trị, cần thiết cho công việc. Đặc biệt là trong công tác thiết kế, thi công và vận hành hệ thống. Nhiệm vụ thiết kế gồm hai phần chính: Phần I: thiết kế mạng điện khu vực có một nhà máy nhiệt điện, tổng công suất tác dụng 200MW, một hệ thống có công suất vô cùng lớn và 9 phụ tải; Phần II: thiết kế trạm biến áp 160 kVA - 22/0,4 kV, cấp điện bằng dây AC - 95 từ trạm trung gian cánh xa 5 km. Phần I Thiết kế lưới điện khu vực Chương I Phân tích các đặc điểm của nguồn cung cấp và các phụ tải Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải là bước đầu quan trọng trong thiết kế mạng điện, đây là bước quyết định việc thành công hay thất bại của công việc. Từ đó đưa ra được những phương án nối dây hợp lý, đáp ứng được nhu cầu của phụ tải. Trước khi thiết kế phải nắm được chính xác các đặc điểm của nguồn và phụ tải nằm trong phạm vi thiết kế như: số nguồn điện, đặc điểm của nguồn phát, khả năng phát, nhiên liệu sử dụng cũng như đặc điểm của phụ tải: số phụ tải, công suất yêu cầu, sơ đồ bố trí, mức độ đảm bảo cung cấp điện . 1.1.Sơ Đồ Địa Lý H.1.1 1.2. Nguồn cung cấp Điện Mạng điện thiết kế gồm hai nguồn cung cấp, đó là: hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện: 1.2.1 Hệ thống điện Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất Cos trên thanh góp 110 kV bằng 0,85. Do đó cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy nhiệt điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống điện thiết kế làm việc linh hoạt trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên hệ thống được chọn là nút cân bằng công suất và nút cơ sở điện áp. Ngoài ra, nhà máy nhiệt điện không cần phải dự trữ công suất, nói cách khác : công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện. 1.2.2. Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện có 4 tổ máy phát, mỗi tổ máy có công suất định mức Pđm =50MW; CosF= 0,85; Uđm = 10,5 kV. Như vậy, tổng công suất phát định mức của nhiệt điện là: PF = 4 x 50 = 200 MW Trong thực tế, nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hữu cơ: than đá, dầu, khí.. làm việc kinh tế khi công suất của các nhà máy phát bằng ( 80 – 90 )% Pđm. Khi thiết kế, ta chọn công suất phát kinh tế bằng 85%Pđm, nghã là: Pkt = 85% Pđm . Các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P 70% Pđm, trường hợp khi phụ tải P < 30% Pđm , các máy phát ngừng hoạt động, Công suất tự dùng trong các nhà máy nhiệt điện chiếm 10% Pđm 1.3. Các phụ tải điện Trong mạng điện thiết kế có 9 phụ tải. Trong đó có 7 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại III có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường ( KT ) và thường (T ). Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5100 h. Các trạm hạ áp có điện áp định mức thứ cấp bằng 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. + Tổng công suất phụ tải cực đại: + Tổng công suất phụ tải cực tiểu bằng 50% Pmax : + Giá 1 kWh điện năng tổn thất: 500 đ/kWh Thông số các phụ tải điện: Thông số các phụ tải điện cho trong bảng 1.1 Bảng số liệu phụ tải:Bảng 1.1 Phụ tải Số liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pmax (MW) 28 34 34 38 46 34 36 32 34 Pmin (MW) 14 17 17 19 23 17 18 16 17 Cosjft 0,92 0,90 0,90 0,95 0,90 0,92 0,90 0,90 0,90 Qmax(MVAr) 11,93 16,47 16,47 12,49 22,28 14,48 17,44 15,5 16,47 Qmin(MVAr) 5,96 8,23 8,23 6,24 11,14 7,24 8,72 7,75 8,23 Loại hộ phụ tải I I III I I III I I I Điều chỉnh điện áp KT T T KT T T KT T T Điện áp thứ cấp(kV) 22 22 22 22 22 22 22 22 22 Như vậy do ở mạng điện thiết kế các phụ tải( 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9 ) đều là hộ loại I có yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao, nên phải sử dụng đường dây mạch kép hoặc mạch vòng để liên lạc điện với nhau và với hệ thống. Riêng đối với phụ tải ( 3, 6 ) là phụ tải loại III, nên ta có thể sử dụng đường dây mạch đơn để liên lạc với hệ thống và với các trạm khác. Nhìn trên sơ đồ tổng quát toàn hệ thống, ta thấy: Các phụ tải hầu hết đều phân bố tập trung xung quanh các nguồn điện, các phụ tải 1, 2, 3, 4 có thể nhận công suất từ nhà máy nhiệt điện, các phụ tải 6, 7, 8, 9 có thể nhận công suất từ hệ thống. Phụ tải 5 có thể đảm nhận việc liên lạc giữa hệ thống và nhà máy nhiệt điện. Chương 2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện Trong hệ thống điện, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Việc cân bằng công suất trong hệ thống trước hết là kiểm tra khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống. Từ đó xác định phương thức vận hành cho nhà máy điện trong hệ thống, ở trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sự cố dựa trên sự cân bằng, đặc điểm và khả năng cung cấp của nhà máy và hệ thống. 2.1. Cân bằng công suất tác dụng Cân bằng công suất tác dụng thực sự cần thiết để giữ được tần số bình thường trong hệ thống. Có nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra phải cân bằng với tổng công suất tác dụng yêu cầu: SPf = SPyc. Nếu SPf < SPyc dẫn đến phải tăng công suất phát. Nếu nhà máy đã phát hết công suất phát mà vẫn không đạt được sự cân bằng thì phải huy động công suất từ hệ thống. Từ đó có phương trình cân bằng công suất: SPf + Pht= m.SPptmax + SDPmđ+SPtd + SPdt (2.1) Trong đó: SPf- tổng công suất phát của nhà máy điện (theo chương 1) có: SPf = 0,85 . 200 = 170 MW. Pht- công suất lấy từ hệ thống. m- hệ số đồng thời (m = 1). SPptmax- tổng công suất yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực đại. SDPmđ- tổng tổn thất công suất trong mạng điện (trên đường dây và trong máy biến áp). Trong tính toán sơ bộ lấy bằng 5%SPptmax. SPtd- tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện. ở bản thân thiết kế này nhà máy là nhiệt điện dùng nhiên liệu là than nên SPtd = 10%SPf. SPdt- tổng công suất dự trữ của mạng (Do mạng cần thiết kế nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn nên có thể bỏ qua thành phần này). Từ (2.1) có lượng công suất lấy từ hệ thống: Pht= -SPf + m.SPptmax + SDPmđ+SPtd =- 170 + 1.316 + 0,05.316 + 0,1.200 = 181,8 MW. Vậy trong chế độ phụ tải max nhà máy sẽ cần 181,8 MW từ hệ thống. 2.2. Cân bằng công suất phản kháng Giữ điện áp bình thường thì phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở trên hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện áp giảm sút. Cân bằng công suất phản kháng theo công thức: SQf + SQht +S Qb = m.SQptmax + SDQL - SQC + SDQBA +SQtd + SQdt (2.2) SQf- tổng công suất phản kháng phát của nhà máy điện. SQf = SPf . tgjf ( cosjf = 0,85 ị tgj = 0,62). SQf = 170 . 0,62=105,4 MVAr. Qht- công suất phản kháng lấy từ hệ thống. Qht= Pht. tgjht = 181,8 . 0,75 = 136,35 MVAr. SQptmax- tổng công suất phản kháng của phụ tải yêu cầu ở chế độ cực đại. SQptmax = 143,5MVAr. SDQL,S QC- tổn thất trên đường dây và công suất phản kháng do đường dây sinh ra, trong tính toán sơ bộ coi SDQL = SQC. SDQBA- tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy bằng 15%SDQftmax nên SDQBA= 0,15. 143,5 = 21,53 MVAr. SQtd- tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện, tự dùng của nhà máy chủ yếu là động cơ nên cosjtd=0,75 ị tgjtd = 0,882 ị SQtd = 20.0,882 =17,64 MVAr. SQdt- tổng công suất phản kháng dự trữ bỏ qua trong phương trình vì hệ thống có công suất vô cùng lớn. Do đó, tổng công suất phản kháng yêu cầu bằng: = SQptmax + SDQBA +SQtd = 143,5+21,53+ 17,64 =182,67 MVAr Tổng công suất phản kháng của cả hệ thống và nhà máy nhiệt điện phát ra bằng: Qua kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng: lượng công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn so với lượng công suất phản kháng yêu cầu: Kết Luận: Ta không cần phải bù sơ bộ công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. 2.3.sơ bộ xác định phương thức vận hành cho nhà máy và hệ thống 2.3.1.Khi phụ tải cực đại Nếu chưa kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là: SPyc=SPpt +SDPmđ+SPtd. Thay số vào ta có: SPyc=1.316 + 0,05.316 + 0,1.0,85.200=351,8MW. Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống và để đảm bảo tính kinh tế, ta cho nhà máy điện phát một lượng công suất là SPfkt=85%Pđm. Như vậy công suất nhà máy điện phát lên lưới là: SPvh = SPfkt -SPtđ=85%SPđm-10%.(85%SPđm)=0,9.0,85.200 = 153 MW. Như vậy hệ thống điện sẽ còn phải đảm nhận : SPHT= SPyc - SPfkt = 351,8 - 170 = 181,8MW. 2.3.2.Khi phụ tải cực tiểu Khi phụ tải cực tiểu, công suất của phụ tải bằng 50% ở chế độ cực đại. Nên chỉ có 2 tổ máy làm việc phát điện. Nếu chưa kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là: SPyc=SPpt +SDPmđ+SPtd ( Chỉ có 2 tổ máy làm việc) Thay số vào ta có : SPyc=1.158 + 0,05.158 + 0,1.0,85.100 = 175,9 MW. Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống và để đảm bảo tính kinh tế , ta cho nhà máy điện phát một lượng công suất là SPfkt=85%Pđm. Như vậy công suất nhà máy điện phát lên lưới là : SPvh = SPfkt -SPtđ =85%SPđm - 10%.(85%SPđm) = 0,9.0,85.100 = 76,5 MW. Như vậy hệ thống điện sẽ còn phải đảm nhận: SPHT = SPyc - SPfkt = 175,9 - 85 = 90,9 MW. 2.3.3.Trường hợp sự cố Ta giả thiết sự cố một tổ máy lớn nhất nào đó (ta không xét sự cố xếp chồng và chọn sự cố nguy hiểm nhất). Khi đó số tổ máy làm việc là 3 tổ máy. Nếu chưa kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là: SPyc=SPpt +SDPmđ+SPtd. Thay số vào ta có : SPyc=1.316 + 0,05.316 + 0,1.150 = 346,8MW. Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống và để đảm bảo tính kinh tế, ta cho nhà máy điện phát một lượng công suất là SPfkt=100%Pđm. Như vậy công suất nhà máy điện phát lên lưới là : SPvh =SPfkt -SPtđ = SPđm-10%.SPđm = 150-15 = 135 MW Như vậy hệ thống điện sẽ còn phải đảm nhận : SPHT = SPyc-SPfkt = 346,8 -150 = 196,8 MW. Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2.1 Phụ tải Nguồn điện MAX MIN Sự cố Pf(MW) Số tổ máy làm việc Pf(MW) Số tổ máy làm việc Pf(MW) Số tổ máy làm việc NĐ 85%(200) =170 4x50 85%(100) =85 2x50 100%(150) =150 3x50 HT 181,8 90,9 196,8 Nhìn vào bảng trên ta có thể xác định được công suất chuyên tải lớn nhất trên đường dây liên lạc giữa nhà máy và hệ thống là: 211,8 MW trong chế độ sự cố một tổ máy của nhà máy nhiệt điện. chương 3 lựa chọn phương án cung cấp điện tối ưu Phương án cung cấp điện được lựa chọn có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống. Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau: + Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật; + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện; + Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế; + Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành; + An toàn cho người và thiết bị; + Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải. 3.1. Dự kiẾn các phương án Khi dự kiến các phương án nối dây phải dựa trên các ưu khuyết điểm của một số sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng. Từ vị trí tương quan giữa các phụ tải với nhau, giữa các phụ tải với nguồn và nhận xét ỏ trên ta vạch ra 5 phương án như sau: 3.1.1 Phương án 1 3.1.2 Phương án II 3.1.3 Phương án III 3.1.4, Phương án IV 3.1.5. Phương án V 3.2. So sánh các phương án về mặt kỹ thuật 3.2.1 phương án 1: Sơ đồ nối điện của phương án I Chọn điện áp mạng điện thiết kế Điện áp định mức của mạng điện được lựa chọn theo công thức kinh nghiệm sau đây: Trong đó: Ui - điện áp định mức chọn cho mạch thứ i (kV). li - khoảng cách từ nguồn điện đến phụ tải i (km). Pi - công suất lớn nhất của phụ tải thứ i (MW). Nếu điện áp tính toán nằm trong khoảng: 70 kV < U < 150 kV thì ta sẽ chọn điện áp định mức của mạng điện là 110 kV. Bảng số liệu của phương án I. Số liệu Các phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pmax(MW) 28 34 34 38 46 34 36 32 34 Qmax(MVAr) 11,93 16,47 16,47 12,49 22,28 14,48 17,44 15,5 16,47 Smax(MVA) 30,44 37,78 37,78 40 51,11 36,95 40 35,56 37,78 Cos 0,92 0,90 0,90 0,95 0,90 0,92 0,90 0,90 0,90 Phương án I là mạng hình tia nên công suất truyền tải trên các lộ nối từ nguồn đến phụ tải tương ứng chính là các Pi. Xét đường dây liên lạc HT - 5- NĐ Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ - 5 được xác định như sau: Trong đó: + : tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiết điện bằng 170 MW + : công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện bằng 17 MW +: tổng công suất các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện = P1 + P2 + P3 + P4 = 28 + 34 + 34 + 38 =134 MW +: tổng tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp MW Do đó, ta có: PNĐ - 5 = 170 - (134 + 17 + 6,7 ) =12,3 MW Vậy, phụ tải 5 phải lấy công suất tác dụng từ hệ thống bằng: PHT - 5 = P5 - PNĐ - 5 = 46- 12,3 = 33,7 MW b) Công suất phản kháng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ - 5 có thể tính gần đúng như sau: QNĐ - 5 = PNĐ - 5 . tg = 12,3.0,484=5,95 MVAr Do đó, phụ tải 5 phải lấy công suất phản kháng từ hệ thống bằng: QHT-5 = Q5 - QNĐ-5 = 22,28- 5,95 = 16,33 MVAr Như vậy: NĐ - 5 = 12,3 + j 5,95 MVA HT - 5 = 33,7 + j 16,33 MVA Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ - 5 bằng: Tính điện áp của các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với Các đường dây trên. Kết quả tính toán điện áp định mức của các đường dây trong phương án I được tổng hợp ở bảng 3.2 Bảng 3.2. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Phụ tải NĐ -1 NĐ -2 NĐ -3 NĐ -4 NĐ -5 HT- 5 HT -6 HT - 7 HT - 8 HT - 9 L(km) 72,80 70,71 72,80 58,31 60 80,62 92,20 76,16 70,71 63,25 Pmax(MW) 28 34 34 38 12,3 33,7 34 36 32 34 Uvh(kV) 99,04 107,6 107,8 112 69,54 108,05 109,5 110,8 104,8 106,9 Từ bảng kết quả trên, ta chọn điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm = 110 kV. Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện thiết kế Tiết điện dây dẫn được lựa chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện ( jkt ). Các dây dẫn được sủ dụng là dây nhụm lõi thép ( dây AC ), có khoảng cánh trung bình hình học là Dtb = 5 m và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5100h, ta tra bảng 44 sách “ Mạng Lưới Điện” được Jkt = 1,1 A/mm2. Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây được tính theo công thức: Trong đó: + Smax- công suất chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải max(MVA). + n- số mạch trên một đường dây.( đường dây mạch kép n = 2) + Uđm-điện áp định mức của mạng(110kV). + cos : hệ số công suất của phụ tải thứ i. + Pimax : công suất tác dụng trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại Tiết diện dây dẫn được tính theo công thức: ( mm2 ) Trong đó: + Ftt- tiết diện tính toán của dây dẫn (mm2). + Imax- dòng điện chạy qua dây dẫn trong chế độ phụ tải max (A). + Jkt- mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)(tra bảng). Sau đó, chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất với tiết diện tính toán được và kiểm tra theo 4 điều kiện sau: + Điều kiện để không xuất hiện vầng quang trên đường dây + Độ bền cơ của đường dây trên không + Kiểm tra phát nóng trong chế độ sự cố nguy hiểm nhất: Isc < k.ICP (k=0,8) +Tổn thất điện ỏp nằm trong phạm vi cho phộp. ICP được xác định theo các số liệu kỹ thuật về dây dẫn mạng và hệ thống điện. Kết hợp hai điều kiện đầu ta thấy chỉ cần kiểm tra điều kiện không có vầng quang là được. Để giảm tổn thất vầng quang, các dây dẫn của mạng điện 110kV được lựa chọn phải có tiết diện là: Fi 70 mm2. Dựa vào các công thức và các thông số trên, ta lựa chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện như sau: + Xét lộ đường dây HT - 5 Chọn dây AC - 95 có Icp = 330 A + Xét lộ đường dây HT -6 Chọn dây AC - 185 có Icp = 510 A + Xét lộ đường dây HT - 7 Chọn dây AC - 95 có Icp = 330 A + Xét lộ đường dây HT-8 Chọn dây AC -95 có Icp = 330 A + Xét lộ đường dây HT- 9 Chọn dây AC - 95 có Icp = 330 A + Xét lộ đường dây NĐ - 1 Chọn dây AC -70 có Icp = 265 A + Xét lộ đường dây NĐ -2 Chọn dây AC - 95 có Icp = 330 A + Xét lộ đường dây NĐ - 3 Chọn dây AC - 185 có Icp = 510 A + Xét lộ đường dây NĐ- 4 Chọn dây AC -95 có Icp = 330A + Xét lộ đường dây NĐ - 5 Chọn dây AC -70 có Icp = 265A Ta có bảng tổng hợp Ibt và Ftt của các đường dây trong phương án 1 ở bảng 3.3 Bảng 3.3. Ilvmax và Ftt của các đường dây trong mạng điện Lộ đường dây P (MW) Q (MVAr) S (MVA) ILvmax (A) Ftt (mm2) NĐ - 1 28 11,93 30,44 79,87 72,61 NĐ - 2 34 16,47 37,78 99,14 90,13 NĐ - 3 34 16,47 37,78 198,3 180,3 NĐ - 4 38 12,49 40 105 95,43 NĐ - 5 12,3 5,95 13,66 35,86 32,59 HT - 5 33,7 16,33 37,44 98,275 89,34 HT- 6 34 14,48 36,95 194 176,3 HT -7 36 17,44 40 105 95,43 HT -8 32 15,5 35,56 93,31 84,83 HT- 9 34 16,47 37,78 99,14 90,13 Kết quả tính toán các thông số của tất cả các đường dây trong phương án 1 được tổng hợp ở bảng 3.4 Bảng 3.4. Thông số của các đường dây trong mạng điện Lộ đường dây n L (km) Ftt (mm2) Ftc (mm2) r0 () x0 () b0.10-6 (S/km) R () X () B/2.10-4 (S) NĐ-1 2 72,80 72,61 70 0,46 0,44 2,58 16,744 16,016 1,88 NĐ-2 2 70,71 90,13 95 0,33 0,429 2,65 11,667 15,167 1,87 NĐ-3 1 72,80 180,3 185 0,17 0,409 2,84 12,376 29,775 1,03 NĐ-4 2 58,31 95,43 95 0,33 0,429 2,65 9,6212 12,507 1,55 NĐ-5 2 60 32,59 70 0,46 0,44 2,58 13,8 13,2 1,55 HT-5 2 80,62 89,34 95 0,33 0,429 2,65 13,302 17,293 2,14 HT-6 1 92,20 176,3 185 0,17 0,409 2,84 15,674 37,71 1,31 HT-7 2 76,16 95,43 95 0,33 0,429 2,65 12,566 16,336 2,02 HT-8 2 70,71 84,83 95 0,33 0,429 2,65 11,667 15,167 1,87 HT-9 2 63,25 90,13 95 0,33 0,429 2,65 10,436 13,567 1,68 Dựa vào bảng kết quả ta thấy: dây dẫn đã chọn đều có tiết diện Ftc 70 mm2, nên thoả mãn điều kiện vầng quang và độ bền cơ. a) Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố ngừng một trong hai lộ của đường dây Khi sự cố ngừng 1 trong 2 lộ của đường dây kép, thì lộ còn lại phải chịu công suất gấp đôi, do đó dòng điện trên các đường dây này cũng tăng gấp đôi so với dòng điện làm việc binh thường: Isc = 2. Ilv + Xét lộ đường dây HT - 5: Dòng điện chạy trên đường dây kép khi phụ tải cực đại bằng: IHT -5 = 98,275 A Khi ngừng 1 mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị: IHT - 5sc = 2. IHT - 5 = 2.98,275 = 196,55 A + Xét lộ đường dây NĐ - 5: Dòng điện chạy trên đường dây kép khi phụ tải cực đại bằng: INĐ - 5 = 35,86 A Khi ngừng 1 mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị: INĐ - 5sc = 2. INĐ - 5 = 2.35,86 = 71,72 A Tính toán dòng điện sự cố của các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trên. Kết quả kiểm tra điều kiện phát nóng của các đường dây trong phương án 1 được tổng hợp ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Bảng kiểm tra điều kiện phát nóng các đường dây trong mạng điện. Lộ đường dây Ilvmax (A) Isc (A) k.Icp (A) NĐ-1 79,87 159,74 212 NĐ-2 99,14 198,28 264 NĐ-3 198,3 0 408 NĐ-4 105 210 264 NĐ-5 35,86 71,72 212 HT-5 98,275 196,55 264 HT-6 194 0 408 HT-7 105 210 264 HT-8 93,31 186,62 264 HT-9 99,14 198,28 264 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố ngừng một tổ máy phát điện Khi ngừng 1 tổ máy phát của NMNĐ mà phụ tải đang cực đại, thì 3 tổ máy phát còn lại của NMNĐ sẽ phát với 100% công suất định mức. Lúc đó, dòng công suất trên các đường dây giữ nguyên như chế độ làm việc bình thường ( phụ tải cực đại ), trừ đường dây liên lạc NĐ - 5 -HT nối giữa HT và NMNĐ. Do đó, ta chỉ cần kiểm tra điều kiện phát nóng của đường dây liên lạc NĐ - 5 - HT. Công suất tác dụng trên đường dây NĐ - 5 bằng: Trong đó: + + + + Như vậy, trong chế độ sự cố này hệ thống cần cung cấp cho nhà máy nhiệt điện là : 5,7 MW Công suất phản kháng trên đường dây NĐ - 5 có thể tính gần đúng bằng: QNĐ - 5 = PNĐ - 5.tg = 5,7.0,62 =3,53 MVAr Dòng điện trên đoạn NĐ - 5 khi có sự cố tổ máy phát điện là: < k.Icp=212 A Như vậy, thoả mãn điều kiện phát nóng. Dòng điện trên đoạn HT - 5 khi sự cố 1 tổ máy phát điện là: Như vậy, thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy các dây dẫn đã chọn đều thoả mãn các điều kiện sự cố. Do đó tiết diện dây dẫn đã chọn đạt yêu cầu 3. Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp trên các lộ đường dây lúc bình thường được tính như sau: Trong đó: + Pi, Qi : Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên các lộ đường dây thứ i. + Ri, Xi : Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i. Ta tính tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cực đại lúc bình thường và chế độ sau sự cố. Điều kiện để phương án chấp nhận được là: Nếu ding MBA điều áp dưới tải thì điều kiện là: Khi sự cố ngừng 1 trong 2 lộ của đường dây kép, thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: . Tính tổn thất điện áp khi các phụ tải làm việc bình thường + Xét lộ đường dây HT -5: + Xét lộ đường dây HT - 6 + Xét lộ đường dây HT - 7 + Xét lộ đường dây HT - 8 + Xét lộ đường dây HT -9 + Xét lộ đường dây NĐ - 1 + Xét lộ đường dây NĐ - 2 + Xét lộ đường dây NĐ - 3 + Xét lộ đường dây NĐ - 4 + Xét lộ đường dây NĐ - 5 Tính tổn thất điện áp khi sự cố ngừng 1 trong 2 lộ của đường dây kép Khi sự cố ngừng 1 trong 2 lộ của đường dây kép, thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: + Xét lộ đường dây HT - 5: Khi ngừng 1 mạch đường dây, tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị: + Xét lộ đường dây NĐ - 5: Khi ngừng 1 mạch đường dây, tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị: Tính toán tổn thất điện áp của các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như trên. Tính tổn thất điện áp khi sự cố ngừng 1 tổ máy phát điện Dòng công suất trên đường dây NĐ - 5 và HT-5 đã được xác định ở trên: SNĐ - 5 = 5,7 + j 3,53MVA SHT – 5 = 51,7 +j 31,81 MVA Tổn thất điện áp đường dây NĐ - 5 - HT bằng: Kết quả tính toán tổn thất điện áp các đường dây trong phương án 1 được tổng hợp ở bảng 3.6 Bảng 3.6. Bảng tổn thất điện áp các đường dây trong mạng điện. Lộ đường dây  ∆Ubt,%  ∆Usc1,%  ∆Usc2,% NĐ-1 5,45 10,91 NĐ-2 5,34 10,69 NĐ-3 7,53 0 NĐ-4 4,31 8,625 NĐ-5 2,13 4,26 1,04 HT-5 6,03 12,06 10,23 HT-6 8,92 0 HT-7 6,09 12,19 HT-8 5,03 10,06 HT-9 4,78 9,558 Qua kết quả tính toán tổn thất điện áp ở phương án 1 nhận thấy rằng: Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường bằng: < 10% Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố bằng: <20% Như vậy phương ỏn 1 đảm bảo cỏc điều kiện kỹ thuật. 3.2.2. Phương án 2 Sơ đồ nối điện của phương án 2 1) Dòng công suất chạy trên các lộ đường dây. Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT - 7 bằng: SHT - 7 = S7 + S6 = 36 + j17,44 + 34 + j14,48 = 70 + j31,92 MVA S7 - 6 = S6 = 34 + j14,48 MVA Chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế Dựa vào các số liệu và các công thức đã cho, tính toán tương tự như phương án 1, ta có: Kết quả tính toán, điện áp định mức của các đường dây trong phương án 2 được tổng hợp trong bảng 3.7 Bảng 3.7. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Lộ đường dây Pi(MW) Li(km) Ui(kV) Uđm(kV) NĐ - 1 28 72,8 99,04 110 NĐ - 2 34 70,71 107,60 NĐ - 3 34 72,8 107,79 NĐ - 4 38 58,31 112,03 NĐ - 5 12,3 60 69,55 HT - 5 33,7 80,62 108,05 HT -7 70 76,16 150,10 HT - 8 32 70,71 104,76 HT - 9 34 63,25 106,95 7 - 6 34 53,85 106,12 chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện thiết kế + Xét lộ đường dây HT - 7: Chọn dây AC - 185 có Icp = 510A + Xét lộ đường dây 7 -6: Chọn dây AC - 185 có Icp =510A Tĩnh toán tương tự như trên, ta có bảng tổng hợp Ibt và Ftt của các đường dây trong phương án 2 ở bảng 3.8 Bảng 3.8. Ilvmax và Ftt của đường dây trong mạng điện Lộ đường dây P (MW) Q (MVAr) S (MVA) ILVmaz (A) Ftt (mm2) NĐ - 1 28 11,39 30,23 79,33 72,12 NĐ - 2 34 16,47 37,78 99,14 90,13 NĐ - 3 34 16,47 37,78 198,29 180,26 NĐ - 4 38 12,49 40,00 104,97 95,43 NĐ - 5 12,3 5,95 13,66 35,86 32,59 HT - 5 33,7 16,33 37,44 98,275 89,34 HT - 7 70 31,92 76,93 201,90 183,55 HT -8 32 15,5 35,56 93,31 84,83 HT - 9 34 16,47 37,78 99,14 90,13 7 - 6 34 14,48 36,95 193,96 176,33 Từ bảng 3.8 ta chọn tiết diện tiêu chuẩn của các đường dây trong phương án 2 ở bảng 3.9 như sau: Bảng 3.9. Thông số của các đường dây trong mạng điện Lộ đường dây n L (km) Ftt (mm2) Ftc (mm2) r0 () x0 () b0.10-6 (S/km) R () X () B/2.10-4 (S) NĐ - 1 2 72,8 72,12 70 0,46 0,44 2,58 16,74 16,02 1,88 NĐ - 2 2 70,71 90,13 95 0,33 0,429 2,65 11,67 15,17 1,87 NĐ - 3 1 72,8 180,26 185 0,17 0,409 2,84 12,38 29,78 1,03 NĐ - 4 2 58,31 95,43 95 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 1,55 NĐ - 5 2 60 32,59 70 0,46 0,44 2,58 13,80 13,20 1,55 HT - 5 2 80,62 89,34 95 0,33 0,429 2,65 13,30 17,29 2