CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1. Phân tích nguồn Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 1 5 (Mỗi ô vuông diện tích 10x10 km) - 2 Nguồn điện là hệ NM thống có đặc điểm: + Công suất 3 6 vô cùng lớn, có điện áp 4 110 kV + Hệ công suất là 0,85 1. Phụ tải Trong hệ thống điện gồm 06 phụ tải: trong đó có: 01 phụ tải 1 là phụ tải loại III, 05 phụ tải 2, 3, 4, 5, 6 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.1: Số liệu về phụ tải Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Pmax (MW) 31,5 33,5 35,5 37,5 40,5 43,5 Pmin (MW) 22,2 23,6 25 26,4 28,5 30,6 cos φ 0,9 Qmax (MVAr) 15,25 16,22 17,19 18,16 19,61 21,06 Qmin (MVAr) 10,675 11,35 12,03 12,71 13,727 14,742 Smax (MVA) 35 37,2 39,44 41,67 45 48,33 Smin (MVA) 24,5 26,04 27,6 29,17 31,5 33,83 Loại hộ phụ tải III I I I I I Điện áp thứ cấp 22 (kV) Tmax 4200 CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT 2. Cân bằng công suất tác dụng 1 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 = 222 MW.
Pmđ: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. Ta chọn: Pmđ = 5%. 222= 11,1 (MW) Ta thấy: PF = Pyc = mPpt + Pmđ = 222 + 11,1= 233,1 (MW) Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cần cân bằng chúng. 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 (2.2) 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 tgHT =0,62 → QF = 144,522 (MVAr) 2 Qpt: tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải. Qpt = Q1max + Q2max + Q3max + Q4max +Q5max + Q6max =107,49 (MVAr) QB: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ thống Ta lấy: QB = 15%. 107,49 = 16,123 (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 (2. 2), ta có: Qyc = mQpt + QB + QL – QC = 107,49 + 16,123 = 123,61 (MVAr) CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3. Đề xuất phương án đi dây 3 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. Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm : 4 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.
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 hai nhóm. Cụ thể là: ▪ Nhóm 1 gồm hệ thống, phụ tải 1.
▪ Nhóm 2 gồm hệ thống, phụ tải 2, phụ tải 3. ▪ Nhóm 3 gồm hệ thống, phụ tải 4. ▪ Nhóm 4 gồm hệ thống, phụ tải 5, phụ tải 6. 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.
Mạng điện hình tia: - Ưu điểm: Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ rơle đơn giản. Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có. - Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp. Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém.
Mạng điện liên thông: - Ưu điểm: Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây. 5 Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia. - Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao. Mạng điện mạch vòng: - Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao.
- Nhược điểm: Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn. Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn. Vận hành phức tạp hơn 1 5 2 NM 3 6 4 Hình 3.1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án như sau: 3. Nhóm 1: gồm phụ tải 1 Phụ tải Loại 6 1 III 1 31,623 km NM Hình 3.2: Sồ đố nối dây phương án 1a 3.
Nhóm 2: gồm phụ tải 2 và 3 Phụ tải Loại 2 I 3 I 2 31,623 km NM 36,055 km 3 Phương 2 án 2a 31,623 km 30 km NM 7 3 Phương án 2b 2 31,623 km 30 km NM 36,055 km 3 Phương án 2c Hình 3.3: Sồ đố nối dây phương án 2a, 2b, 2c 3. Nhóm 3: gồm phụ tải 4 Phụ tải Loại 4 I NM 30 km 8 4 Hình 3.4: Sồ đố nối dây phương án 3 3.