Đồ án thiết kế lưới điện: Cân bằng nguồn và phụ tải - Đỗ Văn Cường

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu Tiểu luận đồ án thiết kế lưới điện cân bằng nguồn và phụ tải xác định sơ bộ chế độ làm việc của, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn,

• Tác giả: Đỗ Văn Cường
• Người hướng dẫn: Ts. Trần Thanh Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Điện Lực
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Cân Bằng Nguồn Và Phụ Tải
• Loại tài liệu: Đồ án thiết kế lưới điện
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
• 1.1. Phân tích phụ tải
• 2. CHƯƠNG II : CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. XÁC ĐINH SƠ BỘ CHẾ ĐỌ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
• 2.1. Cân bằng công suất tác dụng
• 2.2. Cân bằng công suất phản kháng
• 2.3. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn
• 2.3.1. Chế độ làm việc cực đại
• 2.3.2. Chế độ làm việc cực tiểu
• 2.3.3. Chế độ sự cố
• 3. CHƯƠNG III : ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT
• 3.1. Đề xuất các phương án nối dây
• 3.2. Lựa chọn điện áp định mức
• 3.3. Tính tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp
• 4. CHƯƠNG IV : TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ
• 4.1. Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế
• 4.2. Áp dụng cho từng phương án
• 4.3. Chọn phương án tối ưu
• 5. CHƯƠNG V : CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY
• 5.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp
• 5.2. Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm
• 6. CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ
• 6.1. Chế độ phụ tải cực đại
• 6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
• 6.3. Chế độ sau sự cố
• 7. CHƯƠNG VII : TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
• 7.1. Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố
• 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại : (Ucs = 121 kV)
• 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
• 7.1.3. Chế độ sau sự cố (Ucs=121kV)
• 7.2. Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm
• 8. CHƯƠNG VIII: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN
• 8.1. Vốn đầu tư xây dựng lưới điện
• 8.2. Tổn thất công suất tác dụng của lưới điện
• 8.3. Tổn thất điện năng trong lưới điện
• 8.4. Các loại chi phí và giá thành
• KẾT LUẬN CHUNG

Tóm tắt

I. Hướng dẫn thiết kế lưới điện Tổng quan cân bằng nguồn

Thiết kế lưới điện là một nhiệm vụ cốt lõi trong ngành kỹ thuật điện, đóng vai trò nền tảng cho sự phát triển công nghiệp và dân sinh. Một trong những nguyên tắc cơ bản nhất của quá trình này là đảm bảo sự cân bằng giữa nguồn cung cấp và phụ tải tiêu thụ. Sự cân bằng này không chỉ đơn thuần là việc sản xuất đủ điện năng để đáp ứng nhu cầu, mà còn là một quá trình vận hành hệ thống điện phức tạp nhằm duy trì ổn định lưới điện, đảm bảo chất lượng điện năng và tối ưu hóa chi phí. Cân bằng nguồn và phụ tải đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà máy điện, hệ thống đường dây truyền tải, các trạm biến áp và lưới điện phân phối. Mục tiêu cuối cùng là giữ cho tần số lưới điện và điện áp luôn nằm trong giới hạn cho phép, ngay cả khi có những biến động đột ngột từ phía phụ tải hoặc sự cố trên lưới. Việc phân tích và tính toán chính xác trong giai đoạn quy hoạch hệ thống điện sẽ quyết định đến hiệu quả và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống trong tương lai.

1.1. Tầm quan trọng của việc cân bằng công suất hệ thống điện

Sự cân bằng công suất trong một hệ thống điện là yếu tố sống còn, quyết định trực tiếp đến sự ổn định và an toàn vận hành. Khi công suất phát ra từ các nhà máy điện bằng với tổng công suất tiêu thụ của phụ tải cộng với tổn thất trên lưới, tần số của hệ thống sẽ được duy trì ổn định (ví dụ: 50Hz ở Việt Nam). Bất kỳ sự chênh lệch nào, dù nhỏ, cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi tần số. Nếu công suất phát lớn hơn tiêu thụ, tần số sẽ tăng lên, gây nguy cơ hư hỏng thiết bị. Ngược lại, nếu phụ tải vượt quá khả năng cung cấp, tần số sẽ giảm xuống, có thể dẫn đến sụp đổ lưới điện trên diện rộng. Do đó, việc duy trì cân bằng công suất không chỉ là một yêu cầu kỹ thuật mà còn là một bài toán kinh tế, giúp tối ưu hóa lưới điện và giảm thiểu chi phí vận hành.

1.2. Các thành phần chính trong một bài toán thiết kế lưới điện

Một bài toán thiết kế lưới điện điển hình bao gồm nhiều thành phần liên quan mật thiết với nhau. Đầu tiên là phân tích nguồn điện, xác định công suất, vị trí và đặc tính của các nhà máy phát điện. Thứ hai là phân tích phụ tải, bao gồm việc dự báo phụ tải, xác định công suất cực đại (Pmax), cực tiểu (Pmin) và xây dựng biểu đồ phụ tải điện đặc trưng cho từng khu vực. Tiếp theo, các phương án nối dây, lựa chọn cấp điện áp, và tiết diện dây dẫn được đề xuất và so sánh. Quá trình này đòi hỏi tính toán chi tiết các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật, bao gồm vốn đầu tư và tổn thất điện năng. Cuối cùng, việc lựa chọn máy biến áp và các phương thức điều chỉnh điện áp sẽ hoàn thiện cấu trúc của lưới điện, sẵn sàng cho việc vận hành hệ thống điện một cách hiệu quả và an toàn.

II. Thách thức trong vận hành Bất cân bằng nguồn và phụ tải

Sự mất cân bằng giữa nguồn và phụ tải là thách thức lớn nhất trong vận hành hệ thống điện. Vấn đề này có thể phát sinh từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Sự biến động của phụ tải theo thời gian thực là yếu tố khó lường nhất; nhu cầu điện tăng vọt vào giờ cao điểm và giảm sâu vào ban đêm. Thêm vào đó, việc tích hợp năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió vào lưới điện quốc gia càng làm gia tăng tính bất định. Các nguồn năng lượng này phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, gây ra sự không ổn định ở phía nguồn cung. Các sự cố đột ngột như đứt đường dây truyền tải hoặc một tổ máy phát điện lớn ngừng hoạt động cũng ngay lập tức gây ra sự mất cân bằng nghiêm trọng. Hậu quả của tình trạng này là sụt áp, dao động tần số, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và có thể dẫn đến các biện pháp khẩn cấp như sa thải phụ tải (load shedding) để bảo vệ toàn bộ hệ thống.

2.1. Ảnh hưởng của năng lượng tái tạo đến ổn định lưới điện

Việc tích hợp năng lượng tái tạo (NLTT) vào hệ thống điện mang lại nhiều lợi ích về môi trường nhưng cũng đặt ra những thách thức kỹ thuật không nhỏ. Không giống như các nhà máy điện truyền thống có khả năng điều khiển công suất phát ổn định, công suất từ điện mặt trời và điện gió mang tính ngẫu nhiên và biến đổi liên tục. Sự thay đổi đột ngột của thời tiết có thể khiến hàng nghìn megawatt công suất biến mất hoặc xuất hiện trên lưới chỉ trong vài phút. Điều này đòi hỏi hệ thống điều độ hệ thống điện phải có khả năng phản ứng cực nhanh, huy động các nguồn dự phòng linh hoạt và áp dụng các công nghệ tiên tiến như hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS/ESS) để đảm bảo ổn định lưới điện.

2.2. Biến động phụ tải và tác động lên tần số lưới điện

Phụ tải điện không bao giờ không đổi mà luôn biến động theo từng giờ, từng ngày và từng mùa. Biểu đồ phụ tải điện của một khu vực cho thấy rõ sự chênh lệch giữa giờ cao điểm và thấp điểm. Khi một lượng lớn phụ tải được bật/tắt đồng thời, nó tạo ra một cú sốc cho hệ thống. Nếu không có đủ công suất dự phòng quay (spinning reserve) để đáp ứng ngay lập tức, tần số lưới điện sẽ bị ảnh hưởng. Việc dự báo phụ tải chính xác đóng vai trò cực kỳ quan trọng, giúp các trung tâm điều độ lên kế hoạch huy động nguồn hợp lý. Sai số trong dự báo có thể dẫn đến việc huy động thừa hoặc thiếu nguồn, gây lãng phí hoặc rủi ro mất an toàn cho hệ thống.

III. Phương pháp cân bằng công suất tác dụng và phản kháng

Để giải quyết thách thức mất cân bằng, các kỹ sư hệ thống điện áp dụng các phương pháp tính toán và điều khiển chính xác. Cân bằng công suất được chia thành hai bài toán chính: cân bằng công suất tác dụng (P) và cân bằng công suất phản kháng (Q). Cân bằng công suất tác dụng trực tiếp liên quan đến việc duy trì tần số lưới điện ổn định. Nguyên tắc cơ bản là tổng công suất tác dụng phát ra từ các nguồn phải bằng tổng công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải cộng với tổn thất trên lưới. Trong khi đó, cân bằng công suất phản kháng lại có vai trò quyết định trong việc duy trì điện áp trong giới hạn cho phép. Một hệ thống điện khỏe mạnh đòi hỏi sự cân bằng của cả hai thành phần này. Quá trình tính toán chi tiết được thực hiện trong các chế độ vận hành khác nhau: cực đại, cực tiểu và cả chế độ sự cố để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động an toàn. Dựa trên tài liệu "Đồ án thiết kế lưới điện" của sinh viên Đỗ Văn Cường, các công thức tính toán cân bằng được áp dụng một cách hệ thống.

3.1. Công thức cân bằng công suất tác dụng P trong hệ thống

Sự cân bằng công suất tác dụng được biểu diễn qua công thức cốt lõi: ΣPF = ΣPyc. Trong đó, ΣPF là tổng công suất phát và ΣPyc là tổng công suất yêu cầu. Công thức này có thể được chi tiết hóa thành: ΣPF = m.ΣPpt + ΣΔPmđ + ∑Ptd + ∑Pdt. Các thành phần bao gồm: ΣPpt (tổng công suất các nút phụ tải), ΣΔPmđ (tổn thất công suất trên mạng điện, thường ước tính sơ bộ khoảng 5% ΣPpt), và m (hệ số đồng thời, thường lấy bằng 1 trong tính toán đồ án). Ví dụ, với tổng phụ tải ΣPpt = 124 MW, tổn thất ước tính là 6.2 MW, thì tổng công suất cần phát là 130.2 MW. Điều này cho thấy nguồn điện phải được quy hoạch để đáp ứng không chỉ nhu cầu của phụ tải mà còn cả phần công suất bị hao hụt trên đường truyền.

3.2. Nguyên tắc cân bằng công suất phản kháng Q cho lưới điện

Tương tự công suất tác dụng, cân bằng công suất phản kháng tuân theo công thức: ΣQF = ΣQyc. ΣQyc là tổng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống, được tính bằng tổng công suất phản kháng của phụ tải (ΣQpt) và tổn thất công suất phản kháng trên các thiết bị như máy biến áp (ΣQba). Theo tài liệu gốc, tổn thất trên máy biến áp có thể ước tính bằng 15% tổng công suất phản kháng của phụ tải. Ví dụ, nếu ΣQpt = 63,53 MVAr, thì ΣQba = 9,53 MVAr, dẫn đến ΣQyc = 73,06 MVAr. So sánh giá trị này với khả năng phát công suất phản kháng của nguồn (ΣQF) sẽ xác định liệu hệ thống có cần bù công suất phản kháng hay không. Việc bù giúp cải thiện hệ số công suất và nâng cao chất lượng điện năng.

IV. Bí quyết tối ưu hóa lưới điện qua các phương án nối dây

Việc lựa chọn phương án nối dây là một bước quan trọng trong thiết kế lưới điện, ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy, tính kinh tế và khả năng vận hành của hệ thống. Một phương án nối dây hợp lý phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn và có tính linh hoạt cao. Có ba cấu trúc mạng điện cơ bản thường được xem xét: mạng hình tia, mạng liên thông và mạng mạch vòng. Mỗi cấu trúc có những ưu và nhược điểm riêng. Mạng hình tia đơn giản trong vận hành và bảo vệ nhưng độ tin cậy thấp hơn. Mạng mạch vòng có độ tin cậy cao nhất, cho phép cấp điện từ hai phía nhưng đòi hỏi hệ thống bảo vệ phức tạp và chi phí đầu tư lớn hơn. Việc so sánh các phương án không chỉ dựa trên chỉ tiêu kỹ thuật mà còn phải tính toán chi phí vận hành hàng năm. Chi phí này bao gồm vốn đầu tư xây dựng đường dây truyền tải và giá trị của tổn thất điện năng. Lựa chọn phương án tối ưu là tìm ra điểm cân bằng tốt nhất giữa hiệu quả kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.

4.1. So sánh ưu nhược điểm của mạng hình tia và mạng mạch vòng

Mạng hình tia có cấu trúc đơn giản, mỗi phụ tải được cấp điện từ một đường dây độc lập xuất phát từ nguồn. Ưu điểm của nó là chi phí đầu tư ban đầu có thể thấp hơn, hệ thống bảo vệ rơle đơn giản và sự cố trên một nhánh không ảnh hưởng đến các nhánh khác. Tuy nhiên, nhược điểm lớn là độ tin cậy cung cấp điện thấp; khi đường dây gặp sự cố, phụ tải sẽ bị mất điện hoàn toàn. Ngược lại, mạng mạch vòng kết nối các phụ tải và nguồn thành một vòng kín. Ưu điểm vượt trội là độ tin cậy rất cao, khi một đoạn đường dây bị sự cố, phụ tải vẫn được cấp điện từ phía còn lại của vòng. Nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn do cần nhiều thiết bị đóng cắt và hệ thống bảo vệ phức tạp hơn để có thể cô lập chính xác điểm sự cố.

4.2. Phương pháp tính toán kinh tế để chọn phương án tối ưu

Để chọn ra phương án tối ưu nhất, cần thực hiện so sánh kinh tế - kỹ thuật dựa trên chi phí tính toán hàng năm (Z). Công thức được sử dụng là Z = (atc + avh).K + C.ΔA, trong đó K là tổng vốn đầu tư, ΔA là tổng tổn thất điện năng hàng năm, và các hệ số khác liên quan đến chi phí vận hành và giá điện. Vốn đầu tư (K) được tính dựa trên chiều dài và loại dây dẫn của các đường dây truyền tải. Tổn thất điện năng (ΔA) được xác định từ tổn thất công suất cực đại và thời gian sử dụng phụ tải. Phương án có chi phí Z nhỏ nhất sẽ được coi là phương án tối ưu. Như trong đồ án tham khảo, sau khi tính toán cho cả ba phương án, phương án 1 (mạng hình tia) được chọn vì có tổng chi phí vận hành và vốn đầu tư thấp nhất.

V. Tương lai ngành điện Lưới điện thông minh và quản lý năng lượng

Tương lai của ngành điện gắn liền với sự phát triển của lưới điện thông minh (smart grid). Đây là một hệ thống điện được tích hợp công nghệ thông tin và truyền thông để giám sát, điều khiển và tối ưu hóa việc sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Lưới điện thông minh cho phép dòng năng lượng và thông tin lưu chuyển hai chiều, tạo ra một môi trường tương tác giữa nhà cung cấp và người tiêu dùng. Nhờ đó, việc quản lý năng lượng trở nên hiệu quả hơn bao giờ hết. Các công nghệ như hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS/ESS) và quản lý phía phụ tải (Demand Side Management - DSM) sẽ đóng vai trò trung tâm trong việc cân bằng nguồn và phụ tải một cách linh hoạt. Thay vì chỉ điều chỉnh nguồn phát, hệ thống có thể chủ động điều chỉnh cả phía tiêu thụ để phù hợp với tình hình cung cấp, đặc biệt là khi tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng tăng.

5.1. Vai trò của lưới điện thông minh Smart Grid trong tối ưu hóa

Lưới điện thông minh là một cuộc cách mạng trong vận hành hệ thống điện. Với hệ thống cảm biến và đo lường tiên tiến (AMI), các công ty điện lực có thể theo dõi tình trạng lưới điện theo thời gian thực, phát hiện và cô lập sự cố một cách nhanh chóng. Dữ liệu này cũng giúp cải thiện độ chính xác của việc dự báo phụ tải, từ đó tối ưu hóa lưới điện và lịch trình huy động nguồn. Smart grid tạo điều kiện cho các cơ chế như biểu giá điện theo thời gian thực, khuyến khích người dùng sử dụng điện vào giờ thấp điểm, góp phần san bằng biểu đồ phụ tải điện và giảm áp lực lên hệ thống trong giờ cao điểm.

5.2. Quản lý phía phụ tải DSM và hệ thống lưu trữ năng lượng BESS

Quản lý phía phụ tải (DSM) là tập hợp các chiến lược nhằm tác động đến thói quen sử dụng điện của người tiêu dùng để đạt được các mục tiêu của hệ thống điện. Thay vì xây dựng thêm nhà máy điện để đáp ứng nhu cầu đỉnh điểm, DSM tập trung vào việc giảm hoặc dịch chuyển nhu cầu đó. Song song với DSM, hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS/ESS) đang nổi lên như một giải pháp đột phá. Các hệ thống pin quy mô lớn có thể sạc khi có dư thừa năng lượng (đặc biệt là từ năng lượng tái tạo) và phóng điện trở lại lưới khi nhu cầu cao hoặc nguồn cung yếu. Sự kết hợp giữa DSM và BESS sẽ là chìa khóa để duy trì sự cân bằng và ổn định lưới điện trong tương lai, giúp việc tích hợp năng lượng tái tạo trở nên liền mạch và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1. Nguồn điện (Tỷ lệ bản vẽ 1 ô = 10*10 km) Hình 1.1 : Sơ đồ vị trí nguồn điện và các phụ tải 1 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG. Phụ tải Số liệu 1 2 3 4 5 Công suất cực đại Pmax 27 28 21 22 26 (MW) Pmin (MW) 104.16 Hệ số công suất 0.89 Loại hộ phụ tải III II III II II Điện áp thứ cấp(kV) 22 22 22 22 22 Tmax (h) 5011 Nội dung thực hiện  Phân tích nguồn và phụ tải  Cân bằng nguồn và phụ tải.Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn  Đề xuất các phương án nối dây và các chỉ tiêu kỹ thuật  Tính chỉ tiêu kinh tế  Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây  Tính toán chính xác cân bằng công suất trong các chế độ  Tính điện áp tại các nút phụ tải và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp  Tính các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện -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 2 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG.1 Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải Phụ tải Khoảng cách ( km) 1 44,72 2 36,06 3 60 4 31,62 5 50 1.2 Phân tích phụ tải Bảng 1.2 Số liệu của các phụ tải Phụ tải Số liệu 1 2 3 4 5 Công suất cực đại Pmax (MW) 27 28 21 22 26 Pmin (MW) 104,16 Hệ số công suất 0,89 Loại hộ phụ tải III II III II II Điện áp thứ cấp(kV) 22 22 22 22 22 Tmax (h) 5011 -Hệ thống điện thiết kế có 5 phụ tải : Các hộ phụ tải lọai 1 là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn.

Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận 3 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG. Khi ngừng cấp điện có thể làm hoảng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải. - 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(KT): -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 % Trong đó : P P max S min = min S max = cos φ cos φ Q max = S max. Sinφ Q min = S min .3 Số liệu tính toán của các phụ tải Kết luận: Sau khi phân tích nguồn và phụ tải ta khái quát được : - Nguồn có thể đáp ứng ứng được mọi yêu cầu về công suất của phụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp và 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.

- 5 phụ tải nằm ở các vị trí khác nhau xung quanh Nguồn, các phụ tải có công suất tiêu thụ khác nhau. + Các phụ tải 2, 4, 5 thuộc loại II, phụ tải 1, 3 thuộc loại III 4 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG. CHƯƠNG II : CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. XÁC ĐINH SƠ BỘ CHẾ ĐỌ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 2.

Cân bằng công suất tác dụng. Trong đồ án ta giả thiết: + Nguồn điện đủ cung cấp cho nhu cầu công suất tác dụng + Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ trong hệ thống bằng không Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức: ΣPF = ΣPyc = m.ΣPpt+ΣΔP mđ +∑P td+∑Pdt Trong đó: ΣPF : Tổng công suất phát ΣPyc : Tổng công suất yêu cầu m: Hệ số đồng thời (trong đồ án môn học lấy m = 1) ∑Ptd : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống ∑Pdt:Tổng công suất dự trữ trong hệ thống (Trong phạm vi đồ án. lấy ∑Ptd = 0, ∑Pdt = 0) ΣΔPmđ: Tổng tổn thất công suất trong mạng điện, ΣΔPmđ = 5%*ΣPpt ΣPpt :Tổng công suất các nút phụ tải ΣPpt= P1 + P2 + P3 + P4 + P5 =27,00+28,00+21,00+22,00+26,00=124,00(MW) ΣΔPmđ = 5%*ΣPpt=5%*124,00=6,2(MW)  ΣPF = Σpyc=124,00+6,2= 130,2 (MW) 2. Cân bằng công suất phản kháng.

-Cân bằng công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ổn định. Còn để giữ điện áp ổn định cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. - Cân bằng công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ổn định. Còn để giữ điện áp ổn định cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống - Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức : ∑QF=∑Qyc -Trong đó : ∑QF : Tổng công suất phản kháng phát ra trên lưới ∑Qyc : Tổng công suất phản kháng yêu cầu 5 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG.

tanφ cosφ=0,85 suy ra tanφ=0.∑Qpt + ∑QL - ∑QC + ∑Qdt + ∑Qtd + ∑Qba -Trong đó : ∑QL : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây ∑QC : Tổng tổn thất công suất do điện dung của các đường dây sinh ra ( trong khi tính sơ bộ ta giả thiết ∑QL = ∑QC ) ∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ ( lấy = 0) ∑Qtd : Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy =0 ) ∑Qpt : Tổng công suất phản kháng phụ tải ∑Qba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp Suy ra : ∑Qyc = m.∑Qpt + ∑Qba ∑Qpt = Q1+Q2+Q3 + Q4 + Q5 = 13,83 + 14,34 + 10,76+ 11,27 + 13,32 =63,53 ( MVAr) ∑Qba = 15%. 63,53 =9,53 ( MVAr)  ∑Qyc = 63,53 + 9,53 = 73,06 (MVAr) Ta thấy : ∑Qyc = 73,06 < ∑QF =80,724 nên ta không phải bù công suất phản kháng. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn. Chế độ làm việc 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(KT): -Chế độ phụ tải cực đại: dUcp max % = +5 % 6 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG.

P max S max = Q max = S max. Sinφ cos φ Tải Loại S max P max Q max Cosφ T max (h) U đm (kV) Tải 1 3 30. Chế độ làm việc cực tiểu - 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(KT): -Chế độ phụ tải cực tiểu: dUcp min % = 0 % Tải Loại S min P min Q min Cosφ T max (h) U đm (kV) Tải 1 3 25. Chế độ sự cố 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(KT): -Chế độ sau sự cố : dUcp sc % = 0 ÷ 5 % Trong trường hợp xảy ra sự cố trên lưới điện, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ sự cố để bảo vệ nguồn điện và giới hạn tác động của sự cố đến hệ thống.

7 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG. CHƯƠNG III : ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3. 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 hợp lí nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật.

-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 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 2,cần đảm bảo dự phòng là 100% trong mạng điện,đồng thời dự phòng đóng tự động.Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 1 có thể dùng đường dây hai mạch hay mạch vòng.Các hộ tiêu thụ loại 3 cung cấp bằng đường dây một mạch. -Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta đề ra phương án nối dây,dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật ta chọn được phương án nối dây tối ưu nhất. -Một phương án nối dây hợp lí 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 phải dựa trên các ưu khuyết điểm của một số sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng: -Mạng hình tia: +Ưu điểm:Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản,rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ role đơn giản,thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo mạng điện hiện có,khi xảy ra sự cố không gây ảnh hưởng đến các đường dây khác.Tổn thất nhỏ hơn lưới liên thông +Nhược điểm:Chi phí đầu tư dây cao,khảo sát thiết kế thi công mất nhiều thời gian,lãng phí khả năng tải -Mạng liên thông: 8 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG. +Ưu điểm:Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi vì hoạt động trên cùng một đường dây +Nhược điểm: Cần có thêm trạm trung gian ,thiết kế bố trí đòi hỏi phải bảo vệ bằng role.Thiết kế cắt tự động khi gặp sự cố phức tạp hơn.Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với lưới hình tia. -Mạch điện vòng: +Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao,khả năng vận hành lưới linh hoạt. +Nhược điểm: Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ role phức tạp hơn,tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.

Ta có phương án như sau 3. 9 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG. Phương án 3 ( mạch vòng) 10 ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN- SV : ĐỖ VĂN CƯỜNG.