Đồ án Thiết kế mạng lưới điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện, một trạm biến áp trung gian và 9 phụ tải

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 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 hóa, hiên đại hóa 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 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 kĩ thuật trong công việc thiết kế và xây dựng mạng lưới điện, sẽ mang lại hiệu quả cao đối với nền kinh tế dang 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 kĩ 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 có nhiệm vụ thiết kế mạng lưới điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện, một trạm biến áp trung gian và 9 phụ tải. . CHƯƠNG I CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 1.1 Tổng quan về hệ thống điện cần thiết kế Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính xác của công tác thu nhập 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, cosφ 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 18 38 18 29 18 29 29 29 Cos φ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Qmax(MVAr) 18.404 8.72 18.404 8.72 14,045 8.82 14,045 14,045 14,045 Y/c đ/c U Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Loại PT 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Uđm (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. 1.1.2Nguồn cung cấp 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 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 50MW, công suất đặt: PĐNĐ = 3.50 = 150 MW. Hệ số công suất Cosφ = 0,85. Hai nhà máy đặt cách nhau 130km 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 tùy ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải địa phương trong mạng điện. Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên muốn đảm bảo cung cấp điện lien 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 loại hộ 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 bộ 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 các 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. Tùy 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. Nếu công suất truyền tải lớn hơn 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 lưới điện được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: 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 = 67,08 km P2 = 18 MW Uđm1 = 4,34.= 81,78 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) II – 2 67,08 18 81,78 II – 3 51 38 111,41 II – 8 70,71 29 100,36 I – 4 76,16 18 82,82 I – 5 58,31 29 99,18 I – 6 80,62 18 83,33 I – 7 56,57 29 99,02 I – 9 58,31 29 99,18 Đoạn NĐI – 1- NĐII: Ta phải tính dòng công suất ở chế độ bình thường: PI-1 = Pvh1 - ΣPPT1 - ΣΔPPT1 = Pvh1 - ΣPPT1 – 0,08.ΣPPT1 = Pvh1 – 1,08. ΣPPT1 Trong đó: PPT1 = Tổng công suất phụ tải ở phía NĐI = 123 (MW) Pvh1 = Công suất vận hành của NĐI ở chế độ cực đại ( vậ hành kinh tế) = PFi - Ptd = 85%.PFđm – 8%.85%.PFđm = 0,85x200 – 0,08x0,85x200 = 156,4 MW Do đó: PI-1=156,4 – 123x1,08 = 23,56 MW PII-1 = P1 – PI-1 = 38 – 23,56 = 14,44 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×tgφ1 = 23,56×0,484 = 11,4 MVAr Như vậy SI-1 = 23,56 + j11,4 MVA Dòng công suất truyền tải trên đường dây NĐII-1 là: SII-1 = S1 – SI-1 = 38 + j18,404 – 23,56 – j11,4 = 14,44 + j7,004 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) II-2 67,08 18 81,78 110 II-3 51 38 111,41 II-8 70,71 29 100,36 I-4 76,16 18 82,82 I-5 58,31 29 99,18 I-6 80,62 18 83,33 I-7 56,57 29 99,02 I-9 58,31 29 99,18 I-1 80 23,56 92,77 II-1 80 14,44 76,54 CHƯƠNG II CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình sản xuất điện năng là sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong hệ thống được tiến hành đồng thời. Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ, điều đó 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 hoặc có thể dẫn đến mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống. 2.1. Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo chất lượng điện năng cũng như sự ổn định của hệ thống, tại mọi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát một lượng công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống. Nguồn hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên nó làm nguồn điều tần đảm bảo được dự trữ thường và dự trữ sự cố. Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. Phương trình cân bằng công suất tác dụng: ∑PF = m∑PPT + + ∑PTD + ∑PDT (2-1) Trong đó: + ∑PF : tổng công suất tác dụng do các máy phát điện phát ra theo chế độ kinh tế ( sự cố, cực đại, cực tiểu) ΣPF = (4x50) + (3x50) = 350 MW + m: hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc (m =1 ); + åPpt : tổng công suất tác dụng các phụ tải ; åPpt == 38 + 18 + 38 + 18 + 29 + 18 + 29 + 29 + 29 = 246 MW + å∆Pmđ : tổng tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆Pmđ = 8%m∑PPT; (2-2) ∑∆Pmđ = 8%m∑Ppt = 0,08.1.246 = 19,68 MW + åPTD : tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 8%( m∑PPT + ) åPTD = 8%.( 246 + 19,68) = 21,254 MW + åPDT : tổng công suất tác dụng dự trữ åPDT = ∑PF - m∑PPT - - ∑PTD = 350 – 246 – 19,68 – 21,254 = 63,066 MW Thấy rằng: ΣPDT = 63,066 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 Sự cân bằng công suất phản kháng có liên quan đến điện áp. Sự mất cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong lưới điện . Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong lưới điện sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong lưới điện sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất luợng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn như sau: ΣQF = m.ΣQPT + ΣΔQL – ΣQC + ΣΔQBA + ΣQTD + ΣQDT Trong đó: + åQF: tổng công suất phản kháng định mức do các nhà máy điện phát ra åQF = ΣPF . tgφF = 350x0,62 =217 (MVAr) ( Với cosφ = 0,85 => tgφ = 0,62) + m: là hệ số đồng thời, lấy m = 1. + m: tổng công suất phản kháng cực đại của lưới điện Tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại : = 119,142MVAr + : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy =15% = 15% = 0,15 . 119,142 = 17,871 MVAr + : tổng tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây của mạng điện + : tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, tính sơ bộ lấy = -= 0 + åQtd : tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện được xác định theo hệ số công suất cosφ của các thiết bị tự dùng trong nhà máy. Khi tính sơ bộ có thể lấy cosφ =0,7 đến 0,8. Trong trường hợp này ta lấy cos φ = 0,75. åQTD = åPTD . tgφ = 21,254. 0,882 = 18,746 MVAr (với cosjtd = 0,75 thì tgjtd = 0,882) + åQDT: tổng công suất phản kháng dự trữ trong mạng. Có thể lấy åQdtr bằng công suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống. Ta có: ΣQPT = ΣPPT x tgφPT =246x 0,48 = 119,142 (MVAr) (với cosj = 0,9 thì tgj = 0,484) åQDT = 0,62 x 50 = 31 ( MVAr) (với cosj = 0,85 thì tgj = 0,62) Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong lưới điện = m = 119,142 + 17,871 + 18,746 + 31 = 186,759 MVAr So sánh với = 186,759 MVAr ta thấy : > Nguồn cung cấp đủ công suất phản kháng cho các phụ tải nên ta không phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản kháng trong quá trình thiết kế mạng điện. CHƯƠNG III 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: ΣPyc = ΣPpt + ΣΔPmđ +ΣPtd Thay số vào ta có: ΣPyc = 246 + 19,68 + 21,254 = 286,934 MW Lượng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực đại chiếm 81,98% tổng công suất đặt của hai nhà máy. Giả sử nhà máy I phát 85% công suất, ta có: PF1 = 85%x 200 = 170 MW Lượng tự dùng của nhà máy I là: Ptd1 = 8%x 170 = 13,6 MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát vào khoảng: PF2 = ΣPyc – PF1 =286,934 – 170 = 116,934 MW Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy II chiếm: công suất đặt của nhà máy NĐII. Lượng tự dùng của nhà máy II là: Ptd2 = 8%.PF2 = 8% x 116,934 = 9,354 MW 3.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì: ΣPmin = 50%xΣPmax = 0,5x 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 75% công suất định mức. Nhà máy NĐII cắt bớt 1 tổ máy. Ta có: ΣPyc = 123 + 50%x 19,68 + 50%x 21,254 = 143,467 MW Suy ra, công suất phát của nhà máy I là: PFI = 75%x 100= 75 MW Lượng tự dùng của NMI là: Ptd1 = 50%x Ptd1max = 50% x 13,6 = 6,8 MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát vào khoảng: PF2 = ΣPyc – PF1 = 143,467 – 75 = 68,467 MW Cho nhà máy NĐII vận hành 2 tổ máy, như vậy NĐII đảm nhận 68,467% 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. PF1sc = 100%x 150 MW Do : ΣPyc = 286,934 => nhà máy II cần phát vào khoảng: PF2sc = 286,934 – 150 = 136,934 MW Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy II chiếm: 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 như sau: Chế độ vận hành Nhà máy điện I Nhà máy điện II Phụ tải cực đại 4 tổ máy Phát 170 MW Chiếm 85% công suất đặt 3tổ máy Phát 116,934 MW Chiếm 77,956% công suất đặt Phụ tải cực tiểu 2tổ máy Phát 70 MW Chiếm 70% công suất đặt 2ổ máy Phát 73,467 MW Chiếm 73,467% công suất đặt Chế độ sự cố 3 tổ máy Phát 150 MW Chiếm 100% công suất đặt 2 tổ máy Phát 136,934 MW Chiếm 91,289% 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, 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 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 an toàn cung cấp điện liên tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không được phép gián đọa 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 hang 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 1 nằm tương đối giữa hai nhà máy nhiệt điện I và II nên sử dụng mạch đường dây NĐI – NĐII để liên kết hai nhà máy. Với các nhân xét trên và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau: 3.2.2. Các phương án lưới điện: 5 phương án. PA 1 PA 2 PA 3 PA 4 PA 5 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 = 5m 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 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 lúc sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang. Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau : Trong đó : F : là tiết diện dây dẫn tính toán của đoạn đường dây; mm2 Imax: dòng điện chạy trên đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A; Jkt : là mật độ dòng điện kinh kế, nó phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất (Tmax ) và loại dây dẫn , A/mm2. 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 chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:  Trong đó : Uđm : điện áp định mức của mạng điện, kV; Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA ; n : số mạch trên một đường dây. Từ F tính toán được, ta chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất (Ftc), sau đó kiểm tra tiết diện dây dẫn đã chọn theo các điều kiện : Vầng quang điện, độ bền cơ, điều kiện phát nóng của dây dẫn và điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐI-1 : 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 = 70mm2 và dòng điện Icp = 275 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 : II-1sc = 2II-1max = 2 x 68,68 = 137,36(A) Như vậy : II-1sc < Icp 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 : PFI = 3 x 50 = 150 MW Công suất tự dùng trong nhà máy bằng : PTD = 8% x 150 = 12 MW Công suất chạy trên đường dây bằng : PI-1 = PF1 - PTD – PptI - ∆PptI Mà ta đã tính được : PptI = 123 MW ; ∆PptI = 8% x 123 = 9,84 MW Do đó : PI-1 = 150 – 12 – 123 – 9,84 = 5,16 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 : Q1-I = P1-I x tgφI = 5,16 x 0,62 = 3,199 MVAr Do đó : S1-I = 5,16 + j3,199 MVA Dòng công suất từ NĐII truyền vào đường dây NĐII-1 bằng : SII-1 = 38 + j18,404 - 5,16 - j 3,199 = 32,84 + j15,205 MVA Dòng điện chạy trên đường dây NĐI-1 bằng : Có thể nhận thấy rằng : II-1sc < Icp *Sự cố nhà máy nhiệt điện II : Khi dừng 1 tổ máy của nhà máy nhiệt điện II thì 2 tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐII bằng : PFII = 2 x 50 = 100 MW Công suất tự dùng trong nhà máy bằng : Ptd = 8% x 100 = 8 MW Công suất chạy trên đường dây bằng : PII-1 = PFII – Ptd - PptII - ∆PptII Mà ta đã tính được : PptI = 29 + 38 + 18 = 85 MW  ∆PptI = 8% x 85 = 6,8 MW Do đó : PI-1 = 100 – 8 – 85 – 6,8 = 0,2 MW Công suất phản kháng trên đường dây có thể tính gần đúng như sau : QII-1 = PII-1 x tgφI = 0,2 x 0,62 = 0,124 MVAr Do đó : SII-1 = 0,2 + j0,124 MVA Dòng công suất từ NĐII truyền vào đường dây NĐII-1 bằng : SII-1 = 38 + j18,404 – 0,2 – j0,124 = 37,8 + j18,28 MVA Dòng điện chạy trên đường dây NĐI-1 bằng : Có thể nhận thấy rằng : II-1sc < Icp Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐII-1 : Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng : Tiết diện dây dẫn : Chọn dây AC -70 có Icp = 275 A Nếu ngừng 1 mạch đường dây, dòng điện còn lại trên mạch có giá trị: III-1sc = 2 x 42,12 = 84,24 (A) Trường hợp ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐI, dòng điện chạy trên đường dây bằng: Có thể nhận thấy rằng : III-1sc < Icp Trường hợp ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐII, dòng điện chạy trên đường dây bằng : Có thể nhận thấy rằng : III-1sc < I Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐI-2 ta có : Đối với đoạn đường dây NĐI-2 ta có : Do đó : Ta chọn dây AC có tiết diện chuẩn là AC-70 với Ftc = 70 mm2 Đối với các loại dây khác ta tính toán hoàn toàn tương tự, cho kết quả ở bảng sau : Lộ dây P(MW) Q(MVAr) S(MVA) I(kA) Ftt(mm2) Ftc(mm2) n II ÷ 2 18 8,72 20 0,0524 52,24 70 2 II ÷ 3 38 18,4 42,22 0,1108 110,8 120 2 II ÷ 8 29 14,045 32,22 0,0845 84,5 95 2 I ÷ 4 18 8,82 20 0,0524 52,24 70 2 I ÷ 5 29 14,045 32,22 0,0845 84,5 95 2 I÷ 6 18 8,72 20 0,0524 52,4 70 2 I÷ 7 29 14,045 32,22 0,0845 84,5 95 2 I÷ 9 29 14,045 32,222 0,0845 84,5 95 2 I ÷ 1 23,56 11,4 26,173 0,068 68 70 2 II÷ 1 14,44 7,004 16,04 0,042 425 70 2 Ở đây điều kiện không xuất hiện vầng quang được thỏa mãn nếu tiết diện dây thỏa mãn F ≥ 70 mm2. trong quá trình chọn thì điều kiện này đã thỏa 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(mm2) I(kA) Isc (kA) Icp (KA) Kết luận II ÷ 2 70 0,0524 0,105 0,275 Thỏa mãn II ÷ 3 120 0,1108 0,221 0,380 Thỏa mãn II ÷ 8 95 0,0845 0,169 0,335 Thỏa mãn I ÷ 4 70 0,0524 0,105 0,275 Thỏa mãn I ÷ 5 95 0,0845 0,169 0,335 Thỏa mãn I÷ 6 70 0,0254 0,105 0,275 Thỏa mãn I÷ 7 95 0,0845 0,169 0,335 Thỏa mãn I÷ 9 95 0,0845 0,169 0,335 Thỏa mãn I ÷ 1 70 0,068 0,136 0,275 Thỏa mãn II÷ 1 70 0,042 0,084 0,275 Thỏa mãn 2. Tính tổn thất điện áp : Trong chương này do tính sơ bộ nên ta bỏ qua tổn thất ∆P, ∆Q Do đó tổn thất điện áp được tính theo công thức : Trong đó : Pi : Công suất tác dụng. Qi : Công suất phản kháng. Ri : Điện trở tác dụng. Xi : Điện kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i n : Số mạch đường dây. Trong đồ án này, yêu cầu điều chỉnh điện áp là khác thường, do vậy tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện sau : + Trong chế độ phụ tải cực đại : ∆U% ≤ (10 – 15)% + Trong chế độ sự cố : ∆U% ≤ (15 – 20)% Các thông số của đường dây được tra như sau : Với đường dây 2 mạch : B= 2.b0.L Với dây AC-70, Dtb = 5m, ta có : r0 = 0,46 (Ω/km) x0 = 0,4.6 (Ω/km) b0 = 2,58 (S/km) Với dây AC-95, Dtb = 5m, ta có : r0 = 0,33 (Ω/km) x0 = 0,424 (Ω/km) b0 = 2,64.10-6 (S/km) Với dây AC-120, Dtb = 5m, ta có : r0 = 0,27 (Ω/km) x0 = 0,416 (Ω/km) b0 = 2,69.10-6 (S/km) Với dây AC-150, Dtb = 5m, ta có : r0 = 0,21 (Ω/km) x0 = 0,409 (Ω/km) b0 = 2,74.10-6 (S/km) Ta có bảng thông số của các đoạn đường dây như sau : Lộ dây Ftc (mm2) L km r0 Ω/km x0 Ω/km b0.10-6 S/km R Ω X Ω B.10-6 S II ÷ 2 AC-70 67,08 0,46 0,436 2,58 15,428 14,62 346,13 II ÷ 3 AC-120 51 0,27 0,416 2,69 6,885 10,608 274,3 II ÷ 8 AC-95 70,71 0,33 0,424 2,64 11,667 14,99 373,3 I ÷ 4 AC-70 76,16 0,46 0,436 2,58 17,52 16,6 392,9 I ÷ 5 AC-95 58,31 0,33 0,424 2,64 9