Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống điện

Ch­ng I Ch­¬ng I C©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong hÖ thèng ChÊt l­îng ®iÖn ®­îc ®Æc tr­ng b»ng c¸c gi¸ trÞ quy ®Þnh cña ®iÖn ¸p vµ tÇn sè trong m¹ng ®iÖn ChÊt l­îng ®iÖn n¨ng[.]

Các chỉ tiêu chính của chất lợng điện năng là độ lệch tần số, độ lệch

điện áp, dao động điện áp, sự không đối xứng và không hình sin của đờngcong điện áp

Sự thay đổi của phụ tải trong các mạng cung cấp và phân phối, dẫn

đến sự thay đổi điện áp ở các hộ tiêu thụ Điện áp giảm khi phụ tải tăng,

điện áp tăng khi phụ tải giảm Độ lệch điện áp càng lớn, chỉ tiêu kinh tế kỹthuật của các thiết bị dùng điện càng giảm

Chế độ vận hành ổn định của hệ thống chỉ tồn tại khi có sự cân bằngcông suất có tác dụng và công suất phản kháng

Sự thiếu hụt công suất phản kháng và công suất tác dụng làm cho điện

áp giảm sút Mặt khác thay đổi điện áp ảnh hởng đến sự thay đổi tần số vàngợc lại

Đề bài không cho trớc công suất của nguồn nên ta giả thiết nguồn códung lợng đủ lớn để cung cấp lợng công suất tác dụng và công suất phảnkháng theo yêu cầu của phụ tải

I.Cân bằng công suất tác dụng.

Dựa vào công suất của các phụ tải đã cho, ta xác định lợng công suấttác dụng của nguồn cần phát ra nh sau:

Quan hệ công bằng về công suất tác dụng giữa nguồn và phụ tải đợcbiến điện qua công thức.

dt td pt

P        

Trong đó:

PF: Tổng công suất tác dụng phát ra của các nhà máy điện

m: Hệ số sử dụng công suất đồng thời cực đại của các phụ tải; khithiết kế sơ bộ lấy m = 1

Ppt: Tổng công suất tác dụng cực đại của phụ tải

 P: Tổng tổn thất công suất tác dụng của các nhà máy điện, khi thiết

Nội dung phần này là ta tính công suất phản kháng yêu cầu cần phải có

là bao nhiêu và tổng công suất do các nhà máy điện phát ra là bao nhiêu rồi

so sánh để kết luận có cần bù công suất phản kháng hay không?

Công suất phản kháng theo yêu cầu của hệ thống đợc tính theo côngthức sau:

Qyc = m Qpt + Q1 + QC + Qba + Qtd Qdt

Trong đó:

- m: Hệ số đồng thời sử dụng công suất cực đại; lấy m = 1 - Qpt; làtổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải.

- QC: Là tổng công suất phản kháng do điện dung của đờng dây sinhra

tiêu thụ

biến áp của toàn bộ hệ thống

- Qtd: Là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy phát

Với tg = 0,62 xác định từ hệ số công suất trên thanh góp cao áp củanhà máy điện khu vực: Cos = 0,85.

So sánh QF với QYC ta thấy công suất phản kháng mà nguồn phát ranhỏ hơn công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống do vậy ta cần bù côngsuất phản kháng

Qb = QYC – QF = 136,9 – 124,99 = 11,91 MVAr

Cần bù công suất phản kháng ở những phụ tải xa nguồn

Qb = 11,91 MVAr

DO đó ta cần phải bù công suất phản kháng ở những phụ tải xa nguồn,

ta bù công suất phản kháng ở phụ tải 3, 4, 5 và tăng Cos = 0,90 ở nhữngphụ tải đó để Qb  Qb3 + Qb4 + Qb5

32+j15,36 28+j17,36 36+j22,32

Chơng II

Chọn phơng án hợp lý về kinh tế – kỹ thuật

I Dự kiến một số phơng án nối dây.

Việc lựa chọn và vạch tuyến đờng đay là công việc đầu tiên của côngtác thiết kế đờng dây tải điện Nó có nảh hởng quyết định đến các chỉ tiêukinh tế, kỹ thuật

Các phơng án kết dây của lới điện đều phải xuất phát từ yêu cầu:

1 Cung cấp điện liên tục (tùy theo từng loại phụ tải)

2 Đảm bảo chất lợng điện năng

3 Đảm bảo an toàn

4 Kinh tế

Theo đề bài cho cả sáu phụ tải đều là hộ loại I nên các phơng án đa ranếu đoạn nào không dùng đờng dây hai mạch thì phải đi theo đờng vòngkín để đảm bảo cấp điện liên tục Trên cơ sở sơ đồ mặt bằng của các nguồn

điện và các phụ tải đã cho, ta có thể có nhiều phơng án nối dây Trong giớihạn của đồ án này, ta chọn 5 phơng án nối dây nh sau:

Phơng án 1:

M§

4 ,2

73

86

76,2

9 ,5

32+j15,36 64+j39,68

36+j22,32

4 ,2

45

Ph¬ng ¸n 2:

Ph¬ng ¸n 3:

4 ,2 36+j22,32

76,2

86

103

73 82,5

1

M§

4 ,2

Ph¬ng ¸n 4:

Ph¬ng ¸n 5:

II Chọn điện áp định mức của mạng điện.

1 Nguyên tắc chung

Chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những vấn đề rất quantrọng khi thiết kế mạng điện Nó ảnh hởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế– kỹ thuật của mạng điện thiết kế nh: Vốn đầu t, tổn thất điện, tổn thất

điện năng, phí tổn kim loại màu v.v

Để chọn đợc cáp điện áp hợp lý, phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Phải đáp ứng đợc các yêu cầu phụ tải sau này

- Cấp điện áp phải phù hợp với lới điện hiện tại và lới điện quốc gia

nhỏ nhất

Trong thực tế tính toán sử dụng công thức kinh nghiệm

Pi 16 li 34 4

Trong đó:

Ui: Điện áp của nhánh thứ i (kV)

li: Chiều dài của nhánh thứ i (Km)

Pi: Công suất tác dụng của nhánh i (MW)

Nếu Ui = (70  160 kV) thì lấy Uđm = 110 kV

2 Tính toán chọn cấp điện áp định mức của mạng điện

Trong thời hạn của bài thiết kế này, một cách gần đúng ta chọn phơng

án hình tia (Phơng án 1) làm phơng án cơ sở để lựa chọn điện áp định mứccủa mạng điện

Theo công thức tính kinh nghiệm và các số liệu của sơ đồ phơng án 1

MĐ  5 28 90,5 100,7

Tất cả các giá trị của bảng tính đợc đều nằm trong khoảng 70 160

kV nên điện áp định mức của mạng chọn là: 110kV

III Chọn tiết diện dây dẫn của từng đoạn đờng dây.

Đờng dây 110 kV có chiều dài lớn lên ta chọn dây dẫn theo mật độkinh tế của dòng điện (Jkt)

Công thức xác định tiết diện dây dẫn theo Jkt là:

- Fitt là tiết diện tính toán của đoạn dây dẫn thứ i (mm2)

- Imax là cờng độ dòng điện trên đoạn thứ i khi tải cực đại đo bằng A

Imax đợc tính nh sau:

dm

U

S I

3

3 2

max

- Jkt là mật độ dòng điện kinh tế của đoạn thứ i, nó phụ thuộc vào thờigian sử dụng công suất lớn nhất và loại dây dẫn (A/mm2)

+ Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000h

+ Giả thiết toàn mạch dùng loại dây AC Từ bảng B.44 trang 180

- Sách mạng và hệ thống điện ta tra đợc: Jkt = 1,1 A/mm2

Sau khi đã chọn đợc tiết diện tiêu chuẩn gần nhất, cần kiểm tra tiếtdiện chọn theo điều kiện vầng quang, điều kiện độ bền cơ và theo điều kiệnphát nóng lúc sự cố:

a Điều kiện phát sinh vầng quang: Để đảm bảo không có phát sinhvầng quang thì dây dẫn phải có tiết diện tối thiểu là: 70 mm2 (Đốivới đờng dây có điện áp  110 kV (Bảng B.10 – T153)

b Điều kiện độ bền cơ: Đợc phối hợp với điều kiện vầng quang Vìvậy thỏa mãn điều kiện vầng quang thì cũng thõa mãn điều kiện độbền cơ.

c Điều kiện phát nóng lúc sự cố: Dòng điện trên đờng dây lúc có sự

cố (ISC) phải thỏa mãn điều kiện

ISC K.ICP

Trong đó:

dẫn khác với nhiệt độ tiêu chuẩn ứng với ICP đã cho ở đây lấy K =0,91 ứng với nhiệt độ trung bình bằng 300C

- ISC: Dòng điện sự cố khi đứt 1 trong hai mạch dây, đợc xác định nhsau:

max max 2

S I

dm

- ICP: Dòng điện cho phép ứng với các tiết diện tiêu chuẩn của dâydẫn tra bảng B.33 – T173 Sách mạng về hệ thống điện

1 Chọn tiết diện dây dẫn cho phơng án 1:

a Tính dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây đợc xác định theocông thức

Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đờng dây (2 mạch) đợc xác địnhtheo công thức.

3 max

A1411110

11032

354210

U32

S

dm

1 1

943210

U32

S

dm

2 2

553510

U32

S

dm

3 3

553510

U32

S

dm

4 4

113110

U32

S

dm

5 5

11032

354210

U32

S

dm

6 6

2 1

MD tt 6

tt

1 1

14 111 Jkt

I F

2 MD

tt

11

4486J

mm828411

993

,I

F

4tt

2 KT

mm22741

1

6481

,I

Tõ c¸c sè liÖu vµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n h×nh trßn ta cã b¶ng

- n: Là số mạch đờng dây.

- l: là chiều dài tuyến đờng dây

- r0, x0, b0: Điện trở tác dụng, điện dẫn phản kháng, điện kháng củadây dẫn tra từ bảng B, 2, 3, 4 – Trang 142, 144, 145, Sách giáokhoa với Dtb = 5m

2 Chọn tiết diện dây dẫn cho phơng án 2:

a Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây đợc xác định theocông thức

b Tính dòng chạy trên các đoạn đờng dây:

Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đờng dây (2 mạch) đợc xác địnhtheo công thức

A1411110

11032

354210

U32

dm

1 2

,

11032

37510

U32

dm

2 MD

,

553510

U32

dm

3 MD

,

553510

U32

dm

4 MD

,

113110

U32

dm

5 MD

,

11032

354210

U32

dm

6 MD

,

J

I F

2

kt

1 2 1

1 1

14 111 J

I F

2

tt

1 1

61 197 J

3 tt 4

tt

11

393J

IF

5

1 , 1

64 , 81

mm Jkt

I

2 max

6

1 , 1

14 , 111

mm Jkt

I

Căn cứ vào Fitt ta chọn đợc tiết diện của các đoạn đờng dây tiêu chuẩngần nhất

Từ các số liệu và kết quả tính toán bài trên ta có bảng tập hợp sau

- l là chiều dài tuyến đờng dây

- ro, xo, bo là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng củadây dẫn đợc tra từ bảng B2, 3, 4 trang 142, 144, 145 sách mạng về

hệ thống điện ứng Dtb = 5m

3.Chọn tiết diện dây dẫn cho phơng án 3

a Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây đợc tính theo côngthức Si = Pi + jQi

Theo các số liệu đã cho ta tính đợc

b Tính dòng điện chạy trên các đoạn đờng dây

Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đờng dây (2 mạch) đợc xác định

theo công thức max max 103

3

i

U S

Với các số liệu tính ở trên ta tính đợc:

A1411110

11032

354210

U3

1



A U

S

I

dm

61 , 197 10

110 3 2

3 , 75 10

3

2

3 3

2

max

A 3 93 10 110 3 2

55 35 10

U 3

3



A U

S

I

dm

61 , 186 10

110 3 2

1 , 71 10

3

2

3 3

4

max

A U

S

I

dm

64 , 81 10 110 3 2

11 , 31 10

3

2

3 3

5

max

A U

S

I

dm

14 , 111 10

110 3 2

35 , 42 10

3

2

3 3

J

I F



2 max

2

1 , 1

61 , 197

mm J

14 , 111

mm J

30 , 93

mm J

4

1 , 1

61 , 186

mm J

5

1 , 1

64 , 81

mm J

6

1 , 1

14 , 111

mm J

I

F

kt

Căn cứ vào các Fitt ta chọn đờng tiết diện của các đoạn đờng dây tiêuchuẩn gần nhất.

Từ các số liệu và tính toán nêu trên ta có bảng tổng hợp

- l chiều dài tuyến đờng dây (km)

- r0, x0, b0 là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng củadây dẫn đợc tra từ bảng B 2, 3, 4 trang 142, 144,, 145 sách mạng và

hệ thống ứng Dtb = 5

4.Chọn tiết diện dây dẫn cho phơng án 4.

a Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây

Dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây đợc xác định theo côngthức

b Tính dòng điện chạy trên các đoạn đờng dây:

Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đờng dây (2 mạch) đợc xác địnhtheo công thức:

3 max

A 61 197 10

110 3 2

3 75 10

110 3 2

35 , 42 10

110 3 2

3 3

max max

1

A 61 186 10

110 3 2

1 71 10

110 3 2

55 , 35 10

110 3 2

3 3

max max

3

A S

110 3 2

3 , 73 10

110 3 2

3 3

max max



A S

110 3 2

11 , 31 10

110 3 2

3 3

max max

F

I F



2 max

2

1 , 1

61 , 197 1

1 2 1

1 , 1

14 , 111 1

4

1 , 1

61 , 186 1

3 4 3

1 , 1

30 , 93 1

6

1 , 1

36 , 192 1

5 5

1 , 1

64 , 81 1

- l chiều dài tuyến đờng dây (km)

- r0, x0, b0 là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng củadây dẫn đợc tra từ bảng B 2, 3, 4 trang 142, 144,, 145 sách mạng và

hệ thống ứng Dtb = 5m

5 Chọn tiết diện dây dẫn cho phơng án 5

a Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây

Với mạch vòng MĐ - 2 – 1 – MĐ dòng công suất chạy trên các

đoạn đờng dâyđợc tính nh sau:

1 1

2 2

1 1

2 2 2

2

1 ) (

MD MD

L S l

L S S

5 , 82 2 , 41 73

5 , 82 ) 32 , 22 36 ( ) 2 , 41 73 )(

36 , 17 28

S2-1 = 3,35 + j 2,08 = 3,94 31,780 MVA

Nhận xét:

Nút là một điểm phân chia công suất của mạch vòng MĐ-2-1-MĐ do

đó tại nút một tiếp điểm công suất từ hai phía của mạch vòng với các đờngdây còn lại, dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây đợc tính nh phơng

b Tính dòng điện chạy trên các đoạn đờng dây:

Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đờng dây đợc xác định theo

A 54 201 10

110 3

4 38 10

110 3

99 , 3 10

110 3

3 3

1 2 max

1



A 57 193 10

110 3

88 36 10

110 3

55 , 35 10

110 3 2

3 3

max max

3

Các dòng điện Iimax của các đờng dây còn lại

A 3 93 10 110 3 2

55 35 10

U 3 2

S

dm

3 MD 3

55 35 10

U 3 2

S

dm

4 MD 4

.



A 64 81 10 110 3 2

11 31 10

U 3 2

S

dm

5 MD 5

110 3 2

35 42 10

U 3 2

S

dm

6 MD 6

F

I F



cho các đoạn đờng dây

2 max

1

1 , 1

54 , 201 1

1 2 1

1 , 1

67 , 20 1

2

1 , 1

57 , 193 1

3

1 , 1

3 , 93 1

4

1 , 1

3 , 93 1

5

1 , 1

64 , 81 1

6

1 , 1

14 , 111 1

Nhận xét: Từ kết quả trong bảng ta nhận thấy tiết diện chọn cho đoạn thỏamãn điều kiện.

- Điều kiện phát sinh hồ quang

- l chiều dài tuyến đờng dây (km)

- r0, x0, b0 là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng củadây dẫn đợc tra từ bảng B 2, 3, 4 trang 142, 144,, 145 sách mạng và

hệ thống ứng Dtb = 5m

IV Tính tổn thất điện áp lớn nhất của các phơng án.

Trong mối phơng án ta tính tổn thất điện áp của tất cả các lộ đờng dâytrong hai chế độ: chế độ bình thờng và chế độ sự cố Sau đó trong mỗi ph-

ơng án ta so sánh các lộ với nhau để giữ lại mỗi một chế độ một giá trị cực

đại về tổn thất điện áp Đó là căn cứ chính để so sánh các phơng án vớinhau về mặt kỹ thuật

Công thức chung để tính U% của các lộ nh sau:

PU

dm 2

n 1

i i i i i

)(

%

Với điện áp định mức của mạng điện là 110kV, ta có:

100110

XQR

P

n 1

%

Trong đó:

Uđm: Điện áp định mức của mạng điện: kV

Pi, Qi: Công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn i: MW.MVAr

Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của đoạn dây thứ i: 

n: số đoạn đờng dây có trong một lộ

Trong chế độ sự cố ta giả thiết rằng bị đứt một trong hai đờng dây vàchỉ đứt đoạn đầu nguồn (Với các lộ có nhiều phụ tải) Vì công suất truyềntải trên các đoạn đờng dây là không thay đổi nên các đoạn đờng dây haimạch có một đờng dây bị đứt sẽ có điện trở và điện kháng tăng lên hai lần

so với bình thờng Do đó tổn thất điện áp ở đoạn đó sẽ tăng lên hai lần Còncác đoạn khác thì tổn thất điện áp không thay đổi

1 Tính UMAX của phơng án 1

Căn cứ các giá trị Pi, Qi, Ri, Xi tính ở phơng án 1 phần chọn tiết diệndây dẫn, ta tính đợc tổn thất điện áp lúc bình thờng của các đờng dây nhsau:

Với cách lý luận nêu trên, ta có tổn thất điện áp lúc sự cố của các đờngdây nh sau:

Trong đó: UNĐ-2bt% = UNĐ-tbt% + U1-2bt%

Từ bảng tính các UIbt% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhấttrong chế độ vận hành sự cố của mạng là Umaxbt% = 11,44%

b ở chế độ sự cố:

Với cách lý luận nêu trên, ta có tổn thất điện áp lúc sự cố của các đờngdây nh sau:

Trong đó: UNĐ-2SC% = UNĐ-tbt% + U1-2bt%

Từ bảng tính các UISC% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhấttrong chế độ vận hành sự cố của mạng là UmaxSC% = 22,88%

3 Tính Umax của phơng án 3:

Đờng dây Ubt% USC%

+ UNĐ-2SC% = UNĐ-1bt% + U1-2bt%

+ UNĐ-3SC% = UNĐ-4bt% + U4-3bt%

Từ bảng tính các UISC% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhấttrong chế độ vận hành sự cố của mạng là UmaxSC% = 23%

4 Tính UMAX của phơng án 4:

Từ bảng tính các Uibt% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhấttrong chế độ vận hành sự cố của mạng là Umaxbt% = 11,5%.

+ UNĐ-2SC% = UNĐ-1bt% + U1-2bt%

+ UNĐ-3SC% = UNĐ-4bt% + U4-3bt%

+ UNĐ-5bt% = UNĐ-6bt% + U6-5bt%

Từ bảng tính các UISC% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhấttrong chế độ vận hành sự cố của mạng là UmaxSC% = 23%

5 Tính Umax của phơng án 5:

PXQR

P100110

XQR

P

2

n 1

i i i i iSC

1

)(

%

% , )

, , ,

( ) , , ,

(

110

93 14 68 39 4 12 64 84

8 32 22 6 13 36

Theo đầu bài tất cả các phụ tải đều yêu cầu chính điện áp khác thờngnên ta dùng máy biến áp điều chỉnh trớc tải:

Khi đờng dây vận hành bình thờng thì Umaxbt = (15 20)%

Khi đờng dây bị sự cố thì: UmaxSC = (20 25)%

Tất cả 5 phơng án nối dây nêu trên đều đảm bảo tổn thất điện áp lúcbình thờng cũng nh khi sự cố Ta tiếp tục so sánh các phơng án về mặt kinhtế

V So sánh các phơng án về mặt kinh tế.

Trong thực tế việc quyết định bất kỳ một phơng án nào của hệ thống

điện đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế Một phơng

án đợc gọi là tối u khi các nguyên tắc cung cấp điện phải đợc đảm bảo vàphải kinh tế nhất

Để tiến hành so sánh các phơng án về mặt kinh tế, ta giả thiết rằng cácphơng án đều có cùng thiết bị nh số lợng máy biến áp, máy cắt, dao cách lyv.v

Vì vậy ta chỉ so sánh các phơng án với nhau theo hàm chi phí tính toánZ

Công thức chung của hàm chi phí:

C P

l K a

1 atc

- avh: Hệ số vận hành, avh = 0,04 đối với đờng dây

- K0l: Giá trị dựng một km đờng dây của đoạn thứ i (đ/km)

- Il: Chiều dài đoạn đờng dây thứ i

- Pmax: Tổn thất công suất lớn nhất trên toàn mạch điện

- T: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Đợc xác định theo côngthức sau:

T = (0,124+Tmax 10-4)2.8760

Với Tmax = 5.000h  T = 3.411

- C: Giá trị của 1kwh điện năng tổn thất, C = 500đ/kwh

Dự kiến các phơng án dùng cột thép Ta có bảng tổng hợp công suấtgiá đầu t cho 1 Km đờng dây

Đờng dây trên không, dây dẫn AC-95: Kol = 283.106đ/1km

Đờng dây trên không, dây dẫn AC-120: Kol = 354.106đ/1km

Đờng dây trên không, dây dẫn AC-150: Kol = 403.106đ/1km

Đờng dây trên không, dây dẫn AC-185: Kol = 441.106đ/1km

Đờng dây trên không, dây dẫn AC-240: Kol = 500.106đ/1km

Khi tính công suất tổn thất của các đờng dây có nhiều phụ tải, ta giảthiết rằng không kể đến tổn thất công suất của đọan đờng dây phía sau, khitính tổn thất công suất của đoạn trớc đó

Công thức tính tổn thất công suất của đờng dây đợc tính:

i n

1

i 2dm

i

2 i 2 n

1

i i

RU

SR

U

QP

- Ri: Điện trở của đoạn đờng dây thứ i:

- Các giá trị của Koi cho ở trên là ứng với các trờng hợp đờng dây

đơn Nếu đờng dây hai mạch đi hai hàng cột thì phải nhân với hệ số1,8 Nếu đờng dây hai mạch đi chung một cột thì nhân với hệ 1,6.Với điện áp định mức của hệ thống là 110kV, sử dụng cột bê tông +thép, dự kiến thiết kế hai mạch chung một cột

Theo phơng án đã trình bày ở trên ta tính các chi phí của từng phơng

án sau:

a Bảng tínhKol.li:

đồng

Hệ sốnhân

Chơng III

Xác định số lợng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp Chọn sơ đồ nối dây hợp lý của các trạm hạ áp

vẽ sơ đồ mạng điện.

I Xác định số lợng máy biến áp

1 Xác định số lợng của máy biến áp

Để chọn máy biến áp ta phải căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụtải, công suất và điện áp của hộ tiêu thụ điện

Lựa chọn đúng máy biến áp không những đảm bảo an toàn cung cấp

điện, đảm bảo tuổi thọ của máy biến áp mà còn ảnh hởng đến các chỉ tiêukinh tế kỹ thuật của mạng lới thiết kế

Các phụ tải đều là loại 1 nên yêu cầu cung cấp điện liên tục, chất lợng

điện năng đảm bảo, nên các trạm giảm áp cùng với việc đi dây lộ kép, ta sửdụng hai máy biến áp cho mỗi trạm phụ tải:

2 Xác định công suất máy biến áp của các trạm

Chọn công suất của các máy biến áp có xét đến khả năng quá tải củacác máy biến áp trong chế độ sự cố Khi có hai hay nhiều hơn hai máy biến

áp vận hành song song thì công suất của mỗi máy biến áp đợc xác định theo

điều kiện:

) (

max

1 n K

S S

olSC

i dmi





Trong đó:

- n: Số lợng máy biến áp vận hành song song

- Smaxi: Phụ tải cực đại của trạm thứ i

- KqtSC: Hệ số quá tải sự cố của máy biến áp

Trong điều kiện vận hành bình thờng, mỗi máy biến áp chỉ mang tải từ

60  70% công suất định mức của mỗi máy Khi có sự cố ở một trong haimáy thì máy biến áp còn lại sẽ phải gánh thêm lợng tải lớn hơn nhiều so vớicông suất đặt của mỗi máy

Để máy biến áp vận hành an toàn Ngời ta quy định hệ số quá tải củamáy biến áp trong 5 ngày đêm, mối ngày đêm không quá 6 giờ liên tục, với

đề bài cho điện áp danh định của lới điện thứ cấp là 10kV, ta chọn công

suất máy biến áp trong các trạm theo bảng sau:

Công suấtchọn Sdm

(MVA)

Ghi chú

MBA theo bảng B.16– T159 Sách mạng và

Thông số kỹ thuật của máy biến áp

Ghi chú: Các máy biến áp đã chọn với giả thiết đã đợc nhiệt đới hóa,các thông số tính toán phù hợp với nhiệt độ khí hậu và môi trờng ở ViệtNam

II Vẽ sơ đồ nối dây của trạm

1 Trạm nguồn:

Đến PT 1 Đến PT 2 Đến PT 3 Đến PT 4 Đến PT 5 Đến PT 6

TGI TGII

2 Trạm cuối:

Các trạm giảm áp có hai đờng dây cấp từ nguồn điện đến mối trạm cóhai máy biến áp Ta sử dụng sơ đồ cầu với mục đích là đảm bảo cung cấp

điện liên tục

Với chiều dài của đờng dây dài nên ta sử dụng mạch cầu có máy cắt ởphái dới đờng dây

Công suất của các hộ tiêu thụ tơng đối lớn nên đầu ra của các máybiến áp ta đặt sơ đồ 3 máy cắt, cấp điện áp 10kV, nên ta chọn máy cắt hợpbộ

Chơng IV Chọn công suất tối u của các thiết bị bù

Để giảm công suất phản kháng truyền tải trên đờng dây, cần phải đặtthiết bị bù lại các nút phụ tải Do đặt thiết bị bù nên tổn thất công suất tácdụng hay tổn thất điện năng sẽ giảm Nhng đặt thiết bù cần phải đầu t vốn.Vì vậy phải chọn dung lợng của các thiết bị bù tại các nút phụ tải sao chohiệu quả kinh tế nhận đợc có giá trị lớn nhất Dung lợng bù kinh tế đợc xác

định trên cơ sở cực tiểu hóa hàm chi phí tính toán hàng năm

Chi phí tính toán hàng năm cho thiết bị bù đợc biểu diễn bởi hàm sau:

3 2 1 dm 2

2 b 0

b 0 b

U

RQ

QCQCQK

Trong đó:

+ Z1: Chi phí tính toán do đặt thiết bị bù

Z1 = (atc+avh).K0.Qb

- atc: Hệ số thu hồi vốn đầu t; Lấy aTC = 0,125

- avh: Hệ số vận hành, xét đến khấu hao, bảo quản sửa chữa thiết bịbù; Lấy avh = 0,1

- K0: Giá trị của đơn vị công suất thiết bị bù: Lấy K0x103

- C: Giá trị 1kW điện năng tổn thất C=500 đ

- C0: Công chi phí tổn thất công suất tác dụng C0 = 15x106 đ/kW

- T: Số giờ làm việc của thiết bị bù trong năm T = 8760h

- Z3: Chi phí tổn thất điện năng sau khi đặt thiết bị bù

- Q: Công suất phản kháng của phụ tải lớn nhất lúc cha bù

- R: Điện trở của đờng dây

- T: Thời gian tải công suất lớn nhất: t =3411

Vì công suất tác dụng của tải không thay đổi trớc và sau khi bù nên

U

1

b dm

2 (  )

Thay giá trị Z1, Z2, Z3 vào biểu thức Z ta đợc

S1 = 36 + j22,32 MVA

Qb1

CRRQQU

1TQCPQKaa

b dm

2 b 0

b 0 vh

Để xác định Qb ta đạo hàm Z theo Qb và cho bằng 0

0 C R R Q Q U

2 T C P K a a dQ

dZ

b 2

b dm

2 0

0 vh tc b

TCPKaaUQ

Q

b

0 0 vh tc dm 2 b

.)

.(

)

Trờng hợp dây dẫn có nhiều phụ tải Ta giả thiết tại mỗi nút phụ tải cócông suất bù là Qb1, Qb2, Qb3, Qbn

Lúc này hàm chi phí tính toán có dạng:

Z = f(Qb1, Qb2, Qb3 Qbn)Giải các phơng trình đạo hàm riêng (Công thức) ta sẽ tìm đợc côngsuất cần bù tại các nút phụ tải tơng ứng

Sau đây ta tính công suất bù cho phơng án 1 (Phơng án chọn)

1 Tính công suất bù tại phụ tải số 1 – Qb1:

R