Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Chơng 1 Phân tích đặc điểm của nguồn và phụ tải Phân tích nguồn cung cấp điện là rất cần thiết và phải quan tâm đúng mức khi bắt tay vào làm thiết kế. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng nh phơng thức vận hành của từng nhà máy điện hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí, nhiệm vụ cũng nh tính chất của từng nhà máy điện. Số liệu về phụ tải là tài liệu quan trọng. Thiết kế hệ thống có chính xác hay không hoàn toàn do mức độ chính xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải quyết định. 1.1. Nguồn điện Trong đồ án thiết kế, nguồn cung cấp là hai nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) - NMNĐ1 gồm 4 tổ máy, công suất định mức của mỗi nhà máy là 50 MW, cos = 0,8. Nh vậy công suất định mức của NM1 là 200MW. Đây là NMNĐ dùng nguyên liệu than, dầu hay khí. - NMNĐII: Giống NMNĐI. 1.2. Phụ tải a, Sơ đồ địa lý b, Bảng số liệu phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 Pmax 20 15 35 48 56 25 38 22 Pmin 14 10.5 24.5 33.6 39.2 17.5 26.6 15.4 Cos 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 -1- 15 + j9,3 48 + j29,76 1 20 + j12,4 5 1 k m I(NĐ I) 6 7 , 1 k m 4 1 , 2 3 k m 4 8 2 22 + j13,64 35 + j11,55 56 + j34,72 70km 6 7 , 1 k m 3 25 + j8,25 6 5 6 7 , 1 k m 6 7 , 1 k m 5 1 k m 38 + j13,64 3 6 , 1 k m II(NĐ II) 7 Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Qmax 12.39 9.296 21.69 29.75 34.71 15.49 23.55 13.63 Qmin 8.676 6.507 15.18 20.82 24.29 10.85 16.49 9.544 Loại phụ tải I I I I I III I III Y/c ĐCĐA KT KT KT KT KT T T T Điện áp thứ cấp 10 10 10 10 10 10 10 10 Tổng số có 8 phụ tải, trong đó phụ tải 6, 8 là phụ tải loại III, còn lại là phụ tải loại I. Phụ tải 1, 2, 3, 4, 5, 7. Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng, phụ tải 1, 2, 3, 4, 5, còn Phụ tải 6, 7, 8 yêu cầu điều chỉnh điện áp thờng. Tổng công suất yêu cầu ở chế độ phụ tải cực đại là 259 (MW). Chế độ cực tiểu: Pmin = 75%Pmax = 181,3 (MW) Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4400 giờ. chơng 2 Cân bằng công suất - Định phơng thức vận hành trong hệ thống điện Trong sản xuất, tiêu thụ điện năng, tổng điện năng phát ra phải đúng bằng l- ợng điện năng mà phụ tải yêu cầu, tức là điện năng tại mọi thời điểm phải đảm bảo sự cân bằng. Cân bằng công suất trong hệ thống trớc hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện năng trong hệ thống có cân bằng hay không. Trong các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sự cố, dựa trên sự cân bằng khu vực, đặc điểm và khả năng cung cấp của từng nhà máy điện. 2.I. Cân bằng công suất tác dụng -2- Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Cân bằng công suất tác dụng rất cần thiết để giữ đợc tần số bình thờng. Nó có nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra phải bằng tổng công suất tác dụng yêu cầu: P f = P yc . Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống đợc biểu diễn bằng biểu thức: +++= dttdptF PPPPm.P max md (1) Trong đó: P f : Tổng công suất tác dụng phát ra do máy phát điện của các nhà máy điện trong hệ thống. P f = 4ì50 + 4ì50 = 400 (MW) max pt P : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ. max pt P = 259 (MW) P mđ : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và máy biến áp, trong tính toán sơ bộ, lấy: P mđ =10%P pt = 25,9 (MW) P td : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện. P td = %(P pt + P mđ ) = 10%(259 + 25,9) = 28,49 (MW) m : Hệ số đồng thời (m = 1) P dt : Tổng công suất dự trữ Từ (1) P dt = P f - (m.P pt + P mđ + P td ) = 400 - (1.259 + 25,9 + 28,49) = 86,61 (MW) > P max =50 MW (công suất một tổ máy lớn nhất). Vậy hệ thống điện có sự cân bằng công suất tác dụng. 2.2. Cân bằng công suất phản kháng Để giữ đợc điện áp bình thờng cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện áp giảm. Ngợc lại, sự thay đổi điện áp có ảnh hởng tới sự thay đổi tần số. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống đợc biểu diễn bằng biểu thức: ++++=+ dtctdLbaptBF QQQQQQm.QQ max (2) Trong đó : Q F : Tổng công suất phản kháng phát ra bởi các nhà máy điện. Q F = P F .tg P F = 400 MW cos = 0,8 tg = 0,75 Q F = 400.0,75 = 300 (MVAr) -3- Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Q B : Tổng công suất bù m : Hệ số đồng thời (m = 1) max pt Q : Tổng phụ tải phản kháng cực đại của mạng. max pt Q =P pt .tg = 259.0,75 = 194,25 (MVAr) Q ba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp. Q ba = 15%.Q pt = 29,13 (MVAr) Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đoạn đờng dây của mạng điện. Q C : Tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây cao áp sinh ra. Trong tính toán sơ bộ, coi Q L = Q C Q L - Q C = 0. Q td : Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy trong hệ thống. === (MVAr) 19,9427,45.0,75.tgPQ tdtdtd Q dt : Công suất phản kháng dự trữ của hệ thống Q dt = P dt .tg = 86,61.0,75 = 64,95 (MVAr) Từ (2) Q B = m. Q pt +Q ba +(Q L - Q C ) +Q dt + Q dt - Q pt = 1. 160.58 + 24,08 + 21,36 + 64,95 - 300 = -29.03 (MVAr) < 0 Vậy hệ thống điện có sự cân bằng công suất phản kháng. Không phải bù sơ bộ. 2.3.Định phơng thức vận hành 2.3.1. Khi phụ tải cực đại Tổng công suất yêu cầu của hệ thống (cha kể đến dự trữ) là: P yc = P pt + P mđ + P td -4- Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C = 259 + 25,9 + 28,49 = 313.39 (MW) Biết nhà máy vận hành kinh tế trong khoảng (85ữ95)% công suất định mức. Cho nhà máy I phát 85%P FđmI Công suất Nhà máy 1 phát lên lới là: (MW) 153 17 - 170 10%P85%PPPP IIIII vhdmtdvhf == == Nh vậy, Nhà máy II sẽ phải đảm nhận khoảng: (MW) 160,39 153 - 313,39 PPP III fycf === II f P chiếm 85,9% của II m P d . 2.3.2. Khi phụ tải cực tiểu (MW) 181.3P75%P maxmin ptpt == ở chế độ min, tổng công suất yêu cầu của phụ tải là: (MW) 220,96 21,36 18,13 181,3 PPPP minminminmin tdmdptyc =++= ++= Để vận hành kinh tế, tăng độ ổn định cho toàn hệ thống, ta cho hai nhà máy cùng vận hành song song. Nhà máy 1 cho 4 tổ máy vận hành đồng thời với 75% công suất định mức: (MW) 135 15 - 150 10%.150 - 75%.200 10%P-75%P PPP minminminmin vhImItdIvhIfI === == d Nh vậy, Nhà máy 2 sẽ phải đảm nhận khoảng: (MW) 85,96 135 - ,96220 PPP minminmin fIyfII === c P fII chiếm 49,6% của P đmII . 2.3.3. Khi sự cố Khi sự cố một tổ máy NMI hoặc NMII thì các tổ máy còn lại đợc huy động phát hết công suất để đáp ứng nhu cầu phụ tải của hệ thống. -5- Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Bảng tổng kết phơng thức vận hành của hệ thống Phụ tải Nhà Máy Max Min P f (MW) Số tổ máy làm việc P f (MW) Số tổ máy làm việc 1. 85%.200 4ì50 75%.200 4ì50 2. 160,39 4ì50 85,96 4ì50 Chơng IIi Các phơng án nối dây cho mạng điện - so sánh các ph- ơng án đề ra về mặt kỹ thuật 3.1. Thành lập các phơng án nối dây của mạng điện. Công việc lựa chọn và thành lập các phơng án nối là công việc khởi đầu của công tác thiết kế đờng dây tải điện, nó có ảnh hởng quyết định tới việc thi công, quản lý vận hành cũng nh về mặt kinh tế kỹ thuật. Việc tìm ra phơng án nối dây hợp lí về kinh tế, kỹ thuật do nhiều yếu tố quyết định nh : - Phụ tải lớn hay nhỏ. - Số lợng phụ tải nhiều hay ít. - Vị trí phân bố của phụ tải. - Mức độ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện của phụ tải. - Đặc điểm và khả năng cung cấp điện của các nhà máy điện Theo số liệu phụ tải của mạng điện, ta thấy các phụ tải có phụ tải loại một và phụ tải loại ba. Phụ tải loại một yêu cầu cung cấp điện liên tục, các đờng dây đợc thiết kế sao cho nếu một thiết bị nào đó bị hỏng hoặc sửa chữa, phải ngừng công tác thì phụ tải vẫn phải đợc cung cấp điện bình thờng. Bởi vậy các phụ tải sẽ đợc cấp điện từ hai nguồn hoặc trên hai đờng dây. Phụ tải loại ba yêu cầu cung cấp điện không cần liên tục, các phụ tải loại này có thể đợc cung cấp từ 1 nguồn cấp hoặc thanh góp điện áp của phụ tải loại một, đờng dây đơn. Sau đây là các phơng án đề xuất. -6- §å ¸n thiÕt kÕ tèt nghiÖp nguyÔn v¨n th¸i Líp h7C Ph¬ng ¸n i Ph¬ng ¸n ii Ph¬ng ¸n iii -7- 20 + j12,4 15 + j9,3 2 22 + j13,64 5 1 k m 1 6 7 , 1 k m 6 7 , 1 k m 3 35 + j11,55 8 56 + j34,72 64 70km 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 48 + j29,76 5 5 1 k m 25 + j8,25 6 7 , 1 k m 7 3 6 , 1 k m II(N§ II) 38 + j13,64 6 7 , 1 k m 6 7 , 1 k m 56 + j34,72 81 20 + j12,4 15 + j9,3 2 22 + j13,64 5 1 k m 35 + j11,55 3 6 7 , 1 k m 6 7 , 1 k m 25 + j8,25 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 70km 5 48 + j29,76 4 6 3 6 , 1 k m 38 + j13,64 5 1 k m II(N§ II) 7 31,6 km 6 7 , 1 k m 22 + j13,64 56 + j34,72 6 7 , 1 k m 1 20 + j12,4 15 + j9,3 2 5 1 k m 35 + j11,55 3 25 + j8,25 I(N§ I) 4 1 , 2 3 k m 70km 5 48 + j29,76 4 6 8 6 7 , 1 k m 38 + j13,64 3 6 , 1 k m 5 1 k m II(N§ II) 7 50km §å ¸n thiÕt kÕ tèt nghiÖp nguyÔn v¨n th¸i Líp h7C Ph¬ng ¸n iV Ph¬ng ¸n V -8- 6 7 , 1 k m 56 + j34,72 81 20 + j12,4 15 + j9,3 2 22 + j13,64 5 1 k m 6 7 , 1 k m 35 + j11,55 3 6 7 , 1 k m 6 7 , 1 k m 25 + j8,25 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 70km 5 48 + j29,76 4 6 3 6 , 1 k m 38 + j13,64 5 1 k m II(N§ II) 7 31,6 km 6 7 , 1 k m 56 + j34,72 81 20 + j12,4 15 + j9,3 2 22 + j13,64 5 1 k m 6 7 , 1 k m 35 + j11,55 3 6 7 , 1 k m 25 + j8,25 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 70km 5 48 + j29,76 4 6 3 6 , 1 k m 38 + j13,64 5 1 k m II(N§ II) 7 70km §å ¸n thiÕt kÕ tèt nghiÖp nguyÔn v¨n th¸i Líp h7C Ph¬ng ¸n VI Ph¬ng ¸n VII Ph¬ng ¸n VIII -9- 56 + j34,72 6 7 , 1 k m 15 + j9,3 1 20 + j12,4 5 1 k m 8 2 22 + j13,64 35 + j11,55 3 6 7 , 1 k m 48 + j29,76 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 4 38 + j13,64 3 6 , 1 k m 25 + j8,25 5 1 k m 70km 5 II(N§ II) 6 70km 7 31,6 km 56 + j34,72 1 15 + j9,3 20 + j12,4 2 6 7 , 1 k m 5 1 k m 8 22 + j13,64 35 + j11,55 3 6 7 , 1 k m 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 48 + j29,76 4 38 + j13,64 3 6 , 1 k m 25 + j8,25 6 7 , 1 k m II(N§ II) 5 1 k m 70km 5 6 7 70,7 km 31,6 km 56 + j34,72 8 22 + j13,64 35 + j11,55 3 6 7 , 1 k m 25 + j8,25 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 70km 5 48 + j29,76 4 6 3 6 , 1 k m 5 1 k m II(N§ II) 7 70,7 km 36 km 6 7 , 1 k m 20 + j12,4 1 15 + j9,3 2 31,6 km 5 1 k m 38 + j13,64 §å ¸n thiÕt kÕ tèt nghiÖp nguyÔn v¨n th¸i Líp h7C Ph¬ng ¸n IX Ph¬ng ¸n X -10- 6 7 , 1 k m 56 + j34,72 35 + j11,55 1 15 + j9,320 + j12,4 2 5 1 k m 3 8 22 + j13,64 6 7 , 1 k m 25 + j8,25 4 1 , 2 3 k m I(N§ I) 70km 48 + j29,76 4 6 3 6 , 1 k m 38 + j13,64 5 1 k m 5 II(N§ II) 7 70km 50km 5 I(N§ I) 35 + j11,55 56 + j34,72 6 7 , 1 k m 2 15 + j9,320 + j12,4 31,6 km 1 5 1 k m 3 36 km 22 + j13,64 8 70,7 km 4 1 , 2 3 k m 70km 48 + j29,76 25 + j8,25 4 6 38 + j13,64 3 6 , 1 k m 5 1 k m II(N§ II) 7 70km [...]... j12,39 MVA SI-2 = Spt2 = 15 + j9,3 MVA SI-3 = Spt3 = 35 + j21,69 MVA SI-4 = Spt4 = 48 + j 29,75 MVA SI-6 = Spt6 = 25 + j 15,49 MVA SII-7 = Spt7 = 38 + j23,55 MVA SII-8 = Spt8 = 22 + j13,63 MVA SI-5 = SfI - ( Spt1 + Spt2 + Spt3+ Spt4) = (153+j114,75) - [(20+j12,39)+(15+j9,3)+(35+j21,69)+(48+j 29,75)] SI-5 = 35 + j 21.69 MVA SNĐII-5 = Spt3-SI-3 = (56 + j34,72) - (35 + j 21,69) = 21 + j13,03 MVA -Chọn... nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Dòng điện làm việc lớn nhất đợc tính theo biểu thức: I lv max = S max n 3 U = 2 Pmax + Q 2 max 10 3 n 3 U Trong đó: Smax- công suất chạy trên đờng dây ở chế độ phụ tải max(MVA) n- số mạch trên một đờng dây Uđm-điện áp định mức của mạng(110KV) Tổn thất điện áp trên các lộ đợc xác định theo biểu thức: U% = P.R + Q.X 100 n.U 2 m đ Với: P,Q- công suất tác dụng và phản kháng... [(20+j12,39)+(15+j9,3)+(35+j21,69)+(48+j 29,75)] SI-5 = 35 + j 21.69 MVA SNĐII-5 = Spt3-SI-3 = (56 + j34,72) - (35 + j 21,69) = 21 + j13,03 MVA -Chọn tiết diện dây dẫn + Đoạn I-1: (n = 2) SI-1 = Spt1 = 20 + j12,39 MVA - Dòng qua đoạn I-1: I I-1 = S I1 = (20 2 + 12,40 2 ).10 3 = 61,83 (A) 2 3.110 2 3.110 I I1 61,83 2 FI-1 = j = 1,1 = 56,21 (mm ) kt 2 Chọn tiết diện tiêu chuẩn: FtcI1 = 70 mm ; Icp = 265 A + Đoạn... = 1 3.110 1 3.110 I 136,02 = I8 = = 123,66 (mm 2 ) jkt 1,1 = 136,02 (A) 2 Chọn tiết diện tiêu chuẩn: FtcII8 = 150 mm ; Icp = 445 A Đoạn ĐD I-1 Bảng chọn tiết diện dây dẫn P Q Ii Fij Ftc Số lộ (MW) (MVAr) (A) (mm2) (mm2) 2 20 12,40 61,83 56,21 AC-70 I-2 2 15 I-3 2 35 I-4 2 II-6 9,30 46,37 Icp (A) 256 42,16 AC-70 256 21,70 108,20 98,36 AC-120 380 48 29,76 148,39 134,90 AC-150 445 1 25 15,50 154,57 140,52... II-7 2 AC-120 380 117,48 II-8 1 AC-150 445 136,02 I-5 2 AC-120 380 108,19 234,95 216,37 II-5 2 AC-70 256 64,93 129,87 - Tính tổn thất điện áp Bảng thông số các đoạn đờng dây Đoạn Số P ĐD lộ (MW) Q (MVAr) Ftc l (mm2) (km) ro R xo X (/km) () (/km) () I-1 2 20 12,40 70 51,00 0,46 23,46 0,44 22,44 I-2 2 15 9,30 70 63,00 0,46 28,98 0,44 27,72 I-3 2 35 21,70 120 72,00 0,27 19,44 0,42 30,24 I-4 2 48 29,76... Tốn thất điện áp khi sự cố là: 11,05% Các dây dẫn đã chọn thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật 3.3.2 Phơng án 2: Tính toán tơng tự nh phơng án 1 có: Bảng chọn tiết diện dây dẫn Đoạn P Q Ii Fij Ftc Số lộ (MW) (MVAr) 2 ĐD (A) (mm ) (mm2) I-1 2 35 21,70 108,20 98,36 AC-120 Icp (A) 380 1-2 2 15 9,30 46,37 42,16 AC-70 256 I-3 2 35 21,70 108,20 98,36 AC-120 380 I-4 2 48 29,76 148,39 134,90 AC-150 445 -26- Đồ án thiết... II-7 2 AC-120 380 117,48 II-8 1 AC-150 445 136,02 I-5 2 AC-120 380 108,19 216,37 II-5 2 AC-70 256 64,93 129,87 234,95 - Tính tổn thất điện áp Bảng thông số các đoạn đờng dây Đoạn Số P ĐD lộ (MW) Q (MVAr) Ftc (mm2) l (km) ro R xo X (/km) () (/km) () I-1 2 35 21,70 120 51,00 0,27 13,77 0,42 21,42 1-2 2 15 9,30 70 31,60 0,46 14,54 0,44 13,90 I-3 2 35 21,70 120 72,00 0,27 19,44 0,42 30,24 I-4 2 48 29,76... Tốn thất điện áp khi sự cố là: 12,49% Các dây dẫn đã chọn thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật 3.3.3 Phơng án 3 Tính toán tơng tự nh phơng án 1 có: Bảng chọn tiết diện dây dẫn Đoạn P Q Ii Fij Ftc Số lộ (MW) (MVAr) ĐD (A) (mm2) (mm2) I-1 2 20 12,40 61,83 56,21 AC-70 3-2 2 15 9,30 46,37 -28- 42,16 AC-70 Icp (A) 256 256 Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C I-3 2 50 31,00 154,57 140,52 AC-150 445 I-4... AC-120 380 108,19 216,37 II-5 2 AC-70 256 64,93 129,87 -29- 234,95 Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C - Tính tổn thất điện áp Bảng thông số các đoạn đờng dây Đoạn Số P ĐD lộ (MW) Q (MVAr) Ftc l (mm2) (km) ro R xo X (/km) () (/km) () I-1 2 20 12,40 70 51,00 0,46 23,46 0,44 22,44 3-2 2 15 9,30 70 50,00 0,46 23,00 0,44 22,00 I-3 2 50 31,00 150 72,00 0,21 15,12 0,42 30,24 I-4 2 48 29,76... % Tốn thất điện áp khi sự cố là: 16,27% Các dây dẫn đã chọn thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật 3.3.4 Phơng án 9 Tính toán tơng tự nh phơng án 1 có: Bảng chọn tiết diện dây dẫn Đoạn P Q Ii Fij Số lộ (MW) (MVAr) ĐD (A) (mm2) I-1 2 20 12,40 61,83 56,21 Ftc (mm2) AC-70 Icp (A) 256 3-2 2 15 9,30 46,37 42,16 AC-70 256 I-3 2 50 31,00 154,57 140,52 AC-150 445 I-4 2 48 29,76 148,39 134,90 AC-150 445 7-6 1 25 15,50 . max pt Q =P pt .tg = 259.0,75 = 194,25 (MVAr) Q ba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp. Q ba = 15%.Q pt = 29,13 (MVAr) Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng. nhà máy trong hệ thống. === (MVAr) 19,9427,45.0,75.tgPQ tdtdtd Q dt : Công suất phản kháng dự trữ của hệ thống Q dt = P dt .tg = 86,61.0,75 = 64,95 (MVAr) Từ (2) Q B = m. Q pt +Q ba . các nhà máy điện. Q F = P F .tg P F = 400 MW cos = 0,8 tg = 0,75 Q F = 400.0,75 = 300 (MVAr) -3- Đồ án thiết kế tốt nghiệp nguyễn văn thái Lớp h7C Q B : Tổng công suất bù m : Hệ số đồng