THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN VÀ TỈNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO ÁP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

ƒ Tải load:từ thanh công cụ Insert Palette có biểu tượng tải load sau khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng - Constant Power gồm các lựa chọn: o MW Value: giá trị công s

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN VÀ TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG

SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO ÁP

TP.Hồ Chí Minh,Tháng 07 Năm 2009

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN

GIỚI THIỆU

Thiết kế hệ thống điện là quá trình xem xét hệ thống như một tổng thể và

lựa chọn các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng yêu cầu kỹ

thuật, vận hành an toàn và kinh tế

Chính vì vậy mà các phần tử trong hệ thống đều có liên quan với nhau từ

khâu sản xuất, truyền tải và phân phối.Việc thiết kế mạng điện cần phải cân nhắc

và tìm hiểu thật kỹ về những thông tin của phụ tải Chẳng hạng như:

- Dữ liệu về tải, độ lớn và tỷ lệ phát triển thiết kế chi tiết các thiết bị nhà

máy điện

- Thiết kế đường dây và lưới truyền tải để truyền công suất đến các phụ tải

thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

- Thiết kế các hệ thống phân phối

- Chọn điện áp, điều khiển hệ thống, điều khiển tải giảm tổn hao trên đường

dây

- Chọn các phương pháp bù đường dây, tính ổn định của hệ thống

- Chọn cấu trúc hệ thống thanh cái

- Thiết kế bảo vệ hệ thống bảo, vệ rơle

Để thực hiện các bước tính toán trên có thể dùng nhiều phương pháp tính

toán, có thể sử dụng phương pháp tính giải tích thông thường (phương pháp tính

từng bước), nhưng đối với một mạng điện phức tạp gồm nhiều nút phụ tải và

nhiều nguồn kết nối với nhau việc tính toán bằng phương pháp này trở nên khó

khăn và không còn chính xác nửa Để giải quyết cho vấn đề này yếu tố máy tính

cùng các phần mềm tính toán là yếu tố tối ưu nhất để giải quyết những bài toán

khó Một trong những phần mềm đó là : Matlab (tính toán thiết kế cho mạng

nhiều nút), prosmie (tính toán thiết kế hệ thống điều khiển trong trạm biến áp),

OSPEN (tính toán thiết kế bảo vệ rơle) Trong đồ án môn học này dung phần

mềm power world simulator , phần mềm chuyên thiết kế các mạng nhiều nút

Với phần mềm này việc thiết kế trở nên dể dàng hơn, phần mềm được viết

sẳng với mô hình, mô phỏng các nút phụ tải các nút nguồn phát, được kết nối và

phân bố công suất tối ưu nhất

PHẦN 1:THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU SỬ DỤNG PHẦN MỂN POWER WORLD

1.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWERWORLD SIMULATOR

PowerWorld là phần mềm chuyên phân tích và mô phỏng về hệ thống

nguồn phát Với công cụ là máy tính cho phép người thiết kế phân tích, lựa chọn,

với các sơ đồ khác nhau

Chương trình xác định các trạng thái rối loạn trong hệ thống điện Các rối

loạn có thể do nguyên nhân đột ngột mất một nguồn phát hoặc đứt một lộ kết nối

hoặc có thể tải tăng lên hay giảm xuống hoặc ngắn mạch trong hệ thống

Chương trình có thể tính toán ngắn mạch ba pha hay pha chạm đất trong

hệ thống, chọn lọc những máy cắt ngắt cho sự cố, chọn lọc các relay dò sự cố và

điều khiển máy cắt

Chương trình còn phân tích về độ lớn và hình dáng của hiện tượng quá áp,

quá dòng từ sự đóng ngắt hoặc mất nguồn trong hệ thống Nhờ chương trình này

giúp người thiết kế đưa ra kế hoạch và giải quyết nhanh chóng cách ly hệ thống

kết nối, máy biến áp, các thiết bị khỏi sự cố

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THANH CÔNG CỤ TRONG PHẦN MỀM

Program Palette

Edit Mode

Dùng để ngắt chương trình, chỉnh sửa mô hình và xây dựng một case mới

Run mode

Mô phỏng dòng chảy của công suất, giúp cho người thiết kế phân tích các

sự vật hiện tượng đang mô phỏng

Biểu diển dòng chảy công suất cân bằng, những tín hiệu này chạy về các

nút phụ tải cho ta thấy được khả năng điều khiển của nó

Long

Thể hiện các thông tin về tốc độ trên cùng một cửa sổ, từ đó giúp người

thiết kế có những biện pháp giải quyết và đưa ra kết quả đúng nhất

File Palette

Chức năng in, lưu các file hình và file chạy hay tạo một trang thiết kế mới, trợ

giúp hay xem chi tiết từng phần tử khi hệ thống quá phức tạp

Edit Palette

Chức năng cắt hoặc gián, một khối cho chương trình đang mô phỏng

Insert Palette

Đây là thanh công cụ chính dùng để thiết kế mạng điện Ở đây có đầy đủ các

thiết bị để thiết kế: máy phát (generator), máy biến áp (Transformer), tải

(Load), đường dây cả DC và AC (Transmisson Line), thanh cái (Buse), máy

cắt (Break), tụ bù (Switched Shunt), các biểu tượng dùng để xem tổn thất

(Losses), xem điện áp (Volt)

Format Palette

Format Palette cho phép bạn biểu diễn những vật tượng trưng như: font

chữ, màu sắc, phóng to thu nhỏ và hiển thị nét vẽ theo ý muốn Nó còn

cho phép bạn cài đặt các thông số về màu sắc, thông báo các sự cố về quá

dòng

Run Mode Palette

Cho chương trình chạy, tạm dừng, cài đặt lại các số liệu Nó còn cho biết

đánh dấu về mầu sắc cho sự cố hoặc các vùng khác nhau

Save

Để Save chương trình này sau khi thiết lập xong ta có có thể vào

File/Save Case as chỉ đặt tên một lần, do chương trình có đến 2 file, hình

và chạy nên khi save cần phải thực hiện hai lần

Options/Info Palette

Option/info hướng nhanh chóng đến hiển thị các thông tin mô phỏng và

chọn lựa cài đặt, biểu hiện tín hiệu dòng chảy nguồn, hiển thị sự tăng của

nguồn và hiển thị các thanh cái có thể điều khiển ở cửa sổ này

Hình 1.1

Để thiềt kể được sơ đồ như trên ta lần lượt thiết kế từng phần tử trong

mạng: phần tử được thiết kế đầu tiên, điều kiện cần là các thanh cái, vì tại các

thanh cái này là nơi ta đặt các phần tử còn lại Sau khi vào File/New Case ta có

giao diện màng hình như sau: tại đây ta sẽ thiết kế các phần tử của mạng điện

Hình 1.2

ƒ Thiết kế thanh cái tại máy phát: từ thanh công cụ Insert Palette có biểu

tượng thanh cái sau khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng

Ta có các lựa chọn:

- Bus number: đặt tên số thứ tự thanh cái (nên đặt theo thứ tự tăng giần)

- Bus name: đặt tên thanh cái (tuỳ chọn loại tên)

- Area number: tên vùng đang hiện hành

- Nominal Voltage: điện áp định mức tại thanh cái như hình trên là

16KV

- Voltge(p.u): điện áp ở đơn vị tương đối(1.000)

- Angle(degrees): góc lệch giữa các thanh cái

- Holizontal bar: hiển thị thanh cái nằm ngang

- Vertical bar: hiển thị thanh cái nằm dọc

- Oval: hiển thị thanh cái kiểu oval

- Rectangle: hiển thị thanh cái kiểu tứ giác

- Display Size: hiển thị kích cở thanh cái

- Pixel Thickness: Độ dầy thanh cái

System Slack Bus: điều khiển máy phát (ở đây không điều khiển)

ƒ Thiết kế máy phát: trên thanh công cụ insert có hình phần tử máy phát,

Sau khi lick vào biểu tượng ta có bảng sau gồm các lựa chọn

- MW and Voltg Control gồm các lựa chọn:

o MW output: công suất thực hiện có trên máy phát (5.1MW)

o Min MW output: Công suất thực đầu ra nhỏ nhất (0.0MW)

o Max MW output:Công suất thực đầu ra lớn nhất (40MW)

o Mvar output: công suất kháng hiện có trên máy phát (0.2MW)

o Min Mvar output: Công suất kháng đầu ra nhỏ 9999Mvar)

(99999Mvar)

- Input/output Cuver gồm các lựa chọn:

o Fuel cost: giá nhiên liệu (1.49$)

o Fixed cost: giá xây dựng cố định (616,86$/hr)

Sau khi nhập các thông số vào ta lick ok

ƒ Thiết kế dây dẫn (Transmission line): từ thanh Insert Palette có biểu

tượng line khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng, gồm các

lựa chọn

- Parameters/Display gồm các lựa chọn:

o Parameter:gồm các lựa chọn

9 Resistance (R): nhập điện trở đường dây

9 Reactance (X): nhập trở kháng đường dây

9 Charging (C): nhập dung dẫn đường dây

9 Limit A (MVA): Công suất giới hạn đi trên đường dây xét cho pha A

9 Limit B (MVA): Công suất giới hạn đi trên đường dây xét cho pha B

9 Limit C (MVA): Công suât giới hạn đi trên đường dây xét cho pha C

Các giá trị nhập cho đường dây đều ở đơn vị tương đối Sau khi nhập xong

các thông số ta lick ok

ƒ Thiết kế thanh cái tại tải: từ thanh công cụ Insert Palette có biểutượng

thanh cái sau khi nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng

- Bus number: đặt tên số thứ tự thanh cái (nên đặt theo thứ tự tăng dần)

- Bus name: đặt tên thanh cái (tuỳ chọn loại tên)

- Area number: tên vùng đang hiện hành

- Nominal Voltage: điện áp định mức tại thanh cái như hình trên là

16KV

- Voltge(p.u): điện áp ở đơn vị tương đối(0.9597)

- Angle(degrees): góc lệch giữa các thanh cái(-3,35)

- System Slack Bus: điều khiển tải

Điện áp và góc lệch tại thanh cái này nhỏ hơn so với thanh cái tại nguồn phát,

sau khi thiết lập xong lick ok

ƒ Tải (load):từ thanh công cụ Insert Palette có biểu tượng tải (load) sau

khi

nhấp vào biểu tượng này lập tức xuất hiện bảng

- Constant Power gồm các lựa chọn:

o MW Value: giá trị công suất thực hiện có trên máy phát 5MW

o Mvar Value: Công suất kháng (0.0Mvar) Sau khi nhập xong lick ok sơ đồ đã được thiết lập

- Để thể hiện các thông số trên sơ đồ như điện áp, công suất, giá tiền,

tổn hao tổng các máy biến áp điều áp, thay đổi tải ta vào như sau:

- Từ thanh công cụ Insert Palette co các lựa chọn sau khi nhấp bất kì

vào

các biểu tượng lập tức xuất hiện bảng

Line Field gồm các lựa chọn sau:

- AC Line MW Flow: thể hiện công suất thực tại các dây dẫn

- AC Line Mvar Flow: thể hiện công suất kháng tại các dây dẫn

- AC Line MVA Flow: thể hiện công suất biểu kiến tại các dây dẫn

- AC Line Amp Flow: thể hiện dòng điện đi trên mỗi đoạn dây dẫn

- AC Line MW Losses: thể hiện tổng tổn thất công suất thực trong toàn

mạng

- AC Line Mvar Losses: tổng tổn thất công suất kháng trong toàn mạng

- MVA Limit: thể hiện dòng công suất giới hạn trên mỗi đoạn dây

- Select a Fierd: chọn đơn vị thể hiện

Bus Field Option:

- Bus name: tên thanh cái

- Bus number: số thứ tự thanh cái

- Bus voltg: điện áp thanh cái

- Bus Angle: góc lệch thanh cái

- Load MW: công suất thực trong toàn mạng của tải

- Load Mvar: công suất kháng trong toàn mạng của tải

- Switched Shunt Mvar: đặt tụ bù

- Gen MW Output: Công suất thực đầu ra của máy phát

- Gen Mvar Output: Công suất kháng đầu ra của máy phát

- Gen AGC Status: Điều khiển máy phát theo phương pháp AGC

- Gen AVR Status: Điều khiển máy phát theo phương pháp AVR

- MW Marginal cost: giá tiền từng vùng biên công suất thực

- Mvar Marginal cost: giá tiền từng vùng biên công suất kháng

Are Field Option

- Hourly Cost: tiền tính theo giờ cho máy phát

- Tola cost: giá tiền chạy cộng thêm

- Load Schedule Multiplie: thay đổi phụ tải

- Select a field: chọn lọc đơn vị phù hợp

Để ghi chú cho các sơ đồ ta vào Tex biểu tượng chữ A trên thanh công cụ

Sau khi thiết lập xong như hình vẽ ta vào Run Mode → lick play mô hình lập

tức được mô phỏng dòng công suất sẽ phân bố như trên hình vẽ, lúc này ta có thể

thay đổi tải để thấy đươc sự lưu chuyển của công suất, sự sụt áp, khả năng tổn

hao trên đường dây Các thông tin này đươc thể hiện ta lick vào Case

Information/Report Write

ƒ Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 5.0 MW 0.0 MVAR

Total Generation 5.1 MW 0.2 MVAR

Losses 0.1MW 0.2 MVAR

Unserved Load 0.0 MW

Interchange Error 0.00

ƒ Bus Information for Area 1 - Home

Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

Bus A 1 16 0 0 5 0 1.00 0.0 0

Bus B 1 16 5 0 0 0 0.98 1.7 0

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 5.1 25.4 0.08 0.15 183.3

¾ Giải thích và nhận xét:

ƒ Area 1-Home: Cho ta thông tin về số thanh cái ở đây là 2 thanh cái Tổng

phụ

tải yêu cầu là: Ptải = 5(MW) và Qtải= 0(MVAr) Tổng nguồn phát ra Pphát =

5.1(MW) và Qphát = 0.2(MVA) Tổn hao la: ΔP= 0.1 (MW) và ΔQ = 0

(MVAR)⇒ đường dây không phát ra công suất kháng

ƒ Bus information for Area 1 – Home: number số bus, tên bus (bus A và bus

B), điện áp định mức 16(KV), tải(load): bus A là nguồn nên P = 0 (MW),

bus B là nơi đặt tải nên P = 5 (MW), Q = 0 (Mvar) tải không có thành

phần công suất kháng Điện áp Volt ở đơn vị pu và góc lệch giữa hai

thanh cái thanh cái A có góc là 0 độ, thanh cái B có góc (-1,747) và

(0.9843 pu) Shunt: không đặt tụ bù

ƒ Transmission Line Information for Area 1 – Home: có các thông tin, từ

Bus A đến Bus B có Sdm= 5.1(MVA), phần trăm tải là 25.5% tổn thấtΔP

= 0.08 (MW) và ΔQ = 0.15 (Mvar) và dòng điện tải là I = 183.3(A)

ƒ Đây là mạch đơn giản với tải không lớn nên tổn thất không cao, tổn thất

điện áp không đáng kể

ƒ Sau khi mạch chạy chương trình có thể điều chỉnh lại bằng cách vào Edit

Mode để hiệu chỉnh lại các thông số cho các phần tử này

Để biết thêm các thông tin của mạch đang hoạt động ta có thể vào như

sau:

Case Information/ Bus view để xem chi tiết về các bus

Bus: Bus A (1) Area: Home (1) Zone: 1 (1)

5.1 MW 0.2 MVR

5.1 MW 0.2 MVR

2 0.98 pu 15.75

Vào Case Information/power flows list xem dòng công suất đổ về thanh

Number Name ID Status Gen MW Gen Mvar Set Volt AGC AVR

1 Bus A 1 Closed 5.08 0.15 1.00 YES YES 0.00

Vào Case Information/Generator Cost xem giá nguồn phát

Gen Records

MW Fuel Cost Cost $/Hr IC Loss Sens Lam

11.85 414.00 7.940 0.00 40.00 1.49 676.97

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI –CÂN BẰNG CÔNG

SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 PHÂN TÍCH PHỤ TẢI

Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề để tổng hợp

kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện Xác định phụ tải là giai đoạn

đầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm

tra các phần tử của mạng điện như máy phát, đường dây, máy biến áp và các

chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Vì thế công tác phân tích phụ tải chiếm một vị trí hết

sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo

Việc thu thập số liệu về phụ tải chủ yếu là để nắm vững vị trí và yêu cầu

của các hộ tiêu thụ lớn, dự báo nhiêu cầu tiêu thụ, sự phát triển của phụ tải trong

tương lai

Ngoài ra cũng cần có những tài liệu về đặc tính của vùng, dân số và mật

độ dân số, mức sống của dân cư trong khu vực, sự phát triển của công nghiệp, giá

điện…, các tài liệu về khí tượng, địa chất thuỷ văn, giao thông vận tải những

thông tin này ảnh hưởng đến dự kiến về kết cấu sơ đồ nối dây của mạng điện sẽ

lựa chọn

Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện phụ tải phân ra làm ba cấp

cấp một: bao gồm các phụ tải quan trọng việc ngưng cung cấp cho phụ tải

này có thể gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh

hưởng đến an ninh quốc phòng Vì vậy cần phải cung cấp điện liên tục, nên các

đường dây phải bố trí sao cho vẫn đảm bảo cung cấp ngay cả khi có sự cố trong

mạng điện

Cấp hai: bao gồm các phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây

giảm sút về số lượng sản phẩm Vì vậy mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và

liên tục cho các phụ tải này cần được cân nhắc mới có thể quyết định

Cấp ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây

ra hậu quả nghiêm trọng Trong trường hợp này không sét đến các phương tiện

dự trữ để đảm bảo cung cấp

bảo mức độ cung cấp điện cao nhất có thể được cho các phụ tải trong đó kể các

phụ tải cấp ba

Thiết kế hệ thống truyền tải điện gồm 2 nguồn và 8 phụ tải Nguồn thứ

nhất lấy từ hệ thống, được xem là có công suất vô cùng lớn, có hệ số cosϕ trên

các thanh góp bằng 0,85 Nguồn thứ hai là nhà máy nhiệt điện có 2 tổ máy, mỗi

tổ máy có công suất định mức Pđm=100MW, cosϕ=0,85 và Uđm=10,5kV Thời

gian sử dụng công suất cực đại của các hộ tiêu thụ bằng 5000h/năm, phụ tải cực

tiểu 75% phụ tải cực đại Giá 1 kWh điện năng tổn thất bằng 700VNĐ, giá

1kVAr công suất thiết bị bù bằng 200000VNĐ Điện áp định mức của mạng

điện phía cao áp là 220 (KV) và phía phân phối là 22(kV)

Bảng 2.1 – Các số liệu của phụ tải

Số liệu phụ tải Tên số liệu

1 2 3 4 5 6 7 8

Điện áp định mức của mạng

điện phân phối

22kV

2.2

Cân bằng sơ bộ công suất trong hệ thống điện

Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của

các nguồn cho phụ tải thông qua mạng điện Tổng công suất tác dụng và công

suất phản kháng của tất cả các phụ tải cộng với tổn thất công suất tác dụng và

công suất phản kháng của tất cả các phần tử trong mạng điện

2.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống

Cân bằng công suất trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau:

1 2 3 4 5 6 7 8 39 36 40 43 41 37 45 39 320( )

Ppt= +P P + +P P + +P P +P +P = + + + + + + + = MW

∑

−

ΣΔPmd tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

m - hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8)

ΣPdt tổng công suất dự trữ trong hệ thống ,do hệ thống điện có công suất vô

cùng lớn nên công suất dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống,nghĩa là Pdt = 0

−

ΣPf tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của nhá máy trong

hệ thống

Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho

nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp

tăng của nhà máy điện nên tính công suất tác dụng như sau:

Do nhà máy điện liên kết với hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất

phát ra của nhà máy theo chế độ kinh tế

2.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện nhằm giữ điện áp

= 8% (320)2+(175.94)2 =29, 21(MVAr)

−

ΣQ td tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện:

−

ΣΔQ L tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây của mạng

điện với mạng điện 110kv trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất công suất

phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra

C

Q

ΣΔ :Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra khi

tính lấy sơ bộ ΣΔQ L = ΣΔQ c

Qdt−công suất phản kháng dự trữ của hệ thống: Qdt=

(

)

Trong thiết kế môn học chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện

Như vậy tổng công suất kháng do hệ thống và nhà máy phát ra lớn hơn

công suất kháng tiêu thụ nên không cần bù công suất kháng trong mạng điện

Bảng 2.2- Bảng số liệu công suất thực và công suất kháng của các phụ

tải

STT Pmax

(MW)

Q (MVAr) COSϕ

6 37 17.908 0.90

7 45 21.780 0.90

8 39 24.141 0.85

ƒ Sau khi cân bằng sơ bộ công suất cho nguồn và phụ tải: gồm 8 phụ tải

yêu cầu cung cấp P max =320(MW), Q=175.94(MVAr) Để vạch ra phương án sơ

đồ nối dây phù hợp thì các phụ tải yêu cầu liên tục cần đưa ra phương án đường

dây lộ kép hay phương án mạch vòng kín

2.3 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 các hộ tiêu thụ,

thuận tiện, an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai

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

sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và

các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ

chọn được dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kỹ thuật các phương án đó Sau khi

vạch ra các phương án xem xét có thể dự kiến 6 phương án hợp lý nhất Đồng

thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản Những phương án được lựa chọn để tiến

hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương án thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

của mạng điện

Hình 2.1 là sơ đồ phân bố nguồn và phụ tải:

Dự kiến các phương án đi dây ta có 8 phương án sau:

Hình 2.2 - Phương án 1

Hình 2.3 - Phương án 2

Hình2.4- Phương án 3

Hình 2.5 - Phương án 4

Hình 2.6 - Phương án 5

Hình 2.7- Phương án 6

Hình 2.8 - Phương án 7

Hình 2.9 - Phương án 8

Trong 8 phương án ta nhận thấy phương 1,2,7 và 8 gần giống nhau Do đó

phương án 7 và 8 sẽ bị loại vì khoảng cách đường dây của phương án 1 và 2 nhỏ

hơn phương án 7 và 8.Vậy ta chỉ xét 6 phương án 1,2,3,4,5,6

2.4 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN VÀ CHỌN CÔNG SUẤT CỦA

MÁY BIẾN ÁP

2.4.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN.

Việc chọn các cấp điện áp truyền tải phụ thuộc vào công suất và khoảng

cách truyền tải Đường dây càng dài thì điện thế đường dây truyền tải càng cao

Điện thế chọn kinh tế, phụ thuộc vào gía cả của đường dây và các trang thiết bị

khác trong mạng Giá thành các thiết bị này tăng lên khi cấp điện áp truyền tải

càng cao

Lựa chọn điện thế kết hợp với tiết diện dây dẫn để tổn thất công suất, sụt

áp của đường dây nằm trong giới hạn cho phép

Vì chưa có sơ đồ nối dây cụ thể, sơ bộ vẽ một số dây hình tia nối từ nguồn

đến phụ tải ở xa hoặc có công suất lớn.Dựa vào công thức Still để tìm điện áp tải

điện U (KV)

Trong đó: P (MW) – công suất truyền tải

l (km) - khoảng cách truyền tải

Bảng khoảng cách truyền tải l(km)

ƒ Nguồn phát tới các phụ tải

Bảng 2.3

tải 1 2 3 4 5 6 7 8 P(MW) 39 36 40 43 41 37 45 39 L(km) 31.62 64.03 31.62 76.16 44.72 50.99 63.24 53.85

Từ bảng số liệu trên ta thấy khi nguồn phát N1 tới các phụ tải 1,2,5, 6 và

nguồn phát N2 nối tới các phụ tải 3,4,7,8 có điện áp cao gần bằng 110KV

Các cấp điện áp tính toán có thể khác nhau nhưng trong thiết kế đồ án

môn học mạng tuyền tải chọn Uđm = 110 (KV) đối với hệ thống truyền điện

năng từ nhà máy điện và hệ thống đến các phụ tải

ƒ Nguồn phát từ hệ thống tới nhà máy điện có L=143.18(km)và điện áp

truyền tài là 220KV

2.4.2

Chọn công suất của máy biến áp trong trạm giảm áp

đối với các phương án

• Nhận xét cả 6 phương án cần tính toán ở trên đều có 2 trạm

biến áp.Trạm biến áp A có phụ tải gần hệ thống(trạm có phụ tải 1,2,5,6).Trạm biến áp B có phụ tải gần nhà máy điện (trạm có phụ tải 3,4,7,8)

• Đối với trạm A có 2 máy biến áp khu vực có phụ tải gần hệ thống(trạm có phụ tải 1,2,5,6)

S

S ≥ = MVA

Chọn máy biến áp kiểu TДЦГ có các thông số sau:

Điện áp (KV)

Kiểu Sdm

(MVA)

cao Hạ

UN (%)

Δ

(KW)

Giá tiền(103) Rup

Nước

sx

kháng của máy biến áp được tính trong hệ đơn vị tương đối theo công thức sau:

S

S ≥ = MVA

Chọn máy biến áp kiểu TДЦГ có các thông số sau:

Điện áp (KV)

Kiểu Sdm

(MVA)

cao Hạ

UN (%)

Δ

(KW)

Giá tiền(103) Rup

Nước

sx

Khi đó điện kháng của máy biến áp được tính trong hệ đơn vị tương đối

theo công thức sau:

Chọn dây dẫn được chọn theo chiều dài đường dây, tải và điện thế đường

dây Điện thế tăng lên tiết diện dây dẫn giảm, điện thế cao thì làm giảm tổn thất

Nhưng các tổn hao khác có thể xảy ra đó là tổn hao vầng quang và tổn hao rò rỉ

cách điện

Do dây dẫn của đường dây thướng xuyên bị ảnh hưởng của gió, mưa, thời

tiết và hoàng cảnh cùng những tác dụng ăn mòn của vật chất hoá học của môi

trường nên dây dẫn phải có tính dẫn điện tốt đủ cường độ cơ giới và tính năng

chống rỉ sét, ăn mòn làm mục nát

Dây điện thường dùng cho đường dây trên không là cáp bệnh nhiều sợi

bằng đồng, nhôm, cáp bệnh nhiều sợi dây nhôm lỏi thép

Vì chưa xác định được loại dây truyền tải, ta có thể xem dây dẫn có điện

kháng

x0 = 0.4Ω/km và điện trở của dây là R = 0 Số liệu giả định này gần với số liệu

dây truyền tải thực tế của hệ thống điện

Giả sử hệ thống điện có giá trị Scb = 100MVA, Ucb = 110 kV Khi đó điện

kháng của dây dẫn được tính trong hệ đơn vị tương đối theo công thức sau:

X∗ = với X = x0l (dây đơn)

Từ số liệu cơ bản này ta nhập các thông số vào chương trình powerworld

simulator ta biết được dòng công suất và dòng điện đi trên đường dây truyền tải

Từ đó ta xác định tiết diện và chọn dây dẫn Khi đã có những thông số chính xác

của dây dẫn, ta sử dụng phần mềm để kiểm tra các điều kiện phát nóng của dây

cũng như trong các trường hợp sự cố của mạng điện (sự cố đứt một lộ của đường

dây lộ kép hoặc sự cố đứt một đường dây của mạch vòng)

Mô phỏng trên PowerWold Simulator

Sau khi nhập số liệu sơ bộ của bảng trên vào chương trình ta có kết quả như sau:

Các thông số trên cho ta biết được công suất và dòng điện đi trên mỗi đoạn

dây dẫn, để từ đó ta tiến hành chọn dây cho phù hợp với tải

Các mạng điện 110kV trở lên thường 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 mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật

độ kinh tế của dòng điện Giả sử ta tiến hành chọn dây cho đoạn N1 – 1

max kt

IFJ

trong đó:

Imax – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A

Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 với dây AC và Tmax = 5000h

thì

Jkt = 1.1 A/mm2

Chọn tiết diện tiêu chuẩn với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung

quanh lúc chế tạo là 25o C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 400chệ

số hiệu chỉnh nhiệt độ k = 0,81 (phụ lục 9)

Đoạn N1 – 1 đi dây lộ kép AC-240 nên ta chọn trụ IIB110-2 như hình vẽ:

Đặc tính hình học của cột bê tổng cốt thép IIB110-2

™ Các khoảng cách trung bình hình hoc:

-Giữa các dây thuộc pha a:

D D D

™ Tính toán lại bán kính trung bình hình học:

-giữa các dây thuộc pha a:

ln 10

* 18

b0 = 5.815.10− 6(1 Ω.km) Dòng cho phép:I cp = 0,81*360= 292(A)

Các thông số được chọn cho dây AC-150

r0 = 0,105 (Ω/km), x0 = 0,195(Ω/km)

b0 = 5.92.10− 6(1 Ω.km) Dòng cho phép:I cp = 0,81*445 = 360(A)

Các thông số được chọn cho dây AC-240

r0 = 0,066 (Ω/km), x0 = 0,186(Ω/km)

b0 = 6.12.10− 6(1 Ω.km) Dòng cho phép:I cp = 0,81*610 = 494.(A)

Các thông số được chọn cho dây AC-300

r0 = 0,0535 (Ω/km), x0 = 0,181(Ω/km)

b0 = 6.31.10− 6(1 Ω.km) Dòng cho phép:I cp = 0,81*700 = 567(A)

Bảng 2.5- Bảng số liệu đường dây ở chế độ vận hành

Đường dây

Dòng điện

Ivh(A)

Tiết diện F(mm2)

Icp (A)

loại dây

1

cb

l b x B

−

Tương tự tính toán lần lượt cho các đường dây còn lại ta có được thông số

của các đường dây trong hệ đơn vị tương đối

chiều dài

l(km)

o r

o b

km

Ω / 1

0.036 0.066 0.015

N1– N2 2 AC-240 143.18 0.066 0.186 6.12

0.078 0.220 0.053

Sau khi chọn được dây dẫn nối các thanh cái như bảng số liệu ở trên ,ta

nhập vào Power Word Simulator để kiểm tra lại các chế độ vận hành của hệ

thống

Khi hệ thống vận hành ở chế độ bình thường :

Kiểm tra lại hệ thống xem dòng ngắn mạch khi đứt 1 lộ có quá giới hạn

dòng cho phép hay không

™ Khi sự cố đứt 1 lộ nối giữa HT với phụ tải 1(N1-1)

™ Khi sự cố đứt 1 lộ nối giữa HT với phụ tải5(N1-5)

™ Khi sự cố đứt 1 lộ nối giữa HT với phụ tải 6(N1-6)

™ Khi sự cố đứt 1 lộ nối giữa NMĐ với phụ tải 3(N2-3)