Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải 4 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP CHO LƯỚI ĐIỆN 2.1 Cân bằng công suất.1Cân bằng công suất tác dụng. Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là truyền tải một cách tức thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ giữa quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ.
P N = P yc ⇔ P HT + P NĐ = m ∑ P max + ∑ ∆ P + P td + P dt Trong đó: P N - Công suất tác dụng của các nguồn phát; P yc - Công suất tác dụng yêu cầu của hộ tiêu thụ; P HT - Công suất tác dụng lấy từ hệ thông; P NĐ - Tổng công suất đặt nhà máy nhiệt điện; ∑ Pmax - Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại; ∑ Pmax= P1+ P2 + P3 + P 4 + P5 = 191 m - Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại( m=1) 4 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết ∑ ∆ P - Tổng công suất tổn thất trong mạng điện, khi tinh toan sơ bộ ta có thể lấy: ∑ ∆ P = 5 % ∑ P max = 9.55 P td – Công suất tự dùng của các nhà máy P dt - Công suất dự trữ của hệ thống < Pdt =0 > Vậy ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của hệ thống là : PHT=Py/c=∑Pmax + ∑∆P = 200.2 Cân bằng công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng: Qyc= m.∑Qptmaxi + ∑∆Qb + ∑∆QL – Qc + Qdt + Qtd Trong đó : - Qy/c : Tổng công suất phản kháng yêu cầu của cả hệ thống -∑QPTmax : Tổng công suất phản kháng của phụ tải -∑∆Qb : Tổng công suất tổn thất trong TBA: ∑∆Qb= 15%.∑QPTmax -∑∆QL : Tổng công suất phản kháng tổn thất trên đường dây - Qc : Tổng công suất phản kháng do tụ điện đặt trên đường dây sinh ra < giả thiết ∑∆QL=Qc> - m : Hệ số đồng thời ,ở đây lấy m=1 - Qtd : Công suất tự dùng của nhà máy < xem như Qtd =0 > - QHT =PHT.88(MVAr) - Vậy ta có tổng công suất yêu cầu của hệ thống là Qy/c= m.39(MVAr) So sánh công suất phản kháng của nguồn QHT>Qy/c công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống nên ta không cần bù sơ bộ. 5 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHI TIẾT KỸ THUẬT 3.1 Các phương án đi dây. Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế.
Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra phương án nối dây hợp lý nhất trong các phương án vạch ra, đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật. Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng điện năng cao. 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 điện loại 1, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động.
Vì vậy để cung cấp cho các hộ tiêu thụ loại 1 có thể sử dụng đường dây kép hoặc mạch vòng. Đối với hộ tiêu thụ loại 3, nói chung cho phép cung cấp điện bằng đường dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sửa chữa các đường dây trên không rất ngắn. Một phương án nối dây hợp lý phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm bảo cung cấp điện liên tục. + Đảm bảo chất lượng điện.
+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. + Đảm bảo thuận lợi cho thi công, vận hành và phải có tính linh hoạt cao. + Đảm bảo tính kinh tế. + Đảm bảo tính phát triển của mạng điện trong tương lai.
*Khi dự kiến các phương án nối dây dựa trên các ưu khuyết điểm của một số sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng: 6 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết Mạng điện hình tia - Ưu điểm + Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ rơle đơn giản. + Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có. - Nhược điểm + Độ tin cậy cung cấp điện thấp. Mạng điện liên thông - Ưu điểm + Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.
- Nhược điểm + Cần có thêm trạm trung gian +Thiết bị bố trí đòi hỏi phải bảo vệ bằng rơ le. Thiết bị cắt tự động khi gặp sự cố cũng phức tạp hơn. Mạng điện mạch vòng - Ưu điểm + Độ tin cậy cung cấp điện cao. + Khả năng vận hạnh lưới linh hoạt - Nhược điểm + Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn.
+ Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn. Về cơ bản trong đồ án này đề xuất ra 3 phương án nối, đi dây : 7 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết Hình 1: Sơ đồ vị trí nguồn điện và các phụ tải Phương án 1 8 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết Hình 2: Sơ đồ đi dây phương án 1 Phương án 2: Hình 3: Sơ đồ đi dây phương án 2 Ph ương án 3: 9 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết Hình 4: Sơ đồ đi dây phương án 3 Các định hướng kĩ thuật cơ bản Do khoảng cách giữa các nguồn cung cấp điện và các phụ tải, hoặc giữa các phụ tải với nhau tương đối xa nên ta sẽ dùng đường dây trên không để cung cấp điện cho các phụ tải. Và để đảm bảo về độ bền cơ cũng như khả năng dẫn điện ta sử dụng loại dây AC để truyền tải, còn cột thì sử dụng loại cột thép. Đối với những phụ tải loại I có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện ở mức cao nhất phải được cung cấp điện từ một mạch vòng kín hoặc đường dây kép song song.
Đối với hộ tiêu thụ loại 3, nói chung cho phép cung cấp điện bằng đường dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sửa chữa các đường dây trên không rất ngắn. Khi chọn máy biến áp cho các trạm hạ áp của các hộ phụ tải thì đối với các phụ tải loại I ta sẽ sử dụng hai máy biến áp vận hành song song 10 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của từng phương án cần giải quyết. Để đảm bảo các yếu tố an toàn và đáp ứng các yêu cầu về chất lượng điện năng truyền tải ta cần giải quyết các vấn đề cơ bản sau: Chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện: - Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này. - Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn điện đến phụ tải.
- Khi điện áp càng cao thì tổn thất công suất càng bé, sử dụng ít kim loại màu (I nhỏ). Nhưng điện áp càng tang cao thì chi phí xây dựng mạng điệncàng lớn và giá thành thiết bị càng tăng. Vì vậy phải chọn điện áp định mức như thế nào cho phù hợp về kinh tế kỹ thuật. Để lựa chọn điện áp định mức theo công thức kinh nghiệm sau: √ U=4,34.2 Tính các chi tiết kỹ thuật từng phương án 3.1 Phương án 1: 11 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết a, Lựa 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). Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là: I F kt = max J kt Trong đó : Imax : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A; Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2 Với dây AC và Tmax = 5477h, ta tra bảng có được : Jkt = 1A/mm2 Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức : 12 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết S max I= 3 (A) n * U dm √ 3 max Trong đó : n: số mạch của đường dây Uđm : điện áp định mức của mạng điện,kv Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại,MVA Đối với các đường dây trên không , để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F≥70 mm2 Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương án 1 * Đoạn HT-1: * S 1 = 33+j15.26 mm2 2 √ 3 * 110 1 Ta chọn Ftc = 120 mm2 => 2xAC-120 * Tính toán tương tự đối với các đoạn đường dây còn lại ta có bảng số liệu sau: Đoạn Chiều dài Kiểu Icp * S r0 R(Ω) x0 X(Ω) b0 đường (km) dây dẫn (A) (MVA) (Ω/km) (Ω/km) (10-6/Ωkm) dây HT-1 55.16 13 Chương 3: Phương án đi dây và tính chi tiết Bảng 3. 1: Thông số chi tiết đường dây phương án 1 b) Kiểm tra điều kiện phát nóng trong trường hợp sự cố: Ở điều kiện làm việc bình thường, dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức Sự cố nguy hiểm nhất là đứt một đoạn đưòng dây, khi đó dòng điện sự cố sẽ gấp đôi giá trị của dòng điện trong chế độ vận hành bình thường. Isc = 2 Ilvmax Tiết diện đã chọn sẽ thoả mãn nếu dòng điến sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho phép Isc ≤ Icp Trong đó : Isc : Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố nặng nề nhất.
Icp: Dòng điện cho phép ứng với kiểu dây dẫn đã chọn.