CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Mục tiêu của thiết kế hệ thống lưới điện (LĐ) là phân tích, nghiên cứu các giải pháp cung cấp điện cho phụ tải (PT) đạt chất lượng điện năng cao nhất với chi phí thấp nhất. Thiết kế LĐ phụ thuộc vào vị trí, đặc điểm của NĐ và phụ tải, vì vậy để đưa ra phương án tối ưu nhất ta cần phân tích nguồn và phụ tải.1: Nguồn điện : Đề tài này xét nguồn điện (NĐ) từ thanh góp hệ thống 110 kV của nhà máy điện (NMĐ) có công suất vô cùng lớn, hệ số cosφ = 0. Sơ đồ phân bố phụ tải và nguồn điện : (4) (2) 40 km (3) 40 56,569 km 50 km km (5) (6) 60 km 70 km km k km 30 km (7) m km (1) 5 Phạm Ngọc Trường –Đ5H2 1.Phụ tải: Hệ thống LĐ gồm 3 loại phụ tải (I, II, III); Đề tài đang xét gồm 2 loại phụ tải là: Phụ tải loại I ( phụ tải số 1; 2; 3; 4; 6; 7) và phụ tải loại III( phụ tải số 5). Phụ tải loại I: Là loại phụ tải quan trọng nhất, cần được cung cấp điện liên tục, nếu mất điện sẽ gây ra hậu quả vô cùng nghiêm trọng về: con người (PT là các hầm mỏ, bệnh viện…); sản xuất kinh doanh (PT là các nhà máy luyện kim, lò cao…); và có thể gây mất trật tự an ninh, chính trị (PT là các đại sứ quán, công trình văn hóa công cộng…).
Vì vậy PT loại I yêu cầu độ tin cậy cao nhất, liên tục nên phải có nguồn dự phòng và đường dây cung cấp điện cho phụ tải loại I là dây kép hoặc mạch vòng. Phụ tải loại III: Là phụ tải có thể mất điện mà không gây hậu quả nghiêm trọng (PT là các công trình dân dụng, công trình phúc lợi, khu dân cư…), loại phụ tải này được cấp điện bằng dây đơn, có thể ngắt điện để bảo dưỡng, xử lý sự cố. Bảng số liệu phụ tải: Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau: Qmax Pmax .tg Smax Pmax jQmax 2 2 Smax Pmax Qmax Pmin =0,85pmax Với Cosφđm= 0.92; Uđm=22 kV áp dụng cho tất cả 7 phụ tải Bảng 1. Phân số công suất phụ tải: PT Loại Pmaxi Qmaxi Smaxi Pmini Qmini Smini Tmax Y/c đc (n) (MVA) (MVAR) (MVA) (MVA) (MVAR) (MVA) (h) điện áp 1 I 20 8.5761 4000 KT 6 Phạm Ngọc Trường –Đ5H2 7 I 50 21.1957 4000 KT TỔNG 245 104.3044 CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 2.
Đề xuất phương án nối dây : Yêu cầu chủ yếu của thiết kế mạng lưới điện là đảm bảo cung cấp điện liên tục( độ tin cậy cao); an toàn và đảm bảo yếu tố kinh tế. Dựa vào số liệu đã có, ta tính toán các phương án nối dây để có phương án tối ưu nhất. Đối với phụ tải loại I rất quan trọng, cần được cung cấp điện liên tục như đã phân tích ở phần 1.2, vì vậy cần sử dụng phương án nối dây 2 mạch hoặc mạch vòng, đảm bảo nguồn dự phòng khi sự cố. Đối với phụ tải loại III với mức độ quan trọng thấp hơn nên sử dụng phương án nối dây một mạch.
Từ sơ đồ phân bố phụ tải đã có, ta xét 3 phương án với kiểu nối dây khác nhau. Phương án nối dây tối ưu cần đảm bảo: Đảm bảo chất lượng điện năng (điện áp, tần số, độ tin cậy). Đảm bảo tính kinh tế, phát triển của mạng điện trong tương lai Đáp ứng đủ các chỉ tiêu an toàn kỹ thuật điện cho người, thiết bị. Đảm bảo thi công khả thi, vận hành linh hoạt & bảo dưỡng dễ dàng.
Phương án nối dây I : Sơ đồ hình tia (sđht) Sơ đồ nối dây hình tia là sơ đồ nối dây nguồn điện cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải Ưu điểm: sơ đồ nối dây bố trí thiết bị đơn giản, độc lập nên khi xảy ra sự cố 1 đường dây sẽ không ảnh hưởng đến đường dây khác, tổn thất nhỏ hơn, độ tin cậy cao sơ đồ liên thông. Các đường dây đến phụ tải độc lập nên khi 1 phụ tải xuất hiện dao động lớn cũng không ảnh hưởng đến các phụ tải trên các đường dây độc lập khác. Có thể sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền; thiết bị bảo vệ rơle đơn giản. 7 Phạm Ngọc Trường –Đ5H2 Nhược điểm: khảo sát, thiết kế, thi công tốn kém nhiều chi phí và thời gian.Do cần đường dây đi riêng nên chi phí đường dây, thiết bị thường cao hơn các phương án nối dây khác.
Chi phí hành lang tuyến nhiều.Thực tế vì dùng thiết bị riêng cho mỗi đường dây, nên khi 1 đường dây non tải, không thể tận dụng được hết khả năng tải, gây lãng phí điện năng. Phạm vi áp dụng : Với mọi cấp điện áp, mọi loại phụ tải Phương án nối dây II: Sơ đồ nối dây liên thông Sơ đồ nối dây liên thông là sơ đồ trong đó có phụ tải được cung cấp điện từ 1 đường dây nối trực tiếp với nguồn Ưu điểm: vốn đầu tư giảm do tổng chiều dài đường dây ngắn hơn sơ đồ đấu dây hình tia. Việc khảo sát thực tế & thiết kế giảm chi phí và thời gian hơn sđht Giảm chi phí hành lang tuyến, và sử dụng ít thiết bị hơn sđht Nhược điểm: cần có thêm trạm trung gian ; thiết bị sử dụng đòi hỏi bảo vệ rơle , thiết bị tự động hoá phức tạp hơn. Độ tin cậy cung cấp diện thấp hơn so với sơ đồ hình tia.
Phạm vi áp dụng: phụ tải nông thôn, đô thị. Phương án nối dây III: Sơ đồ nối dây mạng kín Sơ đồ nối dây mạng kín là sơ đồ mà trong đó điện năng truyền đến phụ tải ít nhất từ 2 phía Ưu điểm: Mỗi phụ tải nhận được cung cấp điện từ ít nhất 2 nguồn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải. Mức kinh tế về vận hành cao, giảm thiểu tổn thất công suất tác dụng mạch hở. Thường có vốn đầu tư thấp hơn sơ đồ nối dây hình tia với cùng mức dự trữ như nhau.
Tính linh hoạt cao, thích ứng tốt và đáp ứng kịp thời trạng thái các trạng thái làm việc khác nhau.Khi có sự cố làm 1 phụ tải thay đổi đột biến thì các phụ tải khác ít biến thiên. Nhược điểm: Vận hành mạng điện khá phức tạp Cần sử dụng bảo vệ rơle và tự động hóa, đóng cắt mạng điện phức tạp (cần nguồn dự phòng). 8 Phạm Ngọc Trường –Đ5H2 Để so sánh các phương án về mặt kĩ thuật, ta phải xét tới các nội dung sau: Chọn lựa cấp điện áp định mức của hệ thống Chọn lựa tiết diện dây dẫn Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố 2.Chọn điện áp định mức: Điện áp định mức ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật của mạng điện ( vốn đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành…).Vì vậy lựa chọn điện áp là rất quan trọng trong thiết kế mạng lưới điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau và sơ đồ mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp đinh mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện. Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau: Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất Có thể tính toán được công thức điện áp định mức theo công thức thực nghiệm still sau: Ui=4,34 (kV) [2.2] Trong đó: Pi : công suất truyền trên đoạn đường đường dây thứ i (MW) Li : chiều dài đoạn đường dây thứ i (km) n :là số lộ của đường dây thứ i Nếu U = 60160 (kV) thì ta sẽ chọn cấp điện áp của hệ thống là Udm=110kV 2. Phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn: Tại sao l ại chon day d ẫn theo Jkt ? 9 Phạm Ngọc Trường –Đ5H2 Mạng điện mà ta đang xét là mạng điện khu vực, do đó người ta thường lựa chọn tiết diên dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện ( J kt ).
fkt ảnh hưởng r ất nhi ều đến v ốn đầu tư xây dựng đường dây và chi phí v ận hành c ủa đường dây. tăng tiết di ện d ẫn đến tăng chi phí xây d ựng và v ận hành đường dây nhưng lại giúp gi ảm t ổ n th ất điện năng và chi phí về t ổ n th ất điện năng. vì vậy, ph ải ch ọ n ti ết diện dây d ẫn như thế nào để hàm chi phí tính toán nh ỏ nh ất. tuy nhiên, thực tế giải hàm chi phí tìm ra fkt khá phức tạp nên người ta dùng gi ải pháp đơn giản hơn là chọ n ti ết di ện dây d ẫ n theo mật độ dòng điện kinh t ế jkt (a/mm2).
jkt phụ thuộc chủ yếu vào 3 yếu tố chính: vật liệu chế tạo dây d ẫn, th ời gian s ử d ụ ng phụ t ải lớn nh ất, ki ểu dây d ẫn.Xác định dòng điện lớn nhất trên đoạn đường dây thứ i (Imaxi) theo công thức: S max i Imaxi = 103 (A) [2.U dm o n là số mạch của đường dây.(n = 1,2) o Si là dòng công suất của đường dây thứ i và được tính như sau: Smaxi = Pi 2 Qi 2 (MVA) (số liệu ở bảng 1.2) Công thức tính tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện là: I max i Fkti (mm2) [2.2] J kt Với mạng điện ta đang xét sử dụng dây AC và thời gian sử dụng công suất cực đại là Tmax = 4000h- 4800h nên ta có Jkt = 1,1 [A/mm2]. Khi xác định được tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây, ta tiến hành so sánh với tiết diện tiêu chuẩn để chọn ra tiêu chuẩn gần nhất. 10 Phạm Ngọc Trường –Đ5H2 Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang và điều kiện phát nóng của dây dẫn: Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang của dây dẫn có: F ≥ 70 mm2; (Đối với đường dây 110 kV thì dây dẫn có tiết diện tối thiểu bắt buộc phải dùng là AC-70 để giảm tổn thất vầng quang ).
