CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Nguyễn Vinh



N



1



30



km



km



.7 2



6

.0



km



km



5



31.6



5



2 km



1

8.3



2 km



50.99



31.6



50



.9



9



km



44



2



6



70 km



km

5 0 .9 9



31.6



2 km



3



40 km



4



1.1.2 Nguồn điện

Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau:



2



Nguyễn Vinh



• Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa

phương.

• Nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải.

• Hệ số công suất trên thanh góp (có giới hạn công suất phản kháng) cosϕnd = 0,85 .

1.1.3 Phụ tải điện

Với giả thiết về phụ tải điện như sau:



•

•

•

•

•

•



Công suất của phụ tải cỡ 30MW (khả năng tải của đường dây 110kV).

Hệ số công suất của phụ tải 1,3,4,5,6 là 0,9 phụ tải 2 là 0,92

Độ tin cậy cung cấp điện là có 5 hộ loại I và 1 hộ loại III.

Thời gian sử dụng công suất cực đại là Tmax = 4900h .

Hệ số đồng thời m=1.

Điện áp danh định của lưới thứ cấp là 22kV.



3



Nguyễn Vinh



CHƯƠNG II



CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ, điều

đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tác dụng và công

suất phản kháng ra với công suất tác dụng và công suất phản kháng tiêu thụ. Nếu sự cân bằng

trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện bị giảm, dẫn đến giảm chất lượng của các sản

phẩm hoặc có thể mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống.

Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan tới tần số của dòng điện xoay chiều. Tần số

trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống bị phá vỡ. Giảm

công suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số và ngược lại. Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các

chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằng

tổng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống.

Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống.

phương trình cân bằng công suất tác dụng có dạng tổng quát sau:



∑ P =∑ P

nd



yc



Trong đó:



∑P



: Công suất tác dụng phát ra của nguồn.



∑P



: Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải.



nd



yc



mà:



∑P



yc



=m ∑ Ppt +∑ ∆Pmd +∑ Ptd + ∑ Pdt



với:

m : Hệ số đồng thời, ở đây m=1.



∑P



pt



: Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại.

4



Nguyễn Vinh



∑P



= P1+ P2 +P3 +P4 +P5 +P6=32+28+30+26+28+24=168 MW.



pt



∑ ∆P



: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp, được lấy



md



bằng 5%



∑P



pt



∑ ΔP



md =



∑P



td



5

168=8,4 MW.

100



: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, ở đây



∑P



td



=0.



(do chỉ xét từ thanh góp cao áp của nhà máy điện hay trạm biến áp địa phương).



∑P



dt



cùng lớn nên



: Tổng công suất dự trữ của mạng điện (ở đây ta coi hệ thống có công suất vô



∑P



dt



=0).



Vậy:



∑ P =∑ P

nd



yc



=168+8,4=176.4 MW.



Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng.



1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu

vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất phản kháng. Vì vậy trong

giai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện hay các mạng điện của các vùng riêng biệt cần

phải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng của lưới điện.

Cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế được tiếng hành chung đối với cả hệ

thống.

Cân bằng công suất phản kháng được tiến hành đối với chế độ cực đại của hệ thống điện và

phương trình cân bằng trong trường hợp này có dạng:



∑ Q =∑ Q

nd



yc



(có thể có thêm bù công suất phản kháng).

6



Q nd + Qbù ≥ m.∑ Q pti + ∆Q mba + ∆Q L − Q C

i =1



5



Nguyễn Vinh

Trong đó:



Q nd : tổng công suất phản kháng của các máy phát trong các nhà máy điện.

Q bù : công suất của các thiết bị bù.

Q pti : công suất phản kháng của các phụ tải.



∆Q mba : tổn thất công suất phản kháng của các máy biến áp.

Q C : công suất phản kháng sinh ra bởi dung dẫn đường dây cao áp

∆Q L : tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây.

(với giả thiết Q td = 0,Qdt = 0 ).

Kiểm tra biểu thức trên ta có:



∑Q



nd



=tgϕnd ∑ Pnd (Ví cosϕnd =0,85 ⇒ tgϕnd =0,6197 ).



∑Q



nd



=0,6197.176,4=109,315 MVAr.



∑Q



yc



: Tổng công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải.



Mà:



∑Q



6



yc



=m.∑ Q pti + ∆Q mba + ∆Q L − Q C .

i =1



Với

m: là hệ số đồng thời m=1.

6



∑Q

i =1



pti



: Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại.



pti



= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6



6



∑Q

i =1



Mà:



6



Nguyễn Vinh



Qi=Pi.tg ϕ i ( cos ϕ i=0,9 ⇒ tg ϕ i=0,484, cos ϕ i=0,92 ⇒ tg ϕ i=0,426) do đó



ta có bảng sau:

Phụ tải 1



Phụ tải 2



Phụ tải 3



Phụ tải 4



Phụ tải 5



Phụ tải 6



Pi(MW)



32



28



30



26



28



24



Qi(MWr)



15,49



11,93



14,52



12,58



13,55



11,62



Bảng 1.1

Do đó:



∑Q



=79,69 MVAr.



pt



∑ ∆Q

bằng 15%



∑Q



pt



: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính



BA



,ta có:



∑ ΔQ



BA



=



15

.79,69=11,95 MVAr

100



∑ ΔQ ,∑ ΔQ

L



C



: Tổng gồm: tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và



công suất phản kháng do dung dẫn do đường dây sinh ra. Giả sử đường dây truyền tải công suất

tự nhiên và đường dây không tổn thất (R=0,G=0). Vậy ∆Q L = ∆Q C .



∑ ΔQ



td



+ ∑ ΔQdt : Tổng công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy, trong



trường hợp này chúng bằng 0.



⇒

Ta thấy



∑Q



yc



<



∑Q

∑Q



yc



nd



=79,69+11,95=91,64 MVAr

nên chúng ta không phải tiến hành bù sơ bộ.



1.4 CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.4.1 Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải

Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là:



7



Nguyễn Vinh



Đoạn



N-1



N-2



N-3



N-4



N-5



N-6



l(km)



50,99



56,57



50,99



58,31



44,72



70



Bảng 1.2



1.4.2 Bảng thông số của các phụ tải điện

Như vậy ta có bảng các thông số của các phụ tải thiết như sau:



Phụ tải



Ln-i(km)



Pi(MW)



Qi(MVAr)



1



50,99



30



15,49



2



56,57



28



11,93



3



50,99



30



14,52



4



58,31



26



12,58



5



44,72



28



13,55



6



70



24



11,62



Bảng 1.3



1.4.3 Các lựa chọn kỹ thuật ban đầu

- Truyền tải điện xoay chiều AC.

- Dùng đường dây trên không dây dẫn trần.

- Dùng dây nhôm lõi thép AC.

- Dùng cột bê tông cốt thép với hệ số vận hành đường dây a vhd = 0, 04



Ký hiệu dây dẫn



AC-70



AC-95



AC-120



AC-150



AC-185



AC-240



Cột bê tông ly tâm



300



308



320



336



352



402



Cột thép



380



385



392



403



416



436



Bảng 1.4

Giá thành đường dây trên không một mạch điện áp 110kV ( 10 6 đ/km).

Ghi chú: Giá thành đường dây hai mạch bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch.

- Giá thành trạm biến áp truyền tải có một máy biến áp điện áp 110/10 kV với hệ số vận hành các

thiết bị trong trạm biến áp a vh =0,10.



8



Nguyễn Vinh



Công suất định mức, MVA



16



25



32



9

Giá thành, 10 đ/trạm



15,000



22,000



29,000



Bảng 1.5

Ghi chú: Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy biến áp.



CHƯƠNG III



CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ KINH TẾ – KỸ THUẬT



A. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cung

cấp điện được kinh tế và đảm bảo độ tin cậy. Do vậy phải tìm ra được một phương án

phù hợp sao cho với phương án đó đảm bảo về mặt kỹ thuật và có tính kinh tế cao.



B. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CHO MẠNG ĐIỆN - TÍNH TOÁN SƠ BỘ

VỀ KỸ THUẬT

1. Các phương án dự kiến đi dây

Để thoả mãn mục đích là thiết kế mạng điện phải tối ưu thì việc đầu tiên cần làm

đó là vạch ra các phương án nối dây. Để lập được các phương án nối dây ta dựa trên các

nguyên tắc sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

9