ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn TRẦN BÁCH

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 1

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN

KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN................................................................................ 3

1.1. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải:.................................................... 3

1.1.1 Phụ tải:........................................................................................................ 3

1.1.2 Nguồn điện : ............................................................................................... 3

1.2. Cân bằng công suất tác dụng :....................................................................... 4

1.2.1. Chế độ phụ tải cực đại : ............................................................................. 6

1.2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu :............................................................................ 7

1.2.3. Chế độ sự cố: ............................................................................................. 8

1.3. Cân bằng công suất phản kháng :.................................................................. 8

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KỸ THUẬT VÀ

TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN. .............................................. 10

2.1.Dự kiến chế độ làm việc của các NMĐ và nguyên tắc chung thành lập

phương án lưới điện : ........................................................................................... 10

2.2.Các phương án lưới điện : .............................................................................. 12

Phương án I........................................................................................................ 12

Phương án II ...................................................................................................... 12

Phương án III..................................................................................................... 13

Phương án IV..................................................................................................... 13

Phương án V ...................................................................................................... 14

2.3.Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện : ................................................ 14

2.4.Tính toán cho từng phương án : ...................................................................... 18

2.4.1 Phương án I :............................................................................................. 18

2.4.2 Phương án II : ........................................................................................... 22

2.4.3 Phương án III :.......................................................................................... 24

2.4.4. Phương án IV :......................................................................................... 27

2.4.5. Phương án V :.......................................................................................... 31

2.5. Bảng tổng kết cho từng phương án : ............................................................ 36

CHƯƠNG III: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ

VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU................................................................ 37

3.1.Phương pháp tính kinh tế : ............................................................................. 37

3.2.Tính cụ thể cho từng phương án đã chọn :..................................................... 38

3.2.1 Phương án I :............................................................................................. 38

3.2.2 Phương án II : ........................................................................................... 41

3.2.3 Phương án III :.......................................................................................... 43

3.2.4 Phương án IV :.......................................................................................... 44

3.2.5 Phương án V :........................................................................................... 47

3.3.Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu : ....................................................... 48

CHƯƠNG IV. CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP

TRONG CÁC TRẠM, CHỌN SƠ ĐỒ CỦA CÁC TRẠM VÀ CỦA MẠNG

ĐIỆN. ........................................................................................................................ 49

4.1. chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà

máy điện ................................................................................................................ 49

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 2

4.2. Chọn số lượng và công suất MBA trong các trạm hạ áp ............................... 49

4.3. Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện:....................................................... 52

CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ............................. 52

MẠNG ĐIỆN............................................................................................................ 52

5.1. Chế độ phụ tải cực đại.................................................................................... 53

5.1.1. đường dây NĐI-2:.................................................................................... 53

5.1.2.Các đường dây NĐI-3, NĐI-4, NĐI-5, NĐI-9. ........................................ 54

5.1.3.Các đường dây NĐI-1-NĐII:.................................................................... 57

5.1.4.Các đường dây NDII-6, NDII-7, NDII-8. ................................................ 60

5.1.5.Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống.......................................... 64

5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:.................................................................................. 65

5.2.1Xét chế độ vận hành kinh tế các trạm khi phụ tải cực tiểu:....................... 65

5.2.2.Các đường dây NĐI-2, NĐI-3, NĐI-4, NĐI-5, NĐI-9............................. 67

5.1.3.Các đường dây NĐI-1-NĐII:.................................................................... 69

5.1.4.Các đường dây NDII-6, NDII-7, NDII-8. ................................................ 72

5.1.5.Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống.......................................... 75

5.3. Chế độ sau sự cố :........................................................................................... 75

5.3.1Sự cố ngừng một tổ máy:........................................................................... 76

5.3.2Sự cố đứt một mạch trên đường dây liên lạc NĐI-1: ................................ 77

5.3.3Sự cố đứt một mạch trên đường dây liên lạc NĐII-1:............................... 78

CHƯƠNG VI: CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG

MẠNG ĐIỆN............................................................................................................ 79

6.1.Tính điện áp các nút trong mạng:.................................................................... 79

6.1.1.Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121kV): ....................................................... 79

6.1.2.Chế độ phụ tải cực tiểu:............................................................................ 81

6.1.3.Chế độ sau sự cố:...................................................................................... 84

6.2.điều chỉnh điện áp trong mạng điện: ............................................................... 91

6.2.1.Chọn đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1: ...................................... 92

6.2.2. Chọn đầu điều chỉnh trong máy biến áp các trạm còn lại: ...................... 95

CHƯƠNG VII: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT CỦA MẠNG

ĐIỆN ......................................................................................................................... 97

7.1.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện: .................................................................... 97

7.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện: ............................................... 98

7.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện: ............................................................. 98

7.4. Tính chi phí và giá thành:............................................................................... 99

7.4.1. Chi phí vận hành hàng năm:.................................................................... 99

7.4.2. Chi phí tính toán hàng năm: .................................................................... 99

7.4.3. Giá thành truyền tải điện năng: ............................................................. 100

7.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại: ...... 100

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 3

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ

CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN.

1.1. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải:

Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng

trong tính toán thiết kế.

Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào

mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó.

Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương

thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu

suất, cosϕ và khả năng điều chỉnh.

Các thông số của phụ tải và nguồn điện:

1.1.1 Phụ tải:

Phô t¶i 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pmax(MW) 38 29 18 38 29 29 18 29 18

Cosϕ 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

Y/c đ/c U KT KT KT KT KT KT KT KT KT

Lo¹i PT I I I I I I I I I

Udm (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Tmax = 5500h

Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.

Các phụ tải đều là phụ tải loại 1.

1.1.2 Nguồn điện :

Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho

9 phụ tải. Nhà máy nhiệt điện I gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất

định mức là 50MW, công suất đặt: PĐNĐ = 4.50 = 200 MW. Hệ số công suất

Cosử = 0,85

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 4

Nhà máy nhiệt điện II gồm 3 tổ máy mỗi tổ máy có công suất định

mức là PFđm=50MW, công suất đặt là PĐNĐ=3.50 = 150MW. Hệ số công

suất Cosử=0,85

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời

gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện

làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay

đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện.

Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên

muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh

nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phong nóng.

Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế

khi nó vận hành với (80 – 85%Pđm). Trong 9 phụ tải của mạng điện đều là

hộ loại 1, các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện

thuận lợi cho việc vạch các phương án nối dây, kết hợp với việc cung cấp

điện cho phụ tải nố liền giữa hai nhà máy.

Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính

chất của các phụ tải, tạo ra phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của

các hộ phụ tải.

1.2. Cân bằng công suất tác dụng :

Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện

cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác

dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn

luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu

thụ cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp.

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 5

Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ

công suất tác dụng và công suất phản kháng không. Từ đó sinh ra phương

thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên

tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng.

Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

và máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo % công suất của phụ tải

cực đại.

Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng

công thức sau:

ΣPF = m.ΣPPT + Σ∆PMĐ + ΣPTD+ ΣPDt

Trong đó :

- m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m

=1

- ΣPF là tổng công suất các nhà máy phát ra ở chế độ đang xét ( Sự

cố, cực đại, cực tiểu )

ΣPF = (4.50) + (3.50) = 350 MW

- ΣPPT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải

ΣPPT=ΣPPti=246 MW

- Σ∆PMĐ : tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện ( Từ 5÷ 8

%ΣPPT). ở đây ta lấy bằng 5%ΣPPT .

Σ∆PMĐ=5%.246 = 12,3 MW

- ΣPTD: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. ( Đối

với nhiệt điện ta lấy bằng 10 % ΣPF

ΣPTD=10%350 = 35MW

- ΣPDT : Tổng công suất tác dụng dự trữ

ΣPDt =ΣPF - m.ΣPPT - Σ∆PMĐ - ΣPTD

= 350 - 246- 12,3 - 35 = 56,7 MW.

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 6

Đối với một hệ thống điện lớn ta thường có Pdt% = (10-15)% Ppt. Do đó

ta không cần phải đặt thêm một tổ máy để dự phòng theo tính toán ở trên.

Ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của 2 nhà máy trong các chế độ

như sau :

ChÕ ®é vËn hµnh Nhµ m¸y ®iÖn 1 Nhµ m¸y ®iÖn 2

Phô t¶i cùc ®¹i

- 4 tæ m¸y

- Ph¸t 170MW

- ChiÕm 85% c«ng suÊt ®Æt.

- 3 tæ m¸y

- Ph¸t 123,3 MW

- ChiÕm 82% c«ng suÊt ®Æt.

Phô t¶i cùc tiÓu

- 3 tæ m¸y

- Ph¸t 100 MW

- ChiÕm 67 % c«ng suÊt ®Æt

- 2 tæ m¸y

- Ph¸t 64,15 MW

- ChiÕm 64,15 % c«ng suÊt ®Æt

ChÕ ®é sù cè

- 3 tæ m¸y

- Ph¸t 150 MW

- ChiÕm 100%c«ng suÊt ®Æt

- 3 tæ m¸y

- Ph¸t 143,3 MW

- ChiÕm 96 % c«ng suÊt ®Æt

1.2.1. Chế độ phụ tải cực đại :

Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện, nhà máy II có công suất nhỏ hơn

nên bố trí nhà máy I là nhà máy chủ đạo. Ta có công suất yêu cầu của phụ

tải (Pyc) không kể công suất dự trữ (Pdt) là :

ΣPyc = ΣPpt +Σ∆Pmđ +ΣPtd

Thay số vào ta có :

ΣPyc = 246 + 12,3 + 35 = 293,3

Lượng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực đại chiếm 84% tổng

công suất đặt của 2 nhà máy.

Giả sử nhà máy 1 phát lên lưới 85% công suất, ta có :

PF1=85%× 200 = 170 MW

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 7

Lượng tự dùng của nhà máy 1 là :

Ptd1=10%×200 = 20 MW

Nhà máy 2 phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2 = ΣPyc- PF1 = 293,3- 170 = 123,3 MW

Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy 2 chiếm 123,3/150 =82%

công suất đặt của nhà máy NĐII.

Lượng tự dùng của nhà máy 2 là :

Ptd2=ΣPtd - Ptd1 = 35 - 20 = 15 MW.

1.2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu :

Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì

∑Pmin = 50%.∑Pmax = 0,5.246 = 123 MW

Ta có : ΣPyc = 50%×ΣPycMax=50%×293,3 = 144,0504 MW.

Ở chế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên

cắt bớt một số tổ máy. Giả sử cắt bớt ở NĐ1 1 tổ máy và ở NĐ2 1 tổ máy,

các tổ máy còn lại phát với 67% công suất định mức.

Suy ra, công suất phát của nhà máy 1 là:

PF1=67%×150 = 100 MW

Lượng tự dùng của2 NM là :

Ptd1=10%×250= 25 MW

Thay số vào ta có :

ΣPyc = 123+6,15+25 = 164,15 MW

Nhà máy 2 phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2 = ΣPyc- PF1 = 164,15 – 100 = 64,15 MW

Cho nhà máy NĐ2 vận hành 2 tổ máy, như vậy NĐ2 đảm nhận 64,15 %

công suất định mức của chúng.

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 8

1.2.3. Chế độ sự cố:

Giả thiết rằng nhà máy nhiệt điện 1 bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó tổ

máy còn lại phát với 100% công suất định mức. Ở đây ta không xét đến sự

cố xếp chồng.

⇒ PF1sc= 100% .150 = 150 MW

Do : ΣPyc = 293,3 ⇒ nhà máy 2 cần phát :

PF2sc= 293,3- 150 = 143,3 MW

Vậy nhà máy 2 vận hành cả 3 tổ máy với 96% công suất định mức của

chúng

1.3. Cân bằng công suất phản kháng :

Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau:

ΣQF = mΣQPT + Σ∆QL - Σ∆QC + Σ∆QBA + ΣQTD + ΣQDT

Trong đó :

- ΣQF Là tổng CSPK của NMNĐ phát ra

ΣQF = ΣPF . tg ϕF=293,3×0,62 = 181,85 (MVAr).

- m: Là hệ số đồng thơì, lấy m = 1.

- ΣQPT : Là tổng CSPK của phụ tải.

- Σ∆QL: Là tổng tổn thất CSPK trên cảm kháng của đường dây.

- ∆QC : Là tổng CSPK do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi

tính sơ bộ ta lấy : Σ∆QL = Σ∆QC . Vì Vậy :

Σ∆QL - Σ∆QC = 0

- Σ∆QBA: Là tổng tổn thất CSPK trên các MBA.

- ΣQTD : Là tổng CSPK tự dùng của NMĐ.

- ΣQDT: Là tổng CSPK dự trữ cho mạng, có thể lấy bằng công suất phản

kháng của một tổ máy phát lớn nhất.

Ta có: ΣQPT = ΣPPT . tg ϕPT = 246 × 0,48 = 118,08 (MVAR)

( Với Cos ϕ = 0,9 → tgϕ = 0,48 )

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 9

Σ∆QBA = 15%ΣQPT = 0,15 × 118,08 = 17,71 (MVAR)

ΣQTD =ΣPTD . tg ϕ.= 35 × 0,62 = 21,7 (MVAR)

( Với Cos ϕ = 0,85 → tgϕ = 0,62 )

ΣQDT= 0,62 × ΣPDT = 0,62×10%×ΣPF =21,7 (MVAR)

( Với Cos ϕ = 0,85 → tgϕ = 0,62 )

Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện ở chế

độ phụ tải cực đại :

∑Qyc = 118,08+17,71+21,7+21,7

= 179,19 MVAr

Theo đó ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng cho mạng điện.

eBook for You

§å ¸n tèt nghiÖp L­íi §iÖn

NguyÔn Xu©n Th¾ng – Líp HT§ T3 10

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ

KỸ THUẬT VÀ TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG

PHƯƠNG ÁN.

2.1.Dự kiến chế độ làm việc của các NMĐ và nguyên tắc chung thành

lập phương án lưới điện :

Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều

nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác

thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy

cao. Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp. Làm

được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung

cấp điện. Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn

điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế

…

Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các

nguyên tắc sau đây :

- Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện tục, mức độ

đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với

phụ tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không được phép gián

đoạn trong bất cứ tình huống nào, vì vậy trong phương án nối dây

phải có đường dây dự phòng.

- Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp, …)

- Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành

hàng năm nhỏ.

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt

và có khả năng phát triển.

Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên nhận thấy: cả 9 phụ

tải đều là hộ loại I, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao. Do đó phải sử

dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, mạch vòng.

eBook for You