Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực và thiết kế đường dây trung áp 22 kv

PHầN 1: THIếT Kế lưới điện khu vực Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải 1.1 Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải 1) Sơ đồ địa lí Hình 1.1: Sơ đồ địa lý của mạng điện 2) Những số liệu về nguồn cung cấp Hệ thống điện gồm 2 nhà máy nhiệt điện. Tất cả các tổ máy có cùng công suất. a) Nhà máy 1: - Công suất đặt: P1 = 6x50 = 300 MW - Hệ số công suất: Cosj = 0,85 - Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV b) Nhà máy 2: - Công suất đặt: P2 = 4x50 = 200 MW - Hệ số công suất: Cosj = 0,85 - Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV 3) Những số liệu về phụ tải Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải. Gồm có 8 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III, có hệ số cosj không hoàn toàn giống nhau. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 4900 h. Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp là thường và khác thường. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp là 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu cho trong bảng. Bảng 1.1: Giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ Phụ tải Số liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pmax (MW) 36 42 38 40 38 32 36 32 32 Pmin (MW) 18 21 19 20 19 16 18 16 16 Cosj 0,92 0,90 0,90 0,95 0,90 0,92 0,90 0,90 0,90 Qmax (MVAr) 15,34 20,34 18,4 13,15 18,4 13,63 17,44 15,5 15,5 Qmin (MVAr) 7,67 10,17 9,2 6,58 9,2 6,82 8,72 7,75 7,75 Smax (MVA) 39,13 46,67 42,2 42,1 42,2 34,78 40 35,6 35,6 Smin (MVA) 19,57 23,34 21,1 21,05 21,1 17,39 20 17,8 17,8 Loại hộ phụ tải I I I I I I I I III Yêu cầu ĐC 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 1.2 Phân tích nguồn và phụ tải Từ những số liệu trên có thể rút ra các nhận xét sau: - Hệ thống gồm 2 nhà máy nhiệt điện: nhà máy 1 có 6 tổ máy công suất bằng nhau, nhà máy 2 có 4 tổ máy công suất bằng nhau. - Việc phân bố phụ tải trên sơ đồ địa lý là khá hợp lý. Nhà máy 1 có công suất lớn hơn sẽ cấp điện cho số đông phụ tải hơn. - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải xa nhất: 80,62 km (NĐ1-6) - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần nhất: 58,31 km (NĐ2-8) - khoảng cách giữa 2 nhà máy nhiệt điện là: 150 km - Tổng công suất các nguồn là: 500 MW - Tổng công suất các phụ tải là: 326 MW - Hầu hết các hộ phụ tải là hộ loại I, riêng có phụ tải 9 là loại III - Khi thiết kế mạng điện cần đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu đã đề ra, đảm bảo về mặt kỹ thuật với yêu cầu tối ưu về kinh tế. Chương 2: Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nhà máy 2.1 Cân bằng công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng của quá trình sản xuất điện năng là sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong hệ thống điện được tiến hành đồng thời, do không thể tích luỹ điện năng sản xuất thành số lượng có thể lưu trữ. Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ, điều đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tác dụng và phản kháng phát ra với công suất tác dụng và phản kháng tiêu thụ. Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm, dẫn đến giảm chất lượng của sản phẩm hoặc có thể làm tan rã hệ thống. Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan với tần số của dòng điện xoay chiều. Tần số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống bị phá vỡ. Giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số và ngược lại, tăng công suất tác dụng phát ra dẫn đến tăng tần số. Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống điện. Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ³ 70% Pđm ; khi phụ tải P Ê 30% Pđm các máy phát ngừng làm việc. Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng (80 á 90)% Pđm. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80% Pđm , nghĩa là: Pf = Pkt = 80% Pđm Phương trình cân bằng: Trong đó: + SPđm là tổng công suất tác dụng định mức của các nhà máy điện Thay số vào ta có: SPđm = 300 + 200 = 500 MW + là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ Thay số vào ta có: mS = 36+42+38+40+38+32+36+32+32 = 326 MW m là hệ số đồng thời: lấy m = 1 + SDPmđ là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp lấy khoảng 5% mSPpt Thay số vào ta có: SDPmd = 5% mSPpt = 5%.326 = 16,3 MW + SPtd là tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện Ta chọn: SPtd = 10%( mSPpt + SDPmd) Thay số vào ta có: SPtd = 10%(326 + 16,3) = 34,24 MW + SPdtr là tổng công suất tác dụng dự trữ của của toàn hệ thống. SPdtr được xác định dựa vào biểu thức: Thay số vào ta có: SPdtr= 500 - 326 - 16,3 - 34,24 = 123,46 MW Nhận xét: - SPdtr lớn hơn công suất của một tổ máy lớn nhất trong mạng điện - SPdtr chiếm 37,87% mSPpt đ Nhà máy đảm bảo tốt khả năng cung cấp công suất tác dụng. 2.2 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 chỉ đối với công suất tác dụng, mà cả với công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ đối với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu 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 thì 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 đó: + SQđm là tổng công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện Với Cos j = 0,85 ta có: tg j = 0,62 Thay số vào ta có: SQđm = SPđm . tgj = 500.0,62 = 310 MVAr + SQpt là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải Thay số vào ta có: SQpt=15,34+20,34+18,4+13,15+18,4+13,63+17,44+15,5+15,5=147,7 MVAr + SDQB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp Có thể lấy: SDQB = 15%SQpt Thay số vào ta có: SDQB = 15%.147,7 = 22,16 MVAr + SDQL là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện + SQC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh ra Đối với bước tính sơ bộ, với mạng điện 110 kV ta coi: SDQL = SQC + SQtd là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện: Nếu chọn cosjtd = 0,75 thì tgjtd = 0,882 Thay số vào ta có: SQtd = 34,24.0,882 = 30,2 MVAr + SQdtr là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống. Có thể lấy SQdtr bằng công suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống. Ta có: SQdtr = 50.0,62 = 31 MVAr Ta tính được: = 147,7+22,16+30,2+31-310 = -78,94 MVAr Nhận xét: SQb < 0 có nghĩa công suất phản kháng phát ra thừa để đáp ứng công suất phản kháng của hệ thống nên không cần bù sơ bộ. 2.3 Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy 1) Khi phụ tải cực đại Nếu chưa kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là: Thay số vào ta có: SPyc = 326+16,3+34,24 = 376,54 MW Công suất nhà máy 1 lớn hơn công suất nhà máy 2. Để đảm bảo tính kinh tế ta sẽ xét nhà máy 1 nhận phụ tải trước. Công suất nhà máy 1 phát lên lưới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 80%Pđm1 - 10%(80%Pđm1) = 0,80.300 - 0,1.0,80.300 = 216 MW Nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận công suất phát lên lưới: Pf2 = SPyc - Pf1 = 376,54 - 0,80.300 = 136,54 MW Chiếm 68,27%Pđm2 nằm trong giới hạn công suất phát kinh tế của các tổ máy nhiệt điện từ 60 - 80%Pđm nên vẫn đảm bảo tính kinh tế. Trong đó lượng tự dùng là 10%Pf2 = 13,65 MW 2) Khi phụ tải cực tiểu Nếu chưa kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là: Thay số vào ta có: SPyc = 376,54 : 2 = 188,27 MW Khi phụ tải cực tiểu, mỗi nhà máy làm việc với một nửa số tổ máy hiện có. Công suất nhà máy 1 lớn hơn công suất nhà máy 2. Để đảm bảo tính kinh tế ta sẽ xét nhà máy 1 nhận phụ tải trước. Công suất nhà máy 1 phát lên lưới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 80%Pđm1 - 10%(80%Pđm1) = 0,8.150 - 0,1.0,8.150 = 108 MW Nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận công suất phát lên lưới: Pf2 = SPyc - Pf1 = 188,27 - 0,8.150 = 68,27 MW Chiếm 68,27%Pđm2 nằm trong giới hạn công suất phát kinh tế của các tổ máy nhiệt điện từ 60 - 80%Pđm nên vẫn đảm bảo tính kinh tế. Trong đó lượng tự dùng là 10%Pf2 = 6,83 MW 3) Trường hợp sự cố Giả sử sự cố một tổ máy lớn nhất nào đó. Cần tìm ra phương án vận hành hợp lý cho cả hai nhà máy. Hai nhà máy có các tổ máy có công suất bằng nhau, chọn trường hợp một tổ máy ở nhà máy 1 ngừng hoạt động. Nhà máy 1: 5x50 = 250 MW Nhà máy 2: 4x50 = 200 MW Nhà máy 1 có công suất lớn hơn nên để đảm bảo tính kinh tế ta sẽ xét nhà máy 1 nhận phụ tải trước Công suất nhà máy 1 phát lên lưới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 90%Pđm1 - 10%(90%)Pđm1 = 0,9.250 - 0,1.0,9.250 = 202,5 MW Nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận công suất phát lên lưới: Pf2 = SPyc - Pf1 = 376,54 - 202,5 = 174,04 MW chiếm 87,02%Pđm2 Trong đó lượng tự dùng là 10%Pf2 = 17,4 MW Sau khi tính toán cho cả 3 trường hợp trên ta lập được bảng tổng kết số liệu sau. Bảng 2.1: Phương thức vận hành của hai nhà máy trong các chế độ Chế độ NM 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 1 80%(300) =240 6 x 50 80%(150) =120 3 x 50 90%(250) =225 5 x 50 2 68,27%(200) = 136,54 4 x 50 68,27%(100) = 68,27 2 x 50 87,02%(200) = 174,04 4 x 50 Chương 3: Lựa chọn điện áp 3.1 Nguyên tắc lựa chọn Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng. Ví dụ, khi tăng điện áp định mức, tổn thất công suất và điện năng sẽ giảm, nghĩa là giảm chi phí vận hành, giảm tiết diện dây dẫn và chi phí về kim loại khi xây dựng mạng điện, đồng thời tăng công suất giới hạn truyền tải trên đường dây, đơn giản hoá sự phát triển tương lai của mạng điện, nhưng tăng vốn đầu tư để xây dựng mạng điện. Mạng điện áp định mức nhỏ yêu cầu vốn đầu tư không lớn, nhưng chi phí vận hành lớn vì tổn thất công suất và điện năng đều lớn, ngoài ra khả năng truyền tải nhỏ. Vì vậy chọn đúng điện áp định mức của mạng điện khi thiết kế cũng là một bài toán kinh tế - kỹ thuật. Điện áp của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện. Như vậy chọn điện áp định mức của mạng điện được xác định chủ yếu bằng các điều kiện kinh tế. Để chọn được điện áp tối ưu cần tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án khác nhau của điện áp mạng. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng có thể xác định theo công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện. 3.2 Chọn điện áp vận hành Điện áp định mức có thể xác định sơ bộ theo công suất truyền tải đã biết P (MW) và theo chiều dài đường dây truyền tải l (km) với công thức Still: Trong đó: U: là điện áp vận hành (kV) l: là khoảng cách chuyên tải (km) P: là công suất chuyên tải trên đường dây (MW) Công thức này được áp dụng cho các đường dây có chiều dài đến 220 km và công suất truyền tải P Ê 60 MW Chương 4: Các phương án nối dây của mạng điện Chọn phương án tối ưu 4.1 Những yêu cầu chính đối với mạng điện 1) Cung cấp điện liên tục - Hầu hết các phụ tải trong hệ thống là những phụ tải loại I. - Đối với hộ tiêu thụ loại I là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp. - Đối với hộ tiêu thụ loại 3 cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa hay thay thế phần tử hư hỏng nhưng không quá một ngày. - Để thực hiện yêu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải loại I cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng được đóng tự động. 2) Đảm bảo chất lượng điện năng - Chất lượng điện năng gồm chất lượng về tần số và điện áp xoay chiều - Khi thiết kế mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống điện có đủ công suất để cung cấp cho các phụ tải trong khu vực thiết kế. Vì vậy những vấn đề duy trì tần số không cần xét. - Do đó các chỉ tiêu chất lượng của điện năng là các giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức của mạng điện thứ cấp. Trong qúa trình chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện, có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp. 3) Đảm bảo tính linh hoạt cao Hệ thống thiết kế phải có tính linh hoạt cao trong vận hành. Cần phải có nhiều phương thức vận hành hệ thống để khi với phương thức này gặp sự cố thì vận hành hệ thống theo phương thức khác. Mục đích là đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho phụ tải. 4) Đảm bảo an toàn Trong vận hành hệ thống điện cần đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị điện. 4.2 Lựa chọn dây dẫn Các dây dẫn trần được sử dụng cho các đường dây trên không. Các dây nhôm, dây nhôm lõi thép và dây hợp kim nhôm được dùng phổ biến nhất ở các đường dây trên không. Các dây dẫn cần phải có điện trở suất nhỏ, đồng thời phải có độ bền cơ tốt chống lại được các tác động của khí quyển và của các tạp chất hoá học trong không khí, đặc biệt khi đường dây đi qua vùng ven biển, hồ nước mặn, và khu công nghiệp hoá chất. Các vật liệu để chế tạo dây dẫn là đồng, nhôm, thép và hợp kim của nhôm (nhôm - magiê - silic). Đồng là vật liệu dẫn điện tốt nhất, sau đó là nhôm và cuối cùng là thép. 1) Dây đồng Đồng có điện trở suất nhỏ, ở nhiệt độ 200C dây đồng kéo nguội có điện trở suất r = 18,8 W.mm2/km. ứng suất kéo dây đồng phụ thuộc vào quá trình công nghệ chế tạo. ứng suất kéo của dây đồng kéo nguội có thể đạt 38 - 40 kG/mm2. Bề mặt của các sợi dây đồng được bao bọc một lớp oxyt đồng, do đó dây đồng có khả năng chống ăn mòn tốt. Nhưng đồng là kim loại quý hiếm và đắt tiền. Vì vậy các dây đồng chỉ được dùng trong các mạng đặc biệt (hầm mỏ, khai thác quặng). 2) Dây nhôm Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong thiên nhiên. Điện trở suất của nhôm lớn hơn điện trở suất của đồng khoảng 1,6 lần. Điện trở suất của nhôm r = 31,5 W.mm2/km ở nhiệt độ 200C. Lớp oxýt bao bọc xung quanh dây nhôm có tác dụng bảo vệ cho dây nhôm không bị ăn mòn trong khí quyển. Nhược điểm chủ yếu của dây nhôm là độ bền cơ tương đối nhỏ. ứng suất kéo của nhôm cán nguộichỉ đạt được khoảng 15 - 16 kG/mm2. Do đó người ta không sản xuất dây nhôm trần một sợi. Dây nhôm nhiều sợi được dùng cho các mạng phân phối điện áp đến 35 kV. 3) Dây nhôm lõi thép Dây nhôm lõi thép có độ bền cơ rất tốt lớn hơn nhiều độ bền cơ của dây nhôm. Được sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên không có điện áp từ 35 kV trở lên. Dựa vào cấu trúc của dây dẫn có thể phân thành dây dẫn một sợi, dây dẫn nhiều sợi và dây dẫn rỗng. Dây dẫn một sợi chỉ có một sợi dây tròn. Dây dẫn nhiều sợi gồm có nhiều sợi dây tròn riêng biệt đường kính từ 2- 4 mm, được xoắn với nhau theo từng lớp. Số lượng các sợi dây tăng khi tăng tiết diện dây dẫn, đồng thời số lượng các sợi dây ở các lớp kế tiếp khác nhau 6 sợi. Dây dẫn một sợi rẻ hơn dây dẫn nhiều sợi, nhưng dây một sợi có độ bền cơ thấp và không mềm dẻo như dây nhiều sợi. Do đó trong thực tế người ta không chế tạo dây nhôm trần một sợi. Trong các dây nhôm lõi thép những sợi dây bên trong được chế tạo bằng thép tráng kẽm có ứng suất kéo khoảng 110 - 120 kG/mm2. Bề mặt ngoài của dây là nhôm để dẫn điện còn bên trong là lõi thép để tăng độ bền cơ của dây dẫn. Thay đổi tỷ số các tiết diện nhôm và thép cho phép chế tạo dây nhôm lõi thép có độ bền lớn hay nhỏ, phù hợp với các điều kiện vận hành của đường dây. 4.3 Phân vùng cung cấp điện Hình 4.1: Phân vùng cung cấp điện của mạng điện Theo sơ đồ địa lý, có thể xét các phụ tải được phân ra các vùng cung cấp điện lân cận các nhà máy điện: Nhà máy 1: phụ tải 1,2,3,4,5 Nhà máy 2: phụ tải 7,8,9 Phụ tải 6 liên lạc giữa 2 nhà máy nhiệt điện. 4.4 Tính toán so sánh kĩ thuật các phương án Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp liệt kê 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 khả thi và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó. Sau khi phân tích cẩn thận về đối tượng ta cần dự kiến khoảng 5 phương án hợp lý nhất. 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 những 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 của mạng điện 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. Hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch. Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải cũng như vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến như sau: 4.4.1 Phương án 1 Hình 4.2: Sơ đồ mạng điện của phương án 1 1) Chọn điện áp định mức của mạng điện Điện áp định mức của mạng được tính theo công thức: Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ1 - 6 - NĐ2: + Công suất tác dụng từ NĐ1 truyền vào đường dây NĐ1- 6 được xác định như sau: PN1-6 = Pkt - Ptd - PN - DPN Trong đó: Pkt : tổng công suất phát kinh tế của NĐ1 Ptd : công suất tự dùng trong nhà máy điện PN : tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ1 PN = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 36+42+38+40+38 = 194 MW DPN : tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp DPN = 5%PN = 5%.194 = 9,7 MW Thay số: Pkt = 80%.300 = 240 MW Ptd = 10%Pkt =10%.240 = 24 MW PN1-6 = 240 - 24 -194 - 9,7 = 12,3 MW Như vậy: UN1-6 = kV Một cách gần đúng ta tính được: QN1-6 = PN1-6.tgj6 Có: cosj6 = 0,92 nên tgj6 = 0,426 Ta có: QN1-6 = 12,3.0,426 = 5,24 MVAr + Công suất tác dụng từ NĐ2 truyền vào đường dây NĐ2- 6 được xác định như sau: PN2-6 = P6 - PN1-6 = 32 - 12,3 = 19,7 MW Như vậy: UN2-6 = kV Tính: QN2-6 = PN2-6.tgj6 Ta có: QN1-6 = 19,7.0,426 = 8,39 MVAr Tính công suất do NĐ2 phát ra: Pf2 Ptd : công suất tự dùng trong nhà máy điện Ptd = 10%Pđm =10%.200 = 20 MW PN : tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ2 PN = P7 + P8 + P9 = 36+32+32 = 100 MW DPN : tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp DPN = 5%PN = 5%.100 = 5 MW Thay số: PN2-6 = Pf2 - 20 -100 - 5 = 19,7 MW Suy ra: Pf2 = 144,7 MW = 72,35%Pđm . Vậy nhiệt điện 2 phát công suất bằng72,35% công suất định mức. + Đối với đường dây NĐ1-1: UN1-1 = kV + Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 cho ở bảng: Bảng 4.1: Điện áp định mức của đường dây trong phương án 1 Đường dây Công suất truyền tải , MVA Chiều dài đường dây, km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng Uđm , kV NĐ1-1 36+j15,34 72,11 110,5 110 NĐ1-2 42+j20,34 76,15 118,7 NĐ1-3 38+j18,4 64,03 117,7 NĐ1-4 40+j13,15 70,71 115,7 NĐ1-5 38+j18,4 70,71 113 NĐ1-6 12,3+j5,24 80,62 72,3 NĐ2-6 19,7+j8,39 70,71 85,3 NĐ2-7 36+j17,44 67,08 110 NĐ2-8 32+j15,5 58,31 103,6 NĐ2-9 32+j15,5 76,15 105,3 Từ các kết quả nhận được, chọn điện áp định mức của mạng điện là Uđm = 110 kV. 2) Chọn tiết diện dây dẫn Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bêtông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua. Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (Dtb = 5 m). Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là: Trong đó: Imax: là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A Jkt : là mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Với dây AC và Tmax = 4900h thì Jkt = 1,1 A/mm2 Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: , A Trong đó: n: Số mạch của đường dây (đường dây đơn: n=1 , đường dây lộ kép: n=2); Uđm : điện áp định mức của mạng điện, kV ; Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. Đối với các đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ³ 70 mm2. Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này. Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có điều kiện sau: Trong đó: Isc: là dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sự cố; k: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Ta có: k= 0,8 : dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. a) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ1-6 Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng: Tiết diện dây dẫn: Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, cần chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm2 và dòng điện =265 A Sau khi chọn dây dẫn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ1-6-NĐ2, sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau: - Ngừng một mạch trên đường dây. - Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1 và NĐ2. TH1: Ngừng một mạch của đường dây Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: I1sc = 2.IN1-6 = 2.35,09 = 70,18 A < k. = 0,8.265 A = 212 A TH2: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1 Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 5 tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ1 là: PF = 5.50 = 250 MW Công suất tự dùng trong nhà máy: Ptd = 10%PF = 25 MW Công suất chạy trên đường dây NĐ1- 6 bằng: PN1-6 = PF - Ptd - PN - DPN = 250 - 25 - 194 - 9,7 = 21,3 MW < = 212 A Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện. Dòng công suất chạy trên NĐ2-6 là: PNĐ2-6 sc2 = 32 - 21,3 = 10,7 MW TH3: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ2 Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 3 tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ2 là: PF = 3.50 = 150 MW Công suất tự dùng trong nhà máy: Ptd = 10%PF = 15 MW Công suất chạy trên đường dây NĐ2- 6 bằng: PN2-6 = PF - Ptd - PN - DPN = 150 - 15 - 100 - 5 = 30 MW Do đó: PNĐ1-6 sc3 = 32 - 30 = 2 MW < PNĐ1-6 bt = 12,3 MW Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện. b) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ2 - 6 Dòng điện chạy trên đường dây NĐ2 - 6 khi phụ tải cực đại: Tiết diện dây dẫn: Chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm2 và dòng điện = 265 A Sau khi chọn dây dẫn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ1-6-NĐ2, sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau: - Ngừng một mạch trên đường dây. - Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1 và NĐ2. TH1: Ngừng một mạch của đường dây Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: I1sc = 2.IN2-6 bt = 2.56,19 = 112,38 A < k. = 0,8.265 = 212 A TH2: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1 Dòng công suất chạy trên NĐ2-6 là: PNĐ2-6 sc2 = P6 - PN1-6 = 32 - 21,3 = 10,7 MW A < = 0,8.265 = 212 A TH3: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ2 Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 3 tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ2 là: PF = 3.50 = 150 MW Công suất tự dùng trong nhà máy: Ptd = 10%PF = 15 MW Công suất chạy trên đường dây NĐ2- 6 bằng: PN2-6 sc3 = PF - Ptd - PN - DPN = 150 - 15 - 100 - 5 = 30 MW Dòng điện chạy trên đường dây NĐ2 - 6: A < = 0,8.265 = 212 A Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện. c) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ1 - 1 Dòng điện chạy trên đường dây bằng: Tiết diện dây dẫn: Chọn dây AC - 95 có = 330A Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: Isc = 2.93,4 = 186,8 A < k.=0,8.330 = 264 A Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện. Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là r0 , x0 ,b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình P của các đường dây theo các công thức sau: ; ; Trong đó