Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 10 4 1 , 2 3 1 0 k m 4 4 , 7 2 1 4 k m 60,0000km 6 4 , 0 3 1 2 k m 3 6 , 0 5 5 5 k m 7 0 , 7 1 0 7 k m 5 0 , 0 0 0 0 k m 3 6 , 0 5 5 5 k m 3 1 , 6 2 2 8 k m Hình3.1.b. Sơ đồ mạch điện phương án 2. Hình 3.1.c. Sơ đồ mạch điện phương án 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 11 Hình 3.1.d. Sơ đồ mạch điện phương án 4. Hình 3.1.e. Sơ đồ mạch điện phương án 5. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 12 3.2. Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án. 3.2.1. Phương án 1 Phương án 1 có sơ đồ mạng điện như sau: Hình 3.2. Sơ đồ mạng điện phương án 1 a. Chọn điện áp định mức của mạng điện Điện áp định mức của đường dây được tính theo công thức kinh nghiệm: PU 16.34,4 dm += l kV (3.1) trong đó: l - khoảng cách truyền tải, km P – công suất truyền tải trên đường dây, MW Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ - 2 – HT: Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ - 2 được xác định như sau: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 13 P N2 =P kt – P td – P N - Δ P N trong đó: P kt – tổng công suất phát kinh tế của NĐ P td – công suất tự dùng trong nhà máy điện P N – tổng công suất các phụ tải nối với NĐ (1, 3, 4,6) P N = P 1 + P 3 + P 4 + P 6 Δ P N – tổn thất công suất trên các đường dây do nhà máy cung cấp Δ P N = 5%P N Theo kết quả tính toán trong phần (1.2) ta có: P kt = 204 MW, P td = 24 MW Từ sơ đồ mạng điện (3.2) ta có: P N = P 1 + P 3 + P 4 + P 6 = 142 MW Δ P N = 5%P N = 7,10 MW Do đó: P N2 = 204- 24- 142- 7,10 = 30,9 MW Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ - 2 có thể tính gần đúng như sau: Q N2 = P N2 × tg 2 ϕ = 30,9.0,6197 = 19,1487 MVAr Như vậy: 2N S & = 30,9+ j19,1487 MVAr Dòng công suất truyền tải trên đường dây2- HT là: 222 SSS NHT &&& −= = 30,9 + j19,15– (29 +j17,97) = 1,9 + j1,1761 Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-2 là: 77,1009,301672,44.34,4 2 =×+= N U kV Đối với đường dây HT-2: 00,429,11625,6334,4 2 =×+= H U kV Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 3.1: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 14 Đờng dây Công suất truyền tải Chiều dài đ- ờng dây l , km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng U đm , kV NĐ-1 38 + j18,40 41,23 110,5833 110 NĐ-2 30,9 + j19,15 44,72 100,7404 2-HT 1,9 + j1,18 63,25 42,0000 NĐ-3 30 + j18,59 60,00 100,8525 NĐ-4 38 + j23,55 85,44 114,2863 HT-5 29 + j14,05 50,00 98,3946 NĐ-6 36 + j17,44 64,03 109,7970 HT-7 38 + j18,40 36,06 110,1416 HT-8 28 + j17,35 41,23 95,9946 HT-9 30 + j14,53 70,71 101,8478 Bảng 3.1. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Từ kết quả tính toán trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện ở tất cả các phương án là U đm = 110 kV b. Chọn tiết diện dây dẫn Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua. Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (D tb = 5m). Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 15 Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là: kt J I F max = Trong đó: I max - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A J kt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 . Với dây AC và T max = 5500h thì J kt = 1 A/mm 2 . Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: 3 max max 10. .3. dm Un S I = ,A Trong đó: n-số mạch của đường dây (đường dây một mạch n=1; đường dây hai mạch n=2). U đm - điện áp định mức của mạng điện, kV S max - công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiế t diện F ≥ 70 mm 2 . Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này. Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có điều kiện sau: I sc ≤ I CP Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 16 trong đó: I sc - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố. I CP - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. Khi tính tiết diện các dây dẫn cần sử dụng các dòng công suất ở bảng 3.1. * Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-2: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng: I N2 = 40,9510. 110.32 15,199,30 10. .32 3 22 3 2 = + = dm N U S A Tiết diện dây dẫn: F N2 = 40,95 1 40,95 2 == kt N J I ,mm 2 Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, cần chọn dây AC có tiết diện F=95 mm 2 và dòng điện I CP = 330 A. Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-2-HT, sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau: - Ngừng một mạch trên đường dây. - Ngừng một tổ máy phát điện. Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: I 1sc = 2I N2 = 2.95,40 = 190,80 A Như vậy I sc < I cp . Khi ngừng một tổ máy phát điện thì ba máy phát còn lại sẽ phát 100 % công suất. Do đó tổng công suất phát ra của NĐ bằng: P F = 3 × 60 = 180 MW Công suất tự dùng của nhà máy bằng: P td = 10%.180 = 18 MW Công suất chạy trên đường dây bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 17 P N2 = P F -P td -P N - Δ P N Trong mục (2.1.1.a) đã tính được: P N = 142 MW, Δ P N = 7,10 MW Do đó: P N2 = 180-18-142-7,10 = 12,9 MW Q N2 = 12,9.0,6197 = 8,00 MVAr Vì vậy dòng điện chạy trên đường dây NĐ-2 sẽ không lớn hơn trường hợp đứt một mạch. * Chọn tiết diện cho đường dây 2-HT Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng: 80,610. 110.32 76,19,1 3 22 2 = + = H I A Tiết diện dây dẫn bằng: F H2 = 80,6 1 80,6 = A Chọn dây AC-70, I CP = 265 A Khi ngừng một mạch trên đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị: I 1sc =2.6,80 = 13,6 A Như vậy I 1sc < I CP . Trường hợp ngừng một tổ máy phát, hệ thống phải cung cấp cho phụ tải 5 lượng công suất là: 222 NH SSS &&& −= =29 +j17,97 -(12,9 + j8,00) = 16,1 + j9,97MVAr Dòng điện chạy trên HT-2 khi đó là: 7077,4910. 110.3.2 9779,91,16 3 22 2 = + = sc I A Như vậy I 2sc < I CP * Chọn tiết diện của đường dây NĐ-1 Dòng điện chạy trên đường dây bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 18 8046,11010. 110.32 4042,1838 3 22 1 = + =I A Tiết diện của đường dây có giá trị: 8046,110 1 8046,110 1 ==F mm 2 Chọn dây AC-120, có I CP = 380 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: I sc =2.110,8046 = 331,6092 A Như vậy I sc < I CP Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là r 0 , x 0 , b 0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình Π của các đường dây theo công thức sau: R= l 1 0 r n ; X= l 1 0 x n ; l 2 1 2 0 bn B = (2.2) trong đó n là số mạch đường dây. Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với đường dây NĐ-1. Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho ở bảng 3.2. . Thành Trung 17 P N2 = P F -P td -P N - Δ P N Trong mục (2. 1.1.a) đã tính được: P N = 1 42 MW, Δ P N = 7,10 MW Do đó: P N2 = 18 0-1 8-1 4 2- 7 ,10 = 12, 9 MW Q N2 = 12, 9.0,6197 = 8,00 MVAr. suất là: 22 2 NH SSS &&& −= =29 +j17,97 -( 12, 9 + j8,00) = 16,1 + j9,97MVAr Dòng điện chạy trên HT -2 khi đó là: 7077,4910. 110.3 .2 9779,91,16 3 22 2 = + = sc I A Như vậy I 2sc <. trong phần (1 .2) ta có: P kt = 20 4 MW, P td = 24 MW Từ sơ đồ mạng điện (3 .2) ta có: P N = P 1 + P 3 + P 4 + P 6 = 1 42 MW Δ P N = 5%P N = 7,10 MW Do đó: P N2 = 20 4- 2 4- 14 2- 7,10 = 30,9