CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1. Phân tích nguồn và phụ tải Trong đề tài yêu cầu thiết kế từ thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện trở đi, nên cũng không cần phân tích về nguồn cung cấp điện. Nguồn điện được giả thiết cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu của phụ tải với một hệ số công suất được quy định.
Điều này cho thấy nguồn có thể không cung cấp đủ yêu cầu về công suất kháng và việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng có thể thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất kháng tại các phụ tải mà không cần phải tải đi từ nguồn Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện. Xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạng điện như máy phát đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Vì thế công tác phân tích phụ tải chiếm một vị trí hết sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo. Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện, phụ tải phân ra làm ba loại: Loại một: bao gồm các phụ tải quan trọng.
Việc ngưng cung cấp điện cho các phụ tải này có thể nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng. Vì phải đảm bảo liên tục cung cấp điện nên các đường dây phải bố trí sao cho vẫn đảm bảo cung cấp ngay cả khi có sự cố trong mạng điện. Chú ý rằng không nhất thiết tất cả các thành phần tiêu thụ điện trong phụ tải yêu cầu phải cung cấp điện liên tục vì vậy có thể cắt bớt một phần nhỏ các thành phần không quan trọng của phụ tải để đảm bảo cung cấp trong các trường hợp sự cố nặng nề trong mạng điện. Loại hai: bao gồm những phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây giảm sút về số lượng sản phẩm.
Vì vậy mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho các phụ tải này cần được cân nhắc mới có thể quyết định được. Loại ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây rahậu quả nghiêm trọng. Trong trường hợp này không cần phải xét đến các phương tiện dữ trự để đảm bảo cung cấp Ở đề tài này chúng ta xét yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải loại một Sơ đồ mặt bằng nguồn theo đề bài thiết kế NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 5 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Thông số phụ tải Các hộ tiêu thụ Các thông số 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại (MW) 20 25 30 28 30 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 𝛿𝑈 𝑚𝑎𝑥 = 5%, 𝛿𝑈 𝑚𝑖𝑛 = 0%,𝛿𝑈 𝑠𝑐 = 5% Thời gian sử dụng công suất cực đại 5100 Điện áp định mức lưới hạ áp 22 Phụ tải cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại. Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nguồn điện bằng 0,85.
Hệ số đồng thời m = 1. Điện áp vận hành trên thanh góp cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại bằng 110%, khi phụ tải cực tiểu bằng 105%, khi sự cố bằng 110% điện áp định mức. NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 6 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Xét phụ tải 1: - Chế độ cực đại:𝑃𝑚𝑎𝑥 = 20𝑀𝑊, 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 0.222𝑀𝑉𝐴 - Chế độ cực tiểu: 𝑃𝑚𝑖𝑛 = 60%𝑃𝑚𝑎𝑥 = 12𝑀𝑊 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 60%𝑄𝑚𝑎𝑥 = 5.333𝑀𝑉𝐴 Áp dụng tương tự cho các phụ tải còn lại, ta được bảng sau Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Pmax (MW) 20 25 30 28 30 32 Qmax (MVAr) 9. Cân bằng công suất Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn phụ tải thông qua mạng điện.
Tại mỗi thời điểm, luôn phải đảm bảo cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ. M ỗi mức cân bằng công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q xác định một giá trị tần số và điện áp. Quá trình biến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân bằng công suất bị phá hoại, xảy ra rất phức tạp vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ. Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần s ố, còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp.
Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi, và ngược lại. Khi thiếu công suất Q điện áp bị giảm thấp và ngược lại. Cân bằng công suất tác dụng Việc cân bằng công suất tác dụng trong nhà máy được thực hiện trong nhà máy điện bằng các bộ điều tốc thay đổi tốc độ tuabin. Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống.
Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức sau: ∑ 𝑃𝐹 = ∑ 𝑃𝑦𝑐 Với ∑ 𝑃𝐹 : Công suất tác dụng phát ra từ nguồn ∑ 𝑃𝑦𝑐 : Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 7 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Trong đó ∑ 𝑃𝑦𝑐 = 𝑚. ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∆𝑃𝑚đ + 𝑃𝑡𝑑 + 𝑃𝑑𝑡 Với: • ∑𝑃𝑝𝑡 : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ trong chế độ cực đại • m: hệ số đồng thời (đề tải giả thiết m=1) • ∆𝑃𝑚đ : Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, tính sơ bộ lấy ∑∆𝑃𝑚đ =5%∑ 𝑃𝑝𝑡 • ∑𝑃𝑡𝑑 : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. ∑𝑃𝑡𝑑 = 0 • ∑𝑃𝑑𝑡 : Tổng công suất dự trữ. ∑𝑃𝑑𝑡 =0 Áp dụng công thức trên ta được: ∑ 𝑃𝐹 =∑ 𝑃𝑦𝑐 = 𝑚.
Cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng công thức sau: ∑QF + Qbu∑ =∑ 𝑄𝑦𝑐 = m∑Qpt + ∑ΔQB + ∑ΔQL - QC + Qtd + Qdt Trong đó: • ∑QF: tổng công suất phát ra của các máy phát điện Qbu∑: tổng công suất phản kháng cần bù ∑ 𝑄𝑦𝑐 : tổng tổn thất công suất phản kháng yêu cầu phụ tải • • • m∑Qpt: tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời. • ∑ΔQMBA: tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp, ∑ΔQMBA=15%∑ΔQmax • ∑ΔQL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây của mạng điện. • QC: tổng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh Qtd, Qdt: tổng công suất kháng tự dùng và dự trữ của nhà máy điện.
Qtd = Qdt=0 Nếu ∑QF ≥ ∑ 𝑄𝑦𝑐 thì không cần phải bù công suất phản kháng • • Áp dụng công thức trên ta được: ∑ 𝑄𝑦𝑐 = m∑Qpt + ∑ΔQB + ∑ΔQL - QC + Qtd + Qdt = 1. tan(arccos(0,85)) =107,371(MVAr) Ta thấy ∑QF > ∑ 𝑄𝑦𝑐 nên ta không cần bù công suất phản kháng. NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 8 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT 2.1 Các phương án dự kiến sẽ thực hiện Việc lựa chọn các phương án cung cấp điện hợp lý phải đảm bảo các yếu tố và một số yêu cầu nhất định trong đó hai yếu tố chiếm phần quan trọng nhất là cũng cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao.
Tính toán thiết kế lưới điện nhằm mục đích đưa ra các phương án và lựa chọn phù hợp cân bằng giữa yếu tố kinh tế và kĩ thuật. Bước đầu của việc tính toán là đưa ra các sơ đồ cung cấp điện hợp lý đảm bảo các điều kiện chọn theo yêu cầu. Trong các phương án cần chú ý các nguyên tắc như đảm bảo cung cấp điện liên tục và phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Với các phụ tải loại I cần đảm bảo cấp điện liên tục trong mọi tình huống vì đây là các phụ tải quan trọng điển hình như: bệnh viện, các khu công nghiệp, nhà máy ….
Vì vậy phương án đi dây cho các phụ tải này phải có các đường dây dự phòng cố định như (2 đường dây độc lập: mạch kép hoặc mạch vòng kín). Ngoài ra phải đảm bảo chất lượng điện năng, các chỉ tiêu về kinh tế như: vốn đầu tư, chi phí vận hành và tổn thất nhỏ và đảm bảo an toàn khi vận hành có khả năng phát triển lưới khi nhu cầu phụ tải tăng…. Từ yêu cầu đề bài là các phụ tải loại 1 ta có các phương án: a. Phương án 1: NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 9 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu b.
Phương án 4: NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 10 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu e. Tính toán thông số kỹ thuật 2. Tính phân bố công suất trên các nhánh đường dây 𝑆𝑁−1 = 𝑆1 = 20 + 𝑗9.5 𝑀𝑉𝐴 Từ đó ta có bảng tổng kết phân bố công suất trên từng nhánh trên đường dây như sau: NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 11 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Đường N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 dây Chiều dài 41. Tính chọn điện áp định mức Chọn điện áp định mức theo công thức: Ui= 4.34 ∗ √𝐿𝑖 + 16𝑃 Trong đó P: công suất đường dây cần truyền tải (MW) L: khoảng cách cần truyến tải công suất (km) U: điện áp định mức của mạng điện (kV) Áp dụng cho đường dây có L < 220 km và P ≤ 60 MW.
Nếu 70 kV < mọi Ui < 187 kV thì chọn Uđm = 110 kV. Với đường dây N-1: 𝑈𝑡𝑡𝑁𝐷1= 4. Tương tự với các đường dây khác ta có bảng: Đường N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 dây Chiều dài 41.886 Theo điện áp tính toán đường dây so sánh với điều kiện L < 220 km và P ≤ 60 MW, 70 kV < mọi Ui < 187 chọn điện áp truyền tải là 𝑈𝑑𝑚 = 110 𝐾𝑉 c.
