THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110KV VÀ TỈNH CHỈ TIÊU CHÓNG SÉT ĐƯỜNG DÂY CAO ÁP

Lúc này việc thiếu công suất cug cấp cho các phụ tải sẽ được lấy từ hệ thống thông qua đường dây 220kV nối giữa hệ thống – nhà máy nhiệt điện.. Do công suất của hệ thống vô cùng lớn nên

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUÔN CUNG CẦP VÀ CÁC PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Cân bằng công suất tác dụng

Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là yếu tố then chốt giúp vận hành ổn định lưới điện Hệ thống điện truyền tải điện năng tức thời từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ lượng điện lớn để đáp ứng mọi biến động Vì đặc thù này, sự đồng bộ giữa quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng là bắt buộc nhằm duy trì cân bằng công suất, đảm bảo an toàn cho hệ thống và tối ưu hóa hiệu quả truyền tải.

Ở mỗi thời điểm xác lập của hệ thống, các nhà máy trong hệ thống phải phát công suất bằng tổng công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện Điều này đồng nghĩa với việc phải đảm bảo cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ để vận hành hệ thống điện một cách ổn định và an toàn.

Để đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, cần có sự dự trữ công suất tác dụng ở mức nhất định Đây là yếu tố rất quan trọng liên quan đến vận hành và sự phát triển của hệ thống điện Từ các phân tích đã trình bày, ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại, cho thấy mối quan hệ giữa lưu trữ công suất và công suất tác dụng khi đối mặt với tải trọng tối đa của hệ thống, từ đó hỗ trợ tối ưu hóa vận hành và tăng độ tin cậy cho hệ thống.

P ND + P HT = P tt = m P max +  P + P td + P dt

* P ND : Tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra

* P HT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống

* P tt : Công suất tiêu thụ trong mạn điện

* m : Hệ số xuất hiện đồng thời các phụ tải cực đại (m=1)

*  P max : Tổng công suất của các phụ tải ở

*  P : Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy

* P td : Công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy

P_dt đại diện cho công suất dự trữ trong hệ thống Do hệ thống có công suất vô cùng lớn, công suất dự trữ được lấy từ hệ thống, nghĩa là P_dt = 0.

Trong hệ thống điện, cân bằng công suất được thực hiện bằng cách chọn nguồn phát có công suất lớn và có khả năng điều chỉnh công suất tác dụng làm nút cân bằng công suất Để thuận tiện cho tính toán và phân tích, người ta thường chọn nút cơ sở về điện áp trùng với nút cân bằng công suất, giúp đồng bộ hoá các phép tính và đánh giá biến động công suất trong toàn hệ thống.

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại: ( Bảng 1.1)

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện

Công suất tự dùng trong nhà mày nhiệt điện

Công suất tiêu thụ trong mạng điện

Do nhà máy nhiệt 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

P ND  85 % * dm  85 % * 220  187 Ở chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải

Trong chế độ phụ tải cực đại, khi nhà máy nhiệt điện phát công suất theo chế độ kinh tế, hệ thống phải cung cấp đầy đủ công suất ở mức 188.38 MW.

Cân bằng công suất phản kháng

Trong sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng xoay chiều, việc cân bằng giữa lượng điện được sản xuất và lượng điện tiêu thụ tại mỗi thời điểm là yếu tố then chốt đảm bảo hệ thống điện vận hành ổn định và an toàn Khi cân bằng điện năng được duy trì, biến động tải được kiểm soát, chất lượng điện áp được giữ ở mức tối ưu và hệ thống lưới điện vận hành tin cậy, đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng của người dùng một cách hiệu quả.

Việc cân bằng công suất không chỉ giới hạn ở công suất tác dụng mà còn bao gồm công suất phản kháng, vì công suất phản kháng có liên quan trực tiếp đến điện áp và sự ổn định của lưới điện Bảo đảm cân bằng giữa hai loại công suất giúp giảm biến thiên điện áp, tăng hiệu suất hệ thống và giảm tổn thất trong truyền tải Vì vậy, quản lý công suất tác dụng và công suất phản kháng một cách đồng bộ là yếu tố then chốt để nâng cao chất lượng điện năng, ổn định lưới và tối ưu hóa hiệu quả vận hành của hệ thống điện.

* Q ND : Tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra

* Q HT : Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

* Q tt : Tổng công suất phản kháng tiêu thụ

*  Q max : Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại

*   Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng của các đường dây trong mạng điện

*  Q C : Tổng tổn thất công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra , khi tính sơ bộ  Q C =   Q L

*   Q b : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính sơ bộ lấy  Q B = 15%   Q max

* Q td : Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện

Q_dt biểu thị công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống Do hệ thống có công suất rất lớn, công suất phản kháng dự trữ được lấy từ hệ thống, nên Q_dt = 0.

Việc tính toán công suất phản kháng của hệ thống và nhà máy nhiệt điện là yếu tố then chốt để xác định liệu nguồn điện có cung cấp đủ công suất phản kháng cho phụ tải hay không Nếu thiếu, mạng điện được thiết kế sẽ thực hiện bù công suất phản kháng nhằm cân bằng điện áp và đảm bảo vận hành ổn định cho phụ tải Quá trình này không chỉ nâng cao hiệu quả truyền tải và giảm tổn thất mà còn cải thiện chất lượng điện năng tổng thể của hệ thống.

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại: ( Bảng 1.1 )

Tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra

Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

Tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện: ( hệ số công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện chọn cosφ = 0.75 )

Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện :

Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện cung cấp

LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Lựa chọn sơ đồ nối dây trong mạng điện

Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như số lượng phụ tải và vị trí của chúng, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tuyến và sự phát triển của mạng điện Việc phân tích và tối ưu các yếu tố này giúp đảm bảo cấp điện ổn định cho phụ tải, tối ưu hóa hiệu suất và tính khả dụng của hệ thống điện Khi lên kế hoạch thiết kế sơ đồ nối dây, cần xem xét sự phân bổ phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện và tiến trình mở rộng mạng điện để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.

Vì còn thiếu số liệu khảo sát thực tế nên ta tạm thời chấp nhận nối các điểm để có phương án đi dây Các phương án được phân chia thành nhiều vùng trên địa hình; đối với phụ tải yêu cầu cấp điện liên tục, ta có hai phương án đi dây chủ đạo là lộ dây kép và mạch vòng kín.

Các phương án đi dây đươc đề xuất :

Chia mạng điện ra làm 4 khu vực :

* Khu vực I gồm các phụ tải 1,2

* Khu vực II gồm các phụ tải 5,6

* Khu vực III gồm các phụ tải 7,8

* Khu vực IV gồm các phụ tải 3,4

1.1 phương án 1: Được bố trí theo bản vẽ sơ đồ các phụ tải của đồ án như sau: a chọn tiết diện dây dẫn:

Các đường dây truyền tải ở cấp điện áp 110 kV và 220 kV được thực hiện trên không, do đó loại dây dẫn được chọn là dây nhôm lõi thép (ACSR) Tiết diện dây dẫn được xác định theo mật độ dòng điện kinh tế của hệ thống, nhằm cân bằng giữa chi phí và hiệu quả truyền tải.

* I max = Dòng điện chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại

* J kt = Mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2) Với loại dây nhôm lõi thép thời gian sử dụng cực đại của các phụ tải T 5500h/năm nên chọn J kt = 1

(trích dẫn sách : thiết kế Hệ thống điện; chương 11 ; NXB ĐH Quốc Gia

Thời gian sử dụng công suất cực đại

Nhôm hoặc nhôm lõi thép 1.3 1.1 1.0

Dòng điện phụ tải cực đại :

* Smax :dòng công suất cực đại trên đường dây(MVA)

* Pmax : công suất tác dụng trên đoạn dây (MW)

* Qmax : công suất phản kháng trên đoạn dây (MVAR)

k bằng 1 nếu là lộ đơn; k bằng 2 nếu là lộ kép Đối với đường dây truyền tải cao áp trên không, do điều kiện hạn chế về tổn hao vầng quang, quy định đường kính dây tối thiểu với cấp điện áp 110 kV là d > 9.9 mm; dây AC tối thiểu là AC-70. -**Support Pollinations.AI:**🌸 **Quảng cáo** 🌸 Tối ưu hóa nội dung kỹ thuật như bài viết này cùng [Pollinations.AI](https://pollinations.ai/redirect/kofi) – hỗ trợ sáng tạo chuyên sâu, miễn phí!

Ở cấp điện áp 220 kV, tiết diện F tối thiểu phải là 240 mm² Độ bền cơ của đường dây trên không được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn, do đó không cần phải kiểm tra điều kiện vầng quang.

Tính dòng trên các đoạn HT-1 :

Dựa vào công thức (1) ở trên ta có được:

Tính tiết diện kinh tế đoạn HT-1:

 Chọn dây AC – 95 có Icp = 330 (A)

Kiểm tra sự cố khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện sẽ chạy trên đường dây còn lại:

 Chọn dây AC – 120 có Icp = 380 (A)

Isc = 108.05* 2 = 216.1 (A) < Icp b Tính các thông số cho đường dây:

* Chọn trụ: Để tiến hành tính toán các thông số đường dây ta phải chọn loại trụ thích hợp cho các phương án đã chọn ở trên

Bảng PL5.2 trong sách Hướng dẫn ĐAMH Thiết Kế Mạng Điện của NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM cung cấp số liệu cho trụ lộ đơn và trụ lộ kép, được thể hiện theo hình vẽ sau với lựa chọn trụ kim loại.

Tính các thông số đường dây bằng hai cách:

+ Tra bảng tìm điên trở r 0 ( / km ), cảm kháng x 0 ( / km ), dung dẫn b 0 ( / km ) –ứng với đưòng dây đơn Tham khảo PL2

+ Tính x0 và b0 dùng khoảng cách trung bình hình học (D m hay GMD) và bán kính trung bình hình học (D s hay GMR), tham khảo tài liệu Thiết Kế

Hệ Thống Điện – chương 3 – NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM

Ở tần số 50 Hz, x0 và b0 (Ω/km) cho đường dây lộ đơn hoặc lộ kép được xác định khi bố trí trên hai trụ cách xa nhau và chỉ tính cho một lộ duy nhất Các công thức này mô tả kháng x0 và dung kháng b0 của đường dây, phụ thuộc vào cấu hình bố trí, khoảng cách giữa hai trụ và đặc tính của từng lộ, nhằm phục vụ phân tích đáp ứng hệ thống, đánh giá tổn thất và thiết kế mạng truyền tải ở tần số 50 Hz.

Với D m  3 D D D ab bc ca là khoảng cách trung bình hình học (GMD) giữa các pha; r- bán kính của dây; đổi Dm và r cùng đơn vị

Hoặc tính theo công thức:

  ( / km ) với r ' là bán kính tự thân hay còn gọi là bán kính hình học

 (1/ km  ) với r là bán kính dây

Bán kính trung bình hình học r ' của dây cáp bện đường dây trên không phụ thuộc vào số sợi (giả thiết đồng nhất kim loại)

+ Tính toán cho dây AC 95:

Tra bảng PL 2.5 và PL 2.1 sách hướng dẩn đồ án thiết kế mạng điện MXB ĐH Quốc Gia TP.HCM cho ta số liệu:

28 sợi nhôm, 1 sợi thép Đường kính ngoài d 2

Bán kính tự thân: r’= 0.726r = 4.9 (tra bảng 2.5 trang 25 sách hướng dẩn đồ án thiết kế mạng điện) a/ Tính cảm kháng:

Khoảng cách trung bình hình học giữa các day cùng 1 pha:

Bán kính trung bình hình học của đường dây có hoán vị:

Bán kính giữa hai pha khác nhau khi đường day có hoán vị đầy đủ:

Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha:

Dm = GMD = 3 D AB D BC D CA  5 71

Tính lại các bán kính trung bình hình học

Bán kính trung bình giữa các pha:

28 sợi nhôm, 1 sợi thép Đường kính ngoài d 2

Bán kính tự thân: r’= 0.726r = 4.9 (tra bảng 2.5 trang 25 sách hướng dẩn đồ án thiết kế mạng điện)

Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha:

Dm = GMD = 3 D AB D BC D CA = 3 6 29 x 6 1 x 7 32= 6.55

Các loại dây dẫn còn lại ta tính toán tương tự như trên.sau khi tính toán ta có bảng sau:

Số lộ 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ro 0.460 0.230 0.330 0.165 0.270 0.135 0.210 0.105 0.17 0.085 0.132 0.066 xo 0.453 0.208 0.4523 0.2024 0.4413 0.2032 0.430 0.1934 0.43 0.196 0.4192 0.1921 bo 2.532 5.549 2.5376 5.52 2.5821 5.63 2.626 5.73 2.67 5.840 2.7327 5.97

Khi vận hành bình thường Khi gặp sự cố Đường dây HT-pt1 HT-pt2 HT-pt1 HT-pt2

Mã dây AC-95 AC-120 AC-95 AC-120

Bảng thông số đường dây phương án 1-kvI c Tính sơ bộ tổn thất điện áp, tổn thất công suất và khi sự cố cho phép đánh giá điện năng cấp cho phụ tải dựa trên tần số dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Trong thiết kế mạng điện, giả thiết hệ thống và nguồn cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho phụ tải, nên không xét đến việc duy trì tần số; vì vậy chỉ tiêu chất lượng điện năng là độ lệch điện áp ở các phụ tải so với điện áp định mức trên mạng điện thứ cấp Để đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sự cố, cần có điều kiện Isc ≤ Icp.

* Isc : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

* Icp : dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

Trong tính toán sơ bộ các mức điện áp tại các trạm hạ áp, mức độ phù hợp được xác định khi ở chế độ phụ tải cực đại, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng ở một cấp điện áp không vượt quá 10–15% trong chế độ làm việc bình thường, và ở chế độ sau sự cố, tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15–20%.

 U sc Đối với mạng điện phức tạp thì có thể chấp nhận :

 U bt Đối với các tổn thất như vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải trong các trạm hạ áp

Công thức tính tổn thất điện áp cho đường dây vận hành bình thường :

* P,Q : Công suất chạy trên đường dây

* R, X: Điện trở và điện kháng của đường dây

* Tổn thất cơng suất trn đường dây mạch kép từ HT-pt1:

+ Khi v ậ n hành bình th ườ ng:

Công suất ở cuối tổng trở Z 1 của đoạn đường dây từ HT-pt1:

Tổn thất điện áp đường dây:

Tổn thất công suất tác dụng đường dây:

Tổn thất công suất phản kháng:

Khi s ả y ra s ự c ố đứ t 1 trong 2 dây d ẫ n:

Khi đó đoạn HT-pt1là đường dây lộ đơn AC-95 với :r0 = 0.33 ( /  km ); x0 0.4427( /  km ); b0 = 2.595210 -6 (1/  km ), vậy R = 16.8270( /  km ); X 22.5730( /  km ); Y9.392x10 -6 1 / 

Cơng suất ở cuối tổng trở Z1 của đoạn đường dy HT-pt1:

* Tổn thất cơng suất tren đường dây mạch kép từ HT-pt2:

Khi đó đoạn HT-pt1là đường dây lộ đơn AC-95 với :r0 = 0.2700

( /  km ); x0 = 0.4317( /  km ); b0 = 2.641810 -6 (1/  km ), vậy R 15.271 ( /  km );

Dòng công suất chạy trên đường dây HT > pt1:

* Tính dòng v tiết diện trên các đoạn dây dẫn :

Dòng điện chạy trên đường dây:

2  tiết diện dây trên đoạn dây dẫn :

Bảng thông số đường dây của phương án 2-kvII

Khi vận hành bình thường Khi gặp sự cố Đường dây HT-pt1 Pt1-pt2 HT-pt1

Mã dây AC-240 AC-120 AC-240

B/2*10 -6 (l/Ω/km) 304.410 287.074 139.340 b Tính sơ bộ tổn thât điện áp,tổn thất công suất và khi sự cố:

* Tổn thất công suất trên đường dây mạch kép từ HT-pt1:

Công suất ở cuối tổng trở Z12 của đoạn đường dây pt1-pt2:

+Sụt áp và tổn thất công suất trên đoạn dây 12 :

Công suất ở đầu tổng trở Z12 của đoạn pt1-pt2 :

Công suất ở đầu đoạn pt1-pt2:

Công suất ở cuối tổng trở Z12 của đoạn đường dây HT-pt1-pt2:

+Sụt áp và tổn thất công suất trên đoạn N-pt1:

Tổng sụt áp trên đoạn HT-pt1-pt2 :

Sự cố nặng nề nhất của mạch là khi đoạn dây dẫn từ HT-pt1 bị đứt Lúc này dây còn lại sẽ tải toàn bộ công suất của mạch, do đó ta chỉ tính toán cho trường hợp này để đánh giá ảnh hưởng và đề xuất các biện pháp bảo vệ phù hợp.

Khi đó đoạn HT-pt1là đường dây lộ đơn AC-95 với :r 0 = 0.1320( /  km ); x 0 = 0.4192( /  km ); b 0 =2.723710 -6 (1/  km ), vậy R = 6.731( /  km );

+Sụt áp và tổn thất công suất trên đoạn dây 12 :

Công suất ở cuối tổng trở Z1 của đoạn đường dây HT-pt1:

1.3 phương án 3: Được bố trí theo bản vẽ sơ đồ các phụ tải của đồ án như sau: a chọn tiết diện dây dẫn: Để xác định dịng cơng suất chạy trong mạch vịng ta giả sử rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng tiết diện:

Dòng công suất chạy trên đường dây HT > pt1 > pt2 > HT:

* Tính dòng trên các đoạn dây dẫn :

Dòng điện chạy trên đường dây từ HT-pt1:

+ Tiết diện của đoạn dây dẫn HT-pt1 : jkt

Chọn dây AC – 240 có Icp = 610 (A)

Dòng điện chạy trên đường dây từ pt1-pt2:

+ Tiết diện của đoạn dây dẫn pt1-pt2 : jkt

Kiểm tra dây dẫn khi sự cố:

Do công suất chạy trên đoạn HT – pt1 lớn nhất, khi kiểm tra dây dẫn trong lúc sự cố ta chỉ xét đến đứt đường dây nối từ HT – pt1 Việc tập trung vào tình huống đứt đường dây ở vị trí này cho phép phân tích nhanh tác động của sự cố và lập kế hoạch khôi phục hệ thống một cách hiệu quả Đây là nguyên tắc ưu tiên trong phân tích sự cố nhằm đảm bảo an toàn và giảm thiểu mất điện trên toàn mạng lưới.

Khi đứt dòng điện chạy trên đoạn HT – pt1 là lớn nhất khi sự cố:

Bảng thông số đường dây của phương án 3-kvI

Khi vận hành bình thường Đường dây HT-pt1 HT-pt2 Pt1-pt2

* Tổn thất công suất trên đường dây mạch vòng từ HT-pt1-pt2:

Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra :

Ap dụng phân bố công suất gần đúng theo tổng trở để tính dòng công suất trên đường dây nối với nguồn :

Kiểm tra lại : mãn) (thoã 35.0858i +

Suy ra công suất trên đoạn 12 là:

Tính tổn thất điện áp và tổn thất công suất : +Sụt áp và tổn thất công suất trên 1-2 :

+Sụt áp và tổn thất công suất trên đoạn N-1:

Công suất cuối tổng trở N-1 là:

Vậy sụt áp trên đoạn N-1-2 :

Lúc sự cố : Đứt đường dây N-1 là sự cố nặng nề nhất

Công suất ở cuối tổng trở Z 1-2 của đoạn đường dây 2-1:

+Sụt áp và tổn thất công suất trên 2-1 :

Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 1-2 :

Công suất ở cuối tổng trở Z 2 của đoạnv đường dây N-2 :

Tổng sụt áp trên đoạn N-1-2 :

Dựa vào công thức (1) ở trên ta có được:

Bảng thông số đường dây của phương án 1-kvII Khi vận hành bình thường Khi gặp sự cố Đường dây HT-pt5 HT-pt6 HT-pt5 HT-pt6

Mã dây AC-120 AC-120 AC-120 AC-120

6 (l/Ω/km) 251.781 287.074 115.475 131.661 b.Tính tổn thất sơ bộ công suất lúc vận hnh bình thường và sự cố:

Khi đó đoạn HT-pt1là đường dây lộ đơn AC-120 với :r0 = 0.2700( /  km ); x0 = 0.4317( /  km ); b0 = 2.641810 -6 (1/  km ), vậy R = 12.075( /  km ); X 19.306( /  km ); Y= 118.145x10 -6 1 / 

Công suất ở cuối tổng trở Z5 của đoạn đường dây HT-pt5:

* Tổn thất cơng suất tren đường dây mạch kép từ HT-pt6:

Khi đó đoạn HT-pt2là đường dây lộ đơn AC-120 với :r0 = 0.2700( /  km ); x 0 = 0.4317( /  km ); b 0 = 2.641810 -6 (1/  km ), vậy R = 13.767( /  km ); X 22.012

2.2 phương án 2: Được bố trí theo bản vẽ sơ đồ các phụ tải của đồ án như sa a chọn tiết diện dây dẫn:

Dòng công suất chạy trên đường dây HT > pt5:

5 5 max HT pt pt HT

Isc = 231.5565* 2 = 463.3 (A) < Icp + Đoạn từ pt5 > pt6:

5 max pt pt pt pt

Bảng thông số đường dây của phương án 2-KVII

Khi vận hành bình thường Khi gặp sự cố Đường dây HT-pt5 Pt5-pt6 HT-pt5

+Sụt áp và tổn thất công suất trên đoạn dây 56:

Trong các sự cố của mạch, sự cố nặng nề nhất xảy ra khi đoạn dây dẫn từ HT-pt5 bị đứt; lúc này phần dây còn lại sẽ tải toàn bộ công suất, vì vậy ta chỉ tính toán cho trường hợp này.

Khi đó đoạn HT-pt5là đường dây lộ đơn AC-240 với :r0 =0.1320( /  km ); x0 = 0.4192( /  km ); b0 =2.723710 -6 (1/  km ), vậy R = 5.903( /  km );

2.3 phương án 3: Được bố trí theo bản vẽ sơ đồ các phụ tải của đồ án như sau: a chọn tiết diện dây dẫn: Để xác định dịng cơng suất chạy trong mạch vịng ta giả sử rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng tiết diện:

Dòng công suất chạy trên đường dây HT > pt6 > pt5 > HT:

Dòng điện chạy trên đường dây từ pt6-pt5:

3 max 6 5 110 6 5 pt pt pt pt

+ Tiết diện của đoạn dây dẫn pt6-pt5 : jkt

Chọn dây AC –70 có Icp '5 (A)

Kiểm tra dây dẫn khi sự cố:

Do công suất chạy trên đoạn HT – PT5 lớn nhất, khi kiểm tra và phân tích dây dẫn trong quá trình sự cố ta chỉ xét đến trường hợp đứt đường dây nối từ HT – PT5 Việc tập trung vào điểm đứt này giúp nhận diện nguyên nhân nhanh hơn, đánh giá tác động lên hệ thống và tối ưu hóa quy trình xử lý sự cố cũng như vận hành mạng lưới.

Khi đó dịng điện chạy trên đoạn HT – pt5 là lớn nhất khi sự cố:

Bảng thông số đường dây của phương án 3-kvII

Khi vận hành bình thường Đường dây HT-pt5 HT-pt6 Pt6-pt5

B/2*10 -6 (l/Ω/km) 122.210 139.340 80.049 b Tính sơ bộ tổn thât điện áp,tổn thất cơng suất :

* Tổn thất công suất trên đường dây mạch vòng từ HT-pt6-pt5-HT:

Cơng suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra :

Ap dụng phn bố cơng suất gần đng theo tổng trở để tính dịng cơng suất trn đường dy nối với nguồn :

Kiểm tra lại : mãn) (thoã 43.9290i +

Suy ra cơng suất trn đoạn 6,5 l:

Tính tổn thất điện á p và tổn thất cơng suất :

+Sụt áp và tổn thất công suất trên 6-5 :

Công suất cuối tổng trở N-5 là:

Vậy sụt áp trên đoạn HT-pt6-pt5-HT :

Lúc sự cố : Đứt đường dây N-5 là sự cố nặng nề nhất

Công suất ở cuối tổng trở Z 65 của đoạn đường dây 6-5:

+Sụt áp và tổn thất co5ng suất trên 6-5 :

Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 6-5 :

Công suất ở cuối tổng trở Z 6 của đoạnv đường dây N-6 :

Tổng sụt áp trên đoạn HT-6-5-HT :

4.1 phương án 1: Được bố trí theo bản vẽ sơ đồ cac phụ tải như sau: a chọn tiết diện dây dẫn:

Isc = 107.8888* 2 = 215.666(A) < Icp + Đoạn từ NMĐ > pt8:

Bảng thông số đường dây phương án 1-KV-III Khi vận hành bình thường Khi gặp sự cố Đường dây NMĐ-pt7 NMĐ-pt8 NMĐ-pt7 NMĐ-pt8

Mã dây AC-120 AC-120 AC-120 AC-120

6 (l/Ω/km) 337.800 453.891 154.926 208.169 b Tính sơ bộ tổn thât điện áp,tổn thất công suất và khi sự cố:

* Tổn thất công suất trên đường dây mạch kép từ NMĐ-pt7:

Công suất ở cuối tổng trở Z 7 của đoạn đường dây từ NMĐ-pt7:

Khi đó đoạn NMĐ-pt7 là đường dây lộ đơn AC-120 với :r0 0.2700( /  km ); x0 = 0.4317( /  km ); b0 =2.641810 -6 (1/  km ), vậy R 16.200( /  km ); X = 26.478( /  km ); Y= 154.926x10 -6 1 / 

* Tổn thất cơng suất tren đường dây mạch kép từ NMĐ-pt8:

Khi đó đoạn NMĐ-pt8 là đường dây lộ đơn AC-120 với :r0 = 0.27

( /  km ); x0 = 0.4317( /  km ); b0 = 2.641810 -6 (1/  km ), vậy R NMĐ

Dòng công suất chạy trên đường dây NMĐ > pt7:

7 max pt pt pt pt

Bảng thông số đường dây của phương án 2-KV -III

Khi vận hành bình thường Khi gặp sự cố Đường dây NMĐ-pt7 Pt7-pt8 NMĐ-pt7

* Tổn thất công suất trên đường dây mạch kép từ NMĐ-pt7:

Công suất ở cuối tổng trở Z78 của đoạn đường dây NMĐ-pt7-pt8:

+Sụt áp và tổn thất công suất trên đoạn NMĐ-pt7:

Tổng sụt áp trên đoạn NMĐ-pt7-pt8 :

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ

Mục đích

Chọn phương án tối ưu trên cơ sở so sánh về kinh tế

Chỉ những phương án nào thỏa mãn về mặt kỹ thuật mới giữ lại để so sánh về kinh tế.Ở đây ta giữ lại các phương án như sau:

Khu vực I: phương án 1, phương án 2, phương án 3

Khu vực II: phương án 1, phương án 2

Khu vực III: phương án 1, phương án 2

Khu vực IV: phương án 2

Khi so sánh các phương án sơ đồ nối dây, chưa cần đề cập đến trạm biến áp; các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau, nên sự so sánh tập trung vào các yếu tố khác của sơ đồ.

Tiêu chuẩn so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm ít nhất.

Tính toán

Phí tổn tính toán hằng năm được tính theo công thức:

K: là vốn đầu tư của mạng điện avh: là hệ số vận hành,khấu hao sửa chữa,phục vụ mạng điện, với trụ thép ta có avh = 7% atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ ( chênh lệch giữa các phương án) atc T tc

1 với Ttc=5-8 năm là thời gian thu hồi vốn đầu tư

Ta chon Ttc=8 năm  atc= 0.125 c: tiền 1 kWh điện năng( cu0VNĐ) ta có c= 0.04$x10 3 (tính theo MWh)

 : thời gian tổn thất cực đại  =(0.124+ max 4

T ) 2 x 8760 (giờ/năm) với TmaxP00 giờ  τ= 3410.93376 (giờ/năm)

Theo phụ lục 3.1–3.4 (trang 123–126) của sách HDTKĐA 1 do Hồ Văn Hiến biên soạn, chi phí đầu tư cho 1 km đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép, và bảng giá thành cho công việc xây dựng 1 km đường dây ở cấp điện áp 110 kV được ấn định khoảng 10^6 đồng/km (10^6 đ/km) Việc lắp đặt hai mạch trên một cột thép giúp tối ưu chi phí và tiết kiệm diện tích đất, đồng thời bảng giá sẽ phụ thuộc vào điều kiện thi công, vật liệu và phụ kiện đi kèm.

Giá thành đường dây hai mạch đắt gấp 1.8 lần đường dây một mạch

Phí tổn tính toán hàng năm cho phương án1:

Kết quả tính toán chi phí hàng năm cho các phương án còn lại tính tương tự như trên

Khối lượng kim loại màu của khu vực I Phương án Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Đoạn HT-1 HT-2 HT-1 1-2 HT-1 1-2 HT-2

Chiều dài(km) 50.99 56.56 50.99 50.99 50.99 50.99 50.99 Khối lượng

Khối luợng 3 pha (tấn) 118.09 166.97 305.02 150.52 152.51 152.51 42.07 Tổng khối lượng (tấn)

Chi phí đường dây của khu vực I Phương án Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Đoạn HT-1 HT-2 HT-1 1-2 HT-1 1-2 HT-2

Tiền đầu tư 1km dây ($) 33.20 34.30 39.80 34.30 25.20 25.20 21.20

Tiền đầu tư cho toàn DZ (10^3 $ ) 1692.9 1940 2029.4 1749 1285 1285 1080.99

Phí tổn vận hành hàng năm(Z)

Khối lượng kim loại màu của khu vực II

Phương án Phương án 1 Phương án 2 Đoạn HT-5 HT-6 HT-5 5-6

Mã dây AC-120 AC-120 AC-240 AC-120

Khối lượng (kg/km/pha) 492 492 997 492

Chi phí đường dây của khu vực II

Phương án Phương án 1 Phương án 2 Đoạn HT-5 HT-6 HT-5 5-6

Mã dây AC-120 AC-120 AC-240 AC-120

Tiền đầu tư 1km dây ($) 34.30 34.30 39.80 34.30

Tiền đầu tư cho toàn DZ

Khối lượng kim loại màu của khu vực III

Phương án Phương án 1 Phương án 2 Đoạn NMĐ-4 NMĐ-3 NMĐ-4 4-3

Mã dây AC-120 AC-120 AC-240 AC-120

Khối lượng (kg/km/pha) 492 492 997 492

Khối luợng 3 pha (tấn) 150.52 106.42 215.65 106.42 Tổng khối lượng (tấn) 256.94 322.07

Chi phí đường dây của khu vực III

Phương án Phương án 1 Phương án 2 Đoạn NMĐ-4 NMĐ-3 NMĐ-4 4-3

Mã dây AC-120 AC-120 AC-240 AC-120

Tiền đầu tư 1km dây ($) 34.30 34.30 39.80 34.30

Khối lượng kim loại màu của khu vực IV

Phương án Phương án 2 Đoạn NMĐ-7 Pt7-pt8

Khối lượn(kg/km/pha) 997 492 Khối luợng 3 pha(tấn) 358.92 121.71 Tổng khối lượng (tấn) 480.63

Chi phí đường dây của khu vực IV Phương án 2 Đoạn NMĐ-7 Pt7-pt8

Tiền đầu tư 1km dây ($) 39.80 34.30

Kết luận:sau khi so sánh về kinh tế ta chọn được như sau:

Khu vực II: phương án 1

Khu vực III: phương án 1

Khu vực IV: phương án 2.

XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG

Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp

Với công suất hệ thống rất lớn, đường dây nối từ NMĐ đến HT ở cấp điện áp 220 kV chỉ được xem xét khi NMĐ gặp sự cố không thể phát điện hoặc một trong hai tổ máy ngừng hoạt động Khi đó các phụ tải do NMĐ cung cấp sẽ được hệ thống cấp qua đường dây HT–NMĐ Nhờ cơ cấu này, NMĐ sẽ phát công suất cho các phụ tải ở cấp điện áp 110 kV mà NMĐ đảm trách a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây nối từ NMĐ–HT.

Tổng công suất chạy trên HT – NMĐ khi NMĐ cung cấp cho các phụ tải 3, 4, 7, 8 là

Dòng điện chạy trên đường dây từ NMĐ – HT , khi NMĐ phát dư công suất là:

Tiết diện của dây dẫn : kt kt j

Với sự cố nặng nề nhất là khi nhà máy điện không thể phát điện, khi đó tổng công suất chạy trên HT – NMĐ là:

Dòng điện cực đại chạy trên đường dây từ HT – NMĐ , khi NMĐ bị sự cố là:

Tiết diện của dây dẫn : kt kt j

Nhà máy điện có 2 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là Pđm = 110 MW,

Udm = 10,5 kV, cosφ = 0,8 và mỗi tổ máy sử dụng một máy biến áp riêng Công suất của mỗi máy biến áp trong trường hợp này được xác định theo công thức chuẩn nhằm đảm bảo cấp điện ổn định và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Việc bố trí một máy biến áp cho mỗi tổ máy giúp dễ dàng đánh giá tải và tăng độ tin cậy, đồng thời cho phép tính toán công suất máy biến áp dựa trên các tham số Udm, cosφ và tải trọng thực tế theo công thức đã được nêu.

Chọn MBA kiểu TDH – 200000/110 (PL4.5 – t133.sách HDTKĐA của Hồ Văn Hiến) với các thông số cho ở bảng sau:

Các số liệu kỹ thuật Số liệu tính toán

2.chọn máy biến áp tăng áp cho đường dây :

Hệ thống có hệ số cosφ = 0.85 chọn điện áp trên thanh góp bằng 110kV

Công suất các phụ tải khi sự cố nhà máy điện ngưng làm việc:

Vì các phụ tải đều cần sử dụng điện liên tục nên không thể cắt bỏ khi sự cố xảy ra và công suất của phụ tải ở chế độ bình thường và chế độ sự cố chênh lệch rất lớn; do đó, trong trường hợp này ta vận hành hai MBA (máy biến áp) song song để đảm bảo cấp điện liên tục Ở chế độ bình thường chỉ sử dụng một MBA, còn khi có sự cố thì cho vận hành cả hai máy Khi chọn công suất cho MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA còn lại khi một MBA bị sự cố ngừng hoạt động Với trạm có n MBA, công suất của mỗi MBA được xác định theo công thức.

* Smax : công suất cực đại của các phụ tải của trạm

* k : hệ số quá tải của MBA trong chế độ sau sự cố ( k 1.4)

Công suất của mỗi MBA :

Chọn MBA kiểu AT THvới các thông số cho ở bảng sau (PL3.t240-TKNMĐ&TBA –Huỳnh Nhơn):

Chọn số lượng, công suất MBA trong các trạm hạ áp

Trong hệ thống điện, các phụ tải có nhu cầu sử dụng điện liên tục, vì vậy để đảm bảo cấp điện ổn định cho các phụ tải, hai MBA được làm việc song song cho mỗi trạm hạ áp Khi chọn công suất cho mỗi MBA, cần xem xét khả năng quá tải của MBA còn lại khi một MBA bị sự cố ngừng làm việc Công suất của mỗi MBA trong trạm có n MBA được xác định theo một công thức đặc thù, dựa trên tổng công suất phụ tải và số lượng MBA nhằm phân bổ tải đồng đều và duy trì khả năng kéo điện liên tục ngay cả khi một MBA gặp sự cố.

Chọn MBA kiểu TPDH – 25000/110 với các thông số cho ở bảng sau:

2 Chọn MBA cho trạm 2 và 6:

Công suất của mỗi MBA : đm = 30 9 ( )

Chọn MBA kiểu TDH – 32000/110 với các thông số cho ở bảng sau:

Chọn MBA kiểu TDH – 63000/110 với các thông số cho ở bảng sau:

Chọn máy biến áp hạ áp cho đường dây

Hệ thống có hệ số cosφ = 0.85 chọn điện áp trên thanh góp bằng 110kV

Công suất các phụ tải khi sự cố nhà máy điện ngưng làm việc:

Do các phụ tải đòi hỏi cấp điện liên tục nên không thể cắt bớt tải khi có sự cố Đồng thời công suất của phụ tải ở chế độ bình thường và chế độ sự cố chênh lệch rất lớn, vì vậy cần bố trí hai máy biến áp (MBA) làm việc song song Ở chế độ bình thường chỉ cấp nguồn bằng một MBA; khi xảy ra sự cố, cả hai MBA được đưa vào vận hành để đảm bảo cung cấp điện liên tục Khi lựa chọn công suất cho MBA, cần xem xét khả năng quá tải của MBA còn lại khi một MBA gặp sự cố và không làm việc Trong trạm có n MBA, công suất của từng MBA được xác định theo công thức:

Chọn MBA kiểu AT THvới các thông số cho ở bảng sau (PL3.t240TKNMĐ&TBA –Huỳnh Nhơn):

P o P N (10 3 ) sx Cao Trung Hạ C/T C/H T/H C/T RúpAT TH 160 230 121 10.5 11 32 20 0.5 100 380 150 NGA

TÍNH TỐN CC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN

ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN

TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

Tiêu đề	Thiết kế mạng điện truyền tải 110KV và tính chỉ tiêu chống sét đường dây cao áp
Tác giả	Cao Hải Nam
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Đức Hưng
Trường học	Trường Đại học Tân Đức Thắng
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện và Điện Tử
Thể loại	Luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2010
Thành phố	TP. HCM

Định dạng
Số trang	144
Dung lượng	1,7 MB