ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN-LÊ MAI HƯƠNG

2.2:So sánh các phương án về mặt kỹ thuật . Đối với mỗi phương án được giữ lại để so sánh về mặt kỹ thuật ta cần phải tính toán các nội dung như sau : •Lựa chọn điện áp định mức. oNguyên tắc chọn Điện áp định mức của mạng điện ảnh hướng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật,cũng như các dặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố:công suất của phụ tải,khoảng cách giữa các phụ tải,các nguồn cung cấp điện và sơ đồ mạng điên. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện.

Đồ án môn học Lưới Điện

Họ tên sinh viên : Lê Mai Hương

khácthường

khácthường

Khácthường

T max

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI

Nhiệm vụ thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân tích cácgiải pháp, phương án để đảm bảo cũng cấp điện cho các phụ tải với chi phí nhỏ nhất nhưng không làm hạn chế độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao

1.1: Phân tích nguồn

Nguồn cung cấp là một trong những điều kiện chủ yếu của việc lựa chọn kết cấu

sơ đồ mang điện, nó cung cấp cho các phụ tải và đương dây liên lạc

Theo đầu bài cho nguồn công suất vô cùng lớn, có nghĩa khi phát ra bao nhiêu thì tải bấy nhiêu

Dựa vào bảng số liệu phụ tải

Q, MVAr

S, MVA

P, MW

Q, MVAr

CHƯƠNG 2: Đề xuất phương án nối dây và tính chỉ tiêu kĩ thuật

2.1: Đề xuất các phương án nối dây

a Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

Các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nốiđiện vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậy cungcấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầucủa các hộ tiêu thụ,thuận tiện và antoàn trong vận hành,khả năng phát triển trong tương laivà tiếp nhận các phụ tải mới.Các

hộ phụ tải loại (I) được cấp điện bằng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng,các hộ phụtải loại (III) được cấp điện bằng đường dây một mạch

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo thuận lợi cho thi công ,vận hành và tính linh hoạt cao

-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

P : Là công suất chuyên trở trên đường dây ( MW )

l : Là khoảng cách truyền tải (km)

• Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt ).

kt

lv kt

Jkt : Mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2)

Với Tmax= 30005000h Tra bảng ta có Jkt= 1,1 A/mm2

Với Tmax= 5100h Tra bảng ta có Jkt= 1 A/mm2

Sau đó dựa vào tiết diện kinh tế đã tính được ở trên ta tiến hành chọn tiết diện theo tiêu chuẩn gần với tiết diện kinh tế đó

• Kiểm tra tiết diện dây dẫn

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết diên tiêuchuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ bền cơ củađường dây và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước ,sau sự cố

o Điều kiện vầng quang: Đối với đường dây 110 kV để không xuất vầng quangcác dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F≥ 70 mm2

o Điều kiện phát nóng: Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trongcác chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau:

Ilv ≤ =k1*k2* IcpTrong đó: Ilv: dòng điện chạy trên đường dây :

Ở chế độ làm việc bình thường: Ilv =

Chế độ sự cố : Isc= 2(lộ kép),

Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k1=0,88

k2: hiệu chỉnh theo hiệu ứng gần; cho bằng k2=1

Nếu như tiết diện dây dẫn đã chọn mà không thoả mãn điều kiện trên thì ta phải tăng tiết diện dây dẫn lên cho đến khi thoả mãn

• Tính tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và khi sự cố nguy hiểm nhất

o Tổn thất điện áp:

100 (%)Trong đó: R=X=;B = b0 l n ( S )

với: n - là số mạch của đường dây

+ Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường ∆ Umaxbt% (nghĩa là tính tổn thất điện áp từ nguồn tới phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tổn thất điện áp lúc sự cố nặng

nề nhất ∆ Umaxsc% phải thoả mãn các điều kiện sau:

SND-1= 25+j13.5 (MVA)

SND-2= 30+j16.2 (MVA)

• Tính điện áp định mức trên đường dây

Điện áp định mức tính trên đường dây ND-1 :

• Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt )

Chọn dây dẫn cho đường dây từ ND đến phụ tải 1:

Ta có: SND-1= 25+j13.5 (MVA), nên suy ra dòng điện cực đại chạy trên đường dây ND-1

Dựa theo tiết diện tiêu chuẩn, ta chọn dây dẫn AC – 70

• Kiểm tra tiết diện dây dẫn :

Với dây AC-70 ta có: ro= 0,45Ω/km, xo= 0,42Ω/km và Icp= 265A

o Thoả mãn điều kiện vầng quang

o Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn: Đường dây hai mạch sự cố nặng nề nhấtxảy ra là khi đứt một mạch, khi đó:

Isc1 = 2Ilv1 = 2× 74.56 = 149.13(A)

Isc2 = 2Ilv2 = 2× 89.48 = 178.95(A)

Dây dẫn AC –70 đặt ngoài trời có Icp = 265 (A), với k1 = 0,88; k2 = 1, do đó

Iktra= k1× k2× Icp= 0,88 × 265 = 233,2 A.

Ta thấy: Isc1,2 < Iktra= k1× k2× Icp → dây dẫn đã chọn đạt yêu cầu.

Các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng và đảm bảo khả năng phát sinhvầng quang

• Tính tổn thất trên đường dây:

o Tổn thất điện áp:

100 (%)Tính tổn thất điện áp trên đường dây ND-1:

Với dây AC-70 ta có: ro= 0,45Ω/km, xo= 0,42Ω/km, n= 2 và lND-1= 44,72km nên ta có:

Tổn thất điện áp khi xảy ra sự cố:

∆USC1 = 2×∆Ubt-max1 = 2 × 3.18 = 6.35%

∆USC2 = 2×∆Ubt-max2= 2Nhận xét: Từ bảng trên, ta thấy:

∆UBT-max % = 6,35 < ∆UBT – CP = 15%

∆USC –max% = 7.62 < ∆USC – CP = 20%

Kết luận : Phương án I.1 đạt yêu cầu về kĩ thuật.

Kết luận: phương án này khả thi

 Phương án I.3 NGUỒN KÍN 1.2.NG

• Chọn tiết diện dây dẫn và tính dòng sự cố

+ chọn tiết diện cho các đoạn, ta có bảng sau:

5

265 233.2ND-2 28.10+j15.1

thỏa mãn điều kiện vầng quang và phát nóng

• tính toán tổn thất trên đương dây

Đường dây Loại

+đứt đoạn ND-1 ??????????

Khi đứt đoạn ND-1 tổn thất điện áp trên đoạn ND-2 bằng:

= 100=100=8.84

• Chọn tiết diện dây dẫn:

ND-7 50 48.1+j25.97 48.1 124.25 110

• Chọn tiết diện dây dẫn và tính dòng sự cố

+Chọn tiết diện cho các đoạn, ta có bảng sau:

• tính toán tổn thất trên đương dây

Đường dây Loại

Kết luận:phương án III.4 đạt điều kiện kĩ thuật

• Chọn tiết diện dây dẫn và tính dòng sự cố

+ chọn tiết diện cho các đoạn, ta có bảng sau:

3

320 281.6

ND-6 40.7+j21.98 1 274.95 249.95 240 507.0

3 610 536.8

5 380 334.4

thỏa mãn điều kiện vầng quang và phát nóng

• tính toán tổn thất trên đương dây

Đường dây Loại

Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, đối với mạch vòng đã cho sự cố nặng nề nhất xảy ra khi đứt đoạn ND-7 Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng:

=18.66%

Ta thấy:

5.29+0.72+5.73=11.74<15%

18.66<20%

Kết luận:phương án III.5 đạt điều kiện kĩ thuật

TẾ

3.1: Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế

Khi tính toán, thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.Mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kỹ thuật thường mâu thuẫn nhau, một lưới điện có chỉ tiêu kỹ thuật tốt, vốn đ ầu tư và chi phí vận hành cao Ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp.Vì vậy việc đánh giá tính toán chỉ tiêu kinh tế ,kỹ thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế

Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:

V: vốn đầu tư xây dựng đường dây;

V = x.V0i.li

Trong đó :

V0i: chi phí cho 1 km đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi (đ/km)

li: chiều dài đường dây ,(km);

Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép x=1,6

∆A: tổn thất điện năng , (kWh)

∆A = Σ∆Pi max×τ

∆Pi max: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại, kW

i dm

i i dm

i i

U

S R U

Q P

2

2 max 2 max 2

∆

∆P: tổn thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW)

τ: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải được tính bằng công thức:

τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) Trong đó nếu như đường dây có nhiều phụ tải, nhưng thời gian sử dụng công suất của phụ tải có giá trị khác nhau, khi đó thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất trung bình

Tmaxtb được xác định theo công thức sau:

1 maxtb

c :giá điện năng tổn thất 1000(đ/kWh);

Dự kiến các phương án dùng đường dây trên không (2 mạch đối với phụ tải loại I và 1mạch đối với phụ tải loại III) được đặt trên cùng cột bê tông cốt thép

Bảng tổng hợp giá đầu tư cho đường dây trên không điện áp 110kV đối với cột bêtông cốt thép như sau:

Thông suất vốn đầu tư đường dây cao áp:

(theo bảng 29.pl.giáo trình Cung Cấp Điện)

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 AC-300

Ta có bảng kết quả tính vốn đầu tư xây dựng trạm điện như sau:

Đường dây Loại dây N L (km)

Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm điện V = 136.24×109đ

Tổng tồn thất công suất trong mạng điện là

Z = (atc + avh) × V + ∆A× c

= ( 0,125 + 0,04) × 136.29× 109+ 4920.14 × 103 ×1000

= 27.40 × 109 đVậy ta có bảng tổng kết sau:

Đường

dây loạidây n L(km) (đ/km) Vi ×10

9(đ) (MW)∆P (h)Τ MVA.h∆A Zx10

9(đ)

∆P(MW)

Τ(h)

∆AMVA.h

Zx109(đ)ND-1 AC150 2 44.72 1423 101.82 2.52 4545.45 13535.20 37.44

26.24

ND-4 AC95 2 44.72 1111 79.49 0,96 2886.2

1Phương án II.2

3.3: Chọn phương án tối ưu

Từ các kết quả tính toán về chỉ tiêu kĩ thuật và chỉ tiêu về kinh tế trên ta có các bảng sau:

dựa vào chi phí tính toán hằng năm ta loại được phương án 2 còn phương án 1 và3.

Do 100<5%

Như vậy xét về chỉ tiêu kinh tế phương án 1 và 3 là tương đương nhau Nên ta chọn theo chỉ tiêu kỹ thuật Dựa vào bảng trên thì phương án I.1 là khả thi nhất, nên ta chọn phương án I.1 là phương án tối ưu

Do vậy phương án II.1 là khả thi nhất

Phương án Tổn thất điện áp Tổn thất công

suất

∆P(MW)

Chi phí tính toán

Z (x10 9 VNd)

Z1<Z3<Z4<Z2<Z5

Mà 100=13.46>5%

Do vậy phương án III.1 là khả thi nhất.HÌNH TIA

CHƯƠNG 4:

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI

DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

4.1: Chọn số lượng và công suất máy biến áp

Chọn máy biến áp là công việc rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến việc cung cấp điện ,giá thành mạng điện.Để chọn đựoc máy biến áp ta phải căn cứ vào cấp điện

áp và công suất hộ tiêu thụ

Phải đảm bảo liên lạc giữa nhà máy điện với hệ thống và việc cung cấp đầy đủ công suất cho các phụ tải theo phương thức vận hành.Công suất máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện đầy đủ trong trường hợp làm việc bình thường (tương ứng lúc phụ tải cực đại).Khi có một máy biến áp bất kỳ ngừng làm việc ,các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải đảm bảo cung cấp đầy đủcông suất cần thiết

Phụ tải loại I gồm phụ tải 1, 2,4, 5, 6, 7:Yêu cầu cung cấp điện liên tục,chất lượng điện năng đảm bảo nên các trạm biến áp của các phụ tải ta sử dụng hai MBA 3 pha hai dây quấn làm việc song song.Khi một MBA có sự cố thì MBA còn lại vẫn có khả năng cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải lúc cực đại

Phụ tải loại III gồm phụ tải 3:Mức độ yêu cầu cung cấp điện không cao nên để đảm bảo về mặt kinh tế ta chỉ cần sử dụng một MBA 3 pha hai dây quấn

Ta sử dụng MBA ba pha hai cuộn dây để giảm chi phí lắp đặt, chuyên chở vận hành.Tất cả các MBA được chọn đều được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt MBA.Tại Việt Nam nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy là 250C ,nhiệt độ môi trường lớn nhất là 420C.Các MBA được chọn ở dưới đây coi như đã được hiệu chỉnh theonhiệt độ môi trường ở Việt Nam

4.1.2 Chọn máy biến áp tại các trạm giảm áp:

Với phụ tải loại I sử dụng hai MBA làm việc song song.Trong đó công suất mỗi máyphải đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải lúc MBA kia bị sự cố

Công suất máy biến áp được chọn theo công thức sau:

Trong đó:

kqt:hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố

kqt=1,4: Phụ tải loại I ; kqt=1 : Phụ tải loại III

Pi ,Qi: Công suất tác dụng ,phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại

Sđm B :Công suất MBA được chọn

Áp dụng công thức trên tính toán cụ thể cho từng phụ tải và tra bảng 16: Máy biến áp haicuộn dây ba pha 110kV_ Sách lưới 1 của TS Nguyễn Văn Đạm

Thông số kỹ thuật và tính toán của máy biến áp:

Uđm (kV) UN

(%)

∆PNKw

∆P0kW

I0(%)

R(Ω)

X(Ω)

∆QkVArCao Hạ

TPDH-25000/110 115 22 10,5 120 29 0,8 2,54 55,9 200

TPDH-32000/110 115 22 10,5 145 35 0,75 1,87 43,5 240TPDH-40000/110 115 22 10,5 175 42 0,7 1,44 34,8 280TDH-63000/110 115 22 10.5 260 59 0.65 0.87 22 410

4.2: Chọn sơ đồ nối điện chính cho các trạm biến áp

Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là:

- Đảm bảo cung cấp điện an toàn , tin cậy

- Linh hoạt trong vận hành

- Sơ đồ đơn giản, tiết kiệm thiết bị

Chọn theo chiều dài đường dây:

- Các phụ tải có chiều dài trên 70 km thì xác suất xảy ra sự cố trên đường dây lớn,

số lần sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ nhiều nên phải đóng cắt mạch đường dây nhiều vì vậy nên sử dụng máy cắt đặt về phía đường dây gọi là sơ đồ cầu trong Khi xảy ra sự cố trên đường dây nào thì chỉ đường dây đó mất điện, các máy biến áp vẫn làm việc bình thường

- Các phụ tải có chiều dài ngắn hơn 70 km thì ta sử dụng sơ đồ cầu ngoài theo quyước như sau: một mạch đường dây hay thiết bị đều phải đặt máy cắt, để giảm chi phí máycắt thì người ta sử dụng máy cắt cầu ngoài

• Chọn theo công suất máy biến áp, tính công suất giới hạn để thay đổi haisang một máy biến áp làm việc

n

0 dmB n

0 dmB

gh

P

P2SP

Pn)1n(SS

Hình 5.1: Sơ đồ cầu trong (a) và sơ đồ cầu ngoài (b)

?????????????????????????????

Đối với phụ tải loại III ta dùng sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp

Hình 5.2: Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp

Phụ tải 3 là phụ tải loại III nên ta dùng sơ đồ bộ đường dây-máy biến áp

Vì các phụ tải loại I nối với nguồn đều có l < 70 km nên ta chọn toàn bộ sơ

đồ cầu theo Sgh.ta có bảng chọn sơ đồ cầu

Bảng 5.3: Sơ đồ cầu của phụ tải

Phụ tải S imin ,

MVA

S đmB , MVA ∆P n , kW ∆P 0 , kW S gh , MVA Chọn

1 16.24 25 120 29 17.38 Sơ đồ cầu ngoài

4 22.73 32 145 35 22.23 Sơ đồ cầu ngoài

5 25.98 40 175 42 27.71 Sơ đồ cầu ngoài

7 32.47 63 260 59 42.44 Sơ đồ cầu ngoài

CHƯƠNG VI :TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG

CÁC CHẾ ĐỘ

Trong phần này ta phải xác định chính xác các trạng thái vận hành điển hình của mạng điện cụ thể là phải xác định chính xác tình trạng phân bố công suất trên các đoạn đường dây của mạng điện trong ba trạng thái :phụ tải cực đại,phụ tải cực tiểu và chế độ sự cố,Ta phải vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện và trên đó ta lần lượt tính từ phụ tải ngược lên đầu nguồn điện

Trong quá trình tính toán ta có thể lấy điện áp phụ tải bằng điện áp định mức của của mạng điện, còn điện áp đầu nguồn để phù hợp với các chế độ vận hành của mạng điện ta lấy:

Khi phụ tải ở chế độ cực đại và sự cố : UA = 1,1Uđm = 121 kV

Khi phụ tải cực tiểu : UA = 1,05Uđm = 115,5 kV

Khi tính toán phân bố dòng công suất trên các lộ đường dây trong mạng điện ta thường lấy điện áp nút là là Uđm = 110 KV.Sau khi tính dòng công suất trên các lộ đường dây ta tính toán chính xác điện áp tại các nút phụ tải.Để tính toán điện áp tại các nút phụ tải ta lấy một nút làm cơ sở Trong đồ án thiết kế mạng điện nối với trạm

có công suất vô cùng lớn nên ta chọn trạm làm nút cơ sở để tính các nút còn lại

1 Chế độ phụ tải cực đại

Trong chế độ phụ tải cực đại, điện áp trên thanh cái của nhà máy điện bằng 110% điện áp danh định => UN = 110% * Uđm = 110% * 110 = 121 kV

44,72km

TDH 16000/110

S1=20+9,68j ND

Thông số máy biến áp:

Máy biến áp Thông số kỹ thuật Thông số tính toán

Uđm (kV) UN ∆PN ∆P0 I0 R X ∆Q

(%) kW kW (%) (Ω) (Ω) kVArCao Hạ

TDH 25000/110 115 22 10,5 120 29 0.8 2.54 55

9200

Thông số đường dây:

Đường dây Loại dây N b o (S/km) R 0 (Ω/km) X 0 (Ω/km) L (km) R (Ω) X (Ω)

+ 2 máy biến áp thì m=2

+ 1 máy biến áp thì m=1