xác định số lượng và công suất của các máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải, sơ đồ nối dây các

Lêi nãi ®Çu

§iÖn n¨ng lµ d¹ng n¨ng lîng ®îc sö dông réng r·i nhÊt trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc

ho¹t ®éng kinh tÕ vµ ®êi sèng cña con ngêi. Nhu cÇu sö dông ®iÖn ngµy cµng cao,

chÝnh v× vËy chóng ta cÇn x©y dùng thªm c¸c hÖ thèng ®iÖn nh»m ®¶m b¶o cung cÊp

®iÖn cho c¸c hé tiªu thô. HÖ thèng ®iÖn bao gåm c¸c nhµ m¸y ®iÖn, c¸c m¹ng ®iÖn vµ

c¸c hé tiªu thô ®iÖn ®îc liªn kÕt víi nhau thµnh mét hÖ thèng ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh

s¶n xuÊt, truyÒn t¶i, ph©n phèi vµ tiªu thô ®iÖn n¨ng. M¹ng ®iÖn lµ mét tËp hîp gåm cã

c¸c tr¹m biÕn ¸p, tr¹m ®ãng c¾t, c¸c ®êng d©y trªn kh«ng vµ c¸c ®êng d©y c¸p. M¹ng

®iÖn ®îc dïng ®Ó truyÒn t¶i vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng tõ c¸c nhµ m¸y ®iÖn ®Õn c¸c hé

tiªu thô.

B¶n ®å ¸n nµy bao gåm hai phÇn: PhÇn thø nhÊt cã nhiÖm vô thiÕt kÕ m¹ng ®iÖn

khu vùc gåm hai nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn ®iÖn, mét tr¹m biÕn ¸p trung gian vµ 10 phô t¶i.

PhÇn thø hai cã nhiÖm vô tÝnh to¸n æn ®Þnh cña hÖ thèng võa ®îc thiÕt kÕ.

Nhê sù chØ b¶o, gãp ý cña c¸c thÇy, c« gi¸o vµ mäi ngêi quan t©m nªn em ®·

hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Tuy ®· nç lùc rÊt nhiÒu nhng do thiÕu kinh nghiÖm thùc tÕ vµ

kiÕn thøc cßn h¹n chÕ nªn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, v× vËy em rÊt mong nhËn

®îc c¸c ý kiÕn ®¸nh gi¸, chØ b¶o cña c¸c thÇy c« gi¸o ®Ó em ®îc më réng, n©ng cao

kiÕn thøc.

Qua ®©y em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy, c¸c thÇy c« gi¸o trong bé m«n HÖ

Thèng §iÖn, ®Æc biÖt lµ thÇy gi¸o TS NguyÔn L©n Tr¸ng ®· tËn t×nh gióp ®ì em trong

thêi gian võa qua. Em rÊt mong muèn sÏ tiÕp tôc nhËn ®îc sù gióp ®ì cña c¸c thÇy, c«

gi¸o trong qu¸ tr×nh c«ng t¸c sau nµy.

1

Môc lôc

Trang

Lêi nãi ®Çu 1

PhÇn I 4

Ch¬ng 1: c©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông vµ ph¶n kh¸ng 4

trong hÖ thèng ®iÖn. x¸c ®Þnh dung lîng bï

s¬ bé

1.1. Ph©n tÝch nguån cung cÊp ®iÖn vµ phô t¶i. 4

1.2. C©n b»ng c«ng suÊt trong m¹ng ®iÖn. 5

CH¦¥NG 2: dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y cña m¹ng ®iÖn. 8

so s¸nh c¸c ph¬ng ¸n vÒ mÆt kü thuËt

2.1. Dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y. 8

2.2. TÝnh to¸n lùa chän U®m vµ chän tiÕt diÖn d©y dÉn. 13

2.3. TÝnh to¸n tæn thÊt ®iÖn ¸p cho m¹ng ®iÖn. 25

ch¬ng 3: so s¸nh c¸c ph¬ng ¸n vÒ mÆt kinh tÕ 29

3.1. Ph¬ng ¸n 1. 30

3.2. Ph¬ng ¸n 5. 30

3.3. Ph¬ng ¸n 7. 31

3.4. Ph¬ng ¸n 9. 31

3.5. Ph¬ng ¸n 10. 32

ch¬ng 4: x¸c ®Þnh sè lîng vµ c«ng suÊt cña c¸c m¸y 33

biÕn ¸p ë c¸c tr¹m biÕn ¸p phô t¶i, s¬ ®å nèi

d©y c¸c tr¹m, s¬ ®å nèi d©y toµn hÖ thèng

4.1. X¸c ®Þnh sè lîng vµ c«ng suÊt cña c¸c m¸y biÕn ¸p ë c¸c tr¹m 33

biÕn ¸p phô t¶i.

4.2. Chän s¬ ®å nèi d©y cho c¸c tr¹m biÕn ¸p. 35

ch¬ng 5: x¸c ®Þnh c«ng suÊt bï kinh tÕ 38

5.1. Nguyªn t¾c tÝnh to¸n c«ng suÊt bï kinh tÕ. 38

5.2. X¸c ®Þnh c«ng suÊt bï kinh tÕ cho c¸c phô t¶i. 39

ch¬ng 6: X¸c ®Þnh ph©n bè c«ng suÊt, tæn thÊt c«ng 46

suÊt, tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong toµn líi ®iÖn

6.1. ChÕ ®é phô t¶i cùc ®¹i. 46

6.2. ChÕ ®é phô t¶i cùc tiÓu. 58

6.3. ChÕ ®é sù cè. 69

2

Trang

ch¬ng 7: X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ë c¸c tr¹m biÕn ¸p. lùa 80

chän ph¬ng thøc ®iÒu ¸p cho m¹ng ®iÖn

7.1. X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ë c¸c tr¹m biÕn ¸p. 80

7.1.1. ChÕ ®é phô t¶i cùc ®¹i. 80

7.1.2. ChÕ ®é phô t¶i cùc tiÓu. 86

7.1.3. ChÕ ®é sù cè. 92

7.2. Lùa chän ph¬ng thøc ®iÒu ¸p cho m¹ng ®iÖn. 99

7.2.1. Ph¬ng ph¸p chung lùa chän ®Çu ph©n ¸p. 99

7.2.2. TÝnh to¸n cho c¸c phô t¶i. 99

ch¬ng 8: tÝnh to¸n chØ tiªu kinh tÕ cña m¹ng ®iÖn 114

8.1. TÝnh vèn ®Çu t x©y dùng m¹ng ®iÖn. 114

8.2. TÝnh tæn thÊt c«ng suÊt vµ tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong toµn m¹ng ®iÖn. 115

8.3. TÝnh gi¸ thµnh t¶i ®iÖn. 115

phÇn 2 117

1.1. Kh¸i niÖm chung vÒ æn ®Þnh. 117

1.2. S¬ ®å thay thÕ cña hÖ théng ®iÖn. 117

1.3. C¸c th«ng sè trong hÖ ®¬n vÞ t¬ng ®èi. 117

1.4. X¸c ®Þnh c¸c ®êng ®Æc tÝnh c«ng suÊt. 119

1.5. TÝnh gãc c¾t δc¾t vµ thêi gian c¾t tc¾t. 127

tµi liÖu tham kh¶o 130

PhÇn I

Ch¬ng 1

C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông vµ ph¶n kh¸ng

trong hÖ thèng ®iÖn. X¸c ®Þnh s¬ bé dung l￾îng bï.

1.1. Ph©n tÝch nguån cung cÊp ®iÖn vµ phô t¶i.

Ph©n tÝch nguån vµ phô t¶i cña m¹ng ®iÖn lµ mét phÇn quan träng trong tÝnh

to¸n thiÕt kÕ.

TÝnh to¸n thiÕt kÕ cã chÝnh x¸c hay kh«ng hoµn toµn phô thuéc vµo møc ®é

chÝnh x¸c cña c«ng t¸c thu thËp phô t¶i vµ ph©n tÝch nã.

3

Ph©n tÝch nguån lµ mét viÖc lµm cÇn thiÕt nh»m ®Þnh híng ph¬ng thøc vËn hµnh

cña nhµ m¸y ®iÖn, ph©n bè c«ng suÊt gi÷a c¸c tæ m¸y, hiÖu suÊt, cosϕ vµ kh¶ n¨ng ®iÒu

chØnh.

C¸c th«ng sè cña phô t¶i vµ nguån ®iÖn:

1.1.1. Phô t¶i

Phô t¶i 1 2 3 4 5 6 7 8

Pmax(MW) 40 36 42 38 38 40 38 36

Cosϕ 0,90 0,90 0,90 0,92 0,92 0,90 0,92 0,90

§iÒu chØnh ®iÖn ¸p T KT KT KT KT T T KT

Lo¹i phô t¶i 1 1 1 1 1 1 1 1

U thø cÊp (kV) 22 22 22 22 22 22 22 22

S¬ ®å ph©n bè phô t¶i:

Tmax = 5500h

Phô t¶i cùc tiÓu b»ng 60% phô t¶i cùc ®¹i.

HÖ sè ®ång thêi k = 1.

C¸c phô t¶i ®Òu lµ phô t¶i lo¹i 1.

Phô t¶i 1, 6, 7 yªu cÇu ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p thêng, c¸c phô t¶i cßn l¹i yªu cÇu ®iÒu

chØnh ®iÖn ¸p kh¸c thêng.

Tæng c«ng suÊt lóc phô t¶i cùc ®¹i lµ:

354( )

10

1

∑Pmax = ∑Pi max = MW

Tæng c«ng suÊt lóc phô t¶i cùc tiÓu lµ:

0,6. 212,4( )

10

1

∑Pmin = ∑Pi max = MW

4

HT§ T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

68,8 k

m

60,8

60,8

56

67,2

67,2

67,2

67,2

52,8

68,8

68,8

49,6

49,6

49,6 78,4

84,8

84,8

81,6

100,8

56

35,2

36,8

35,2

38,4 49,6

Ta nhËn thÊy r»ng c¸c hé phô t¶i hÇu hÕy ®Òu ph©n bè tËp trung gi÷a hai nguån

nªn ta thiÕt kÕ m¹ng ®iÖn ®Ó mét phÇn phô t¶i nhËn c«ng suÊt tõ nhµ m¸y thuû ®iÖn,

phÇn cßn l¹i nhËn c«ng suÊt tõ thanh c¸i tr¹m trung gian.

1.1.2. Nguån ®iÖn.

M¹ng ®iÖn thiÕt kÕ gåm hai nguån cung cÊp:

• Nguån thø nhÊt lµ tr¹m trung gian cã c«ng suÊt v« cïng lín, cosϕ = 0,85 vµ

U®m = 220 kV.

• Nguån thø hai lµ nhµ m¸y thuû ®iÖn cã th«ng sè m¸y ph¸t:

P = 4×90 (MW)

cosϕ = 0,85

U®m = 22kV

Ta thÊy c¸c phô t¶i 5, 6, 7, 8, 9, 10 gÇn nhµ m¸y thuû ®iÖn h¬n do vËy thuËn tiÖn

cho viÖc truyÒn t¶i c«ng suÊt tõ nhµ m¸y thuû ®iÖn tíi. Tæng c«ng suÊt c¸c phô t¶i cùc

®¹i lóc ®ã lµ:

216( )

10

5

∑Pmax = MW

Nh vËy ta sÏ cho nhµ m¸y thuû ®iÖn ho¹t ®éng víi ba tæ m¸y vµ 80% c«ng suÊt

®Þnh møc.

129,6( )

10

5

∑Pmin = MW

Ta cho nhµ m¸y thuû ®iÖn ho¹t ®éng víi 2 tæ m¸y vµ 80% c«ng suÊt ®Þnh møc.

1.2. C©n b»ng c«ng suÊt trong m¹ng ®iÖn.

Nh ta ®· biÕt ®iÖn n¨ng do c¸c nhµ m¸y ®iÖn s¶n xuÊt ra trong hÖ thèng ®iÖn

lu«n c©n b»ng víi ®iÖn n¨ng tiªu thô cña c¸c phô t¶i.

C©n b»ng c«ng suÊt trong hÖ thèng ®iÖn tríc hÕt xem kh¶ n¨ng cung cÊp ®iÖn vµ

tiªu thô trong hÖ thèng ®iÖn cã c©n b»ng kh«ng. Sau ®ã s¬ bé ®Þnh híng ph¬ng thøc

vËn hµnh cho nhµ m¸y ®iÖn.Trong c¸c chÕ ®é vËn hµnh lóc cùc ®¹i, cùc tiÓu hay sù cè

dùa vµo kh¶ n¨ng cÊp ®iÖn cña tõng nguån ®iÖn.

C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông nh»m ®Ó gi÷ tÇn sè cña hÖ thèng n»m trong ph¹m

vi cho phÐp.

C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng nh»m ®Ó gi÷ ®iÖn ¸p ë c¸c nót n»m trong giíi

h¹n cho phÐp.

1.2.1. C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông.

C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông trong hÖ thèng ®iÖn ®îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc

sau:

∑ F = yc = ∑Ppt +∑∆Pmd +∑Ptd +∑Pdt P P k.

Trong ®ã:

∑PF: tæng c«ng suÊt t¸c dông do c¸c m¸y ph¸t ®iÖn cña nhµ m¸y ®iÖn

ph¸t ra trong hÖ thèng.

Pyc: tæng c«ng suÊt thiÕt kÕ cña m¹ng ®iÖn kÓ c¶ tæn thÊt c«ng suÊt t¸c

dông.

k: hÖ sè ®ång thêi, k = 1.

∑Ppt: tæng phô t¶i t¸c dông cùc ®¹i cña c¸c hé tiªu thô.

∆Pmd: tæng tæn thÊt c«ng suÊt t¸c dông trªn ®êng d©y vµ m¸y biÕn ¸p.

∑Ptd: tæng c«ng suÊt tù dïng cña nhµ m¸y ®iÖn.

5

∑Pdt: tæng c«ng suÊt dù tr÷, ∑Pdt = 0 v× hÖ thèng ®iÖn cã c«ng suÊt v«

cïng lín.

Do hÖ thèng ®iÖn cã c«ng suÊt v« cïng lín nªn ta kh«ng cÇn c©n b»ng c«ng suÊt

t¸c dông. C¨n cø vµo viÖc ph©n tÝch nguån cung cÊp ®iÖn vµ vÞ trÝ phô t¶i ta cho nhµ

m¸y ®iÖn ho¹t ®éng víi ba tæ m¸y, mçi tæ ph¸t 80% c«ng suÊt ®Þnh møc.

C«ng suÊt ph¸t cña nhµ m¸y thuû ®iÖn:

PFT§ = 0,8.3.90 = 216 MW

C«ng suÊt phô t¶i cùc ®¹i:

∑Pmax = ∑Ppt = 354 MW

Tæng tæn thÊt c«ng suÊt:

∑∆Pmd = 10%∑Ppt = 35,4 MW

C«ng suÊt tù dïng cña nhµ m¸y ®iÖn:

∑Ptd = 1%.(∑Ppt + ∑Pmd )

= 0,01.(354 +35,4)

= 3,89 MW

C«ng suÊt t¸c dông nhËn tõ hÖ thèng ®iÖn:

PFHT = 354 + 35,4 + 3,89 - 216

= 177,29 MW

1.2.2. C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng.

C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong hÖ thèng ®iÖn ®îc biÓu diÔn b»ng c«ng

thøc sau:

∑ b +∑ F = ∑Qpt +∑∆QL −∑Q C +∑∆Qba +∑Qtd +∑Qdt Q Q k.

Trong ®ã:

QF: c«ng suÊt ph¶n kh¸ng do nguån ®iÖn cung cÊp.

QF = PFT§.tgϕ + PFHT.tgϕ

∑Qpt: tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cùc ®¹i cña c¸c phô t¶i.

Q P tgϕ

Q Q

i i

pt i

.

10

1

=

∑ = ∑

∑Qpt = 243,01 MVAr

∑∆QL: tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trªn c¸c ®o¹n ®êng d©y cña

m¹ng ®iÖn.

∑∆QC: tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng do ®êng d©y sinh ra trong hÖ thèng

®iÖn.

Trong khi tÝnh to¸n s¬ bé, mét c¸ch gÇn ®óng ta lÊy ∑∆QL = ∑∆QC.

∑∆Qba: tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong m¸y biÕn ¸p cña hÖ

thèng.

∑∆Qba = 15%∑Qpt = 36,44 MVAr

∑Qtd = ∑Ptd.tg(arccos0,75) = 0,882.3,89

= 3,43 MVAr

VËy tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng yªu cÇu cña líi ®iÖn lµ:

Qyc = k.∑Qpt + ∑∆Qba + ∑Qtd

= 243,01 + 36,44 + 3 43 = 282,88 MVAr

∑QF = PFT§.tgϕHT + PFHT.tgϕHT

= 216.0,62 + 177,29.0,62 = 243,84 MVAr

Ta thÊy QF < Qyc nªn ta cÇn bï s¬ bé.

6

∑Qb = Qyc - ∑QF = 282,84 - 243,84 = 39,04 MVAr

Khi bï s¬ bé ta u tiªn bï nh÷ng hé ë xa, cã cosϕ thÊp, ®ång thêi chØ bï tíi

cosϕ = 0,9 ÷ 0,95; cßn thõa ta bï cho nh÷ng hé gÇn, cã cosϕ cao h¬n, bï tíi

cosϕ = 0,85 ÷ 0,9.

C«ng suÊt bï s¬ bé cho phô t¶i thø i ®îc tÝnh to¸n nh sau:

Qbi = Qi - Pi.tgϕi

' = Qi - Qi

'

§Æt: Qmax' = Qmax - Qb

Ta lËp ®îc b¶ng sau:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pmax(MW) 34 26 40 38 30 42 35 35 36 38

Qmax(MVAr) 25,50 16,12 24,80 28,50 18,60 26,04 26,25 21,70 27,00 28,50

cosϕ 0,80 0,85 0,85 0,80 0,85 0,85 0,80 0,85 0,80 0,80

cosϕ' 0,90 0,85 0,85 0,85 0,85 0,90 0,85 0,85 0,85 0,90

Qb(MVAr) 9,03 0 0 4,94 0 5,70 4,59 0 4,68 10,10

Qmax'(MVAr) 16,47 16,12 24,80 23,56 18,60 20,34 21,66 21,70 22,32 18,40

7

Ch¬ng 2

Dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y cña m¹ng ®iÖn

so s¸nh c¸c ph¬ng ¸n vÒ mÆt kü thuËt.

2.1. Dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y.

Tõ viÖc ph©n tÝch c¸c phô t¶i vµ c¸c nguån ®iÖn ë ch¬ng 1 ta thÊy:

• C¸c phô t¶i ®Òu lµ hé tiªu thô loai 1 nªn yªu cÇu vÒ ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn

cao do ®ã ph¶i sö dông ®êng d©y lé kÐp, hoÆc m¹ch vßng ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c phô

t¶i.

• C¸c phô t¶i 5, 6, 7, 8, 9, 10 gÇn nhµ m¸y thuû ®iÖn do vËy sÏ ®îc cung cÊp

®iÖn tõ nhµ m¸y. C¸c phô t¶i 1, 2, 3, 4 ë gÇn hÖ thèng ®iÖn nªn sÏ ®îc cung cÊp ®iÖn tõ

hÖ thèng.

• §Ó ®¶m b¶o ®é tin cËy vµ chÕ ®é vËn hµnh linh ho¹t gi÷a nhµ m¸y ®iÖn vµ hÖ

thèng ®iÖn ta sÏ sö dông mét ®êng d©y liªn l¹c, ®êng d©y nµy sö dông lé kÐp.

• Khi dù kiÕn c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y ph¶i dùa trªn c¸c u khuyÕt ®iÓm cña mét sè

lo¹i s¬ ®å cña m¹ng ®iÖn còng nh ph¹m vi sö dông cña chóng.

Tõ nh÷ng nhËn xÐt trªn ta v¹ch ra c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y nh sau.

2.1.1. Ph¬ng ¸n 1.

8

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

2.1.2. Ph¬ng ¸n 2.

2.1.3. Ph¬ng ¸n 3.

9

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

2.1.4. Ph¬ng ¸n 4.

2.1.5. Ph¬ng ¸n 5.

10

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

2.1.6. Ph¬ng ¸n 6.

2.1.7. Ph¬ng ¸n 7.

11

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

2.1.8. Ph¬ng ¸n 8.

2.1.9. Ph¬ng ¸n 9.

12

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§

2.1.10. Ph¬ng ¸n 10.

2.2. TÝnh to¸n lùa chän U®m vµ chän tiÕt diÖn d©y dÉn.

2.2.1. Ph¬ng ph¸p lùa chän tiÕt diÖn d©y dÉn vµ U®m.

§iÖn ¸p cña m¹ng ®iÖn ®îc chän theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau:

U 4,34. l 16P (kV )

i = i + i

Trong ®ã:

Ui: ®iÖn ¸p ®êng d©y thø i.

li: chiªï dµi ®êng d©y thø i.

Pi: c«ng suÊt t¸c dông truyÒn t¶i trªn ®êng d©y thø i (MW)

NÕu kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®îc lµ: 70 (kV) < U < 160(kV) ta sÏ chän ®iÖn ¸p danh

®Þnh cña m¹ng ®iÖn lµ 110 kV

TiÕt diÖn d©y dÉn ®îc lùa chän theo ®iÒu kiÖn mËt ®é dßng ®iÖn kinh tÕ, theo

c«ng thøc:

kt

i

i

J

I

F

max

=

Trong ®ã:

Fi: tiÕt diÖn d©y dÉn.

Iimax: dßng ®iÖn cùc ®¹i ch¹y trªn ®êng d©y.

dm

i

nU

S

I

3. .

.103

max

max =

Smax: c«ng suÊt lín nhÊt truyÒn t¶i trªn ®êng d©y.

n: sè lé ®êng d©y.

Jkt: mËt ®é dßng kinh tÕ.

Víi Tmax = 5500 h, tra b¶ng ta cã: Jkt = 1 A/mm2

.

13

T§

1

3

7

10

9

8

6

4

2

5

HT§