CHƯƠNG 1. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .1 Phân tích nguồn và phụ tải .2 Cân bằng công suất tác dụng .3 Cân bằng công suất phản kháng. CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT .1 Tính toán kỹ thuật. 5 Vạch phương án đi dây.
5 Yêu cầu về tính toán kĩ thuật .2 Tính toán kinh tế .3 Tổng kết thông số kinh tế - kỹ thuật của các phương án. CHỌN THIẾT BỊ TRONG TRẠM BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN .2 Chọn sơ đồ nối điện chính của mạng điện thiết kế. 40 Các hình biểu thị trong sơ đồ. 40 Chọn sơ đồ nối điện chính của mạng điện thiết kế.
TÍNH TOÁN CÁCH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN .1 Chế độ cực đại .2 Chế độ phụ tải cực tiểu .3 Chế độ sau sự cố. LỰA CHỌN NẤC PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP .2 Điều chỉnh điện áp trong mạng điện. CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT .1 Vốn đồ tư cho mạng điện .2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện .3 Tổn thất điện năng trong mạng điện .4 Chi phí vận hành hằng năm và giá thành xây dựng. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
65 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Phương án 1 đi dây kép hình tia từng phụ tải .2 Phương án 2 đường dây liên thông 6-2 và còn lại đi dây kép hình tia .3 Phương án 3 đường dây liên thông 6-2, 1-4 và còn lại đi dây kép hình tia .4 Phương án 4 đường dây liên thông 3-5, 1-2 và còn lại đi dây kép hình tia .5 Phương án 5 mạch vòng kín N-3-5, liên thông 1-2 và còn lại đi dây kép hình tia .6 ví dụ đi dây hình tia .7 Ví dụ đường dây liên thông.8 Ví dụ mạch vòng kín .9 Ví dụ đường dây liên thông.10 Ví dụ mạch vòng kín .1 Thông số kỹ thuật của máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110kV. 51 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các thông số đã cho của phụ tải .2 Thông số tính toán của các phụ tải .1 Phạm vi ứng dụng các phương pháp chọn thiết bị cáp và dây dẫn .2 Bảng dòng điện theo điều kiện phát nóng khi sự cố .3 Thông số đi dây phương án 1 .4 Thông số tính toán cấp điện áp phương án 1 .5 Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 1 .6 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố phương án 1 .7 Kiểm tra điều kiện tổn thất phần trăm điện áp phương án 1 .8 Thông số đi dây phương án 2 .9 Lựa chọn cấp điện áp phương án 2 .10 Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 2 .11 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố phương án 2 .12 Kiểm tra điều kiện tổn thất phần trăm điện áp phương án 2 .13 Thông số đi dây phương án 3 .14 Lựa chọn cấp điện áp phương án 3 .15 Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 3 .16 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố phương án 3 .17 Kiểm tra điều kiện tổn thất phần trăm điện áp phương án 3 .18 Thông số đi dây phương án 4 .19 Lựa chọn cấp điện áp phương án 4 .20 Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 4 .21 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố phương án 4 .22 Kiểm tra điều kiện tổn thất phần trăm điện áp phương án 4 .23 Thông số đi dây phương án 5 .24 Lựa chọn cấp điện áp phương án 5 .25 Kết quả chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 4 .26 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố phương án 5 .27 Kiểm tra điều kiện tổn thất phần trăm điện áp phương án 5 .28 Tổng kết tổn thất điện áp các phương án .29 Suất giá đầu tư cho đường dây trên không cấp điện áp 110 kV .30 Chi phí vận hành và chi phí tổn thất điện năng phương án 1 .31 Chi phí vận hành và chi phí tổn thất điện năng phương án 2 .32 Chi phí vận hành và chi phí tổn thất điện năng phương án 3 .33 Chi phí vận hành và chi phí tổn thất điện năng phương án 4 .34 Chi phí vận hành và chi phí tổn thất điện năng phương án 5 .35 Tổng kết thông số kinh tế - kỹ thuật của các phương án .1 Phụ tải phương án 1 .2 chọn công suất máy biến áp 110kV .3 thông số máy biến áp cho các tramh hạ áp ứng với phụ tải.1 phân bố công suất chế độ phụ tải cực đại .2 bảng số lượng máy biến áp vận hành chế độ tải cực tiểu .3 phân bố công suất ở chế độ phụ tải cực tiểu .4 phân bố công suất chế độ sự cố khi phụ tải cực đại .1 Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp .2 Đầu phân áp của máy biến áp có điều áp dưới tải .3 Tính toán nấc phân áp máy biến áp có điều áp dưới tải .4 bảng tổng kết điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm biến áp .1 Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp .2 Vốn đầu tư xây dựng đường dây mạng điện .3 Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp mạng điện.4 Tính toán tổn thất công suất tác dụng mạng điện .5 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Phân tích nguồn và phụ tải Khoảng cách địa lý giữa nguồn và các phụ tải: Dựa vào các phương án đi dây khác nhau mà có khoảng cách từng lộ sẽ khác nhau. Nguồn cung cấp: coi như vô hạn nối với thanh góp cao áp từ đó đi dây đến các phụ tải.
Với hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nguồn điện bằng 0,85. Phụ tải: Yêu cầu thiết kế có 6 phụ tải: ‐ Công suất cực đại phụ tải đã được cho ở bảng 1 ‐ Hệ số công suất của các phụ tải là như nhau đều bằng 0,9. ‐ Mức đảm bảo cung cấp điện đều là mức I hay phải đảm bảo cung cấp điện cao nhất (liên tục). ‐ Yêu cầu điều chỉnh điện áp: Độ lệch điện áp là điện áp ngay tại điểm đo được so với điện áp định mức bao nhiêu phần trăm.
Độ lệch điện áp tải nút phụ tải tại chế độ cực đại lệch 5%, chế độ công suất cực tiểu 0%, chế độ sự cố 5% ‐ Thời gian sử dụng phụ tải cực đại: Thời gian mà phụ tải sử dụng công suất cực đại bằng với điện năng trong một năm sử dụng của phụ tải. Đều bằng 5500 (h) ‐ Điện áp phía hạ áp là 22kV ‐ Phụ tải cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại ‐ Hệ số đồng thời m=1; là tất cả phụ tải đạt cực đại cùng một lúc. ‐ Điện áp giữ tại thanh góp nguồn là 1,1 𝑈𝑑đ để khi tính điện áp ở các nút thì cần một cái điện áp làm mốc. Việc để điện áp nguồn cao để khi trừ đi tổn thất điện áp khi truyền tải thì điện áp ở phụ tải không phải điều chỉnh điện áp.1 Các thông số đã cho của phụ tải Các hộ tiêu thụ Các thông số 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại (MW) 20 20 18 28 20 32 Hệ số công suất 0,9 Mức đảm bảo cung cấp điện I I I I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp δUmax = 5%; δUmin = 0%; δUsc = 5% Thời gian sử dụng công suất cự 5500 đại (h) Điện áp định mức lưới điện hạ áp 22 (kV) Từ hệ số công suất của phụ tải là 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,9 mà đề bài đã cho công suất cực đại 𝑃𝑚𝑎𝑥 ta có thể tính toán 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝜑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 ∗ 0,4843 (1) 1 Phụ tải 1: có 𝑃1𝑚𝑎𝑥 = 20 𝑀𝑊, 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 0,9 Áp dụng công thức (1) ta được: 𝑄1𝑚𝑎𝑥 = 𝑃1𝑚𝑎𝑥 ∗ 0,4843 = 20 ∗ 0,4843 = 9,686 𝑀𝑉𝐴𝑟 Khi biết 𝑃𝑚𝑖𝑛 = 0,6𝑃𝑚𝑎𝑥 thì tương tự công thức (1) ta tính 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝜑 = 𝑃𝑚𝑖𝑛 ∗ 0,4843 (2) Phụ tải 1: 𝑃1𝑚𝑖𝑛 = 60%𝑃1𝑚𝑎𝑥 = 0,6 ∗ 20 = 12 𝑀𝑊 Áp dụng công thức (2) ta được: 𝑄1𝑚𝑖𝑛 = 𝑃1𝑚𝑖𝑛 ∗ 0,4843 = 12 ∗ 0,4843 = 5,812 𝑀𝑉𝐴𝑟 Tương tự ta có bảng phụ tải sau: Bảng 1.2 Thông số tính toán của các phụ tải Phụ 𝑺 max= Pmax+jQmax Smax 𝑺 min= Pmin+jQmin Smin tải MVA MVA MVA MVA 1 20+j9,686 22,222 12+j5,812 13,333 2 20+j9,686 22,222 12+j5,812 13,333 3 18+j8,718 20 10,8+j5,231 12 4 28+j13,561 31,111 16,8+j8,137 18,667 5 20+j9,686 22,222 12+j5,812 13,333 6 32+j15,498 35,555 19,2+j9,299 21,333 Tổng 138+j66,835 153,332 82,8+j40,103 91,999 1.2 Cân bằng công suất tác dụng Trong yêu cầu về chất lượng điện năng thì có ba yêu cầu cơ bản: ‐ Chất lượng tần số được phản ánh qua độ lớn về tần số (tần số phải được giữ trong một phạm vi cho phép), dao động tần số.
‐ Chất lượng điện áp được phản ảnh qua giữ biên độ điện áp trong phạm vi cho phép (cả về góc và biên độ), dao động điện áp, nhấp nháy điện áp,. ‐ Độ tin cậy cung cấp điện là đảm bảo cung cấp điện liên tục Tần số được giữ điện mức khi công suất tác dụng phát ra đảm bảo được công suất tác dụng của các phụ tải và tổn thất công suất tác dụng truyền tải. Do nguồn đã cho coi là nguồn vô tận nên chúng ta không phải xét đến việc không đảm bảo công suất phát bằng công suất yêu cầu. Công suất tác dụng phát lớn hơn công suất tác dụng yêu cầu thì tần số sẽ cao; công suất tác dụng phát bé hơn công suất tác dụng yêu cầu thì tần số sẽ thấp.
Công thức cân bằng công suất tác dụng: ∑ 𝑃𝐹 = ∑ 𝑃𝑦𝑐 = 𝑚 ∑ 𝑃𝑝𝑡 + 𝛥𝑃𝑚đ + 𝑃𝑡đ + 𝑃𝑑𝑡 (3) 2 Trong đó: ‐ ∑ 𝑃𝐹 là công suất tác dụng phát ra của nguồn. ‐ ∑ 𝑃𝑦𝑐 là công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải. ‐ 𝑚 là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1). ‐ ∑ 𝑃𝑝𝑡 là tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại.
‐ ∑ 𝛥𝑃𝑚đ là tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑ 𝛥𝑃𝑚đ = 5% ∑ 𝑃𝑝𝑡. ‐ 𝑃𝑡đ là công suất tự dùng của nhà máy điện, 𝑃𝑡đ = 0 do không lấy từ nhà máy. ‐ 𝑃𝑑𝑡 là công suất dự trữ của nguồn điện, ở đây ta coi hệ thống có công suất vô cùng lớn nên 𝑃𝑑𝑡 = 0. Vậy theo công thức (3) thì ta được: ∑ 𝑃𝐹 = 1 ∗ ∑ 𝑃𝑝𝑡 + 5% ∑ 𝑃𝑝𝑡 = 1,05 ∗ ∑ 𝑃𝑝𝑡 = 1,05 ∗ 138 = 144,9 MW 1.3 Cân bằng công suất phản kháng Đảm bảo điện áp nằm trong phạm vi cho phép.