Tính điện áp các nút và chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng

Chương 7 tính điện áp các nút và Chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng 7.1 Tính điện áp các nút trong mạng điện Trong mạng điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, nhưng vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn thanh góp 110kV của hệ thống là nút điện áp cơ sở. Trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố, chọn điện áp Ucs = 121kV; còn trong chế độ cực tiểu lấy Ucs = 115kV. 7.1-1 Chế độ cực đại 1. Xét đoạn NĐ-1-HT Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1 Điện áp trên thanh góp phụ tải 1: UC1 = Ucs-DUHT-1 = 121-3,14 = 117,86 (kV) Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1 Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy : UNĐ = UC1+DUNĐ-1 = 117,86+3,47 = 121,33(kV) Tổn thất điện áp trong máy biến áp Điện áp trên cái hạ áp quy đổi về phía thanh cái cao áp 2. Xét đoạn NĐ-4 Điện áp trên thanh cái cao áp nhiệt điện là UNĐ=121,33kV Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-4 Điện áp trên thanh cái cao áp MBA-4 : U24 = UNĐ-DUNĐ-4 = 121,33-5,26 = 116,7(kV) Tổn thất điện áp trong MBA-4 Điện áp cuộn hạ áp quy đổi về phía đầu cao áp 3. Xét đoạn HT-5 Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-5 Điện áp trên thanh cái cao áp MBA-5 : U25 = UHT-DUHT-4 = 121-5,29 = 115,71(kV) Tổn thất điện áp trong MBA-5 Điện áp cuộn hạ áp quy đổi về phía đầu cao áp Tính điện áp trên các đường dây còn lại được thực hiện tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh cái hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực đại cho trong bảng 7.1. Bảng 7.1 TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UH(kV) 113,57 106,68 109,58 115,45 111,59 107,34 109,66 111,48 112,35 7.1-2 Chế độ cực tiểu 1. Xét đoạn NĐ-1-HT Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1 Điện áp trên thanh góp phụ tải 1: UC1 = Ucs-DUHT-1 = 115-1,91 = 113,09 (kV) Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1 Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy : UNĐ = UC1+DUNĐ-1 = 113,09+2,78 = 115,87(kV) Tổn thất điện áp trong máy biến áp Điện áp trên cái hạ áp quy đổi về phía thanh cái cao áp 2. Xét đoạn NĐ-4 Điện áp trên thanh cái cao áp nhiệt điện là UNĐ=115,87kV Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-4 Điện áp trên thanh cái cao áp MBA-4 : U24 = UNĐ-DUNĐ-4 = 115,87-3,71 = 112,16(kV) Tổn thất điện áp trong MBA-4 Điện áp cuộn hạ áp quy đổi về phía đầu cao áp 3. Xét đoạn HT-5 Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-5 Điện áp trên thanh cái cao áp MBA-5 : U25 = UHT-DUHT-4 = 115-3,71 = 111,29(kV) Tổn thất điện áp trong MBA-5 Điện áp cuộn hạ áp quy đổi về phía đầu cao áp Tính điện áp trên các đường dây còn lại được thực hiện tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh cái hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực tiểu cho trong bảng 7.2. Bảng 7.2 TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UH(kV) 110,04 105,74 107,76 108,92 108,37 105,56 107,18 109 109,57 7.1-3 Chế độ sự cố 1. Xét đoạn NĐ-1-HT Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1 Điện áp trên thanh góp phụ tải 1: UC1 = Ucs-DUHT-1 = 121-3,6 = 117,4 (kV) Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1 Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy : UNĐ = UC1+DUNĐ-1 = 117,4+6,48 = 123,88(kV) Tổn thất điện áp trong máy biến áp Điện áp trên cái hạ áp quy đổi về phía thanh cái cao áp 2. Xét đoạn NĐ-4 Điện áp trên thanh cái cao áp nhiệt điện là UNĐ=123,88kV Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-4 Điện áp trên thanh cái cao áp MBA-4 : U24 = UNĐ-DUNĐ-4 = 123,88-11,18 = 112,7(kV) Tổn thất điện áp trong MBA-4 Điện áp cuộn hạ áp quy đổi về phía đầu cao áp 3. Xét đoạn HT-5 Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-5 Điện áp trên thanh cái cao áp MBA-5 : U25 = UHT-DUHT-4 = 121-11,43 = 109,57(kV) Tổn thất điện áp trong MBA-5 Điện áp cuộn hạ áp quy đổi về phía đầu cao áp Tính điện áp trên các đường dây còn lại được thực hiện tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh cái hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải khi sự cố cho trong bảng 7.3. Bảng 7.3 TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UH(kV) 113,09 99,94 103,02 107,97 105,17 98,87 101,38 107,65 109,96 Căn cứ vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng 7.4 là tổng hợp giá trị điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp. Bảng 7.4 TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uhmax(kV) 113,57 106,68 109,58 115,45 111,59 107,34 109,66 111,48 112,35 Uhmin(kV) 110,04 105,74 107,76 108,92 108,37 105,56 107,18 109 109,57 Uhsc (kV) 113,09 99,94 103,02 107,97 105,17 98,87 101,38 107,65 109,96 7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp Điện áp và tần số là các chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng điện năng. Chất lượng điện năng ảnh hưởng nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các hộ tiêu dùng. Các thông số trong lưới điện luôn luôn thay đổi vì sự thay đổi của phụ tải, của công suất phát các nhà máy điện hay chế độ vận hành hoặc cấu trúc lưới điện có sự thay đổi. + Điện áp trong hệ thống điện luôn biến đổi trong thời gian do: * Sự biến đổi không ngừng của phụ tải: trước hết là do công suất phản kháng, đây là các biến đổi tự nhiên và chậm. * Các biến đổi nhanh do: - Sự dao động thường xuyên hoặc ngẫu nhiên của phụ tải - Sự cố trong hệ thống điện gây ra quá trình quá độ điện từ và có thể làm cho 1 hoặc 1 số phần tử ngừng hoạt động đột ngột - Sự thay đổi cấu trúc lưới - Hoạt động của các bảo vệ và tự động - Khởi động hoặc ngừng các tổ máy + Sự biến đổi điện áp dẫn đến hậu quả: * Chất lượng điện năng ở các thiết bị dùng điện không đạt yêu cầu. * ảnh hưởng đến công tác của hệ thống diện: - Điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị hệ thống điện, ví dụ điện áp trên đường dây dài trong chế độ không tải điện áp tăng rất cao gây nguy hiểm cho thiết bị và quá tải máy phát điện - Điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh của hệ thống tải điện, giảm khả năng ổn định động và ổn định tổng quát và nếu thấp qúa có thể gây mất ổn định phụ tải. * Mức điện áp trong hệ thống điện ảnh hưởng lớn đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện nhất là trên lưới cao và siêu cao áp. Vì thế cần phải thực hiện điều chỉnh điện áp (ĐCĐA) liên tục trong quá trình vận hành hệ thống điện. Hệ thống điện phải được trang bị các thiết bị để thực hiện nhiệm vụ này. + Nhiệm vụ của điều chỉnh điện áp: * Đảm bảo chất lượng điện năng (CLĐN) cho thiết bị dùng điện. * Đảm bảo hoạt động của hệ thống trong chế độ bình thường cũng như sự cố. Nếu điện áp cao quá giới hạn cho phép sẽ làm thiết bị hỏng hoặc già hoá nhanh. Nếu thấp quá sẽ gây quá tải đường dây và máy biến áp, ảnh hưởng đến tự dùng (nhất là với nhà máy điện nguyên tử), đến ổn định của nhà máy điện và phụ tải. * Đạt hiệu quả kinh tế, giảm DP và DA. Để đảm bảo chất lượng điện năng cho các phụ tải điện, người ta phải điều chỉnh điện áp theo yêu cầu của từng phụ tải điện. Với các hộ tiêu thụ đều là loại I, yêu cầu điều chỉnh điện áp là khác thường nên sử dụng các MBA điều áp dưới tải. Máy biến áp điều chỉnh dưới tải có khá nhiều đầu điều chỉnh điện áp và các mức điều chỉnh khác nhau. Đồng thời phạm vi điều chỉnh của chúng tương đối rộng. Nhờ có thiết bị điều chỉnh dưới tải, cho nên có thể điều chỉnh điện áp khi máy biến áp đang vận hành, do đó chất lượng điện áp của các hộ tiêu thụ được đảm bảo trong suốt ngày đêm. Quá trình điều chỉnh điện áp trong các nhà máy biến áp điều áp dưới tải được tiến hành tự động hoặc do các nhân viên trực nhật thực hiện. + Điều chỉnh thường Theo yêu cầu điều chỉnh thường độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm được quy định như sau: - Trong chế độ phụ tải lớn nhất dU% +2,5 % - Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất dU% +7,5% % - Trong chế độ sau sự cố dU% -2,5 % Tuy nhiên với yêu cầu thiết kế của đồ án, tất cả các trạm đều phải điều chỉnh điện áp khác thường. + Điều chỉnh khác thường Độ lệch cho phép trên thanh góp hạ áp của trạm có yêu cầu điều chỉnh khác thường được quy định như sau: - Trong chế độ phụ tải lớn nhất dU% = +5 % - Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất dU% = 0 % - Trong chế độ sau sự cố dU% = 0 á +5 % Dựa vào yêu cầu điều chỉnh của phụ tải ta xác định được điện áp yêu cầu của các hộ phụ tải như sau: Uycmax = Uđm + 0,05,Uđm = 10 + 0,05.10 = 10,5 (kV) Uycmin = Uđm = 10 (kV) Uycsc = Uđm + 0,05.Uđm = 10 + 0,05.10 = 10 á 10,5 (kV) Để điều chỉnh điện áp ta sử dụng máy biến áp điều áp dưới tải loại TPDH-32000/110, máy biến áp này có 19 nấc điều chỉnh với phạm vi điều chỉnh là ± 9´1,78%; Ucđm = 115kV, Uhđm = 11kV. Do đã biết giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm giảm áp trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố quy đổi về phía điện áp cao trong phần tính toán ở trên là U'ln, U'nh, U'sc.Đồng thời các điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp trong các chế độ phụ tải lớn nhất, phụ tải nhỏ nhất và sau sự cố. Như vậy đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp trong các chế độ tại các hộ phụ tải được xác định theo công thức: Trong đó: UKT là điện áp không tải phía cuộn dây phía hạ áp: UKT = 1,1´ Uđm = 1,1´10 = 11 KV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm: 7.2-1 Phụ tải 1: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =113,57kV U’nh = 110,04kV U’sc = 113,09kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 3 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt1 = Unht1 = Usct1 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. thoả mãn. thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho chế độ phụ tải cực đại Chọn n=2 Uđctc = 119,094kV Ulnt1 = thoả mãn. Phụ tải 1 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-2 Phụ tải 2: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =106,86kV U’nh = 105,74kV U’sc = 99,94kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 0 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ +kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt2 = Unht2 = Usct2 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. không thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=-2 Uđctc = 110,906kV Ulnt2 = thoả mãn. Chế độ phụ tải cực tiểu Chọn n=1 Uđctc = 117,047kV Unht2 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=-3 Uđctc = 108,859kV Usct2 = thoả mãn. Phụ tải 2 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-3 Phụ tải 3: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =109,58kV U’nh = 107,76kV U’sc = 103,02kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 1 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt3 = Unht3 = Usct3 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. không thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=0 Uđctc = 115kV Ulnt3 = thoả mãn. Chế độ phụ tải cực tiểu Chọn n=2 Uđctc = 119,094kV Unht3 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=-1 Uđctc = 112,953kV Usct3 = thoả mãn. Phụ tải 3 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-4 Phụ tải 4: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =111,45kV U’nh = 108,92kV U’sc = 107,97kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 2 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt4 = Unht4 = Usct4 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải cực đại và khi sự cố Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=1 Uđctc = 117,047kV Ulnt4 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=1 Uđctc = 117,047kV Usct4 = thoả mãn. Phụ tải 4 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-5 Phụ tải 5: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =111,59kV U’nh = 108,37kV U’sc = 105,17kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 1 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt5 = Unht5 = Usct5 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: thoả mãn. không thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải cực tiểu và khi sự cố Chế độ phụ tải cực tiểu Chọn n=2 Uđctc = 119,094kV Unht3 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=0 Uđctc = 115kV Usct5 = thoả mãn. Phụ tải 5 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-6 Phụ tải 6: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =107,34kV U’nh = 105,56kV U’sc = 98,87kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 0 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt6 = Unht6 = Usct6 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải cực đại và khi sự cố Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=-1 Uđctc = 112,953kV Ulnt6 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=-4 Uđctc = 106,812kV Usct6 = thoả mãn. Phụ tải 6 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-7 Phụ tải 7: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =109,66kV U’nh = 107,18kV U’sc = 101,38kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 1 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt7 = Unht7 = Usct7 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải cực đại và khi sự cố Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=0 Uđctc = 115kV Ulnt7 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=-2 Uđctc = 110,906kV Usct7 = thoả mãn. Phụ tải 7 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-8 Phụ tải 8: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =111,48kV U’nh = 109kV U’sc = 107,56kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 2 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt8 = Unht8 = Usct8 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. thoả mãn. không thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho các chế độ phụ tải cực đại và khi sự cố Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=1 Uđctc = 117,047kV Ulnt8 = thoả mãn. Chế độ phụ tải khi sự cố Chọn n=1 Uđctc = 117,047kV Usct8 = thoả mãn. Phụ tải 8 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải. 7.2-9 Phụ tải 9: Yêu cầu điều chỉnh khác thường U’ln =112,35kV U’nh = 109,57kV U’sc = 109,96kV Uđcln = Uđcnh = Uyc = Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 2 Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có giá trị: Uđctc = Ucdđ + Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và khi sự cố: Ulnt9 = Unht9 = Usct9 = Độ lệch điện áp của trạm trong các chế độ phụ tải: không thoả mãn. không thoả mãn. thoả mãn. Do đó ta chọn lại đầu phân áp cho chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu Chế độ phụ tải cực đại Chọn n=1 Uđctc = 117,047kV Ulnt9 = thoả mãn. Chế độ phụ tải cực tiểu Chọn n=3 Uđctc = 121,141kV Unht9 = thoả mãn. Phụ tải 9 thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh điện áp, máy biến áp cần trang bị bộ phận điều áp dưới tải.