CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1. Phân tích nguồn Nguồn có công suất vô cùng lớn có khả năng đáp ứng mọi yêu cầu về công suất của phụ tải và đảm bảo chất lượng của điện áp. -Nguồn có công suất vô cùng lớn đảm bảo điện áp trên thanh góp cao áp không đổi khi xảy ra mọi biến động về công suất phụ tải dù xảy ra ngắn mạch -Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số cosφ=0,85 Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải: ( mỗi ô vuông là 10 x 10 km ) - 5 1 2 NM 3 4 6 Nguồn điện là hệ thống có đặc điểm: Công suất vô cùng lớn, có điện áp 110 kV và hệ công suất là 0,85 1. Phụ tải 1 Trong hệ thống điện gồm 06 phụ tải: trong đó có: 01 phụ tải số 1 là phụ tải loại III, còn lại là phụ tải loại I.
Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max = 4200 h. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp là 22kV Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Pmax (MW) 24,5 25,5 26,5 27,5 28,5 29,5 Pmin (MW) 17,15 17,85 18,55 19,25 19,95 20,65 cos φ 0,9 Qmax (MVAr) 11,87 12,35 12,83 13,32 13,8 14,29 Qmin (MVAr) 8,31 8,65 8,98 9,32 9,66 10 Smax (MVA) 27,22 28,33 29,44 30,56 31,67 32,78 Smin (MVA) 19,06 19,83 20,61 21,39 22,17 22,94 Loại hộ phụ tải III I I I I I Điện áp thứ cấp (kV) 22 Tmax 4200 Bảng 1.1 Số liệu về phụ tải CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT 2.1 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: PF = Pyc = mPpt + Pmđ (2.1) Trong đó: m: hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1). PF: tổng công suất tác dụng phát của nguồn. Pyc: công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải. Ppt: tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ: Ppt = 162(MW).
2 Pmđ: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. Ta chọn: Pmđ = 5%. 162 = 8,1 (MW) Ta thấy: PF = Pyc = mPpt + Pmđ = 162 + 8,1 = 170,1 (MW) Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cần cân bằng chúng 2.2 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: QF = mQpt +QB + QL –QC Trong đó: m: hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1). QF: tổng công suất phản kháng phát kinh tế của nhà máy điện, được tính dựa trên cân bằng công suất tác dụng ở trên. Tổng công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải chính là công suất của các nhà máy điện trên hệ thống phải đáp ứng. Giả sử ta lấy hệ số công suất của các tổ máy phát bằng hệ số công suất của hệ thống.
QF = PFtgF Vì nguồn có hệ số công suất cosHT =0,85 nên ta có tanHT =0,6197 → QF = 100,4 (MVAr) Qpt: tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải. Qpt = Q1max + Q2max + Q3max + Q4max + Q5max =78,46 (MVAr) QB: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ thống Ta lấy: QB = 15%. 78,46 = 11,77 (MVAr) QL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện. QC: tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đoạn đường dây cao áp trong mạng điện sinh ra.
Với lưới điện đang xét trong tính toán sơ bộ ta có thể coi: QL = QC Thay các thành phần vào biểu thức cân bằng công suất phản kháng , ta có: Qyc = mQpt + QB + QL – QC 3 = 78,46 + 11,77 = 90,23 (MVAr) 2.3 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 2.1 Chế độ phụ tải cực đại Tổn thất công suất trong máy biến áp: ZB PCu + j QCu Ppt + jQpt P0 + j Q0 Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 cuộn dây -Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm 2 thành phần, tổn thất sắt trong lõi thép và tổn thất đồng trong cuộn dây máy biến áp: SB = S0 + SCu = PB + QB + Tổn thất trong lõi thép máy biến áp : I 0 %. (MVA) 100 -Trong đó :P0 : Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép máy biến áp và bằng tổn thất không tải trong máy biến áp. (MW) Q0 : Tổn thất công suất từ hóa trong lõi thép máy biến áp (MVAr) n : Số lượng máy biến áp. I0% : Dòng điện không tải phần trăm.
SđmB: Công suất định mức của máy biến áp. 2 S +Tổn thất đồng trong máy biến áp ṠCu = 2 .ZB (MVA) Uđ m Trong đó : S : Công suất phụ tải ( MVA) ZB :tổng trở máy biến áp 2 S Vậy ta có : ∆ Ṡ B= (n.ZB (MVA) Uđ m 4 Tổn thất công suất trên đường dây Rd + jXd Spt jQ c jQ c Sơ đồ thay thế đường dây -Tổn thất công suất chạy trên đường dây được xác định theo công thức: 2 S ∆Sd = 2 .2 Chế độ phụ tải cực tiểu Trong chế độ phụ tải cực tiểu thì công suất phụ tải cực tiểu bằng 80% công suất phụ tải cực đại, các thông số khác của đường dây và trạm biến áp là không thay đổi so với chế độ phụ tải cực đại. Tính tương tự ở chế độ phụ tải cực đại ta có phân bố công suất trên các đoạn đường dây 2.3 Chế độ sự cố -Trong hệ thống điện có rất nhiều sự cố có thể xảy ra mà ta không thể tính toán hết được. Do vậy ta chỉ xét trường hợp sự cố được coi là điển hình: + Đứt một dây trong lộ kép -Với giả thiết sự cố xảy ra trong chế độ phụ tải cực đại và các sự cố không xếp chồng .Đồng thời chỉ xét trường hợp ngừng một mạch đường dây khi phụ tải cực đại 5 Chương 3 Đề xuất phương án nôi dây và tính chỉ tiêu kỹ thuật 3.
Đề xuất 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 hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật. Các yêu cầu chính đối với mạng điện: Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Đảm bảo chất lượng điện năng. Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện. Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển. Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án.
Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật. Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. 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 loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.
Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch. 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. 6 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. 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 hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 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.