ĐỀ TÀI CAO HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN CẤU TRÚC TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN

Về mạng điện cung cấp cho một xí nghiệp bao gồm nhiều công đoạn với việc tính toán chính xác tỉ mỉ và khối lượng tính toán lớn, đòi hỏi thời gian dài. Vì vậy trong Đề tài này ta chỉ thực hiện các nội dung sau: Phương pháp xây dựng cấu trúc lưới tối ưu cho lưới điện cao áp của xí nghiệp: lưới hai điểm, ba điểm, bốn điểm... Tính toán áp dụng

NỘI DUNG

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 4

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 4

1.1 Khái quát chung 4

1.2 Yêu cầu đối với lưới điện xí nghiệp 4

1.3 Nội dung chính của Đề tài 5

CHƯƠNG 2 6

CẤU TRÚC TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP XÍ NGHIỆP 6

2.1 Lưới nhỏ nhất của 2 điểm 6

2.2 Lưới nhỏ nhất của 3 điểm 7

2.3 Lưới 4 điểm 11

2.4 Trường hợp tổng quát 12

2.5 Nguyên tắc xây dựng lưới 15

CHƯƠNG 3 17

TÍNH TOÁN ÁP DỤNG 17

3.1 Giới thiệu chung về nhà máy 17

3.2 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí: 18

3.3 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại: 19

3.3.1 Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: 19

3.3.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng: 20

3.4 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy: 27

CHƯƠNG 4 28

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP VÀ TÌM CẤU TRÚC TỐI ƯU TẠI NHÀ MÁY 28

4.1 Tâm phụ tải điện (vị trí trạm PPTT): 28

4.2 Chọn số lượng và dung lượng các MBA của TBA trung gian (PPTT): 28

4.3 Vị trí, số lượng, dung lượng các trạm biến áp phân xưởng 29

4.3.1 Đặt vấn đề: 29

4.3.2 Chọn các vị trí máy biến áp phân xưởng: 29

4.4 Thiết kế mạng cao áp của nhà máy 32

1 Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý 33

2 Xây dựng lưới trung áp 6kV của nhà máy theo phương pháp đường đi

ngắn nhất của 3 điểm: 33

3 Xây dựng lưới cực tiểu chi phí của 3 điểm: 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng đã trở thành một phần cơ sở hạ tầng không thể thiếu trong sự

nghiệp Công nghiệp hoá của đất nước ta Hệ thống điện Việt Nam đang phát

triển nhanh chóng cả về quy mô và chất lượng để có thể đáp ứng yêu cầu tiêu

thụ ngày càng cao của các hộ dùng điện

Cùng với sự phát triển của hệ thống truyền tải điện thì việc xây dựng mạng

lưới cung cấp điện cho đô thị hoặc các xí nghiệp công nghiệp sao cho hiểu quả

và có cấu trúc lưới tối ưu cũng rất quan trọng Việc tìm ra một cấu trúc lưới tối

ưu không những làm giảm chi phí xây dựng, vận hành mà còn đảm bảo chất

lượng điện năng tốt nhất

Đối với các xí nghiệp công nghiệp, do các đặc thù riêng cũng như có những

hạn chế về địa hình, các công trình xây dựng mà cách xây dựng lưới có những

đặc điểm riêng Trong Đề tài này đã trình bày cách xây dựng cấu trúc lưới tối ưu

cho các xí nghiệp công nghiệp dựa trên các quan điểm về tâm lưới, tâm phụ tải

Tuy nhiên trong quá trình trình bày của Đề tài này không tránh khỏi các sai

sót rất mong nhận được ý kiến góp ý của các thầy cô giáo, bạn bè để Đề tài thực

sự là bài thu hoạch có giá trị về mặt khoa học Đồng thời trong quá trình làm Đề

tài em đã nhận được sự giúp đỡ của các bạn bè, các thầy cô giáo đặc biệt thầy

giáo Phan Đăng Khải để hoàn thành Đề tài này.

Thực hiện

Lê Công Thịnh

CHƯƠNG 1

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

1.1 Khái quát chung

Lưới điện cần phải đảm bảo cung cấp điện và phân phối điện cho các hộ

tiêu thụ điện một cách kinh tế, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cần thiết cả về số

lượng lẫn chất lượng điện năng và điều kiện an toàn cung cấp điện Số lượng

điện năng truyền tải trên lưới trên cơ sở tính toán nghiêm túc và đúng đắn các

phụ tải điện Chất lượng điện năng ở các hộ tiêu thụ được đảm bảo phù hợp các

thông số của các phần tử của các hộ tiêu thụ trong thời gian lâu dài

Sự phản ánh các đặc tính cần thiết của lưới một cách cụ thể có thể dùng

các phương pháp khác nhau được phân biệt bởi tính kinh tế qua các giá trị chi

phí kinh tế

Tính kinh tế được đảm bảo bởi chỉ tiêu giá thành và chi phí qui dẫn hoặc

bằng các chỉ tiêu sau: chiều dài lưới, chi phí kim loại màu và các vật liệu khác,

số lượng các phần tử và các thiết bị đóng cắt

Rõ ràng có nhiều phương án có thể liệt kê lựa chọn Do đó cần phải sử

dụng máy tính điện tử và gặp khó khăn do lưới cung cấp và phân phối có nhiều

nút

Thiệt hại đến nền kinh tế quốc dân khi xây dựng lưới không hợp lí có thể

rất lớn do khối lượng xây dựng các xí nghiệp đều tăng lên nhiều theo thời gian

Để có một lưới điện hợp lí và kinh tế, đặc biệt quan trọng là phải nghiên

cứu các qui luật xây dựng lưới điện cung cấp và phân phối hợp lí để dè phòng

các sai sót có thể có khi thiết kế xây dựng lưới điệnvà cho phép đạt hiệu quả

kinh tế cao bằng cách thường xuyên trang bị cho công nhân các nguyên lí mới

và nhanh chóng tìm được phương án tối ưu

1.2 Yêu cầu đối với lưới điện xí nghiệp

- Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng

Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó, khi thiết kế

các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trưng cho từng xí

nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt

đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, các đặc điểm của quá trình sản

xuất và quá trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung

cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý

- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính kinh

tế và tính an toàn Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ

mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng nguồn cung

cấp của sơ đồ

- Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt

đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ

cung cấp điện cũng phải lưu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản, thuận tiện

cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự động hoá

1.3 Nội dung chính của Đề tài

Về mạng điện cung cấp cho một xí nghiệp bao gồm nhiều công đoạn với

việc tính toán chính xác tỉ mỉ và khối lượng tính toán lớn, đòi hỏi thời gian dài

Vì vậy trong Đề tài này ta chỉ thực hiện các nội dung sau:

- Phương pháp xây dựng cấu trúc lưới tối ưu cho lưới điện cao áp của xí

nghiệp: lưới hai điểm, ba điểm, bốn điểm

- Tính toán áp dụng

CHƯƠNG 2

CẤU TRÚC TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP XÍ NGHIỆP

Một trong các điều kiện xây dựng lưới điện là phải xem xét các ràng buộc

khi lắp đặt các tuyến đường dây của lưới điện theo địa hình và lãnh thổ

Ý nghĩa quan trọng khi xây dựng lưới điện là không xác định được lời

giải tối ưu duy nhất cho các giá trị tốt nhất theo tiêu chẩn được lựa chọn Tập

các giá trị như vậy có giá trị gần bằng hoặc bằng giá trị của tiêu chuẩn tối ưu

Việc tìm lời giải có giá trị như nhau về mặt lí thuyết cho phép chọn được một

trong số các lời giải đó mà đối với thực tế cho phép để tránh sai sót phải tính

toán các ràng buộc mang tính cục bộ có ý nghĩa rất nhỏ

2.1 Lưới nhỏ nhất của 2 điểm

Bài toán xây dựng cấu trúc hợp lí có thể xuất hiện trong trường hợp đơn

giản nhất chỉ có một nguồn và một hộ tiêu thụ, chỉ không có các ràng buộc lời

giải hợp lí mới là đoạn thẳng nối giữa nguồn và hộ tiêu thụ

Trong điều kiện xí nghiệp, hộ tiêu thụ và khu dân cư có các mắt lưới hình

vuông góc có n đoạn nằm ngang và k đoạn nằm dọc với số ô là số nguyên gần

điểm nguồn và điểm tải, các đoạn lưới theo điều kiện hạn chế về lãnh thổ được

Trong trường hợp này lưới ngắn

nhất không còn là một đường thẳng nối

giữa hai điểm mà là đường gãy khúc

gồm nhiều đoạn thẳng Lời giải cùng

giá trị cho như hình vẽ Từ đó lựa chọn

lời giải chấp nhận được một các tốt

nhất theo điều kiện cụ thể của xí

nghiệp

Đặc điểm của tuyến dây nối hai điểm cảu hệ thống là các đoạn vuông góc,

để tiện lợi cho sử dụng, giả thiết rằng các đoạn có thể phân bố theo vi trí bất kỳ

theo cạnh dọc và cạnh ngang

Ở các đỉnh không có liên hệ của nó phân bố các điểm nguồn và tải, nghĩa

là “xóa” nó trong hai chiều tạo thành “miền di động của lưới” dạng đầu tiên

Tải

Nguồn

Trong miền di động này các đoạn của nguồn lưới và tải có độ dài không thay đổi

nhưng có cấu trúc khác nhau Chi phí qui dẫn cho lưới nguồn và tải bằng:

Z = z(ST).l(N,T) (2.1)

Vì rằng suất chi phí qui dẫn trên một đơn vị chiều dài z theo cấu trúc

đường dây được lựa chọn xác định theo điều kiện lắp đặt bởi hàm chỉ có phụ tải

của hộ tiêu thụ T nên cực tiểu của hàm Z chính là lưới có chiều dài cực tiểu giữa

nguồn và tải l(N,T)

2.2 Lưới nhỏ nhất của 3 điểm

Lưới có 1 nguồn (N) và 2 hộ tiêu thụ (T) có thể xây dựng xuất phát từ hai

cách đi, mỗi cách đi là một trường hợp riêng của các trường hợp xây dựng tổng

quát

Cách đi đầu tiên coi việc nối các hộ tiêu thụ 1 và 2 bằng một đoạn lưới

như đã làm đối với hai điểm Sau đó nối với nguồn N (điểm 3)

Hình 2.1

Nhưng khi đó đoạn 1 – 2 được biến đổi bằng cách bổ sung chi phí qui dẫn

tổng khi chuyển từ lưới nhỏ nhất của hai điểm 1 – 2 Lmin2(1,2) sang lưới nhỏ

nhất 3 điểm Lmin3(1,2,3) và chi phí của lưới qui dẫn ba điểm là nhỏ nhất

Z(1, 2, 3) = z1.l(1,0) + z2.l(2,0) + z3.l(3,0) (2.2)

Điều này đạt được bằng cách dịch chuyển đoạn 1 – 2 về vị trí biên 1 – 0 –

2 phù hợp với giới hạn cảu miền chuyển dịch gần điểm 3, và nối điểm 3 theo

đường đi ngắn nhất 3 – 0 tạo thành nút 0 của lưới Miền di động chỉ còn đoạn 0

– 2 Ta nhận được cấu trúc 3 tia của lưới Lmin3(1, 2, 3).

Trong hình 2.2 nêu lên khả năng chắp nối có thể có của ba điểm

3 3

Tương ứng với các trường hợp phân bố các điểm thứ 3 có thể có, khi đó

cấu trúc cảu lưới ngắn nhất giữa ba điểm Lmin3(1, 2, 3) nhận được là mặt phẳng

bao quanh các điểm 1 và 2 có thể tách thành ba kiểu miền cấu trúc được hoàn

toàn xác định Lmin3(1, 2, 3).

1) Nếu điểm 3I nằm trong dải 1’ – 1 – 1’’ và điểm thứ 3II nằm trong miền

2’ – 2 – 2’’ ta có cấu trúc trục chính của lưới nhỏ nhất tương ứng với dạng 2 – 1

– 3I và 1 – 2 – 3II

2) Nếu điểm 3III nằm trong dải 1’ – 1 – 1I – 2 – 2’ và 1’’ – 1 – 1I – 2 – 2’’

ta có cấu trúc lưới 3 tia tạo nên bởi các nút 1I và 0 tương ứng

3) Nếu điểm 3V nằm trong dải 1 – 1I – 2 – 2I là hình chữ nhật của dải di

động 1 – 2 ta có cấu trúc hình tia Các điểm 1, 2 được nối trực tiếp bằng các

đoạn hình tia từ điểm nguồn N tới điểm 3V.

Trên hình trên rõ ràng không xuất hiện cấu trúc hình tia của lưới nếu như

nối đầu trên các cặp điểm, khoảng cách giữa chúng nhỏ hơn khoảng cách giữa

các cặp điểm còn lại

Khoảng cách giữa hai điểm 1 và 2 là l(1, 2) trong điều kiện lãnh thổ có

các mắt lưới hình chữ nhật có các đoạn được xác định bằng tổng chiều dài các

đoạn của các khoảng:

l1(1,2) = l1(1,1I) + l2(1I,2) (2.3)

Khi đặt vào hệ thống tọa độ có trục hoành x song song với các đoạn nằm

ngang và trục tung y song song với các đoạn dọc ta nhận được khoảng cách giữa

các điểm l(x1,y1) và 2(x2,y2) có các tọa độ tương ứng với các x1, y1và x2, y2

l1(1,2) = |x1– x2| + |y1– y2| (2.4)

Thông thường khi so sánh khoảng cách giữa các điểm trên mặt phẳng

chứa chúng để tìm điểm gần nhất với điểm đã cho, về tư tưởng người ta đưa vào

hình tròn có tâm ở điểm 1 đi qua điểm 2 cần tìm Nếu trong vòng tròn giới hạn

bởi hình tròn không có điểm nào khác ngoài 1 thì 2 là điểm gần nhất với 1 Vai

trò của hình tròn không có điểm nào khác ngoài 1 thì 2 là điểm gần nhất với 1

Vai trò của hình tròn khi khoảng cách được xác định theo (2.4) làm nhiệm vụ

của hình vuông có phương trình:

|x1– x2| + |y1– y2| = R

Các đường chéo của hình vuông này

song song với trục tọa độ có chiều dài bằng

2R Vòng tròn này cũng được gọi là vòng

tròn bậc nhất vì rằng tất cả các điểm của nó

nằm cách tâm một khoảng cách R bán kính

của nó

Biện pháp khác, trong trường hợp Lmin3 đưa tới kết quả trùng với kết quả

được mô tả kết thúc việc tìm vị trí nút 0 của lưới đạt được cực tiểu trong đó

khoảng cách được xác định theo (2.4) nghĩa là cực tiểu biểu thức:

2

Ở hàm (2.5) đạo hàm không thực hiện được ở tất cả các điểm do có biểu

thức của dấu của môdul, nhưng nhờ hàm dấu sign có thể viết:

và trong thực tế không cần quan tâm

Điều kiện hợp nhất hai điểm đường dây đi cạnh nhau thành một này

không phù hợp về điều kiện kinh tế vì rằng đơn vị chiều dài đường dây hợp nhất

cũng bằng chừng ấy thậm chí về kinh tế đắt hơn đơn vị chiều dài của hai đường

dây song song

Bài toán nối cấu trúc lưới ở đây không có gì đặc sắc vì tất cả các hộ tiêu

thụ được nối hình tia với nguồn

Từ (2.7) thấy rằng (2.6) thay đổi dấu khi x = x0 = x3 Đó chính là hoành

Tính kinh tế của (2.8) có nghĩa là chiều dài của đoạn hợp nhất cần phải có

suất chi phí qui dẫn nhỏ hơn tổng dẫn suất qui dẫn của hai đoạn được hợp nhất

Ý nghĩa hình học của (2.8) là nếu như đạt suất chi phí qui dẫn ở dạng các đoạn

thẳng theo một tỷ lệ xích nào đó từ đó xây dựng một tam giác Do tính chất đối

xứng của (2.8) suất chi phí qui dẫn tương đối của tất cả 3 đoạn vị trí tối ưu của

nút 0 không phụ thuộc vào chiều truyền tải điện năng theo lưới Cuối cùng vì

điều kiện (2.8) được thực hiện khi z1 = z2 = z3, khi đó lưới cực tiểu là đường đi

ngắn nhất Đmin, nên các ràng buộc của lưới hình chữ nhật lưới đường đi ngắn

nhất Đmintrùng với lưới cực tiểu Lmin

2.3 Lưới 4 điểm

Cực tiểu của lưới 4 điểm: 3 điểm tải và 1 điểm nguồn có thể được xây

dựng tương ứng với các phương pháp ban đầu bằng các cách sau

- Bước 1: Nối các điểm T 3 và 4 gần nhất tạo thành dải di chuyển loại một

hình 2.3

- Bước 2: So sánh khoảng cách giữa các điểm 1 và 2 và một trong các

điểm là giới hạn của dải di chuyển 3, 4 Các điểm gần nhất ở bước 1 và 2 đã cho

ta nối chúng và dải di chuyển được tạo thành

- Bước 3: Nối phần lưới nhận được của các bước trước bằng đoạn O1O2

Chúng có thể dịch chuyển song song với chính nó từ điểm x1 và x3 ( tọa độ các

điểm thứ 1 và thứ 3), khi tạo thành dải di động kiểu 2 ( hình 2.3.b) Độ dài của

lưới khi đó không thay đổi Di chuyển nút O1và O2thay đổi dải dịch chuyển của

các đoạn lưới 2 – O1và 4 – O2(hình 2.3 b)

Lưới nhận được là lưới có đường ngắn nhất Lmin4(1, 2, 3, 4).

Khi vị trí nguồn N cho trước, ví dụ như điểm 4, phụ tải của tất cả các

điểm lưới và suất chi phí qui dẫn z được xác định Để nhận được lưới cực tiểu

Lmintừ đường đi ngắn nhất Đmincủa các đoạn 01và 02sẽ lệch về phía chỉ ra bằng

chữ cái z1 và z2 khi z1 +z4 > z2+ z3 và về phía ngược lại khi dấu của bất đẳng

thức ngược lại trong giới hạn dải dịch chuyển của nó

Trong trường hợp tổng quát để tìm lưới cực tiểu Lmin từ đường đi ngắn

nhất Đmin của các đoạn dịch chuyển kiểu 2 lệch về phía có tổng suất chi phí qui

dẫn của các đoạn vuông góc với chúng là nhỏ nhất nên rút ngắn được chiều dài

của các đoạn sau

2.4 Trường hợp tổng quát

Trong phạm vi lãnh thổ không hạn chế các mắt

lưới hình chữ nhật của các đoạn và các phần lưới có

thể dịch chuyển theo hướng bất kì nối các điểm bất kì

của các mặt phẳng bằng đoạn thẳng Bài toán xây

dựng lưới ở đây nêu ra ở đây có ba điểm

Khi đó dạng hàm mục tiêu (2.2) được giữ

nguyên, khoảng cách giữa các điểm không theo (2.4)

mà theo công thức:

là khoảng cách thông thường theo đường thẳng

nối giữa hai điểm.Trong trường hợp đã cho, giống như trên có thể có hai cách

giải dẫn tới cùng một kết quả

II Ê

Cách thứ nhất là xây dựng lưới cực tiểu theo 2 bước:

- Bước 1: Nối các điểm tải gần nhất 1 và 2 bằng một đoạn thẳng

- Bước 2: Nối tiếp tải T3sao cho T 1, 2, 3 là nhỏ nhất

Để thực hiện đoạn 1, 2 được thay bằng đường gấp khúc 1, 0, 2 bằng cách

tạo thêm nút 0

Cách thứ hai là tìm vị trí điểm 0 sao cho (2.2) ở khoảng cách (2.9) là cực

tiểu

Một cách tổng quát phương pháp đầu tiên là tiến hành xây dựng lưới ngắn

nhất có phân nhánh hợp lí nhất dựa trên lưới cực tiểu Lmin có số điểm phân phối

tùy ý

Phương pháp thứ hai là phương pháp hình thành khái niệm chung quan

trọng về tâm của lưới TL(tâm lưới)

Để xây dựng lưới cực tiểu có ba điểm Lmin3 (1, 2, 3) với khoảng cách

(2.9):

a) Trên một trong các cạnh của tam giác 1-2-3 dựng tam giác 1-2-12, các

cạnh của nó tỉ lệ với suất chi phí qui dẫn của các đoạn lưới tương ứng (tam giác

suất chi phí qui dẫn) Điểm 12 là đẳng trị của các điểm 1 và 2 vì nó xác định

chiều của đoạn 0 – 3

b) Quanh tam giác 1 – 2 – 12 vẽ hình tròn ngoại tiếp

c) Nút 0 nằm trên giao điểm đoạn 12 – 3 với hình tròn

d) Nối nút 0 với các điểm 1, 2, 3 bằng các đoạn thẳng ta được lưới cực

tiểu cần tìm

Các góc giữa các đoạn của lưới cực tiểu Lmin3 được xác định bởi các góc

của tam giác suất chi phí qui dẫn

Đoạn 12 – 3 gọi là đoạn thẳng đẳng trị của lưới cực tiểu Lmin3 chiều dài

của nó được nhân với z3– suất chi phí qui dẫn của đoạn 0 – 3 cùng chiều với nó,

chiều dài này bằng tổng chi phí qui dẫn trên lưới cực tiểu Lmin3với khoảng cách

(2.9)

Z3(1, 2, 3) = z1.l2(1, 0) + z2.l2(2,0) + z3.l2(3,0) = z3.l2(12, 3) (2.10)

Rút gọn (2.10) ta có: z1.l2(1,0) +z2.l2(2,0) = z3.l2(12,0)

Trên hình 2.4 chỉ ra một trong các kiểu có thể có của việc đặt điểm 3 so

với điểm 1 và 2, tương ứng cấu trúc lưới 3 tia của lưới cực tiểu Lmin3 Các trường

hợp còn lại cho trên hình 2.5

Các đường xây dựng lưới cực tiểu Lmin3 và kéo dài chúng tạo thành các

dải cấu trúc hoàn toàn xác định của lưới cực tiểu Lminvới khoảng các 2.9

1 Các dải 1’ – 1 – 1’’ và 2’ – 2 – 2’’ là dạng lưới cực tiểu Lmin3tương ứng

với 2 – 1 – 3I và 1 – 2 – 3II

2 Dải 1’ – 1 – 0 – 2 – 2’’ lưới 3 tia có nút 0

3 Dải 1 – 0 – viền phân của hình tròn là dạng hình tia của lưới cực tiểu

Lmin3(1- 3IV– 2)

Nửa trên của mặt phẳng được tách ra thành những dải viên phân được

biểu diễn bằng đường thẳng tương ứng 1 – 2 Dải 3 có thể loại trừ nếu như các

điểm trên nối các điểm gần nhất

Sử dụng định lý cosin ta nhận được từ tam giác suất chi phí qui dẫn biểu

thức giải tích đối với các góc

b) Sự phân bố các nút 0 không thay đổi khi dịch chuyển các điểm 1, 2, 3

dọc theo các đoạn của lưới 3 tia

c) Nút 0 có thể tìm được bằng cách dựng tam giác đồng dạng suất chi phí

qui dẫn trên mỗi cặp của tam giác 1 – 2 – 3 ngay cả khi không dựng hình tròn

nhờ cặp cạnh bất kì trong ba đoạn đẳng trị 12 – 3; 13 – 2; 23 – 1, tất cả các cạnh

này đều cắt nhau ở điểm 0

d) Cấu trúc của lưới cực tiểu không phụ thuộc vào điểm nguồn N nằm ở

điểm nào trong ba điểm 1, 2, 3 mà phụ thuộc vào chiều dài truyền tải điện năng

trong lưới Vì vậy, Lmin3 có thể có dạng của hệ thống các đoạn đẳng trị trùng

chiều từng đoạn của nó

Hệ thức 2.10 được thực hiện tất cả các đoạn đẳng trị:

Z3(1, 2, 3) = z1.l2(23, 1) + z2.l2(13, 2) + z3.l2(12,3) (2.12)

Trong trường hợp quan trọng lưới cực tiểu Lmin(1, 2, 3): z1 = z2 = z3, tam

giác suất chi phí qui dẫn là tam giác đều, chiều dài của các đoạn đẳng trị 2.12

bằng chính nó, chiều dài cảu chúng bằng chiều dài của lưới ngắn nhất Đmin

φij = 600 do đó các góc giữa các đoạn của lưới ngắn nhất Đminkhông nhỏ

hơn 1200 và bằng 1200 ở tại nút Việc xây dựng lưới ngắn nhất Đmin có thể sử

dụng đơn giản hơn bằng eke có góc 600bằng cách sau:

- Bước 1: nối điểm 1-2 bằng một đoạn thẳng ngắn nhất

- Bước 2:

a) Tìm điểm đẳng trị như đỉnh tam giác đều 1 – 2- 12 (điểm 12 và 3 phải

nằm về các phía khác nhau của đường thẳng đi qua 1 và 2)

b) Kẻ đoạn đẳng trị 12 – 3

c) Nhờ e ke có góc 600tìm điểm 0, đặt eke sao cho 1 cạnh góc 600 trùng

với 12 – 3, còn cạnh huyền đi qua điểm 1 hoặc 2, cạnh kia hướng về điểm 12

Đỉnh của góc 600chính là vị trí đặt điểm 0

d) Nối nút 0 với các điểm 1 – 2 ta nhận được lưới ngắn nhất 3 tia Đmin3

Nếu 12 – 3 không cắt đoạn 1 – 2 thì lưới ngắn nhất Đmin là đường trục

chính vì góc tương ứng của tam giác 1 – 2- 3 lớn hơn 1200 Nếu như 12 – 3 cắt

các đoạn 1 – 2 nhưng đỉnh của góc 600 của eke nằm trên đoạn kéo dài 12 – 3,

lưới ngắn nhất Đminsẽ là lưới hình tia vì góc 1 – 2 – 3 lớn hơn 1200

2.5 Nguyên tắc xây dựng lưới

Nguyên tắc phân nhỏ trạm biến áp: đây được coi là nguyên tắc chính.

Nguyên tắc này đã được khẳng định nhiều lần trong thiết kế và phân phối điện,

đặc biệt trong trong trường hợp sử dụng kết cấu hiện đại là dùng trạm biến áp

kiểu hợp bộ cho phép nghiên cứu chúng một cách hợp lí

Nguyên tắc đầu tiên là nguyên tắc họp nhất dây nối các thiết bị điện với

nguồn cung cấp Từ hợp nhất được hiểu là nguyên việc thực hiện nối một đường

dây chung vào một phần nào của lưới

Nguyên tắc thứ hai là nguyên tắc mạng hở Lưới nhỏ nhất của lưới phân

phối và cung cấp điện có cấu trúc hình “cây” Đối với lưới hở cũng đòi hỏi tính

phụ thuộc tuyến tính của suất chi phí qui dẫn của một phần lưới vào khả năng tải

của nó

Điều này có nghĩa là khi lựa chọn dây dẫn cho lưới xí nghiệp và lưới đô

thị theo mật độ dòng điện không đổi

Việc lựa chọn dây dẫn theo phát nóng trên thực tế không làm thay đổi đặc

tính phụ thuộc tuyến tính của suất chi phí qui dẫn vào phụ tải của một phần lưới,

nghĩa là đường cong tạo ra từ các đoạn parabol tiệm cận với các đường tuyến

tính Nguyên tắc lưới hở phù hợp với sự cần thiết phải hạn chế dòng ngắn mạch

trong lưới cung cấp và lưới phân phối

Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo bằng các thiết bị tự động đóng

nguồn dự trữ

Từ đặc điểm của lưới cực tiểu có ba điểm nút dễ dàng mở rộng cho lưới

có số điểm nút tùy ý ta rút ra nguyên tắc thứ 3 xây dựng lưới – nguyên tắc nút

phụ Nguyên tắc này đạt được tổng chi phí qui dẫn nhỏ nhất trên lưới Khi xây

dựng nó có thể dựa vào các nút phụ không trùng với điểm đã cho

Nguyên tắc các nút phụ được dùng một cách tự nhiên theo mức độ tự do

nào đó để chọn vị trí trạm biến áp hoặc vị trí các thiết bị phân phối cung cấp cho

lưới cực tiểu

Số đoạn đi ra từ nút lưới cực tiểu không được vượt quá ba bốn đoạn

Sự hạn chế về giới hạn thay đổi các suất chi phí qui dẫn của các đoạn của

mỗi lưới cụ thể và số lượng các đoạn ở một nút dẫn dẫn tới nguyên tắc thứ 4 xây

dựng lưới là nguyên tắc lưới ngắn nhất Để phù hợp với nguyên tắc này về cơ

bản khi xây dựng lưới ta chọn lưới nhỏ nhất có khoảng cách được xác định theo

ranh giới nối tất cả các hộ tiêu thụ của xí nghiệp hay đồ thị trên mặt bằng tổng

Lưới cực tiểu khác với lưới ngắn nhất bởi sự phân bố các nút

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN ÁP DỤNG

Trong chương này ta tiến hành thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy sản

xuất máy kéo Qui mô và mặt bằng cho như cho ở dưới đây

Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại máy kéo để cung cấp cho các

ngành kinh tế trong nước và xuất khẩu Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà

máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta

có thể xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần được đảm bảo cung cấp điện liên

tục và an toàn

3.1 Giới thiệu chung về nhà máy

Nhà máy sản xuất máy kéo được xây dựng với quy mô khá lớn bao gồm

10 phân xưởng và nhà làm việc

Bảng 3.1- Danh sách các Phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

Số trên

mặt bằng Tên phân xưởng

Công suất đặt (kW)

Diện tích tính toán

(m 2 )

6 Phân xưởng Sửa chữa cơ khí Theo tính toán 1100

Dự kiến nhà máy làm việc theo chế độ 2 ca, thời gian sử dụng công suất

cực đại Tmax = 4000h Trong nhà máy có Ban quản lý, Phân xưởng Sửa chữa cơ

khí và Kho Vật liệu là hộ loại III, các phân xưởng còn lại đều thuộc hộ loại I và

loại II Mặt bằng bố trí các phân xưởng và nhà làm việc của nhà máy được trình

5 3

Hình 3.1: Mặt bằng bố trí các phân xưởng và nhà làm việc của nhà máy

3.2 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Trong phạm vi Đề tài, giả thiết các số liệu là cho trước là suất phụ tải của

phân xưởng sửa chữa cơ khí là p0= 0,2 kW/m2, cosϕ= 0,5

a Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất

chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích, tra bảng trong sổ tay kỹ thuật ta tìm được po=

12 [W/m2]

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

Pcs= p0.F = 12.1100 = 13,2 kW

Qcs = Pcs.tgϕcs= 0 (đèn sợi đốt cosϕcs = 1)

b Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:

Phụ tải tác dụng của phân xưởng: Khi đã biết được phụ tải tính toán của

từng phân xưởng ta có thể có phụ tải của toàn phân xưởng bằng cách lấy tổng

phụ tải của từng phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời

Pttpx= kđt.∑

=

n

i ttpxi

P

1

Qttpx= kđt.∑

=

n

i ttpxi

kđt: Hệ số đồng thời (xét khả năng phụ tải không đồng thời cực đại)

kđt= 0,9 ữ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ữ 4

kđt= 0,8 ữ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ữ 10

Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:

) (P ttpx +P cs +Q ttpx

Ittpx =

3

U

S ttpx

3.3 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại:

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây

sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

3.3.1 Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Theo phương pháp này phụ tải tính toán của phân xưởng được xác định theo

P

1Trong đó:

Pđi, Pđmi: Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

Ptt, Qtt, Stt: Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của

nhóm

thiết bị,

n: Số thiết bị trong nhóm,

knc: Hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật