ĐỒ án môn học MẠNG điện KHU vực thiết kệ mạng điện cung cấp cho 6 hộ tiêu dùng

Tính toán so sánh 2 phương án đã đề ra về mặt kỹ thuật: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ - Tổn thất điện áp lớn nhất lúc làm việc bình thường 4.. CHƯƠNGI CÂN BẰNG CÔNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN KHU VỰC

Giảng viên hướng dẫn : PHAN ĐÌNH CHUNG

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN PHƯỚC LỢI msv : 1911505120226

HỒ XUÂN TRỰC msv : 1911505120257

ĐÀ NẴNG - 2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT -o0o -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN KHU VỰC

HỒ XUÂN TRỰC

I Nhiệm vụ:

Thiết kệ mạng điện cung cấp cho 6 hộ tiêu dùng

II Các số liệu cần thiết:

6zKí

Hệ sô công suất 0,85 0,85 0, 0,8 0, 0,

Điện áp định mức của phụ tải 22kV

Thời gian sử dụng công suất cực đại

Tmax và hệ sô đồng thời m

Tmax=(4500+100xn)h, với n là nhóm

SV đã đăng ký, m=1

Điện áp trên thanh góp cao áp trạm biến áp tăng áp (nguồn A) khi phụ tải cực đại1.1Uđm, phụ tải cực tiểu 1.05Uđm, khi sự cố là 1.1Uđm Hệ số công suất trên thanhgóp luôn duy trì 0,8

Giá thành 1kWh điện năng tổn thất 810đ/kWh, giá thành 1kVAr công suất thiết bị bù0.32x106đ/kVAr

III Nhiệm vụ thiết kế:

1 Cân bằng công suất trong hệ thống Xác định sơ bộ công suất phảnkháng cần bù theo điều kiện cân bằng công suất phản kháng

2 Đề xuất 2 phương án nối dây của mạng điện Tính toán so sánh 2

phương án đã đề ra về mặt kỹ thuật:

- Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

- Tổn thất điện áp lớn nhất lúc làm việc bình thường

4 Xác định số lượng, dung lượng máy biến áp cho các hộ tiêu thụ Vẽ sơ

đồ nối dây chi tiết mạng điện thiết kế

5 Xác định dung lượng bù kinh tế cho mạng điện

6 Tính chính xác phân bố công suất trong toàn mạng điện Kiểm tra cânbằng công suất và tính toán bù kỹ thuật (nếu có) Tính tổn thất công suất

và tổn thất điện năng trong toàn mạng điện

7 Tính điện áp tại các nút của mạng điện và lựa chọn đầu phân áp của máybiến áp tại các hộ tiêu thụ

8 Mô phỏng phân bố công suất cho toàn mạng điện bằng phần mềm, sosánh và đánh giá kết quả tính toán và kết quả mô phỏng

9 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện thiết kế

IV Các bản vẽ:

1 Sơ đồ nguyên lý nối dây chi tiết của mạng điện thiết kế

2 Sơ đồ thay thế tính toán

Đà Nằng, ngày tháng năm 2022

Nguyễn Phước Lợi Hồ Xuân Trực Phan Đình Chung

CHƯƠNGI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CẦN BÙ THEO

ĐIỀU KIỆN C ÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Bảng số liệu các phụ tải:

Hệ sô công suất 0,85 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8

Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình sản xuất điện năng là sản xuất, truyền truyền,phân phối và tiêu thụ điện năng trong hệ thống được tiến hành đồng thời, do đó khôngthể tích lũy điện năng sản xuất thành sô lượng có thể lưu trữ được Tại mỗi thời điểmluôn có sự cân bằng giữa điện năng tiêu thụ và điện năng sản xuất, điều đó có nghĩa làtại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng tác dụng và phảng khángphát ra với công suất tác dụng và phảng kháng tiêu thụ Nếu có sự mất cân bằng thìcác tiêu chí điện năng như điện áp, tần số bị giảm đi, nặng nề hơn có thể làm tan rã hệthống điện

1.1 Cân bằng công suất tác dụng:

Công suất tác dụng có liên quan đến tần số của dòng điện xoay chiều Tần

số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệthống bị phá vỡ, cụ thể là khi giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến tần

số bị giảm và ngược lại Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lậpcủa hệ thống điện, các nhà máy điện cần phát công suất tác dụng bằng côngsuất tác dụng của các hộ tiêu thụ, bao gồm cả tổn thất của hệ thống

Phương trình cân bằng công suất tác dụng:

- SAPmd: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biếnáp,

thường lấy (5-10)% tổng phụ tải của hệ thống Ta chọn:

1.2 Cân bằng công suất phản kháng:

Để đảm bảo chất lượng điện áp được đảm bảo ở các hộ tiêu thụ trong hệthống điện, ta cần cân bằng giữa lượng công suất phản kháng phát ra vàlượng công suất phản kháng các phụ tải tiêu thụ, nếu lượng công suất phảngkháng phát ra lớn hon lượng công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp củamạng điện sẽ tăng và ngược lại

Phưong trình cân bằng công suất phản kháng:

SAQB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ

có cosọ thấp nhất, sau đó bù cho hộ từ xa đến gần nguồn

1.3 Bù sơ bộ công suất phản kháng:

Trên cơ sở ưu tiên bù cho hộ có cosọ thấp và ở xa ta bù cho các hộ:

Qb(MVAr) 0 0 0 0 0 5,772

Qmax’(MVAr) 11,16 12,4 16,5 22,5 24 19,728

Smax’(MVA) 18+j11,16 20+j12,4 22+j16,5 30+j22,5 32+j24 34+j19,728

CHƯƠNG II

ĐỀ XUẤ T HAI PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN;

TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ

THUẬT

Khi thiết kế một hệ thống điện, vấn đề đặt ra là phải lựa chọn phương án kết

lưới tối ưu dựa trên cơ sở là so sánh kinh tế, kỹ thuật các phương án Việc so sánh cácphương án về mặt kỹ thuật chủ yếu dựa trên các mặt sau:

- Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

- Tổn thất điện áp lớn nhất lúc làm việc bình thường

- Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố

- Đảm bảo điều kiện phát nóng của dây dẫn

Mục đích chủ yếu của thiết kế là tìm ra phương án thoả mãn các điều kiện trên

Vấn đề cần giải quyết là lựa chọn sơ đồ nối dây của mạng điện, đồng thời chọn cấpđiện áp tải điện

2.1 Đề xuất 2 phương án nối dây của mạng điện:

2.1.1 Xác đinh khoảng cách từ nguồn đến phụ tải, phụ tải đến phụ tải:

3

6 2.1.2 Xác định phương án nối dây sơ bộ:

Khi chọn phương án nối dây của mạng điện ta dựa vào tính chất của

hộ tiêu thụ điện, khoảng cách từ nguồn đến phụ tải và quan trọngnhất là phương thức vận hành đã xác định trước cũng như công suấtcủa các nhà máy

Vạch phương án nối dây phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phụ tải loại I: Phải được cung cấp điện liên tục bằng đường dây kép

hoặc từ hai nguồn

- Phụ tải loại III: Cho phép chỉ cung cấp điện bằng đường dây đơn.Cung cấp điện cho các phụ tải phải theo đuờng gần nhất để giảm tổnthất công suất và tổn thất điện áp

Ta có các phương án nối dây sau:

/ /

+ r

1 2,

; +

1 6,

±j l

1

//

1 8

l+

.i

1 2,

\ T

ì , 6

±j

l 9, 72 8

2.2 So sánh phương án về mặt kỹ thuật:

Ta cần tính toán các nội dung sau: Lựa chọn cấp điện áp tải điện; lựachọn tiết diện dây dẫn; kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sựcố; tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và lúc sự cố nguy hiểmnhất (phụ tải cực đại)

2.2.1 Chọn cấp điện áp tải của mạng điện:

Lựa chọn cấp điện áp tải điện rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trựctiếp đến chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của mạng điện

Trong tính toán, để xác định cấp điện áp tải điện của mạng ta dựavào công thức kinh nghiệm Still:

U = 4,34 x VL + 16P (kv)Trong đó:

+ L: Chiều dài của nhánh (km)

+ P: Công suất truyền tải trên đường dây (MW)

+ U: Điện áp tải điện của đường dây (kV)

2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn:

- Chọn tiết diện dây dẫn nhằm đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật của mạngđiện

- Trong phạm vi đồ án này ta chỉ dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) để tảiđiện

- Đối với đường dây điện áp 110kV phải chọn tiết diện dây dẫn từ AC-70trở lên để giảm tổn thất vầng quang

- Mạng điện thiết kế là mạng điện khu vực có công suất truyền tải lớn,điện áp cao, dây dẫn dài, do đó tiết diện dây dẫn được tính theo mật độdòng điện kinh tế Jkt

- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5100h (đề cho)

2.2.3 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố:

- Khi sự cố đứt một dây của đường dây kép (không xét trường hợp sự cốxếp chồng và sự cố đứt đường dây đơn)

+ Dòng điện sự cố : Iscmax = 2xIlvmax

+ So sánh điều kiện : Iscmax < kxIcp

Trong đó:

+ Iscmax: Dòng điện làm việc lúc sự cố khi phụ tải cực đại

+ Icp : Dòng điện làm việc cho phép của dây dẫn

+ K : Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

Chọn K = 0,8

- Nếu tiết diện dây dẫn được chọn không thỏa mãn điều kiện trên thì tatăng tiết diện dây dẫn lên cho đến khi nào thỏa mãn điều kiện thì thôi.

2.2.4 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và sự cố:

- Tổn thất điện áp được tính theo công thức:

+ Đối với đường dây đơn:

AUbt% = 100% = /.100%

+ Đối với đường dây kép:

AUbt% = 100%= /.100%

Trong đó:

P: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây (MW)

Q: Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây (MVAr)

R: Điện trở của đường dây (Q)

X: Điện kháng của đường dây (Q)

/: Chiều dài truyền tải điện (km).

Uđm: Điện áp định mức của đường dây (kV)

- Tính tổn thất điện áp cực đại AUmax lúc bình thường (nghĩa là tính tổn thất điện

áp từ nguồn đến phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tính AUmax lúc sự cố nặng nhất

- Các trị số AU% tính được phải thỏa mãn điều kiện sau:

^'//

2 1

» +j

1 2,

\ 7"

\ % i , 6

3\

,5

±j 9, 8

2.3.1.1 Tính phân bố công suất sơ bộ cho các nhánh:

- Công suất trên nhánh A - 1 - 5:

Nhánh 1 - 5: S15 = ồ5 = 32 + j24 (MVA)

Nhánh A - 1: SAI = S1 + S15 = (18 + 32) +j(24 + 11,6) = 50 +j35,6(MVA)

- Công suất trên nhánh A - 2 - 6 :

Nhánh 2 - 6 : S26 = ồ6 = 34 + j19,728 (MVA)

Nhánh A - 2: SA 2 = ồ2 + S26 = (20 +34) +j(19,728 + 12,4) = 54 +j32,128(MVA)

- Công suất trên mạch vòng A - 3 - 4 :

Nhánh A - 3 : SA 3 =

26,93+25 + 29,15

= 23,34 + j17,5 MVANhánh A - 4 : : SA 4 =

_ ( 30 + j 22,5) ■ ( 26,93+29,15) + ( 22 + j 16,5) 29,15

= 28,66 + j21,5 MVA Nhánh 3 - 4 : S34 =SA 3 - S3 = (23,34 - 22) +j (17,5 - 16,5)

= 1,34+ j MVAVậy điểm 4 là điểm phân công suất toàn phần

2.3.I.4 Kiểm tra điều kiện dây dẫn phát nóng lúc sự cố:

Xét trường hợp đứt 1 nhánh trên đường dây kép hoặc 1 nhánhtrên mạch vòng:

- Nhánh A - 1 - 5:

+ Đứt 1 đường dây trong đường dây kép 1 - 5 :

Isc = 2 x Imax = 2 x 104,97 = 209,94 (A)

Isc ó K x Icp = 0.8 x 330 = 264 (A) (Thỏa mãn )+ Đứt 1 đường dây trong đường dây kép A - 1 :

I = 5a ^ aì = V ( 22 +30 ) 2 + ( 16,5 + 22,5 ) 2 - 10 3 =

Isc ó K x Icp = 0,8 x 510 = 408 (A) (Thỏa mãn )+ Xét nhánh 3 - 4 khi A - 3 đứt :

T s 3

Isc= V3 - U dm

Isc ó K x Icp =+ Xét nhánh 3 -

-IscV3 U dm

Isc ó K x Icp =0,8 x 265 = 212(A) (Thỏa mãn )Vậy các kết quả trên đều thõa mãn điều kiện phát nóng

2.3.I.5 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường :

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc

bình thường, tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-2-6

AUbtmax% = 5.42% < 10% => Đạt yêu cầu

2.3.1.6 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc sự cố :

+ Khi sự cố đứt một mạch trên đường dây kép: AUsc% = 2AUbt%

AU%A34 scA3% = AU%A4 scA3%+AU%34 scA3% = 4.97%+3.75% = 8.72%

Khi đứt đường dây A - 4 :

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện

áp lúc sự cố, tổn thấtđiện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-3-4 (khi đứt A - 4 )

AUscmax% = 11.34% < 20% => Đạt yêu cầu

Tổng kết phương án 1:

Loại AC-150 AC-95 AC-150 AC-185 AC-150 AC-185 AC-70

2.3.2.1 Tính phân bố công suất sơ bộ cho các nhánh:

- Công suất trên nhánh A-5:

- Công suất trên mạch vòng A - 3 - 4 :

Nhánh A - 3 : SA 3 =

26,93+25 + 29,15

= 23,34 + j17,5 MVANhánh A - 4 : : SA 4 =

\

2

1 > +j 12 ,4

\ 7=

2.3.2.4 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sự cố:

Xét trường hợp đứt 1 nhánh trên đường dây kép hoặc 1 nhánhtrên mạch vòng:

- Nhánh A - 1

+ Đứt 1 đường dây trong đường dây kép A - 1 :

Isc = 2 x Imax = 2 x 56,2 = 112,4 (A)

Isc óK x Icp = 0.8 x 265 = 212 (A) (Thỏa mãn )Xét trường hợp đứt 1 nhánh trên đường dây kép hoặc 1 nhánhtrên mạch vòng:

I = 5 3 + 5 4 = V( 22 +30) 2 + ( 16,5 + 22,5) 2 • 10 3

Isc LK x Icp = 0,8 x 510 = 408 (A) (Thỏa mãn )+ Xét nhánh 3 - 4 khi A - 3 đứt :

Isc LK x Icp = 0,8 x 265 = 212(A) (Thỏa mãn )Vậy các kết quả trên đều thõa mãn điều kiện phát nóng.

2.3.2.5 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường:

AUbtmax% = 5.42% < 10% => Đạt yêu cầu.

2.3.2.6 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc sự cố:

Khi sự cố đứt một mạch trên đường dây kép: AUsc% = 2AUbt%

AU%A34 scA3% = AU%A4 scA3%+AU%34 scA3% = 4.97%+3.75% = 8.72%

Khi đứt đường dây A - 4 :

AU%A34 scA4% = AU%A3 scA4%+AU%34 scA4% = 6.23%+5.11% = 11.34%

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc sự cố, tổn thấtđiện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-3-4 (khi đứt A - 4 )

AUscmax% = 11.34% < 20% => Đạt yêu cầu

Tổng kết phương án 2:

Loại dây AC-70 AC-95 AC-150 AC-185 AC-150 AC-185 AC-70

AUscmax

%

11.34%

CHƯƠNG III

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ;

PHÂN TÍCH VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Việc quyết định lựa chọn phương án nào cần phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt

kỹ thuật - kinh tế Tính kinh tế của mạng điện được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu,trong đó vốn đầu tư ban đầu (K) và phí tổn hàng năm (Z) là hai chỉ tiêu cơ bản nhất

- Vốn đầu tư ban đầu (K), bao gồm chi phí: Vạch tuyến, dựng cột, sứ dây dẫn,mua đất, đền bù giải tỏa và chi phí xây lắp

So sánh các phương án nhằm mục đích chọn ra phương án tối ưu, phương án

kinh tế nhất có phí tổn hằng năm bé nhất và vốn đầu tư ban đầu nhỏ

- Phí tổn hằng năm (Z) gồm chi phí: khấu hao, sửa chữa, phục hồi mạng điện

và tiền tổn thất điện năng, được tính theo công thức sau:

Z = (avh + atc).K + AA.CTrong đó:

+ K: Vốn đầu tư của mạng điện (chỉ tính vốn đầu tư xây dựng đường dây);đối với lộ kép lấy 1,6 lần vốn đầu tư lộ đơn

Đường dây lộ đơn: K = Ko.lĐường dây lộ kép: K = 1,6.Ko.l

Ko: Giá thành 1km đường dây

l : Chiều dài đường dây

' + avh: Hệ số vận hành đối với đường dây trong mạng điện

(đối với đường dây cột thép, lấy: avh = 4% = 0,04)

+ ato: Hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (lấy Ttc = 8 năm)

3.1.1 Tính toán tổn thất điện năng:

Tông tôn thât công suât trên đường dây được tính theo công thức:

3.1.2 Vốn đầu tư xây dựng đường dây.

- Đối với đường dây kép: