ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn LÃ MINH KHÁNH

Mạng điện được thiết kế bao gồm 1 Nhà máy nhiệt điện và nút Hệ thống cung cấp cho 9 phụ tải. 1. Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 55 MW, công suất đặt: PĐNĐ = 4.55 = 220 MW. Hệ số công suất: Cosfi = 0,85. 2. Phụ tải gồm 9 phụ tải, đều là 9 hộ loại 1. Với Tmax = 5000 h, Đây là khu công nghiệp và có dân cư nên ta dùng đường dây trên không để tải điện

MỤC LỤC

PHẦN I 4

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN 4

CHƯƠNG I 5

CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 5

1.1 Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải: 5

1.1.1 Phụ tải: 5

1.1.2 Nguồn điện: 5

1.2 Định hướng cơ bản: 6

CHƯƠNG II 7

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 7

2.1 Cân bằng công suất tác dụng : 7

2.2 Cân bằng công suất phản kháng : 8

CHƯƠNG III 10

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 10

3.1 Dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện: 10

3.1.1 Chế độ phụ tải cực đại: 10

3.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu: 10

3.1.3 Trường hợp sự cố: 11

3.1.4 Tổng kết : 12

3.2 Các phương án nối dây của mạng lưới điện: 12

3.3 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án: 15

3.3.1 Phương án I: 19

3.3.3 Phương án II 26

3.3.2 Phương án III 28

3.3.3 Phương án IV 31

3.3.5 Phương án V : 34

3.4 Bảng tổng kết cho từng phương án: 38

CHƯƠNG IV 39

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 39

4.1 Phương pháp tính kinh tế: 39

4.2 Tính các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án: 40

4.2.1 Phương án I : 40

4.2.2 Phương án II: 42

4.2.3 Phương án III: 43

4.3 Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu: 45

CHƯƠNG V 46

CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ NỐI DÂY 46

5.1 Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp: 46

5.1.1 Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp: 46

5.1.2 Chọn số lượng máy biến áp : 47

5.1.3 Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải: 47

5.1.4 Chọn công suất biến áp cho các MBA trạm tăng áp: 48

5.2.Chọn sơ đồ nối điện: 48

5.2.1 Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp: 48

5.2.2 Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp: 50

5.3 Sơ đồ nối dây toàn mạng điện: 51

CHƯƠNG VI 52

TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MẠNG ĐIỆN 52

6.1 Chế độ phụ tải cực đại: 52

6.1.1 Nhánh đến phụ tải 1: 53

6.1.2 Nhánh NĐ-4-3-HT : 57

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu: 62

6.2.1 Nhánh đến phụ tải 1: 64

6.2.2 Nhánh NĐ-4-3-HT : 67

6.3 Chế độ sau sự cố: 71

6.3.1 Xét sự cố đứt một mạch đường dây kép lúc phụ tải cực đại: 71

6.3.2 Xét sự cố hỏng một tổ máy phát lúc phụ tải cực đại 79

CHƯƠNG VII 83

TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 83

7.1 Xác định điện áp tại các nút: 83

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121 kV): 84

7.1.2 Chế độ phụ tải min: 85

7.1.3 Chế độ sau sự cố: 87

7.2 Lựa chọn phương án điều chỉnh điện áp: 91

7.2.1 Phụ tải 1: 93

7.2.2 Bảng tổng kết thông số của các đường dây trong mạng điện: 95

CHƯƠNG VIII 96

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 96

8.1 Tính toán tổn thất trong mạng điện: 96

8.1.1 Tính tổn thất công suất tác dụng: 96

8.1.2 Tính tổn thất điện năng: 96

8.2 Vốn đầu tư cho mạng điện: 97

8.2.1 Vốn đầu tư cho đường dây: 97

8.2.2 Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp: 97

8.2.3 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện: 97

8.3 Tính giá thành tải điện: 97

8.4 Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện: 98

PHẦN II 99

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 99

CÔNG SUẤT 250 KVA – 22/0,4 kV 99

I Phần mở đầu: 99

II Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây: 99

III Chọn thiết bị điện áp cao: 100

IV Chọn thiết bị điện hạ áp: 102

V Tính ngắn mạch: 105

VI Tính toán nối đất cho trạm biến áp: 109

VII Kết cấu trạm : 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 112

PHẦN I THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN

CHƯƠNG I CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.1 Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải:

Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong

tính toán thiết kế

Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào

mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó

Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương

thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu

suất, cosϕvà khả năng điều chỉnh

Các thông số của phụ tải và nguồn điện:

Mạng điện được thiết kế bao gồm một nhà máy nhiệt điện và nút hệ

thống cung cấp cho 9 phụ tải Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy

có công suất định mức là 55 MW, công suất đặt: PĐNĐ= 4.55 = 220 MW Hệ

số công suất Cosϕ= 0,85

Nút hệ thống có hệ số công suất Cosϕ = 0,85 Điện áp trên thanh cái

cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110%, khi phụ tải cực tiểu

là 105%, khi sự cố nặng nề là 110% điện áp danh định

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời

gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện

làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay đổi

tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện,

Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên

muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh

nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phòng nóng,

Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế

khi nó vận hành với (80 – 90%Pđm), 9 phụ tải của mạng điện đều là 9 hộ loại

1, và các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện thuận lợi

cho việc vạch các phương án nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho

phụ tải nối liền giữa hai nhà máy

Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính

chất của các phụ tải, tạo ra phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của

các hộ phụ tải

1.2 Định hướng cơ bản:

Với Tmax = 5000 h, Đây là khu công nghiệp và có dân cư nên ta dùng

đường dây trên không để tải điện,

Phụ tải luôn được cung cấp từ 2 nguồn nên ta phải sử dụng dây kép ,

mạch vòng , 2 nguồn mang đến

Sử dụng dây nhôm lõi thép để đảm bảo khả năng dẫn điện và độ bền cơ,

tính kinh tế, sử dụng cột bê tông li tâm cho những vị trí cột đỡ, cột sắt cho

CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT

PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN

2.1 Cân bằng công suất tác dụng :

Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện

cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác

dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn

luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ

cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp

Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ

công suất tác dụng và công suất phản kháng không, Từ đó sinh ra phương

thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên

tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng

Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

và máy biến áp là không đổi Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực

- Σ∆PMĐ : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong

máy biến áp, ở đây ta lấy bằng 5%.ΣPPT

Σ∆PMĐ= 5%.286 = 14,30 (MW)

- ΣPTD:Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện

( Đối với nhiệt điện ta lấy bằng 10%.ΣP )

ΣPTD=10%.220 = 22 (MW)

- ΣPDT : Tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống, vì hệ thống

có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là ΣPDT

một lượng công suất là:

PHT= PYC– PF= 322,30 - 187 = 135,3 MW

Vậy với hệ thống điện có công suất PHTL 107,9 MW + Pdt thì sẽ

đảm bảo được cân bằng công suất tác dụng cho mạng điện

2.2 Cân bằng công suất phản kháng :

Cân bằng công suất phản kháng quyết định đến điện áp của mạng

điện Nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp bị giảm thấp và ngược lại

Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau:

ΣQF= mΣQPT + Σ∆QL -Σ∆QC +Σ∆QBA +ΣQTD+ΣQDTTrong đó :

- Tổng CSPK của NMNĐ phát ra

QNĐ = PF tgϕF = 187 x 0,6197 = 115,88 (MVAr)

Công suất phản kháng từ hệ thống:

QHT= PHT tgϕHT= 135,30 x 0,6197 = 83,84 (MVAr)Như vậy tổng công suất phản kháng phát từ các nguồn điện là:

ΣQF = QNĐ+ QHT= 115,88 +83,84 = 199,72 (MVAr)

- m: Là hệ số đồng thơì, lấy m = 1,

-ΣQPT: Là tổng CSPK của phụ tải,

-Σ∆QL: Là tổng tổn thất CSPK trên cảm kháng của đường dây

- ∆QC : Là tổng CSPK do dung dẫn của đường dây sinh ra Trong khi

tính sơ bộ ta lấy :Σ∆QL = Σ∆QC Vì Vậy :

Σ∆QL - Σ∆QC = 0

-Σ∆QBA: Là tổng tổn thất CSPK trên các MBA

-ΣQTD : Là tổng CSPK tự dùng của NMĐ

- Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống Vì HT có

công suất vô cùng lớn nên ta lấy công suất dự trữ từ hệ thống Do đó ta

không xét đến Qdttrong phương trình cân bằng

Ta có: ΣQPT=Σ(PPT tgϕPT ) = 139,6 (MVAR)

Σ∆QBA = 15%.ΣQPT = 0,15 139,6 = 20,94 (MVAR)

ΣQTD=ΣPTD.tgϕTD = 22 0,6197 = 13,63(MVAR)( Vì cosϕTD = 0,85 thì tgϕTD = 0,6197 )

Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện ở chế

độ phụ tải cực đại :

∑Qyc = 139,6 + 19,36 + 13,63 = 172,89 (MVAr)

Ta thấy ∑Qyc<ΣQF = 199,72 (MVAr)

Do đó ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng cho mạng điện

CHƯƠNG III

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN

KỸ THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN.

3.1.1 Chế độ phụ tải cực đại:

Ta thấy công suất vận hành kinh tế của nhà máy điện từ 80-90% so

với công suất đặt Việc lựa chọn công suất vận hành trong chế độ này còn

ảnh hưởng đến tính kinh tế của công tác thiết kế cho các đoạn đường dây

này Vì thế trong trường hợp chế độ cực đại ta cho Nhà máy điện cho vận

hành cả 4 tổ máy phát với công suất 85% công suất đặt

Ta có công suất yêu cầu của phụ tải Pyc không kể công suất dự trữ Pdt

là :

ΣPyc=ΣPpt +Σ∆Pmđ + PtdThay số vào ta có :

ΣPYC= 286 + 14,30 + 22 = 322,30 (MW)

Nhà máy phát công suất kinh tế 85% công suất, ta có :

PF1= 85% 220 = 187 (MW)Lượng tự dùng của nhà máy là :

Nhà máy phát lên lưới là : 187 - 22 = 165 (MW)

Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2=ΣPyc- PF1 = 322,30 - 187 = 135,30 (MW)

3.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu:

Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì phụ tải bằng 50% phụ tải cực

đại, do đó công suất yêu cầu:

∑PYCmin = 50%.∑PYCmax= 0,5 x 322,30 = 161,15 (MW)

Ở chế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy nên

cắt bớt một vài tổ máy Để đảm bảo độ tin cậy tức lượng công suất dự trữ lớn

hơn hoặc bằng công suất của tổ máy lớn nhất là 55 MW Để các tổ máy vận

hành không quá non tải ta vận hành 2 tổ máy của nhà máy và 2 tổ máy nghỉ

Ta cho nhà máy phát công suất kinh tế bằng 85 % công suất đặt của 2

tổ máy Suy ra công suất phát của nhà máy là:

PF1=85%.110 = 93,5 (MW)Lượng tự dùng của NM là :

Ptd1=10% 110 = 11 (MW)Lượng công suất phát lên lưới là: 93,5 -11 = 82,5 (MW)

Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2=ΣPyc- PF1 = 161,15 – 93,5 = 173,8 (MW)

3.1.3 Trường hợp sự cố:

Xét sự cố nặng nề nhất là sự cố 1 tổ máy phát có công suất 65 MW

Khi đó các tổ máy còn lại của nhà máy phát với 100% công suất định mức

Ở đây ta không xét đến sự cố xếp chồng

⇒PF1sc= 100% 3.55 = 165 (MW)

Lượng tự dùng của NM là :

Ptd1= 10% 165 = 16,5 (MW)

Lượng công suất phát lên lưới là: 187 - 16,5 = 148,5 (MW)

Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :

PF2=ΣPyc- PF1 = 322,3 – 148,5 = 173,8 (MW) eBook for You

- Phát lên hệ thống 148,5 MW

Cung cấp cho phụ tải 173,8 MW

3.2 Các phương án nối dây của mạng lưới điện:

Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên

nhiều nguyên tắc nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác

thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao

Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp Làm được

điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp

điện Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện

áp làm việc tiết diện dây dẫn tính toán các thông số kỹ thuật kinh tế …

Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các

nguyên tắc sau đây :

- Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liên tục mức độ

đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Đối với phụ

tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không được phép gián đoạn

trong bất cứ tình huống nào vì vậy trong phương án nối dây phải có

đường dây dự phòng

- Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số điện áp …)

- Chỉ tiêu kinh tế cao Vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành

hàng năm nhỏ

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Vận hành đơn giản, linh hoạt

và có khả năng phát triển

Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên nhận thấy: cả 9

phụ tải đều là hộ loại I yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao Do đó phải sử

dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép mạch vòng

Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:

3.3 Tính toán kỹ thuật cho từng phương án:

Lựa chọn điện áp tải điện cho hệ thống:

Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan

trọng, nó ảnh hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện

Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài tải điện mà ta

chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất

Nên công suất truyền tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi

hơn, vì rằng giảm được đáng kể lượng công suất tổn thất trên đường dây và

trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho

cách điện đường dây và máy biến áp cũng tăng, Do vậy ta cần cân nhắc kỹ

lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất cho mạng điện

Ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo công thức

kinh nghiệm Still :

U = 4,34 L + 16 P

- P là công suất đường dây cần chuyền tải (MW),

- L là khoảng cách cần chuyền tải công suất,

- U là điện áp định mức vận hành (KV) ,

Trường hợp công suất lớn và khoảng cách truyền tải đến 1000 km thì ta

cần phải sử dụng công thức sau của Zalesski:

Udmi = Pi ( 100 + 15 Li )

Ngoài ra nếu sử dụng công thức của G,A Harionov thì có thể thu được kết

quả phù hợp với tất cả các mức điện áp từ 35 kV đến 150 kV:

Udmi = 1000

500 2500

Li + Pi

Ta tính toán điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp

chuyên tải chung cho toàn mạng, Chọn cấp điện áp định mức của lưới điện

tính cho từng nhánh, tính từ nhà máy điện gần nhất đến nút tải,

Do điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào P và khoảng cách

truyền tải nên để đơn giản ta chọn điện áp định mức chung cho các phương

án và dùng sơ đồ hình tia với đường dây liên lạc giữa nhà máy nhiệt điện và

hệ thống là NĐ-4-3-HT để xác định khoảng cách , điện áp vận hành các lộ

Ta tính cho một đoạn như sau:

∗ Đoạn NĐ-1 :

L1 = 76,15 km

P1 = 30 MW

Udm1 = 4,34 76,15 16.30 + = 102,349 kV

∗ Đối với đoạn đường dây NĐ-4-3-HT ta có:

Công suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ-4 :

PN-4= PF– PNI –∆PNITrong đó : PF là công suất phát lên lưới của nhà máy trong chế độ

Đoạn nguồn điện – nút i: Tính toán hoàn toàn tương tự, ta có bảng sau:

Tuyến đường dây Chiều dài

L(Km)

Công suấtP(MW)

Điện áp tính toánU(KV)

3.3.1 Phương án I:

a Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trên không

với khoảng cách trung bình hình học Dtb=5 m Thời gian sử dụng công suất

lớn (Tmax=5000h) điện áp cao và công suất truyền tải lớn nên tiết diện dây

được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế(Jkt) sau đó kiểm tra lại

điều kiện phát nóng tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố

điều kiện độ bền cơ tổn thất vầng quang

Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau :

Ftt- tiết diện tính toán của dây dẫn (mm2)

Imax- dòng điện chạy qua dây dẫn trong chế độ phụ tải max (A)

Jkt- mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Theo phụ lục 44 trang 295 - Sách thiết kế các mạng và hệ thống điện

(TG: Nguyễn văn Đạm ) ta chọn được Jkt=1 (A/mm2)

Dòng điện làm việc lớn nhất được tính theo biểu thức:

10 U 3 n

Q + P

= U 3 n

S

=

2 max 2

max max

max lv

Trong đó :

Smax- công suất chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải max(MVA)

n- số mạch trên một đường dây

Uđm - điện áp định mức của mạng (110 kV)

Đối với đoạn đường dây NĐ- 4 – 3 - HT ta có:

Công suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ-4 :

PNĐ-4= PF- PNI -∆PNITrong đó : PF là công suất phát lên lưới của nhà máy trong chế độ

max sau khi tính công suất tự dùng, bằng 165MW (chương 2)

Như vậy điểm 4 là điểm phân công suất tác dụng

Công suất phản kháng truyền vào đường dây NĐ-4 được xác định gần

đúng như sau :

QNĐ-4= PNĐ-4 tgϕ4 = 39 0,426 = 16,614 (MVAr)Như vậy SNĐ-4= 39 + j16,614 MVA

Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây liên lạc 4-3 :

S4-3= SN-4- SSĐ-4 = 39 + j16,614 – (38 + j16,188)

= 1 + j0,42 (MVAr)Như vậy :

SHT-3 = S4-3 + S4-3 = ( 42 + j17,892) – (1 + j0,42)

= 41 + j17,472 (MVAr)

Dòng công suất do nguồn truyền vào phụ tải 1 là :

SNĐ-1= 30 + j14,52MVATương tự ta có :

SNĐ-2= 36 + j17,42 MVA

SNĐ-5= 24 + j12,96 MVA

SNĐ-8= 30 + j16,2 MVADòng công suất do hệ thống truyền vào phụ tải 6,7,9 là:

065 , 17 15 ,

30 2+ 2

= 111,23 (A)

Fktế= 111,23 / 1 = 111,23 (mm2)Theo mật độ kinh tế của dòng diện ta chọn dây AC có tiết diện gần

nhất là AC- 120 với Icp= 380 A

Sau khi đã chọn tiết diện dây dẫn thì ta phải tiến hành kiểm tra điều

kiện vầng quang và điều kiện phát nóng

Ở đây điều kiện vầng quang được thoả mãn vì tiết diện dây dẫn thoã

mãn với F ≥ 70 mm-2

Do là đường dây liên lạc giữa nhà máy và hệ thống điện nên ta phải

kiểm tra trường hợp sự cố :

1 Đứt một mạch đường dây

2 Sự cố một tổ máy phát có công suất lớn nhất

Xét trường hợp đứt một mạch đường dây NĐ-4 khi đó dòng điện sự cố là:

Isc1 = 2 INĐ-4max= 2.111,23 = 222,46 ANhư vậy: Isc1≤ Icp= 380 A

Khi ngừng một tổ máy phát của NM thì 3 máy phát còn lại của NM sẽ

phát 100% công suất Lúc này tổng công suất của nhà máy là :

PF = 165 MW

Ptd = 10%.165 = 16,5 MW

Dòng công suất chạy trên đường dây NĐ-4 là:

QNĐ-4= PNĐ-4.tgϕ4= 22,5.0,426 = 9,585 (MVAR)

SNĐ-4sc= 22,5 + j9,585 (MW)

S4 -3= SNĐ-4sc - S4-4 = (22,5 + j9,585) – ( 38 + J16,18 )

= - 15,5 –J6,595 (MVA)Vậy S3-4 = 15,5 + j6,595 (MVA)

Isc2=

110 3 2

028 , 6 65 ,

10 2 + 2

Như vậy Isc2< Icp= 380A

Dòng công suất chạy từ hệ thống cung cấp cho phụ tải 3 là:

SHT-3 = S3 + S3-4 = 42 + j17,892 + 15,5 + j6,595

= 57,5 + 24,48 (MVA)Đối với các đoạn khác ta tính toán tương tự kết quả cho ở trong bảng sau:

một mạch đường dây NĐ-4, do đó ta chỉ xét sự cố này khi tính toán cho

đường dây liên lạc

Như vậy, các dây dẫn đã chọn ở trên đều thỏa mãn các điều kiện

an toàn cho đường dây

b.Tính tổn thất điện áp:

Trong chương này do tính sơ bộ nên ta bỏ qua tổn thất ∆ P và ∆ Q

Do dó tổn thất điện áp được tính theo công thức :

Trong đồ án này yêu cầu điều chỉnh điện áp là khác thường Do vậy

tổn thất điện áp phải thõa mãn điều kiện sau :

+ Trong chế độ phụ tải cực đại: ∆ U% ≤ (10-15)%

+ Trong chế độ sự cố : ∆ U%sc ≤(15-20)%

Các thông số của đường dây với Dtb= 5m tra được như sau:

Với đường 2 lộ:

L b 2

= B 2

L x

= X 2

L r

= R

0 0 0

Với dây AC-70 Dtb= 5m ta có :

r0= 0.46 (Ω/km)

x0= 0.44 (Ω/km)

b0= 2.58.10-6 (S/km)Với dây AC-95 Dtb= 5m ta có :

r0= 0.33 (Ω/km)

x0= 0.429 (Ω/km)

b0= 2.65.10-6 (S/km)Với dây AC-185 Dtb= 5m ta có :

r0(Ω/km

x0(Ω/km)

b0.106(S/km)

-R(Ω) X(Ω) B.10

-6(S)

Do đó trong chế độ phụ tải max, giá trị tổn thất điện áp lớn nhất là:

ΔUmaxbt% = ΔU%NĐ-2= 6,59 %

ΔUscmax% = ΔUscNĐ-1 % = 6,59 2 = 13,19 %

a Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

Công suất truyền tải trên đường dây NĐ-7 là :

SNĐ-7 = S7+ S9= 30 + j14,52 + 26 +j14,04

SNĐ-7= 56 + j28,56 (MVA)Công suất truyền tải trên đường dây 7-9 là :

Như vậy các dây dẫn đã chọn ở trên đều thỏa mãn các điều kiện an

toàn cho đường dây

b Tính tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp được tính theo công thức :

Tương tự phần trước ta có bảng thông số của các đoạn đường dây như

sau:

Lộ dây Ftc(mm2) L(km) r0(Ω/km x0(Ω/km) b0.10

-6(S/km) R(Ω) X(Ω)

B.10-6(S)

Tính tương tự phần trước, ta có bảng tổng kết sau:

Lộ dây F tc (mm) 2 ΔU bt (%) ΔU sc (%)

Trong các đoạn trên thì tổn thất trên đoạn HT 7-9 là lớn nhất Vậy tổn

thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:

ΔU%maxbt= 5,73 + 3,02 = 8,75 (%)Hoàn toàn tương tự ta tính ra được tổn thất khi có sự cố lớn nhất trên

các đoạn đường dây là:

ΔUscmax% = ΔUscmaxHT-7-9= 5,73.2 + 3,02 = 14,48 %

a Lựa chọn tiết diện dây dẫn :

Công suất truyền tải trên đường dây NĐ-2 là :

SNĐ-8= S5+ S8= 24 + j12,96 + 30 +j16,18

SNĐ-8= 54 + 29,14 (MVA)Công suất truyền tải trên đường dây 8-5 là :

diện các dây dẫn và các dòng điện sự số ở trong bảng sau:

Lộ dây P,

MW

Q,MVAr Imax(A) Ftc(mm2) Icp(A) Isc1(A) Isc2(A)

Như vậy các dây dẫn đã chọn ở trên đều thỏa mãn các điều kiện an

toàn cho đường dây

b0.10-6

B.10-6(S)

Tính tương tự phần trước ta có bảng tổng kết sau:

Lộ dây Ftc(mm)2 ΔUbt(%) ΔUsc(%)

Trong các đoạn trên thì tổn thất trên đoạn HT-7-9 là lớn nhất Vậy tổn

thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:

ΔU%maxbt= 5,73 + 3,02 = 8,75 < 15%

Hoàn toàn tương tự ta tính ra được tổn thất khi có sự cố trên các đoạn

đường dây là: ΔUsc% = 2.ΔU%maxbt= 5,73 2+ 3,02 =14,48 %

Vậy phương án 3 thoả mãn yêu cầu điện áp

b Lựa chọn tiết diện dây dẫn :

Công suất truyền tải trên đường dây NĐ-1 là :

SNĐ-1= S1+ S2= 30 + j14,53 + 36 +j17,44

SNĐ-1= 66 + 31,94 (MVA)Công suất truyền tải trên đường dây 1-2 là :

diện các dây dẫn và các dòng điện sự số ở trong bảng sau:

Lộ dây P,

MW

Q,MVAr Imax(A) Ftc(mm2) Icp(A) Isc1(A) Isc2(A)

Như vậy các dây dẫn đã chọn ở trên đều thỏa mãn các điều kiện an

toàn cho đường dây

b0.10-6

B.10-6(S)

Tính tương tự phần trước ta có bảng tổng kết sau:

Lộ dây Ftc(mm)2 ΔUbt(%) ΔUsc(%)

Trong các đoạn trên thì tổn thất trên đoạn NĐ-1-2 là lớn nhất Vậy

tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:

ΔU%maxbt= 7,45 + 4,08 = 11,53 > 10 %Hoàn toàn tương tự ta tính ra được tổn thất khi có sự cố trên các đoạn

đường dây là: ΔUsc% = 2.ΔU%maxbt= 7,45 2+ 4,08 =18,98 %

Vậy phương án 4 không thoả mãn yêu cầu điện áp

Công suất truyền từ nhà máy đến PT1:

= 33,27 + j16,11 (MVA)

Công suất truyền từ NĐ đến PT2 :

SNĐ-2 = S2 + S1 - SNĐ-1 = 30 + j14,53 + 36 + j17,44 – (33,27 + j16,11)

= 32,73 + j15,86 (MVA)Nhận thấy dòng công suất trên đoạn NĐ-1 lớn hơn công suất của phụ

tải 1 nên ta có công suất truyền từ PT1 đến PT2 là:

S1-2 = SNĐ -1 - S1 = (33,27 + j16,11 ) – (30 + j14,53)

= 3,27 + j1,58( MVA)Như vậy tại phụ tải 2 là điểm phân chia công suất tác dụng và công

suất phản kháng

Đối với các đoạn khác ta tính toán hoàn toàn tương tự các phương án

trước, cho kết quả tiêt diện các dây dẫn và các dòng điện sự số ở trong bảng

sau:

Lộ dây P,

MW

Q,MVAr Imax(A) Ftc(mm2) Icp(A) Isc1(A) Isc2(A)

Như vậy các dây dẫn đã chọn ở trên đều thỏa mãn các điều kiện an

toàn cho đường dây

Trong đó :Ta tính trong trường hợp sự cố mạch vòng:

- Ta thấy rằng dòng điện sự cố trên dây 1-2 sẽ đạt giá trị max khi đứt

đoạn đường dây NĐ-2 :

Ta thấy : ISc1-2 < ICP

Dòng sự cố trên 2 đoạn NĐ-2 và NĐ-1 là như nhau đối với các trường

hợp dứt dây NĐ-1 hoặc NĐ-2 và bằng:

>

IScI1= IScI2 < Icp = 510 (A)

Do đó với tiết diện đường dây đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

B.10-6(S)

110 3

I = I. (30+36) +(14,53+17,44 )2 210 = 384,84 (Α)

Tính tương tự phần trước ta có bảng tổng kết sau:

Lộ dây Ftc(mm)2 ΔUbt(%) ΔUsc(%)

Trong các đoạn trên thì tổn thất trên đoạn mạch vòng NĐ-1-2-NĐ là

lớn nhất Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:

- Khi đứt đường dây NĐ-8:

ΔUscmax% = ΔUscmaxNĐ-8-5 = 5,73.2 + 3,02 = 1 4,48% < 29,8 %

CHƯƠNG IV

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ

VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

4.1 Phương pháp tính kinh tế:

Việc quyết định bất kỳ một phương án nào của hệ thống điện cũng

phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật nói khác đi là dựa trên nguyên

tắc bảo đảm cung cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây Lẽ tất

nhiên, chỉ những phương án nào thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật thì mới giữ lại

để tiến hành so sánh về kinh tế

Khi so sánh các phương án nối dây của mạng điện thì chưa cần đề cập

đến các trạm biến áp vì coi các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau

Để giảm khối lượng cần so sánh những phần giống nhau của các phương án

K : Là vốn đầu tư của mạng điện Trong vốn đầu tư chỉ kể những

thành phần chủ yếu như đường dây máy cắt phía cao áp mà thôi Nếu không

cần chi tiết lắm thì có thể bỏ qua máy cắt Trong đồ án đang xét cũng chỉ

tính đến giá thành đường dây đường dây lộ kép đi song song trên một cột

lấy giá bằng 1,6 lộ đơn

avh : Là hệ số vận hành bao gồm khấu hao, tu sửa thường kỳ và phục

vụ các đường dây của mạng điện

Với đường dây dùng cột bê tông cốt thép thì avh= 4% = 0,04

atc: Là hệ số thu hồi vốn đầu tư, atcbằng : atc=

tc T 1

Ttc: Là thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ Ttc= 8 năm

⇒ atc = 0.125

C : Là giá tiền 1 KWh điện năng tổn thất C= 500 đồng /1KWh

Σ∆A: Là tổng tổn thất điện năng trong toàn mạng điện được xác định

bởi biểu thức : Σ∆A=∆A1+ ∆A2+ + ∆An; với ∆Ai(i=1- n) là tổn thất điện

năng trên từng tuyến đường dây của mạng điện.∆Aiđược tính như sau:

i 2 dm

2 2

10 τ R U

Q + P

(KWh)

Pi Qi : Là công suất tác dụng và phản kháng tương ứng của tuyến

đường dây thứ i;

Uđm: Là điện áp định mức của mạng điện (Uđm=110Kv)

τ: Là thời gian tổn thất công suất lớn nhất nó phụ thuộc vào gía trị

Tmax =5000h tra trong đường cong tính toán hoặc áp dụng công thức

- Nếu các phương án có phí tổn tính toán chênh lệch nhau không quá

5%( tức là nằm trong phạm vi tính toán chính xác) được coi là tương

đương về mặt kinh tế

- Trong trường hợp này muốn quyết định chọn phương án nào cần phải

có phân tích cân nhắc thận trọng và toàn diện Một khi đã tương

đương nhau về mặt kinh tế ta nên chú ý tới phương án có điện áp vận

hành cao hơn khối lượng kim khí màu sử dụng là ít nhất sơ đồ nối

dây mạng điện đơn giản nhất có nhiều khả năng phát triển nhất mức

đảm bảo cung cấp điện cao tổ chức thi công và quản lý vận hành đơn

giản thuận lợi

4.2 Tính các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án:

4.2.1 Phương án I :

a Tổng vốn đầu tư của phương án :

Ta có tổng vốn đầu tư: K = ∑k0i.Li

Trong đó:

k0i: giá thành 1 km đường dây có tiết diện Fi