CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUÁT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1. Phân tích nguồn và phụ tải 1. Phân tích nguồn Hình 1.1: Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn Hệ số công suất Cosφ=0,85 Điện áp trên thanh cái của nguồn điện: + Khi phụ tải cực đại, khi sự cố nặng nề là : UA=1,1Uđm + Khi phụ tải cực tiểu là: UA=1,05Uđm 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 Từ sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải ta tính toán được bảng sau: GVHD: Th.S Kiều Thị Thanh Hoa 15 SVTH: Nguyễn Hiệu – D11H1 Tieu luan Trường ĐH Điện Lực Đồ án thiết kế Lưới điện Bảng 1.1: Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải Phụ tải Khoảng cách (km) 1 52,20 2 50,99 3 61,03 4 36,06 5 29,15 1.
Phân tích phụ tải Bảng 1.2: Số liệu phụ tải Số liệu Phụ tải 1 2 3 4 5 Công suất cực đại Pmax (MW) 32 27 33 30 39 Tỉ lệ Pmin/Pmax 0,74 Hệ số công suất 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Loại hộ phụ tải I I I III I Điện áp thứ cấp(kV) 22 22 22 22 22 Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 5473 Lưới điện có 5 phụ tải trong đó: Phụ tải loại I gồm có 4 phụ tải là 1, 2, 3, 5 (chiếm 80%): Đây là loại phụ tải quan trọng nếu mất điện sẽ gây nguy hiểm đến con người hoặc thiệt hại về kinh tế như tính mạng con người; sản xuất sản phẩm bị thiếu hụt, thứ phẩm tăng, gây ra lãng công và không sử dụng hết công suất thiết bị. Vì thế mỗi phụ tải loại I phải được cung cấp điện bằng một đường dây lộ kép và trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song hoặc sử dụng sơ đồ mạch kín để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng Phụ tải loại III có 1 phụ tải là 4 (chiếm 20%): Đây là loại phụ tải cho phép mất điện, đó là các công trình dân dụng,công trình phúc lợi,khu dân cư,… Chính vì vậy ta chỉ cần đường dây đơn - Yêu cầu trong điều chỉnh điện áp theo thông tư 39/2015/TT-BCT : Trong mạng điện thiết kế có yêu cầu điều chỉnh điện áp phải thỏa mãn các chế độ sau: • Chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu : ∆U% = ±5%Udm • Chế độ sau sự cố : ∆U% = -10÷+5%Udm GVHD: Th.S Kiều Thị Thanh Hoa 16 SVTH: Nguyễn Hiệu – D11H1 Tieu luan Trường ĐH Điện Lực Đồ án thiết kế Lưới điện Số liệu của các phụ tải được tính toán trong bảng sau: Bảng 1.3: Số liệu tính toán các phụ tải Tmax Udm Tải Loại Smax Pmax Qmax Smin Pmin Qmin Cos (h) (kV) (MVA) (MW) (MVAr) (MVA) (MW) (MVAr) φ 1 I 35,56 32 15,50 26,31 23,68 14,47 2 I 30 27 13,08 22,20 19,98 9,68 3 I 36,67 33 15,99 27,13 24,42 11,82 0,9 5473 22 4 III 33,33 30 14,52 24,67 22,20 10,76 5 I 43,33 39 18,88 32,07 28,86 13,98 Tổng 178,8 161 77,97 132,3 119,1 60,71 9 8 4 Trong đó: Pmin = 0,74*Pmax 𝑃 Smax = 𝑚𝑎𝑥 ; Qmax = Pmax*tan𝜑 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑃 Smin = 𝑚𝑖𝑛 ; Qmax = Pmin*tan𝜑 𝑐𝑜𝑠𝜑 • 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: 27 ÷ 39 MW khi lớn nhất và 22,2 ÷ 28,86 MW khi nhỏ nhất và có 4 phụ tải loại I là: tải 1, tải 2, tải 3 và tải 5 ; loại III là: tải 4 1. Cân bằng công suất trong hệ thống điện Cân bằng công suất trong hệ thống trước hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không? Sau đó sơ bộ định phương thức vận hành cho từng nhà máy trong hệ thống, trong các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sau sự cố.
Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng GVHD: Th.S Kiều Thị Thanh Hoa 17 SVTH: Nguyễn Hiệu – D11H1 Tieu luan Trường ĐH Điện Lực Đồ án thiết kế Lưới điện 1. 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: ∑PF =∑Pyc = m∑Ppt +∑∆Pmđ +∑Ptd+∑Pdt Trong đó : ∑PF: Tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát. ∑Pyc: Tổng công suất yêu cầu ∑Ppt: Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải ∑∆Pmđ: Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện (∑∆Pđm = 5%.∑Ppt) ∑Ptd : Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện ∑Pdt: Tổng công suất dự trữ trong mạng điện m: hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (Trong phạm vi đồ án lấy ∑Ptd = 0, ∑Pdt = 0, m=1) từ đó ta có: 𝑃𝑁 = m.∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 + ∑ ∆𝑃 PN: công suất tác dụng của nguồn (của hệ thống) m: là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1) ∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 : tổng công suất tác dụng của các phụ tải ở chế độ cực đại ∑ ∆𝑃: tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑ ∆𝑃 = 5%∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 Từ số liệu đề bài ta được: ∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 32+27+33+30+39 = 161 (MW) 𝑃𝑁 = m. 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. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức: ∑QF = ∑Qyc = m∑Qpt + ∑∆Qb + ∑QL - ∑QC + ∑Qtd + ∑Qdt Trong đó: ∑QF: Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra ∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu của hệ thống ∑Qpt: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại ∑QL: Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng các đường dây trong mạng điện GVHD: Th.S Kiều Thị Thanh Hoa 18 SVTH: Nguyễn Hiệu – D11H1 Tieu luan Trường ĐH Điện Lực Đồ án thiết kế Lưới điện ∑QC: Tổng công suất phản kháng do điện dung các đường dây sinh ra (Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết ∑QL = ∑QC ) ∑∆Qb : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp (∑ΔQba = 15%ΣQpt) ∑Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. ∑Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống. m: hệ số đồng thời (Trong phạm vi đồ án lấy ∑Qtd = 0, ∑Qdt = 0, m=1) từ đó ta có: 𝑄𝑏ù + 𝑄𝑁 = m.∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥 + ∑ ∆𝑄𝑏𝑎 m: là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1) Qbù: lượng bù công suất phản kháng QN: công suất phản kháng của nguồn (của hệ thống) ∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥 : tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại ∑ ∆𝑄𝑏𝑎 : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy ∑ ∆𝑄𝑏𝑎 = 5%∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥 Từ số liệu đề bài ta được: 𝑐𝑜𝑠𝜑𝐻𝑇 = 0,85 → QN = PN*tan𝜑𝐻𝑇 = 104,77 (MVAr) 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑝𝑡 = 0,9 → ∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥 = ∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 * tan𝜑𝑝𝑡 = 77,97 (MVAr) 𝑄𝑏ù + 𝑄𝑁 = m.∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥 + ∑ ∆𝑄𝑏𝑎 → Qbù = 77,98 + 5%*77,98 – 104,77 = -22,89 Vì Qbù < 0 nên ta không phải bù sơ bộ 1.
Xây dựng 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 kỹ 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 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 thi công, vận hành và phải có tính linh hoạt cao - Đảm bảo kinh tế - kỹ thuật - Đảm bảo phát triển của mạng điện trong tương lai Xây dựng các phương án nối dây phải dựa vào ưu điểm, khuyết điểm của các sơ đồ mạng điện và phạm vi sử dụng của những sơ đồ đó: GVHD: Th.S Kiều Thị Thanh Hoa 19 SVTH: Nguyễn Hiệu – D11H1 Tieu luan Trường ĐH Điện Lực Đồ án thiết kế Lưới điện Bảng 1.4: Ưu nhược điểm của các sơ đồ nối dây Sơ đồ nối dây Ưu điểm Nhược điểm Mạng hình tia Có khả năng sử dụng các thiết bị Chi phí đầu tư dây đơn giản,rẻ tiền và các thiết bị bảo cao,khảo sát thiết kế thi vệ role đơn giản,thuận tiện khi công mất nhiều thời gian, phát triển và thiết kế cải tạo mạng lãng phí khả năng tải điện hiện có, khi xảy ra sự cố không gây ảnh hưởng đến các đường dây khác.
Tổn thất nhỏ hơn lưới liên thông Mạng liên thông Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi Cần có thêm trạm trung vì hoạt động trên cùng một đường gian ,thiết kế bố trí đòi hỏi dây phải bảo vệ bằng role. Thiết kế cắt tự động khi gặp sự cố phức tạp hơn.