CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI **************** 1.1 Nguồn điện Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải: 3 2 HT 5 1 10km 4 10km - Nguồn điện là hệ thống có đặc điểm: + Công suất vô cùng lớn + Hệ công suất là 0,85 1.2 Phụ tải + Số phụ tải: 5 phụ tải. + Số phụ tải loại II: 03 phụ tải. + Số phụ tải loại III: 02 phụ tải Phụ tải Khoảng cách (km) 1 44,72 2 36,05 3 60 4 31,62 5 50 Bảng 1.1: Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải 1 *Phụ tải loại II là những hộ tiêu thụ điện mà khi cung cấp điện bị giãn đoạn sẽ gây tổn thất lớn về kinh tế, gián đoạn các quá trình công nghệ phức tạp,trong đa số trường hợp người ta cũng thường dự kiến cung cấp bằng hai đường dây riêng biệt hoặc bằng đường dây hai mạch.Khi xét đến thời gian sửa chữa sự cố ngắn các đường dây trên không,người ta cho phép cung cấp điện cho các phụ tải loại II bằng đường dây trên không một mạch *Phụ tải loại III là phụ tải ít quan trọng để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần sử dụng đường dây đơn. + Hệ số công suất cosφ = 0,85.
+ Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max của toàn bộ phụ tải là 3000 (h). + Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp là 22 kV. -Yêu cầu trong điều chỉnh điện áp: + Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm biến áp đối với yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường: Chế độ phụ tải cực đại: dUcp max % = +5 % Chế độ phụ tải cực tiểu: dUcp min % = 0 % Chế độ sau sự cố : dUcp sc % = 0 ÷ 5 % Phụ tải 1 2 3 4 5 Pmax (MW) 21 47 39 45 36 Pmin (MW) 17,64 39,48 32,76 37,8 30,24 cosφ 0,88 Qmax (MVAr) 11,21 25,1 20,83 24,04 19,23 Qmin (MVAr) 9,42 21,08 17,5 20,19 16,15 Smax (MVA) 23,86 53,41 44,32 51.2 Số liệu về phụ tải - Số liệu của các phụ tải như bảng sau: Trong đó: Pmin = 0,84.Pmax P max P min S max = S min = cosφ cosφ Q max = S max. sinφ Q min = S min.
sinφ 2 3 CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN **************** Cân bằng công suất trong hệ thống trước hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không? Sau đó sơ bộ xác định phương thức vận hành cho từng nhà máy trong hệ thống, trong các trạng thái vận hành cực đại,cực tiểu và sau sự cố. Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân bằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng.1 Cân bằng công suất tác dụng Đặc điểm của quá trình sản xuất điện năng là công suất của các nhà máy sản xuất ra phải luôn cân bằng với công suất tiêu thụ của các phụ tải tại mọi thời điểm. Việc cân bằng công suất trong hệ thống điện cho thấy khả năng cung cấp của các nguồn phát và yêu cầu của các phụ tải có cân bằng hay không, từ đó sơ bộ định ra phương thức vận hành của các nhà máy để đảm bảo cung cấp đủ công suất, thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật và có hiệu quả kinh tế cao nhất.
Đặc biệt việc tính toán cân bằng công suất cho hệ thống trong các chế độ cực đại, cực tiểu và chế độ sự cố, nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, đảm bảo chỉ tiêu về chất lượng điện cung cấp cho các phụ tải. Tổng công suất có thể phát của nguồn điện phải bằng hoặc lớn hơn công suất yêu cầu trong chế độ max, tính theo công thức sau: P N = m × ∑ P max + ∑ ∆ P Trong đó: m: hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1). ∑Pmax: tổng công suất của các phụ tải ở chế độ cực đại ∑ΔP: tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑ΔP= 5%∑Pmax Ta có: ∑Pmax= 188 (MW) ∑ΔP= 5%∑Pmax= 5%. 188= 9,4 (MW) Vậy: PN = 188 + 9,4= 197,4 (MW) Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cần cân bằng chúng.2 Cân bằng công suất phản kháng Việc cân bằng công suất phản kháng có ý nghĩa quyết định đến điện áp của mạng điện.
Quá trình cân bằng công suất phản kháng sơ bộ nhằm phục vụ cho việc lựa chọn dây dẫn chứ không giải quyết triệt để vấn đề thiếu công suất phản kháng. Biểu thức cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn như sau: Qbù + QN = m∑Qmax + ∑ΔQba Trong đó: m: hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1). ∑ΔQba: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp Ta có: QN = tanφHT. 100,41= 18,36 (MVAr) Vậy: Q bù= 100,41 + 18,36 – 122,388= -3,618 (MVAr) Do Q bù < 0 thì ta không phải bù sơ bộ 2.3 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 2.1 Chế độ phụ tải cực đại Yêu cầu trong điều chỉnh điện áp: + Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm biến áp đối với yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường: -Chế độ phụ tải cực đại: dUcp max % = +5 % -Chế độ phụ tải cực tiểu: dUcp min % = 0 % -Chế độ phụ tải khi sự cố: dUcp sc % = 0 ÷ + 5 % Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức sau: U yc = U đm + dU % .U đ m Đối với mạng điện thiết kế U đm = 22( kV ).
Dựa vào yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường của phụ tải ta xác định được điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của các hộ phụ tải như sau: U ycmax = 22 + 5 % .2 Chế độ phục tải cực tiểu U ycmin = 22 + 0 % .3 Chế độ sự cố U ycsc = 22 + 5 % .22 = 23,1 kV 3 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ****************** 3.1 Đề xuất các phương án nối 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 II, 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 II có thể sử dụng đường dây kép hoặc mạch vòng. Đối với hộ tiêu thụ loại III, 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. Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm. Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện. Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm : Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu mà không bị thiếu phương án nào.
Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của các phụ tải. Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khó khăn. 4 Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ nguồn nào, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm. Ở đây chúng ta có một nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa nguồn thì chúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào.
Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các nhóm. Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm. Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các nhóm nhỏ. Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm ba nhóm.
Cụ thể là: ▪ Nhóm 1 gồm hệ thống, phụ tải 2, phụ tải 3. ▪ Nhóm 2 gồm hệ thống, phụ tải 1, phụ tải 4. ▪ Nhóm 3 gồm hệ thống, phụ tải 5. 3 Nhóm 1 2 Nhóm 3 HT 5 Nhóm 2 1 4 Hình 3.1 Sơ đồ chia nhóm phụ tải 5 Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm, nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụ tải.
*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: Ưu điểm Nhược điểm Mạng điện - Khả năng sử dụng các - Độ tin cậy cung cấp điện hình tia thiết bị đơn giản. - Chi phí rẻ. - Thiết bị bảo vệ rơle đơn giản. - Thuận tiện cho việc thiết kế mạng điện.
Mạng điện - Việc tổ chức sẽ thuận - Cần có thêm trạm trung liên thông lợi hơn vì hoạt động gian. trên cùng một đường - Thiết bị bố trí đòi hỏi dây. phải bảo vệ bằng rơle. Thiết bị cắt tự động khi gặp sự cố cũng rất phức tạp.