(TIỂU LUẬN) dự án LIÊN môn 3 PBL3 lưới điện CAO áp PHẦN i THIẾT kế MẠNG điện

13 2.2 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện và kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc xảy ra sự cố.... 19 2.2 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện và kiểm tra điều kiện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS NGUYỄN HỮU HIẾU

Đà Nẵng, 12/2021

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

II.1 Bảng đồ vị trí nhà máy điện và các phụ tải

Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm biến áp tăng áp khi phụ tải cực đại là 1,1Uđm, khi phụ tải cực tiểu là 1,05 Uđm, khi sự cố là 1,1 Uđm Hệ số cosφtb của thanh góp

bằng 0,8

Đối với tất cả các hộ tiêu thụ có:

1- Cân bằng công suất trong hệ thống Xác định sơ bộ lượng công suất phản kháng

cần bù theo điều kiện cân bằng công suất phản kháng (nếu có)

mặt kỹ thuật chủ yếu là các mặt sau:

tiêu kinh tế - kĩ thuật Phân tích và xác định phương án thiết kế tối ưu

dây chi tiết của các mạng điện thiết kế

5- Xác định lượng công suất phản kháng bù kinh tế theo điều kiện phí tổn tính toán hàng

năm bé nhất

suất phản kháng (nếu thiếu tiến hành bù kĩ thuật) Tính tổn thất công suất, tổn thất điệnnăng trong toàn mạng điện

7- Tính điện áp tại các nút của mạng điện, chọn đầu phân áp cho các trạm biến áp giảm áp

phù hợp với yêu cầu của các hộ tiêu thụ

8- Kiểm tra các tính toán ở trên bằng phần mềm

9- Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện thiết kế Nhận xét ưu, khuyết điểm

của các phương án thiết kế đã chọn

IV CÁC BẢN VẼ (Khổ A2)

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

2- Sơ đồ thay thế tính toán

Đà Nẵng, ngày tháng năm

MỤC LỤC CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG BÙ SƠ BỘ CÔNG SUẤT

PHẢN KHÁNG 7

1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 7

2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 7

3 BÙ SƠ BỘ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 8

CHƯƠNG II DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 10

1 Đ ỐI VỚI SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN PHƯƠNG ÁN 1 12

2.2 Tính phân bố công suất 12

2.2 Lựa chọn điện áp tải điện 12

2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 13

2.2 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện và kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc xảy ra sự cố 15

2 Đ ỐI VỚI SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN PHƯƠNG ÁN 2 18

2.2 Tính phân bố công suất 18

2.2 Lựa chọn điện áp tải điện 18

2.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn 19

2.2 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện và kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc xảy ra sự cố 20

3 Đ ỐI VỚI SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN PHƯƠNG ÁN 3 23

2.2 Tính phân bố công suất 23

2.2 Lựa chọn điện áp tải điện 23

2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 24

2.2 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện và kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc xảy ra sự cố 25

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG KẾT CÁC CHỈ TIÊU 28

KINH TẾ - KỸ THUẬT 28

1 NỘI DUNG 28

2 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 29

2.1 Phương án 1 29

a Vốn đầu tư của mạng điện 29

b Tổng tổn thất công suất hàng năm 29

c Tổng tổn thất điện năng hàng năm: 30

d Chi phí tổn thất tính toán hàng năm: 30

e Tổng khối lượng kim loại màu sử dụng 30

2.2 Phương án 2 30

a Vốn đầu tư của mạng điện 30

b Tổng tổn thất công suất hàng năm 30

c Tổng tổn thất điện năng hàng năm 30

3

d Phí tổn thất tính toán hàng năm 31

e Tổng khối lượng kim loại màu sử dụng 31

2.3 Phương án 3 31

a Vốn đầu tư của mạng điện 31

b Tổng tổn thất công suất hàng năm 31

c Tổng tổn thất điện năng hàng năm 31

d Phí tổn thất tính toán hàng năm 31

e Tổng khối lượng kim loại màu được sử dụng 31

CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CÁC MBA TRONG CÁC TBA, VẼ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CÁC MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ 33

1 N ỘI DUNG 33

2 T ÍNH CHỌN MBA CHO TỪNG TRẠM 33

2.1 Chọn MBA cho trạm giảm áp phụ tải 1 (hộ loại I) 33

2.2 Chọn MBA cho trạm giảm áp phụ tải 2 (hộ loại I) 34

2.3 Chọn MBA cho trạm giảm áp phụ tải 3 (hộ loại I) 34

2.4 Chọn MBA cho trạm giảm áp phụ tải 4 (hộ loại I) 34

2.5 Chọn MBA cho trạm giảm áp phụ tải 5 (hộ loại III) 34

2.6 Chọn MBA cho trạm giảm áp phụ tải 6 (hộ loại I) 34

3 S Ơ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ 35

3.1 Trạm nguồn 35

3.2 Trạm trung gian 36

3.3 Trạm cuối 36

CHƯƠNG V BÙ KINH TẾ MẠNG ĐIỆN 38

1 N ỘI DUNG 38

2 T ÍNH TOÁN CHI PHÍ TỔN THẤT DO VIỆC LẮP ĐẶT THIẾT BỊ BÙ 38

3 T ÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO MẠNG ĐIỆN 39

3.1 Tính bù kinh tế cho hộ 1 39

a Sơ đồ nối dây 39

b Sơ đồ thay thế tính toán 40

3.2 Tính bù kinh tế cho hộ 6 40

a Sơ đồ nối dây 40

b Sơ đồ thay thế tính toán 41

3.3 Tính bù kinh tế cho hộ 4 và 5 42

a Sơ đồ nối dây 42

b Sơ đồ thay thế tính toán cho hộ 4 và hộ 5 42

3.4 Tính bù kinh tế cho hộ 2 và 3 44

a Sơ đồ nối dây 44

b Sơ đồ thay thế tính toán cho hộ 2 và hộ 3 44

CHƯƠNG VI TÍNH CHÍNH XÁC PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG 47

KIỂM TRA SỰ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 47

4

TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 47

1 N ỘI DUNG 47

2 T ÍNH TOÁN CHÍNH XÁC PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG TOÀN MẠNG ĐIỆN 48

2.1 Khi làm việc ở chế độ phụ tải cực đại 48

a Xét nhánh N-i 48

b Xét nhánh N – 4 – 5 51

c Xét mạch vòng N – 2 – 3 53

2.2 Khi phụ tải làm việc ở chế độ cực tiểu 56

a Nhánh N – i (i = 1; 6) 56

b Nhánh N – 4 – 5 59

c Mạch vòng N – 2 – 3 61

2.3 Khi phụ tải gặp sự cố 64

a Nhánh N – i (i=1;6) 64

b Nhánh N – 4 – 5 66

c Mạch vòng N – 2 – 3 67

3 K IỂM TRA SỰ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 69

3.1 Trường hợp phụ tải cực đại 69

3.2 Trường hợp phụ tải cực tiểu 70

3.3 Trường hợp phụ tải sự cố 71

4 T ÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT , TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG TOÀN MẠNG ĐIỆN 71

4.1 Chế độ phụ tải cực đại 71

4.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 72

4.3 Trường hợp sự cố 72

CHƯƠNG VII TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN, CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP GIẢM ÁP PHÙ HỢP VỚI YÊU CẦU CỦA CÁC HỘ TIÊU THỤ 74

1 N ỘI DUNG 74

2 T ÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN 75

2.1 Chế độ phụ tải cực đại: Umax N =121 kV 75

a Nhánh N – 1 75

b Nhánh N – 6 76

c Nhánh N – 4 – 5 76

d Mạch vòng N – 2 – 3 77

2.2 Chế độ phụ tải cực tiểu: Umin N =115,5 78

a Nhánh N – 1 78

b Nhánh N – 6 78

c Nhánh N – 4 – 5 78

d Mạch vòng N – 2 – 3 79

2.3 Lúc xảy ra sự cố U N sc = 121 80

a Nhánh N – 1 80

5

b Nhánh N – 6 80

c Nhánh N – 4 – 5 80

d Mạch vòng N – 2 – 3 81

3 CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP 82

3.1 Trạm biến áp B1 82

a Khi phụ tải cực đại 82

b Khi phụ tải cực tiểu 82

3.2 Trạm biến áp B6 83

a Khi phụ tải cực đại 83

b Khi phụ tải cực tiểu 84

3.3 Trạm biến áp B4 84

a Khi phụ tải cực đại 84

b Khi phụ tải cực tiểu 85

3.4 Trạm biến áp B2 85

a Khi phụ tải cực đại 85

b Khi phụ tải cực tiểu 85

3.5 Trạm biến áp B3 86

a Khi phụ tải cực đại 86

b Khi phụ tải cực tiểu 86

3.6 Trạm biến áp B5 87

CHƯƠNG VIII TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 89

NHẬN XÉT ƯU ĐIỂM – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ 89

1 NỘI DUNG 89

2. T ÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT – TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG TOÀN MẠNG ĐIỆN 89 2.1 Tổn thất công suất tác dụng 89

a Tổn thất công suất trên đường dây 89

b Tổn thất công suất trong MBA 89

c Tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù 89

d Tổng tổn thất công suất tác dụng 89

e. Tổn thất công suất phần trăm của mạng điện khi làm việc ở chế độ phụ tải cực đại 89 2.2 Tổn thất điện năng trong toàn mạng điện 89

4 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN 90

91

6

CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG BÙ SƠ BỘ CÔNG

+P mdlà tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

+ P td là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

Vì theo yêu cầu, ta chỉ tính toán từ thanh cao áp (không tính các nhà máy điện phía trước) nên ta có: Ptd = 0

+ P dt là tổng công suất dự trữ của hệ thống

+ Q pt là tổng công suất phản kháng cực đại do tải yêu cầu

Q pt =

(

)

Do chỉ tính từ thanh cao áp nên ta có thể lấy Q td = 0

Thay các kết quả vào (2), ta được:

Như vậy, để cân bằng công suất phản kháng, ta cần bù thêm một lượng công suất phản kháng cho hệ thống là 14,625MVAr Ta sẽ bù ưu tiên cho hộ có cosφ thấp nhất, sau đó bù cho

hộ từ xa đến gần nguồn

3 Bù sơ bộ công suất phản kháng

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

Giả sử sau khi bù, hệ số công suất của hộ 5 là cos 5' = 0, 94

8Vậ

Dung lượng bù còn lại: 14,625 – 6,966 = 7,659

MVAr Dung lượng cần bù còn lại ta bù hết cho hộ 2

Ta xây dựng được bảng số liệu phụ tải trước và sau khi bù:

9

CHƯƠNG II DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

Khi thiết kế một hệ thống điện, vấn đề đặt ra là phải lựa chọn phương án thiết kế tối ưu, dựa trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật của phương án Việc tính toán các phương án về mặt kỹ thuật chủ yếu dựa trên các tiêu chí sau:

▪

▪

thiêu thụ điện

▪

sử dụng đường dây kép hoặc mạch kín để cung cấp điện Thời gian ngừng cung cấp điện cho phép của các phụ tải loại I chỉ được phép trong thời gian tự động đóng nguồn dự trữ

không một mạch Các hộ tiêu thụ loại II cho phép ngừng cung cấp điện trong khoảng thời gian cầnthiết để nhân viên trực đóng nguồn dự trữ

▪

Từ đó, ta dự kiến các phương án nối dây sau:

10

▪

11

1 Đối với sơ đồ mạng điện phương án 1

2.2 Tính phân bố công suất

▪

Công su

▪ Phân b

+ Công suất truyền trên đoạn N – 2

2.2 Lựa chọn điện áp tải điện

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật,

cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng, vì vậy chọn đúng điện áp định mức của mạng điện

khi thiết kế cũng là bài toán kinh tế - kỹ thuật

Trong thực tế, tính toán để xác định trị số điện áp của mạng điện, người ta sử dụng công

thức still, công thức này khá chính xác với P < 60MW, L < 250km

Công thức:

Trong đó:

Ta có bảng sau:

U dm

= 4, 34 l +16P

P là công suất truyền tải (MW)

l là chiều dài đường dây truyền tải (km)

12

2.2 Chọn tiết diện dây dẫn

Mạng điện thiết kế là mạng điện khu vực, do đó tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ

kinh tế của dòng điên Jk để các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC) với

Tmax=4500h

Tra bảng 2.4 trang 64, ta được Jkt = 1,1A/mm2

Chọn tiết diện dây dẫn:

+ Đối với dây đơn: F =

Ngoài ra với mạng điện 110kV phải chọn tiết diện dây dẫn loại AC – 70 trở lên và mạng

220kV phải chọn tiết diện loại dây AC – 240 trở lên để giảm tổn thất vầng quang

Ta sẽ tính chọn tiết diện dây dẫn cho từng phụ tải:

J kt

Bảng chọn tiết diện dây dẫn của mạng:

các giá trị của tổn thất điện áp:

Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận tổn thất điện áp

+ Lúc làm việc bình thường: Umaxbt

+ Nhánh N – 1

15

= 24,72% < ∆Umaxsc%

16

N −3−5

= 15,41% < ∆Umaxsc%Kết luận: Như vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc

bình thường và lúc xảy ra sự cố, ta tiếp tục kiểm tra dây dẫn đã chọn có thoả mãn điều kiện

phát nóng hay không

▪

Phải thoả mãn điều kiện KI

nóng của dây dẫn

cp

I

max

Icp là dòng điện cho phép chạy lâu dài trên dây dẫn

Imax là dòng điện làm việc lớp nhất trên đường dây

Từ bảng 43 trang 294, lấy K = 0,82

+ Nhiệt độ cho phép của lõi: 55 C

+ Nhiệt độ thực tế của môi trường: 35 C

Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 1

Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 4

3

Vậy KI cpN − 4I N sc−4 nên thoả mãn điều kiện phát nóng

Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 3

41

.103= 248, 783.110

A

KIcpN-3 = 0,82.380 = 311,6 A

Vậy KI− I sc− nên thoả mãn điều kiện phát nóng cpN 3 N 3

Xét mạch vòng N – 6 – 2 khi đứt một trong hai nhanh N – 6 hoặc N – 2

2 Đối với sơ đồ mạng điện phương án 2

2.2 Tính phân bố công suất

▪

Công su

Ta có bảng số liệu tính toán như sau:

2.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Tính chọn tiết diện dây dẫn cho từng phụ tải:

▪

Từ các số liệu tính toán trên, ta lập được bảng chọn tiết diện dây dẫn như sau:

N −3−5

= 15,42% < ∆Umaxsc%

21

Kết luận: Như vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc

bình thường và lúc xảy ra sự cố, ta tiếp tục kiểm tra dây dẫn đã chọn có thoả mãn điều kiện

phát nóng hay không

▪

+ Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 6

Vậy KI cpN − 6 I N −6 sc nên thoả mãn điều kiện phát nóng

+ Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 2

Vậy KI cpN − 2 I N −2 sc nên thoả mãn điều kiện phát nóng

+ Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 3

41

.103= 248, 783.110

A

KIcpN-3 = 0,82.380 = 311,6 A

Vậy KI− I sc− nên thoải mãn điều kiện phát nóng cpN 3 N 3

+ Xét mạch vòng N – 1 – 4 khi đứt một trong hai nhánh N – 1 hoặc N – 4

Vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp trong mức cho

phép

3 Đối với sơ đồ mạng điện phương án 3

2.2 Tính phân bố công suất

▪ Công su

▪ Phân b

+ Công suất truyền trên đoạn N – 2

+ Công suất truyền trên đoạn 3 – 2

S 3− 2 = S N −3 + S max 3 = 23, 5 + j14, 57 − (23 + j17, 25) = 0, 5 − j2, 68 MVA

2.2 Lựa chọn điện áp tải điện

23

Ta có bảng số liệu tính toán như sau:

2.2 Chọn tiết diện dây dẫn

▪

24

Ta chọn dây AC – 70

Từ các số liệu tính toán trên, ta lập được bảng chọn tiết diện dây dẫn như sau:

Kết luận: Như vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc

bình thường và lúc xảy ra sự cố, ta tiếp tục kiểm tra dây dẫn đã chọn có thoả mãn điều kiện phát

nóng hay không

▪

+ Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 1

+ Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 6

Vậy KI− I sc− nên thoả mãn điều kiện phát nóng cpN 6 N 6

+ Khi đứt một mạch trong đường dây kép N – 4

3 = 261, 81 A

KIcpN-4 = 0,82.380 = 311,6 A

Vậy KI− I sc− nên thoả mãn điều kiện phát nóng cpN 4 N 4

+ Xét mạch vòng N – 3 – 2 khi đứt một trong hai nhánh N – 3 hoặc N – 2

27

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG KẾT CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ

-KỸ THUẬT

1 Nội dung

Trong quá trình thiết kế phương án nối dây, việc đảm bảo các yêu cầu về mặt kỹ thuật rất

cần thiết để mạng điện có thể làm việc ổn định, kể cả khi gặp sự cố ngoài mong muốn Bên

cạnh đó, mặt kinh tế của phương án thiết kế cũng rất quan trọng, phải đảm bảo làm sao cho chi

với Ttc là thời gian thu hồi vốn đầu từ phụ tiêu chuẩn, tuỳ theo

trích vốn đầu tư xây dựng đường dây Với đường dây kép, ta lấy bằng 1,6 làn

đường dây đơn

Với K0 là giá thành 1km đường dây và l là chiều dài đường dây (km)

∆A: là tổn thất điện năng hàng năm

= (0,124 + 4500.10−4 )2.8760 = 2886 (h)C: là giá thành 1kWh điện năng, theo giả thiết 1500đ/kWhKhối lượng kim loại màu sử dụng cho phương pháp đã chọn được tính theo công thức:

28

M = 3n m0 L (kg)

Trong đó:n: là số mạch đường dây

m0: là khối lượng tính toán cho 1km đường dây

Với các loại dây đã chọn: AC – 70, AC – 95, AC – 120, AC – 150, ta có số liệu về giá

thành và trọng lượng 1km đường dây như sau:

a Vốn đầu tư của mạng điện

Vốn đầu tư K của mạng điện được tính theo công thức:

b Tổng tổn thất công suất hàng năm

Tổng tổn thất công suất hàng năm được tính theo công thức