TỎNG QUAN VỀ THIẾT KẺ HỆ THÓNG ĐIỆN

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 thôn

Chương I TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM

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

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

phân bố công suất tối ưu nhất

1.2 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

1.3 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

Single Solution

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

Sư đồ minh hoạ:

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 1.1

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

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 Contro 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 nhất(-9999Mvar)

o Max Mvar output:Công suất kháng đầu ra lớn nhất (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

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 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 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

- 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 hìnhlập 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

ƒ Transmission Line Information for Area 1 - Home

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 cái

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

Vào Case Information/ Load xem các thông số tải

1 Bus A 2 Bus B 1 Closed No 5.1 0.2 5.1 20.0 25.4

Chuơng trình còn phân tích các sự cố ngắn mạch, một pha, hai pha, hai pha

chạm đất, ba pha cân bằng Để biết các thông tin này ta vào Options/Tools→

Fault Analisis

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.DỰ KIẾN

CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

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

Tuy phân ra làm ba cấp phụ tải nhưng ta phải tận dụng các điều kiện đảm

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

phụ tải cấp ba

Trong hệ thống điện thiết kế này có mười nút trong đó có hai nút nguồn

gồm nút nguồn , nút hệ thống và tám nút phụ tải Các phụ tải yêu cầu liên tục,

Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5000 h 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

Phụ

tải

Pmax(MW)

Cosϕ Pmin

(MW)

Yêu cầu Cung cấp điện

Điện áp thứ cấp

2.1 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 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

2.1.1Cân 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:

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)

2.1.2 Cân bằng công suất phản kháng

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

thường trong hệ thống

Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức

Qdt Qtd

Qc Ql Qb

Qpt m Qbu

∑Trong đó:

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

Qdt−công suất phản kháng dự trữ của hệ thống: Qdt=( 5→10% )ΣQ pt

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 thu nên không cần bù công suất kháng trong mạng điện

Bảng 2.2 Cân bằng công suất

Z Pmax

(MW)

Q (MVAr)

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

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 3 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: sơ đồ phân bố nguồn và tải

Hình 2.2:Phương án 1

Hình 2.3:Phương án 2

Hình 2.4:Phương án 3

Hình 2.5:Phương án 4

Hình 2.6:Phương án 5

Hình 2.7:Phương án 6

2.3 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)

U= 4,34 l +0,016P

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

l (km) – khoảng cách truyền tải

Dòng công suất chạy trên đường dây HT-1

Tương tư cho các đường dây còn lại ta có bảng kết quả điện áp trên các đường dây

và chọn điện áp định mức cho mạng điện

Bảng 2.3:điện áp truyền tải

Stt

Đường dây Chiều dài

l(km)

Công suất truyền tải

Điện áp tính toán

Điện áp định mức

Các cấp điện truyền tải cho toàn mạng chọn Uđm = 110 (KV) ,đường dây

kết nối giữa HT với nhà máy là 220 (KV)

2.4 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ TÍNH TỔN THẤT

2.4.1 Chọn dây dẫn

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, 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 dung 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

ba

S

Chọn máy biến áp có công suất:S dm=125(MVA),

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

Điện áp (KV)

Kiểu Sdm

(MVA)

cao Hạ

UN (%)

i (%) 0

P

Δ(KW)

N

P

Δ(KW)

Giá tiền(103) Rup

ba

S

Chọn máy biến áp có công suất:S dm=160(MVA),

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

Điện áp (KV)

Kiểu Sdm

(MVA)

cao Hạ

UN (%)

i (%) 0

P

Δ(KW)

N

P

Δ(KW)

Giá tiền(103) Rup

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

X∗ = với X = x0l (dây đơn);

Bảng2.4– bảng kết quả tính toán điện kháng của đường dây trong hệ đơn vị

tương đối dây đơn

Stt Đường dây Chiều dài l(km) X*đơn (pu)

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)

a) PHƯƠNG ÁN 1

• Area 1 - 1

• Bus Information for Area 1 - 1

• Transmission Line Information for Area 1 - 1

ƒ Bus Records

Number Name

Area Name

PU Volt

Volt (kV)

Angle (Deg)

tra khả năng chịu đựng của dây dẫn khi sự cố xảy ra

Để thực hiện được điều này, trên mô hình mô phỏng ta cho đóng cắt các

máy căt trên từng đoạn dây để gây ra sự cố, để từ đó ta biết được dòng điện lớn

nhất mà dây dẫn có khả năng chiệu đựng được Nếu dòng quá lớn so với loại dây

ta chọn, thì cần tiến hành chọn lại dây dẫn cho phù hợp

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 HT – 1:

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)

Các thông số được chọn cho dây AC-240

Bảng 2.6

Đừơng dây

Dòng điện I(A)

Tiết diện F(mm2)

Icp

A

loại dây

HT-1 265.7 241.5 610 AC-240 1-2 130.4 118.5 360 AC-120

TH-5 227.8 207 610 AC-240

N – 4 143.3 130.3 360 AC-120 N– 3 119.6 108.7 335 AC-95 N– 7 109.2 99.3 335 AC-95 N–8 137.2 124.7 360 AC-120

Trong chương này ta chọn trụ bê tong cốt thép cho đường dây lộ đơn,lộ kép như

sau:

Hình 2.8

• Xét đường dây lộ đơn

Tra bảng dây dẫn AC-70,có 6 sợi nhôm 1 sợi thép đường kính ngoài 11.4 mm điện

trở dây dẫn mỗi km trong điều kiện nhiệt độ 20 độ C là 0.46(Ω/km)

3 khoảng cách trung bình giữa các pha

5 Dung dẫn tương đương một pha

a Khoảng cách trung bình hình học tự thân của đường dây lộ đơn có hoán vị

f Dm r

Tra bảng dây dẫn AC-240, có 28 sợi nhôm 7 sợi thép đường kính ngoài 21.6 mm

điện trở dây dẫn mỗi km trong điều kiện nhiệt độ 20 độ C là 0.132(Ω/km)

10 Dung dẫn tương đương một pha

d Khoảng cách trung bình hình học tự thân của đường dây lộ đơn có hoán vị

f Dm r

• Xét đường dây lộ kép

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

H=13.5m, h0=3m, h1=3m, h2=3m , h3= 2.7m, a1=b1=2m, a2 = b2=3.5m

,a3=b3=2m

• Các thông số được chọn cho dây AC-95

Đoạn sử dụng dây AC-95 gồm 6 sợi nhôm và 1 sợi thép, đường kính ngoài

khoảng cách trung bình hình hoc:

-giữa các dây thuộc pha a:

-giữa các dây thuộc pha b:

D =30.193*0.19*0.93=0.192m

-Giữa nhóm dây pha A và nhóm dây pha B:

m D

D D D

Tính toán lại bán kính trung bình hình học:

-giữa các dây thuộc pha a:

D =30.22*0.217*0.22=0.219m

Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị :

o

b =

s

D Dm

f

ln 10

* 18

• Các thông số được chọn cho dây AC-120

Đoạn sử dụng dây AC-120 gồm 28 sợi nhôm và 7sợi thép, đường kính

khoảng cách trung bình hình hoc:

-giữa các dây thuộc pha a:

D =30.205*0.198*0.205=0.203m

-Giữa nhóm dây pha A và nhóm dây pha B:

m D

D D D

-Giữa nhóm dây pha C và nhóm dây pha A:

Tính toán lại bán kính trung bình hình học:

-giữa các dây thuộc pha a:

0.233

π

• Các thông số được chọn cho dây AC-240

Đoạn sử dụng dây AC-240 gồm 28 sợi nhôm và 7sợi thép, đường kính

D b ′ b =7m

D a ′ b = D a′ b = D b ′ c = D b′ c = 3 2 + 5 5 2 = 6 26m

khoảng cách trung bình hình hoc:

-giữa các dây thuộc pha a:

D =30.245*0.24*0.245=0.243m

-Giữa nhóm dây pha A và nhóm dây pha B:

m D

D D D

Tính toán lại bán kính trung bình hình học:

-giữa các dây thuộc pha a:

-giữa các dây thuộc pha c:

f

ln 10

chiều dài

l(km)

o

r km

/

x km

/ Ω

o

b km

Ω / 1

N–8 2 AC-120 51 0.135 0.197 5.815 0.0569 0.083 0.0179

6-5 1 AC-70 41.23 0.46 0.443 2.595

0.1567 0.147 0.0065TH-N 2 AC-240 143.17 0.066 0.186 6.178 0.0781 0.233 0.0504

Sau khi nhập số liệu vào chương trình để chạy cho ta kết quả như sau: dưới

đây là các thông số của máy phát, tải, tổn thất, công suất đi trên các đoạn, dòng

điện, tụ bù, điện áp

ƒ Area 1 – 1

ƒ Transmission Line Information for Area 1 – 1

Vịêc chọn dây dẫn thoả mãn theo yêu cầu của phụ tải, sau đây ta đi kiểm

tra khả năng chịu đựng của dây dẫn khi sự cố xảy ra