Đố án môn học thiết kế lưới điện khu vực phân tích nguồn và phụ tải phương án nối dây và lựa chọn điện áp truyền tải điện

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỐ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC Sinh viên thực hiện NGUYỄN TIẾN DŨNG Mã sinh viên 20810110192 Giảng viên hướng dẫn TS Trần Anh Tùng N[.]

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỐ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TIẾN DŨNG

Mã sinh viên: 20810110192

Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Anh Tùng

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Lớp: D15H2

Khoá: 2020 - 2025

Hà Nội, tháng năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Dũng Mã sinh viên: 20810110192

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn

- Hệ số công suất Cosφ=0,85

Nhà máy nhiệt điện NĐ:

- Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 3 x 70 MW

3/ Nội dung, nhiệm vụ thực hiện

Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải

Chương 2: Phương án nối dây và lựa chọn điện áp truyền tải điện

Chương 3: Tính toán chỉ tiêu kĩ thuật

Chương 4: Tính chỉ tiêu kinh tế và chọn phương án tối ưu

Chương 5: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính

Chương 6: Tính toán chính xác cân bằng công suất

Chương 7: Tính điện áp các nút và điều chỉnh điện áp trong mạng điện

Chương 8: Tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện

3/ Ngày giao đề tài: …… /09/2022

4/ Ngày nộp quyển : …… /… /2022

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS Trần Anh Tùng

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1

1.1 Phân tích nguồn 1

1.2 Phụ tải 1

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT 2

2.1 Cân bằng công suất tác dụng 2

2.2 Cân bằng công suất phản kháng 2

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 4

3.1 Đề xuất phương án đi dây 4

3.1.1 Nhóm 1 7

3.1.2 Nhóm 2 7

3.1.3 Nhóm 3 8

3.1.4 Nhóm 4 9

3.2 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây, tính tổn thất điện áp 11

3.2.1 Chọn điện áp định mức 11

3.2.1.1 Nhóm 1 11

3.2.1.2 Nhóm 2 12

a) Phương án 2a: 12

b) Phương án 2b: 12

c) Phương án 2c: 12

3.2.1.3 Nhóm 3 và Nhóm 4 14

3.2.2 Chọn tiết diện và tổn thất điện áp 14

3.2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn 14

3.2.2.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 15

3.2.2.3 Áp dụng cho các nhóm phụ tải 16

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27

4.1 Hàm chi phí 27

4.2 Áp dụng cho các nhóm phụ tải 28

4.2.1 Nhóm 1 28

CHƯƠNG 5: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 31

5.1 Chọn máy biến áp giảm áp 31

5.2 Chọn sơ đồ nối điện chính 33

5.2.1 Chọn sơ đồ nối dây chi tiết cho các trạm hạ áp phụ tải 33

5.2.2 Chọn sơ đồ nối chính cho toàn hệ thống điện 35

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN 37

6.1 Chế độ cực đại 37

6.1.1 Đường dây HT-2 37

6.1.2 Các đường dây HT-1, HT-3, HT-4, HT-5 và HT-6 39

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 41

6.3 Chế độ sự cố 41

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN 44

7.1 Tính điện áp các nút trong mạng điện 44

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 44

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu và cực đại 45

7.2 Điều chỉnh điện áp 45

7.2.1 Yêu cầu chung 45

7.2.2 Tính toán chọn đầu phân áp cho từng trạm trong 3 chế độ làm việc 46

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 49

8.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 49

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 49

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 50

8.4 Các loại chi phí và giá thành 50

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 50

8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 50

8.4.3 Giá thành truyền tải điện năng 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Số liệu về phụ tải 1

Bảng 3.1: Tính toán điện áp cho các phương án Nhóm 3 và Nhóm 4 14

Bảng 3.2: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2a 17

Bảng 3.3: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2a… 17

Bảng 3.4: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2a… 18

Bảng 3.5: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2b… 18

Bảng 3.6: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2b… 18

Bảng 3.7: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2b… 18

Bảng 3.8: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2c… 19

Bảng 3.9: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2c… 20

Bảng 3.10: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2c… 20

Bảng 3.11: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 4a… 22

Bảng 3.12: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 4a… 22

Bảng 3.13: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 4a… 22

Bảng 3.14: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 4b… 23

Bảng 3.15: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 4b… 23

Bảng 3.16: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 4b… 23

Bảng 3.17: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 4c… 24

Bảng 3.18: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 4c 24

Bảng 3.19: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 4c… 24

Bảng 3.20: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây Nhóm 1 và Nhóm 3… 26

Bảng 3.21: Thông số đường dây cho các đường dây Nhóm 1 và Nhóm 3… 26

Bảng 3.22: Tổn thất điện áp cho các đường dây Nhóm 1 và Nhóm 3… 26

Bảng 4.1: Suất giá đầu tư cho đường dây trên không cấp điện áp 110 kV… 28

Bảng 4.2: Bảng số liệu tính toán kinh tế… 29

Bảng 5.1: Các thông số của máy biến áp hạ áp… 32

Bảng 5.2: Bảng tính toán sơ đồ cầu cho trạm biến áp… 35

Bảng 6.1: Kết quả tính toán phân bố công suất trên các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4, HT-5 và HT-6 40

Bảng 6.2: Kết quả tính toán phân bố công suất trong chế độ cực tiểu trên các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4, HT-5 và HT-6 42

Bảng 6.3: Kết quả tính toán phân bố công suất trong chế độ sự cố trên các đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4, HT-5 và HT-6 43

Bảng 7.1: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực đại 44

Bảng 7.2: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực tiểu và sự cố 45

Bảng 7.3: Bảng thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 46

Bảng 7.4: Tính toán đầu phân áp ở chế độ phụ tải cực đại… 47

Bảng 7.5: Tính toán đầu phân áp ở chế độ phụ tải cực tiểu… 48

Bảng 8 1: Vốn đầu tư cho các trạm tăng áp và hạ áp 49

Bảng 8.2: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 51

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 3.2: Sồ đố nối dây phương án 1a… 7

Hình 3.3: Sồ đố nối dây phương án 2a, 2b, 2c… 8

Hình 3.4: Sồ đố nối dây phương án 3a… 9

Hình 3.5: Sồ đố nối dây phương án 4a, 4b, 4c… 10

Hình 3.6: Sơ đồ tính điểm phân bố công suất cho mạng kín HT-2-3… 13

Hình 4.1: Sơ đồ phương án nối dây tối ưu… 30

Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc… 33

Hình 5.2: sơ đồ cầu trong và cầu ngoài… 34

Hình 5.3: sơ đồ 2 thanh góp 110 kV phía hệ thống… 36

Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây HT-2… 37

Hình 6.2: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây HT-2 khi đứt một mạch… 41

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Bảng 1.1: Số liệu về phụ tải

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT

2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm của quá trình sản xuất điện năng là công suất của các nhà máy sản xuất ra phảiluôn cân bằng với công suất tiêu thụ của các phụ tải tại mọi thời điểm.

Việc cân bằng công suất trong hệ thống điện cho thấy khả năng cung cấp của các nguồnphát và yêu cầu của các phụ tải có cân bằng hay không, từ đó sơ bộ định ra phương thức vậnhành của các nhà máy để đảm bảo cung cấp đủ công suất, thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật và

có hiệu quả kinh tế cao nhất

Đặc biệt việc tính toán cân bằng công suất cho hệ thống trong các chế độ cực đại, cực tiểu

và chế độ sự cố, nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, đảm bảo chỉ tiêu về chất lượng điệncung cấp cho các phụ tải

Tổng công suất có thể phát của nguồn điện phải bằng hoặc lớn hơn công suất yêu cầutrong chế độ max, tính theo công thức sau:

PF = Pyc = mPpt + Pmđ (2.1)Trong đó:

m: hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1)

PF: tổng công suất tác dụng phát của nguồn

Pyc: công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải

Ppt: tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ: Ppt = 222 MW

Pmđ: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

Ta chọn: Pmđ = 5% mPpt = 5% 222= 11,1 (MW)

Ta thấy: PF = Pyc = mPpt + Pmđ = 222 + 11,1= 233,1 (MW)

Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cần cân bằng chúng

2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Việc cân bằng công suất phản kháng có ý nghĩa quyết định đến điện áp của mạng điện.Quá trình cân bằng công suất phản kháng sơ bộ nhằm phục vụ cho việc lựa chọn dây dẫn chứkhông giải quyết triệt để vấn đề thiếu công suất phản kháng

Biểu thức cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn như sau:

QF = mQpt +QB + QL –QC (2.2)

Trong đó:

m: hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1)

QF: tổng công suất phản kháng phát kinh tế của nhà máy điện, được tính dựa trêncân bằng công suất tác dụng ở trên Tổng công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải chính là côngsuất của các nhà máy điện trên hệ thống phải đáp ứng Giả sử ta lấy hệ số công suất của các tổmáy phát bằng hệ số công suất của hệ thống

QF = PFtgF

Vì nguồn có hệ số công suất cosHT =0,85 nên ta có tgHT =0,62

Qpt: tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải.

QB: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ thống

Ta lấy: QB = 15% ∑Qpt = 15% 107,49 = 16,123 (MVAr)

QL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện

mạng điện sinh ra

Với lưới điện đang xét trong tính toán sơ bộ ta có thể coi: QL = QC

Thay các thành phần vào biểu thức cân bằng công suất phản kháng (2 2), ta có:

Qyc = mQpt + QB + QL – QC

= 107,49 + 16,123 = 123,61 (MVAr)

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

3.1 Đề xuất phương án đi dây

3

Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn vàliên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu này người ta phảitìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được cácchỉ tiêu kỹ thuật.

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụngphương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cungcấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánhkinh tế - kỹ thuật các phương án đó Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản Các sơ

đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêucầu kinh tế - kỹ thuật

Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là nhữngphương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng caocủa điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế,trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời

dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụngđường dây hai mạch hay mạch vòng

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điệnthành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉtiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm Vì các nhómphân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của cácnhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện

Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :

Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu mà không bị thiếu

phương án nào

Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của các

phụ tải Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khókhăn

Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ nguồn nào, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó

để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các nhóm Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm

Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các nhóm nhỏ Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm hai nhóm Cụ thể là:

 Độ tin cậy cung cấp điện thấp

 Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém

Mạng điện liên thông:

- Ưu điểm:

 Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây

5

 Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia.

- Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.

Hình 3.1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải

Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án như sau:

30 km

31,623 km

30 km

36,055 km 31,623 km

NM

30 km

Hình 3.4: Sồ đố nối dây phương án 3 3.1.4 Nhóm 4: gồm phụ tải 5 và 6

Phương án 4b

Phương án 4c

Hình 3.5: Sồ đố nối dây phương án 4a, 4b, 4c

3.2 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây, tính tổn thất điện áp

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụtải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa cácphụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấpđiện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suấttrên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt củamạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Chọn điện áp cho mạng là một trongnhững vấn đề cơ bản của việc thiết kế Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêukinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi

về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn Ngược lại nếu điện áp thấp thì được lợi vềcách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn Tuỳ thuộc vào giá trịcông suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao chothích hợp nhất Trong khi tính toán thông thường, trước hết chọn điện áp định mức củacác đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín,theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:

U i=4,34

√

n (kV ) (3.1)Trong đó:

▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;

▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;

▪ Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;

˙S HT−2 = Pmax2 + j.Qmax2 = 33,5 + j16,22 (MVA)

˙S HT−3 = Pmax3 + j.Qmax3 = 35,5 + j17,19 (MVA)Điện áp tính toán trên đoạn HT-2:

UHT-2

=

√

n = 4,34

√

2 = 75,12 (kV)Điện áp tính toán trên đoạn HT-3:

UHT-3

=

√

n = 4,34

√

b) Phương án 2b:

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-2 có giá trị là:

˙S HT−2 = ˙S2+ ˙S3 = 33,5 + j16,22 + 35,5 + j17,19

= 69 + j33,41 (MVA) Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 2-3:

˙S2−3 = 35,5 + j17,19 (MVA)

Điện áp tính toán trên đoạn HT-2:

U HT−2=4,34.

√

U2−3 =4,34.

√

c) Phương án 2c:

Giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các đường dây đều có cùng tiết

diện, và chiều dòng công suất như hình vẽ:

Hình 3.6: Sơ đồ tính điểm phân bố công suất cho mạng kín HT-2-3

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-2-3-HT

Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả cácđoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn HT-2bằng:

Do đó, nút 3 là điểm phân công suất chung

Điện áp tính toán trên đoạn HT-2:

Nhóm 4c

˙S HT−5 =42,55+ j 20,6(MVA)

˙S5−6=2,05+ j 0,99(MVA)

˙S HT−6 =41,45+ j 20,067(MVA)

Tính toán tương tự ta có bảng kết quả tính toán điện áp như sau:

Bảng 3.1: Tính toán điện áp cho các phương án Nhóm 3 và Nhóm 4

3.2.2 Chọn tiết diện và tổn thất điện áp

3.2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV 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 thườngđược đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua.Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các phabằng 5m (Dtb = 5m)

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh

tế của dòng điện, nghĩa là:

F ¿I max

J kt

▪ 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 = 4200h trongkhoảng [3000-5000] giờ thì Jkt = 1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theocông thức:

I max= S max

n

√

3 =

√

n

√

▪ n - số mạch của đường dây (đường dây một mạch n = 1; đường dây hai mạch n

= 2);

▪ Uđm - điện áp định mức của mạng điện, Uđm =110 kV;

▪ Smax - công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diệntiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ họccủa đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thépcần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cầnphải có các điều kiện: I cb ≤ I cp

trong đó:

▪ Icb - dòng điện chạy trên đường dây, ở chế độ làm việc bình thường: I cb =I lv max, ởchế độ sự cố: I cb =I sc max ;

▪ Icp - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;

3.2.2.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện

và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết

kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ côngsuất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần

số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêuthụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợpnếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện

15

áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độsau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%, nghĩa là:

▪ Pi, Qi – công suất phản kháng và công suất tác dụng trên đường dây thứ i;

▪ Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trênđường dây bằng:

∆ U isc %=2.∆ U ibt% (3.5)

3.2.2.3 Áp dụng cho các Nhóm phụ tải

a) Nhóm 2:

Phương án 2a

 Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-2:

Dòng điện chạy trên đường dây HT-2 khi phụ tải cực đại bằng:

I HT 2, sc =2I HT 2,max =2.102,42=204,84( A)

Như vậy :I HT 2, sc < k1.k2.Icp = 0,88.1.330 = 290,4 (A) ( đảm bảo điều kiện phát nóng)Với dây AC-95: r0 = 0,33 (Ω/km); x0 = 0,429 (Ω/km) ; b0 = 2,65.10-6 (S/km)

 Thông số đường dây:

 Tổn thất điện áp trên đoạn HT-2:

Khi làm việc bình thường:

∆ U bt , HT 2 max %=P HT 2 R HT 2 +Q HT 2 X HT 2

U đm2 .100 %=2,35<15%(thỏa mãn)

Khi sự cố đứt 1 đường dây:

∆ U sc, HT 2 %=2.∆ U bt , HT 2 max %=4,7% < 20% (thỏa mãn )

Vậy phương án 2a thoả mãn điều kiện kỹ thuật

Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-3: Tính toán tương tự như nhánh HT-2 Ta

có kết quả như các bảng số liệu dưới đây

Bảng 3.2: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2a

Bảng 3.4: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2a

Từ bảng 3.2 và 3.4 ta có: Điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp thoả mãn.

Vậy phương án 2a thoả mãn yêu cầu kỹ thuật

Phương án 2b

Tính toán tương tự như phương án 2a ta có kết quả như bảng dưới đây

Bảng 3.5: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2b

 Tổn thất điện áp lúc bình thường và sự cố đứt 1 đường dây đoạn HT-2:

∆ U max %=∆ U max %+∆ U max %=3,32+2,36=5,68 %

∆ U sc max %=∆ U max scHT−2 %+∆ U sc2−3 max %=11,36 %

Từ bảng 3.5 và 3.7 ta có: Điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp thoả mãn.

Vậy phương án 2b thoả mãn yêu cầu kỹ thuật

Bảng 3.9: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2c

P Q R X Ubt Ubtmax Uscmax

Từ bảng 3.9 và 3.10 ta có: Điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp thoả mãn.

Vậy phương án 2c thoả mãn yêu cầu kỹ thuật

b) Nhóm 4:

Tính toán tương tự như Nhóm 2, ta có kết quả chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp

cho các phương án như sau: