Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ PHẦN THỰC NGHIỆM

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ PHẦN THỰC NGHIỆM

Tải bản đầy đủ - 0trang

thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản suất và tiêu thụ điện

năng.

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần

phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất

trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát

và công suất tiêu thụ .

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định

của công suất tác dụng trong hệ thống điện.

Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với

hệ thống điện thiết kế có dạng:

PNĐ + Pht = Ptt = m.ΣPmax+ Σ∆P + ΣPtd + ΣPdt

Trong đó :

PNĐ – Tổng công suất tác dụng do nhà máy nhiệt điện phát ra.

P HT – Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống.

m – Hệ số đồng thời suất hiện các phụ tải cực đại (m = 1).

ΣPmax – Tổng công suất tác dụng cực đại của các phụ tải.

Σ∆P – Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy Σ∆P= 5%.ΣPmax;

ΣPtd – Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng

10% tổng công suất đặt của nhà máy;

ΣPdt – Tổng công suất tác dụng dự trữ trong hệ thống. ΣPdt thường nằm trong

khoảng 10 – 15% tổng công suất phụ tải và không được bé hơn công suất của một tổ

máy lớn nhất trong mạng điện. Bởi vì mạng điện thiết kế có một nguồn là hệ thống

điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là

ΣPdt = 0.

Ptt – Tổng công suất tác dụng tiêu thụ trong mạng điện.

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1 :

ΣPmax = 342 MW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

Σ∆P = 5%. ΣPmax = 0,05 . 342 = 17,10 MW

Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:

= 10% . = 0,1 . 300 = 30 MW

Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị là:

= 342+ 17,10 + 30 = 389,1 MW

Trong mục 1.1 đã tính được tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế bằng:

Trang 6



= = 240 MW

Như vậy, trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải

bằng:

ΣPHT = P tt − ΣPNĐ = 389,1 − 240 = 149,1 MW

2.1.2. Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa

điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm.Sự cân bằng đòi hỏi

khơng những chỉ đối với công suất tác dụng, mà cả đối với công suất phản kháng.

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công

suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu công suất phản

kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng,

ngựơc lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy để dảm

bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ

thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:

ΣQF + ΣQHT = Qtt = m.ΣQmax + Σ∆QL − ΣQc + Σ∆Qb +ΣQtd + ΣQdt

Trong đó:

ΣQF –Tổng công suất phản kháng của nhà máy nhiệt điện phát ra.

ΣQHT – Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.

Σ∆Qb − Tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp,trong tính toán sơ

bộ lấy ∑ = 15% ∑;

ΣQmax –Tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải.

∑∆Q L: tổng tổn hao công suất phản kháng trong cảm kháng các đường dây

trong mạng điện.

∑QC : tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra,khi tính sơ

bộ lấy :

∑∆QL = ∑QC.

ΣQtd – Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

ΣQdt – Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống.

Đối với mạng điện thiết kế, công suất phản kháng dự trữ sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là

ΣQdt = 0.

Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra bằng:

ΣQF = ΣPF . tgϕF ( cosϕF = 0,85 ⇒ tgϕ = 0,62).

Trang 7



ΣQF = 240 . 0,62= 148,8 (MVAr).

Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng :

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải các phụ tải trong chế độ cực đại được xác

định theo bảng 1.1 bằng :

ΣQmax = 165,65 MVAr.

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp hạ áp bằng :

∑ = 0,15 . 165,65 = 24,85 MVAr

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị :

Qtd = tgϕtd

Đối với cosϕtd = 0,75 thì tg = 0 ,88 .Do đó:

Qtd= 30 . 0,88 = 26,40 MVAr

Như vậy tổng công suất tiêu trong mạng điện bằng :

= 165,65 + 24,85 + 26,4 = 216,9 MVAr

Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:

QF + = 148,8 + 92,44 = 241,24 MVAr

Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung

cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản kháng

trong mạng điện thiết kế.

2.3. Chọn phương án cung cấp điện hợp lý

2.3.1. Dự kiến các phương án

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì

vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp

điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của ác hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn

trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới.

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sư

dụng phương pháp nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và 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. Không cần dự kiến quá nhiều phương

án. Sau khi phân tích tương đối cẩn thận có thể dự kiến 4 đến 5 phương án hợp lý nhất.

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 thỏa mãn những 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 thỏa mãn những yêu cầu kỹ thuật của mạng điện

Trang 8



Những yêu cầu 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 sư dụng

đường dây hai mạch hay mạch vòng

Đối với các hộ tiêu thụ loại II, trong nhiều trường hợp được cung cấp bằng đường

dây hai mạch hoặc bằng hai đường dây riêng biệt. Nhưng nói chung cho phép cung

cấp điện cho các hộ loại II bằng đường dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sưa

chữa các đường dây trên không rất ngắn.

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp bằng đường dây trên không một mạch

Từ vị trí các phụ tải với nhau và các phụ tải với nguồn cung cấp cũng như tính chất

của các loại hộ dùng điện đều là loại I nên chúng ta đưa ra 5 phương án nối dây sau :



Trang 9



S2=37 + j.17,92

S1=39 + j.18,89



S4=35 + j.16,95

S3=41 + j.19,86



S5=36 + j.17,43



S9=44 + j.21,31

S7=37 + j.17,92



S6=38 + j.18,4



S8=35 + j.16,95



Hình 2a. Sơ đồ mạch điện phương án I



S2=37 + j.17,92

S1=39 + j.18,89



S4=35 + j.16,95

S3=41 + j.19,86



S5=36 + j.17,43



S9=44 + j.21,31



S7=37 + j.17,92



S6=38 + j.18,4



S8=35 + j.16,95



Hình 2b. Sơ đồ mạch điện phương án II



Trang 10



S2=37 + j.17,92

S1=39 + j.18,89



S4=35 + j.16,95

S3=41 + j.19,86



S5=36 + j.17,43



S9=44 + j.21,31



S7=37 + j.17,92



S6=38 + j.18,4



S8=35 + j.16,95



Hình 2c. Sơ đồ mạch điện phương án III

S2=37 + j.17,92

S1=39 + j.18,89



S4=35 + j.16,95

S3=41 + j.19,86



S5=36 + j.17,43



S9=44 + j.21,31



S7=37 + j.17,92



S6=38 + j.18,4



S8=35 + j.16,95



Hình 2d. Sơ đồ mạch điện phương án IV



Trang 11

S7=37 + j.17,92

S8=35 + j.16,95



S9=44 + j.21,31



S2=37 + j.17,92

S1=39 + j.18,89



S4=35 + j.16,95

S3=41 + j.19,86



S5=36 + j.17,43



S9=44 + j.21,31



S7=37 + j.17,92



S6=38 + j.18,4



S8=35 + j.16,95



Hình 2e. Sơ đồ mạch điện phương án V



Để tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trước hết cần chọn điện áp định

mức của mạng điện,chọn tiết diện dây dẫn,tính các chỉ tiêu chất lượng của điện năng

cung cấp cho các hộ tiêu thụ của các phương án so sánh.



Trang 12



2.3.2.Phương án I



S2=37 + j.17,92

S1=39 + j.18,89



S4=35 + j.16,95

S3=41 + j.19,86



S5=36 + j.17,43



S9=44 + j.21,31



S7=37 + j.17,92



S6=38 + j.18,4



S8=35 + j.16,95



Hình 2.a Sơ đồ mạng điện của phương án I

2.3.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ

thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất của phụ

tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các

phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện .

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp

điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất

trên mỗi đường dây trong mạng điện.

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của

mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau. Trong khi tính tốn, thơng thường,

trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn.

Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo tỷ lệ, cần được thực hiện với một cấp điện

áp định mức.



Trang 13



Ở đây ta sư dụng cơng thức kinh nghiệm để tính tốn lựa chọn cấp điện áp cho mạng

điện:

U = 4,34(i=1;6) kV

Trong đó:

i -khoảng cách truyền tải của đoạn dây thứ I, km ;

Pi:Công suất truyền tải trên đoạn dây thứ I, MW;

Kết quả điện áp tính được nằm trong khoảng từ 70-160 kV là phù hợp với điện áp định

mức của hệ thống đã cho là 110 kV sẽ được lựa chọn để so sánh.

Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ−5− HT:

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ−5 được xác định như sau:







PN5 = Pkt – Ptd – PN − PN

Trong đó:

Pkt – Tổng công suất phát kinh tế của NĐ.

Ptd – Công suất tự dùng trong nhà máy điện.

PN – Tổng công suất các phụ tải nối với NĐ.

PN =PN3 + PN4 + PN8+ PN9





(



PN − Tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp







PN = 5% PN ).

Theo các kết quả tính ở phần trên ta có:

Pkt = 240 MW; Ptd = 30 MW

Từ sơ đồ mạng điện ở hình 3.1.a ta có:

PN = PN3 + PN4+ PN8+ PN9= 41 + 35+ 35+44 =155 MW







PN = 0,05 . 155 = 7,75 MW

Do đó:

PN5 = 240 – 30 – 155– 7,75 = 47,25 MW

Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ – 5 có thể tính gần đúng như

sau:

QN5 = . tg = 47,25. 0,484 = 22,87 MVAr

Như vậy:

N5 = 47,25 + j 22,87 MVA

Dòng cơng suất trùn tải trên đường dây HT – 5 bằng:

HT-5



= N5 − 5 = 47,25+ j 22,87−(36 + j 17,43) = 11,25 + j 5,44 MVA

Điện áp tính trên đoạn đường dây NĐ − 5 bằng:



Trang 14



L + 16.P



UN5 = 4,34 .

Đối với đường dây HT – 5:



= 4,34 . = 123,98 kV



L + 16.P



UHT-5 = 4,34 .

Đối với đường dây NĐ – 3:



= 4,34 . = 89,66 kV



L + 16.P



UNĐ-3 = 4,34 .

= 4,34 . = 116,70 kV

Tính điện áp của các đoạn đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối

với các đường dây trên.

Bảng 2.1 .Điện áp tính tốn và điện áp định mức của mạng điện



Đường dây

NĐ – 3

NĐ – 4

NĐ – 5

NĐ – 8

NĐ – 9

HT – 1

HT – 2

HT – 5

HT – 6

HT – 7



Công suất

truyền tải

S, MVA

41 + j 19,86

35 + j16,95

47,25 + j 22,87

35 + j 16,95

44 + j 21,31

39 + j 18,89

37 + j 17,92

11,25 + j 5,44

38 + j 18,40

37 + j 17,92



Chiều dài

đường dây

L, km

67,08

72,80

60,00

85,44

63,25

72,80

92,19

60,83

58,31

63,25



Điện áp định

mức tính toán

U, kV

116,70

109,17

123,97

110,26

120,21

114,56

113,52

67,35

112,03

111,09



Điện áp định

mức của mạng

Uđm, kV



110



Từ kết quả nhận được trong bảng 2.1, chọn Uđm = 110 kV.

2.3.2.2. 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 sư 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 5m (Dtb = 5m)

Với mạng điện khu vực,trong những tính toán đơn giản ta thường chọn tiết diện

dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt

Fkt =

Trong đó:

Trang 15



Fkt -tiết diện kinh tế doạn dây thứ i , mm2

-dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn dây thứ i , A

= = , A

Trong đó :

n - số mạch đường dây,(dây đơn n=1, dây kép n=2).Ở đây vì điện cung cấp

cho hộ tiêu dùng loại I lên ta phải truyền tải bằng đường dây có hai mạch hoặc mạng

kín.

Pi max;Qimax -dòng cơng suất tác dụng và phản kháng lớn nhất chạy trên đường

dây thứ i,MW,MVAr

U dm -điện áp định mức của mạng điện kV ; Udm = 110 kV

J kt :Mật độ dòng điện kinh tế A/mm2

Mật độ dòng kinh tế đối với dây AC khi Tmax =5000h thì J kt = 1,1 A/mm2

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 học

của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố.

Đối với đường dây 110 kV, để không suất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần

phải có tiết diện F ≥ 70mm2

Độ bền cơ học của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện 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 đọ sau sự cố, cần

phải có điều kiện sau:

Isc ≤ Icp

trong đó :

Isc -dòng điện chạy trên đường dây tron chế độ sự cố;

Icp – dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.

1.Tính tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ – 5



Với N-5 = 47,25 + j 22,87 MVA

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng

IN-5 = = 137,76 A

Tiết diện dây dẫn



I max

J kt



F=

= = 125,236 mm2

Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây , cần chọn dây AC có tiết diện

F= 120 mm2 và dòng điện Icp = 380 A .

Trang 16



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ PHẦN THỰC NGHIỆM

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×