Đồ án Thiết kế mạng lưới điện

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 đất nước. Công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền 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 dượt để có những kinh nghiệm cho công việc sau này nhằm đáp ứng 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 được 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 với nền kinh tế nước ta . Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, một trạm biến áp trung gian và 9 phụ tải. Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán thiết kế cho một đường dây trên không. Chương 1 các lựa chọn kỹ thuật cơ bản 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. Các thông số của phụ tải và nguồn điện: 1.1.1 Phụ tải: Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pmax(MW) 38 29 18 38 29 29 18 29 18 Cosj 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Qmax(MVAr) 18,40 14,04 8,72 18,40 14,04 14,04 8,72 14,04 8,72 Y/c đ/c U Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Loại PT I I I I I I I I I Udm (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Tmax = 5500h Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Hệ số đồng thời k = 1. Các phụ tải đều là phụ tải loại 1. 1.1.2 Nguồn điện: Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 9 phụ tải. Nhà máy nhiệt điện I gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 50MW, công suất đặt: PĐNĐ = 4.50 = 200 MW. Hệ số công suất Cosφ = 0,85 Nhà máy nhiệt điện II gồm 3 tổ máy mỗi tổ máy có công suất định mức là PFđm=50MW, công suất đặt là PĐNĐ=3.50 = 150MW. Hệ số công suất Cosφ=0,85 Hai nhà máy đặt cách nhau 140 Km theo đường thẳng. 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 – 85%Pđm). Trong 9 phụ tải của mạng điện đều là hộ loại 1, các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc vạch các phương án nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho phụ tải nối liền giữa hai nhà máy. Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính chất của các phụ tải, tạo ra phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của các hộ phụ tải. 1.2. các lựa chọn kỹ thuật 1.2.1. Kết cấu lưới: Các phụ tải được cấp điện bằng hai đường dây song song từ hai thanh cái độc lập của nhà máy, hoặc trạm trung gian, hoặc bằng hai đường dây mạch vòng kín từ trạm trung gian và phụ tải khác sang, qua máy cắt tổng, máy cắt liên lạc, máy cắt đường dây. Đường dây liên lạc giữa hai nhà máy thiết kế bằng hai đường song song, cấp điện cho phụ tải số 1 nằm giữa hai nhà máy. Chọn loại đường dây đi trên không (ĐDK). Dây dẫn loại AC để tạo độ bền cơ học và cột bê tông li tâm cốt thép, xà, sứ do việt nam sản xuất. 1.2.2. Kết cấu trạm biến áp: Để đảm bảo cấp điện liên tục các trạm trung gian cấp điện cho phụ tải đều dùng hai máy biến áp, thanh cái độc lập qua máy cắt liên lạc. Máy cắt sử dụng loại cùng cấp điện áp do nước ngoài sản xuất. 1.3. Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện. Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài tải điện mà ta chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất. Nên công suất truyền tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi hơn, vì rằng giảm được đáng kể lượng công suất tổn thất trên đường dây và trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho cách điện đường dây và máy biến áp cũng tăng. Do vậy ta cần cân nhắc kỹ lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất cho mạng điện. ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: U = 4,34. P là công suất đường dây cần truyền tải (MW). L là khoảng cách cần truyền tải công suất. U là điện áp định mức vận hành (KV) . Ta tính toán điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp truyền tải chung cho toàn mạng. Chọn cấp điện áp định mức của lưới điện tính cho từng nhánh, tính từ nhà máy điện gần nhất đến nút tải, để đơn giản ta chỉ chọn phương án hình tia. Quá trình tính toán được tiến hành như sau : Đoạn NĐI-2: L2 = 50 km P 2 = 29 MW Udm1 = 4,34=98.39 kV Đoạn NĐi: tính hoàn toàn tương tự ta có bảng kết quả sau: Tuyến đường dây Chiều dài, L (Km) Công suất, P (MW) Điện áp tính toán, U (kV) I-2 50 29 98.39 I-3 67.08 18 81.78 I-4 63.25 38 112.44 I-5 50 29 98.39 I-9 70 18 82.12 II-6 80.62 29 101.28 II-7 51 18 79.9 II-8 60 29 99.35 Đoạn NĐI-1-NĐII : Ta tính dòng công suất ở chế độ bình thường : PI-1 = Pvh1 -∑PPT1 -∑ΔPPT1 =Pvh1 -∑PPT1 -0,08.∑PPT1 =Pvh1 -1,08. ∑PPT1 Trong đó : PPT1 = Tổng công suất phụ tải ở phía NĐI = 29+18+38+29+18 = 132 (MW) Pvh1 = Công suất vận hành của NĐI ở chế độ cực đại (vận hành kinh tế ) = PFI - Ptd = 85%´PFđm - Ptd1 = 0,85´200 – 0,08´0,85´200 = 156,4 MW. Do đó : PI-1 = 156,4 - 132´1,08 =13,84 MW PII-1 = P1 - PI-1 = P1 – PI-1 = 38 - 13,84 = 24,16 MW Tương tự như vậy ta tính dòng công suất phản kháng chạy trong lộ dây liên lạc giữa hai nhà máy như sau: Công suất phản kháng do NĐI truyền vào đường dây NĐI-1 có thể tính gần đúng như sau: QI-1 = PI-1´tg j = 13,84´0,48 = 6,6432 MVAr Như vậy SI-1 = 13,84 + j 6,6432 MVA Dòng công suất truyền tải trên đường dây NĐII-1 là : SII-1 = S1 – SI-1 = 38 + j 18,4024 – 13,84 – j 6,6432 = 24,16 + j 11,7592 MVA Vậy ta có bảng tổng kết về kết quả chọn điện áp : Tuyến đường dây Chiều dài, L (Km) Công suất, P (MW) Điện áp tính toán, U(Kv) Điện áp chọn, U (Kv) I-2 50 29 98.39 110 I-3 67.08 18 81.78 I-4 63.25 38 112.44 I-5 50 29 98.39 I-9 70 18 82.12 II-6 80.62 29 101.28 II-7 51 18 79.9 II-8 60 29 99.35 I-1 80.62 13,84 75.4286 II-1 60.83 24,16 91.79 Chương 2 Cân bằng sơ bộ công suất Trong hệ thống điện 2.1. 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 nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán 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 sinh 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 công thức sau: SPF = m .SPPT + SDPMĐ + SPTD+ SPDt Trong đó : - m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m =1 - SPF là tổng công suất các nhà máy phát ra ở chế độ đang xét ( Sự cố, cực đại, cực tiểu ) SPF = (4.50) + (3.50) = 350 MW - SPPT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải SPPT=SPPti=246 MW - SDPMĐ : tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện ( Từ 5á 8 %SPPT). ở đây ta lấy bằng 8%SPPT . SDPMĐ=8%.246 = 19,68 MW - SPTD: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện , có thể lấy bằng 8 %(m .SPPT + SDPMĐ ) SPTD=8%.( 246+19,68 ) = 21,2544 MW - SPDT : Tổng công suất tác dụng dự trữ SPDt =SPF - m .SPPT - SDPMĐ - SPTD = 350 – 246 - 19,68 – 21,2544 = 63,0656 MW. Thấy rằng : SPDt = 63,0656 MW > 50 MW Ta thấy công suất dự trữ lớn hơn công suất của 1 tổ máy có công suất lớn nhất nên không cần phải đặt thêm một tổ máy để dự phòng. 2.2.Cân bằng công suất phản kháng: Để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất phản kháng. Vì vậy trong giai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện phải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau: SQF = mSQPT + SDQL - SDQC + SDQBA + SQTD + SQDT Trong đó : - SQF Là tổng CSPK của NMNĐ phát ra SQF = SPF . tg jF=350´0,62 = 217 (MVAr). ( Với Cos j = 0,85 đ tgj = 0,62 ) - m: Là hệ số đồng thơì, lấy m = 1. - SQPT : Là tổng CSPK của phụ tải. - SDQL: Là tổng tổn thất CSPK trên cảm kháng của đường dây. - DQC : Là tổng CSPK do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi tính sơ bộ ta lấy : SDQL = SDQC . Vì vậy : SDQL - SDQC = 0 - SDQBA: Là tổng tổn thất CSPK trên các MBA. - SQTD : Là tổng CSPK tự dùng của NMĐ. - SQDT: Là tổng CSPK dự trữ cho mạng, có thể lấy bằng công suất phản kháng của một tổ máy phát lớn nhất. Ta có: SQPT = SPPT x tg jPT = 246 ´ 0,48 = 119,1432 (MVAr) ( Với Cos j = 0,9 đ tgj = 0,48 ) SDQBA = 15%SQPT = 0,15 ´ 119,1432 = 17,8715 (MVAr) Công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện được xác định theo hệ số công suất cos j của các thiết bị tự dùng trong nhà máy . Khi tính sơ bộ có thể lấy cos j = 0,70 đến 0,80 . Trong trờng hợp này ta lấy cos j = 0,75. SQTD =SPTD ´ tg j.= 21,2544 ´ 0,882 = 18,7464 (MVAr) ( Với Cos j = 0,75 đ tgj = 0,88 ) SQDT= 0,62 ´ 50 = 31 (MVAR) ( Với Cos j = 0,85 đ tgj = 0,62 ) Do đó ta có công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại : ∑Qyc = 119,1432 + 17,8715 + 18,7464 + 31 = 186,7611 MVAr < 217 MVAr = SQF Theo đó ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng cho mạng điện . Chương 3 Thành lập các phương án cấp điện 3.1. Dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện: Để đảm bảo việc cấp điện cho phụ tải được an toàn, và ổn định ta dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện trong các điều kiện làm việc khác nhau. Cụ thể được xét như sau: 3.1.1. Chế độ phụ tải cực đại: Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện, nhà máy II có công suất nhỏ hơn nên bố trí nhà máy I là 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 Thay số vào ta có : SPyc = 246 + 19,68 + 21,2544 = 286,9344 MW Lượng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực đại chiếm 83,91% tổng công suất đặt của 2 nhà máy. Giả sử nhà máy I phát 85% công suất, ta có: PF1=85%´ 200 = 170 MW Lượng tự dùng của nhà máy I là : Ptd1=8%´170 = 13,6 MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát vào khoảng: PF2 = SPyc- PF1 = 286,9344 - 170 = 116,9344 MW Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy II chiếm: ´ 100% =77,9563% công suất đặt của nhà máy NĐII. Lượng tự dùng của nhà máy II là: Ptd2=8% PF2 = 8% ´ 116,9344 = 9,3547 MW. 3.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì : ∑Pmin = 50%.∑Pmax = 0,5.246 = 123 MW ở chế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên cắt bớt một số tổ máy. Giả sử cắt bớt ở NĐI 2 tổ máy, 2 tổ máy còn lại phát với 70% công suất định mức. Nhà máy NĐII cắt bớt 1 tổ máy . Ta có : SPyc = 123 + 50% ´ 19,68 + 50% ´ 21,2544 = 143,4672 MW Suy ra, công suất phát của nhà máy I là: PF1=70%´100 = 70 MW Lượng tự dùng của NMI là: Ptd1=50%´ Ptd1max = 50%´13,6 = 6,8 MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát vào khoảng: PF2 = SPyc- PF1 = 143,4672 – 70 = 73,4672 MW Cho nhà máy NĐII vận hành 2 tổ máy, như vậy NĐII đảm nhận 73,4672 % công suất đặt của nhà máy NĐII. 3.1.3. Chế độ phụ tải sự cố: Giả thiết rằng nhà máy nhiệt điện I bị sự cố hỏng 1 tổ máy. Khi đó 3 tổ máy còn lại phát với 100% công suất định mức. ở đây ta không xét đến sự cố xếp chồng . ị PF1sc= 100% .150 = 150 MW Do : SPyc = 286,9344 ị nhà máy II cần phát vào khoảng: PF2sc= 286,9344 - 150 = 136,9344 MW Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy II chiếm ´ 100% = 91,2896 % công suất đặt của nhà máy NĐII. 3.1.4. Tổng kết về phương thức vận hành : 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 nh sau: Chế độ vận hành Nhà máy điện I Nhà máy điện II Phụ tải cực đại 4 tổ máy Phát 170MW Chiếm 85% công suất đặt. 3 tổ máy Phát 116,9344 MW Chiếm 77,9563% công suất đặt. Phụ tải cực tiểu 2 tổ máy Phát 70 MW Chiếm 70 % công suất đặt 2 tổ máy Phát 73,4672 MW Chiếm 73,4672 % công suất đặt Chế độ sự cố 3 tổ máy Phát 150 MW Chiếm 100%công suất đặt 3 tổ máy Phát 136,9344 MW Chiếm 91,2896 % công suất đặt 3.2.thành lập các phương án lưới điện 3.2.1.Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện: 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 (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 nhận thấy: cả 9 phụ tải đều là hộ loại 1, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao. Do đó phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, mạch vòng. Để có sự liên kết giữa nhà máy làm việc trong hệ thống điện thì phải có sự liên lạc giữa nhà máy và hệ thống. Khi phân tích nguồn và phụ tải có phụ tải 1 nằm tương đối giữa hai nhà máy nhiệt điện I và II nên sử dụng mạch đường dây NĐI-1-NĐII để liên kết hai nhà máy. Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau: 3.2.2.Các phương án lưới điện : 5 phương án. 3.3.Tính toán kỹ thuật các phương án: 3.3.1. Phương án I: 1. Lựa chọn tiết diện dây dẫn: Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trên không với khoảng cách trung bình hình học Dtb=5 m do đây là đường dây 110kV mà đối với các đường dây 100kV , khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m . Thời gian sử dụng công suất lớn (Tmax=5500h), điện áp cao và công suất truyền tải lớn, nên tiết diện dây được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế(Jkt) sau đó kiểm tra lại điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang. Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau : 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). Theo phụ lục 3,1 trang 72 - Sách mạng và hệ thống điện (TG: Nguyễn văn Đạm, Phan đăng Khải ) ta chọn được Jkt=1 (A/mm2). Dòng điện làm việc lớn nhất được tính theo biểu thức: Trong đó : Smax- công suất chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải max(MVA). n- số mạch trên một đường dây. Uđm-điện áp định mức của mạng(110KV). a) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐI-1 : Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng : I= Tiết diện dây dẫn : F = Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây , cần chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm và dòng điện I= 265 A. Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố . Đối với đường dây liên kết NĐI-1-NĐII , sự cố có thể xảy ra trong 2 trường hợp sau: Ngừng 1 mạch trên đường dây . Ngừng 1 tổ máy phát điện . Nếu ngừng 1 mạch của đường dây thì dòng điện trên mạch còn lại bằng: I= 2 I= Như vậy : I < I * Sự cố nhà máy nhiệt điện I : Khi dừng 1 tổ máy phát điện của NĐI thì 3 máy còn lại sẽ phát 100% công suất . Do đó tổng công suất phát của NĐI bằng: P= 350 = 150 MW Công suất tự dùng trong nhà máy bằng : P = 8%150 = 12 MW Công suất chạy trên đường dây bằng : P= P - P - P - P Mà ta đã tính được : P = 132 MW ; P = 10,56 MW Do đó : P = 150 – 12 – 132 – 10,56 = - 4,56 MW Như vậy trong chế độ sự cố này nhà máy II cần cung cấp cho nhà máy I bằng 4,56 MW. Công suất phản kháng trên đường dây có thể tính gần đúng như sau: Q= Ptg = 4,56 0,62 = 2,827 MVAr Do đó : = 4,56 + j 2,827 MVA Dòng công suất từ NĐII truyền vào đường dây NĐII-1 bằng : = 38 + j18,4042 + 4,56 + j2,827 = 42,56 + j21,2312 MVA Dòng điện chạy trên đường dây NĐI-1 bằng : I= = Có thể nhận thấy rằng : I< I * Sự cố nhà máy nhiệt điện II : Khi dừng 1 tổ máy của NĐII thì 2 tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất . Do đó tổng công suất phát của NĐII bằng: P= 250 = 100 MW Công suất tự dùng trong nhà máy bằng: P = 8%100 = 8 MW Công suất chạy trên đường dây bằng : P = P - P - P - P Mà ta tính được : P = 29 + 29 + 28 = 76 MW P = 8%76 = 6,08 MW Do đó P = 100 – 8 – 76 – 6,08 = 9,92 MW Công suất phản kháng trên đường dây có thể tính gần đúng như sau: Q = P tg = 9,920,48 = 4,7616 MVAr Do đó : = 9,92 + j4,7616 MVA Dòng công suất từ NĐI truyền vào đường dây NĐI-1 bằng : = 38 + j18,4042 – 9,92 – j6,1504 = 28,08 + j13,6426 MVA Dòng điện chạy trên đường dây NĐI-1 bằng: I= = Có thể nhận thấy rằng : I< I b) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐII-1 : Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng: I= = Tiết diện dây dẫn : F= Chọn dây AC-70 có I= 265 A Nếu ngừng 1 mạch đường dây , dòng điện trên mạch còn lại có giá trị: I= * Trường hợp ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐI , dòng điện chạy trên đường dây bằng: I= Có thể nhận thấy rằng I < I * Trường hợp ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐII , dòng điện chạy trên đường dây bằng: I= Có thể nhận thấy rằng I < I c) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐI-2: Đối với đoạn đường dây NĐI-2 ta có : II-2max = Do đú: Fktế = Ta chọn dõy AC cú tiết diện chuẩn là AC-95 với Ftc = 95 mm2 Đối với cỏc đoạn khỏc ta tớnh toỏn hoàn toàn tương tự, cho kết quả ở trong bảng sau: Lộ dây P(MW) Q(MVAr) S(MVA) I(kA) Ftt(mm2) Ftc(mm)2 n I2 29 14,0453 32,2222 0,0846 84,5614 95 2 I3 18 8,7178 20 0,0525 52,4864 70 2 I4 38 18,4042 42,2222 0,1108 110,8046 120 2 I5 29 14,0453 32,2222 0,0846 84,5614 95 2 I9 18 8,7178 20 0,0525 52,4864 70 2 II6 29 14,0453 32,2222 0,0846 84,5614 95 2 II7 18 8,7178 20 0,0525 52,4864 70 2 II8 29 14,0453 32,2222 0,0846 84,5614 95 2 I1 13,84 6,6432 15,3518 0,0403 40,2880 70 2 II1 24,16 11,7592 26,8698 0,0705 70,5148 70 2 Sau khi chọn tiết diện dây dẫn thì ta phải tiến hành kiểm tra điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng. ở đây điều kiện không xuất hiện vầng quang được thoả mãn nếu tiết diện dây dẫn thoả mãn F ≥ 70 mm2. Trong quá trình chọn thì điều kiện này đã thoả mãn. Kiểm tra điều kiện phát nóng: Isc ≤ Icp với Isc = 2.Imax Trong đó: Isc :Dòng điện sự cố Imax: Dòng điện ở chế độ phụ tải cực đại Icp: Dòng điện cho phép lớn nhất. Do đó ta có bảng tổng hợp các đoạn đường dây như sau: Lộ dây Ftc(mm)2 I(kA) Isc (kA) Icp (kA) Kết luận I2 95 0,0846 0,169 0,330 Thoả món I3 70 0,0525 0,105 0,265 Thoả món I4 120 0,1108 0,221 0,380 Thoả món I5 95 0,0846 0,169 0,330 Thoả món I9 70 0,0525 0,105 0,265 Thoả món II6 95 0,0846 0,169 0,330 Thoả món II7 70 0,0525 0,105 0,265 Thoả món II8 95 0,0846 0,169 0,330 Thoả món I1 70 0,0403 0,081 0,265 Thoả món II1 70 0,0705 0,141 0,265 Thoả món \2. Tớnh tổn thất điện ỏp: Trong chương này do tớnh sơ bộ nờn ta bỏ qua tổn thất , Do dú tổn thất điện ỏp được tớnh theo cụng thức : Trong đú : Pi : Cụng suất tỏc dụng , Qi : Cụng suất phản khỏng ; Ri : Điện trở tỏc dụng , Xi : Điện khỏng chạy trờn đoạn đường dõy thứ i n: Số mạch đường dõy. Trong đồ ỏn này ,yờu cầu điều chỉnh điện ỏp là khác thường, do vậy tổn thất điện ỏp phải thoả món điều kiện sau : + Trong chế độ phụ tải cực đại : (10-15)% + Trong chế độ sự cố : (15-20)% Cỏc thụng số của đường dõy được tra như sau: Với đường dây 2 mạch: Với dõy AC-70, Dtb = 5m , ta cú : r0 = 0,46 (Ω/km) x0 = 0,44 (Ω/km) b0 = 2,58.10-6 (S/km) Với dõy AC-95, Dtb = 5m , ta cú : r0 = 0,33 (Ω/km) x0 = 0,429 (Ω/km) b0 = 2,65.10-6 (S/km) Với dõy AC-120, Dtb = 5m , ta cú : r0 = 0,27 (Ω/km) x0 = 0,423 (Ω/km) b0 = 2,69.10-6 (S/km) Với dõy AC-150, Dtb = 5m , ta cú : r0 = 0,21 (Ω/km) x0 = 0,416 (Ω/km) b0 = 2,74.10-6 (S/km) Ta có bảng thông số của các đoạn đường dây như sau: Lộ dây Ftc(mm)2 L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B.10-6(S) I2 AC-95 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,725 265 I3 AC-70 67,082 0,46 0,44 2,58 19,78534 18,9251 443,8797 I4 AC-120 63,2455 0,27 0,423 2,69 9,05607 14,18784 360,9012 I5 AC-95 50 0,33 0,429 2,65 10,03655 13,04752 322,3863 I9 AC-70 70 0,46 0,44 2,58 21,20494 20,28299 475,7283 II6 AC-95 80,622 0,33 0,429 2,65 13,30263 17,29342 427,2966 II7 AC-70 50,99 0,46 0,44 2,58 11,73 11,22 263,16 II8 AC-95 60 0,33 0,429 2,65 9,9 12,87 318 I1 AC-70 80,622 0,46 0,44 2,58 18,54306 17,73684 416,0095 II1 AC-70 60,8276 0,46 0,44 2,58 13,99035 13,38207 313,8704 Ta tớnh tổn thất điện năng cho đoạn NĐI-2: ΔUI-2% = Còn các đoạn còn lại tính hoàn toàn tương tự theo công thức trên, ta có bảng kết quả tính toán sau: Lộ dây ΔUbt(%) I2 3,221727 I3 4,306788 I4 5,002038 I5 3,91997 I9 4,615802 II6 5,195599 II7 2,553336 II8 3,866636 I1 3,094755 II1 4,093961 Trong cỏc đoạn trờn thỡ tổn thất trờn đoạn NĐII-1 là lớn nhất . Vậy tổn thất điện ỏp lớn nhất trong chế độ bỡnh thường là: ΔU%maxbt = 5,195599% Hoàn toàn tương tự ta tớnh ra được tổn thất khi cú sự cố trờn cỏc đoạn đường dõy là: ΔUsc % = 2.ΔU%maxbt Ta có bảng kết quả tính toán sau: Lộ dây ΔUsc % I2 6,572019 I3 8,613576 I4 10,00408 I5 7,839941 I9 9,231603 II6 10,3912 II7 5,106673 II8 7,733273 I1 6,18951 II1 8,187922 Trong cỏc đoạn trờn thỡ tổn thất trờn đoạn NĐII-1 là lớn nhất. Vậy tổn thất điện ỏp lớn nhất trong chế độ