Đồ án thiết kế mạng điện khu vực

I.1/ PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI: Hệ thống điện là một tập hợp bao gồm máy phát điện, đường dây, trạm biến áp, hộ tiêu thụ điện và các thiết bị khác như: thiết b

Trang 1

CHƯƠNG I

CÂNBẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNGĐIỆN XÁCĐỊNH SƠ

BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CẦN BÙ THEO ĐIỀU KIỆN

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG.

I.1/ PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI:

Hệ thống điện là một tập hợp bao gồm máy phát điện, đường dây, trạm biến áp,

hộ tiêu thụ điện và các thiết bị khác như: thiết bị điều khiển, rơle bảo vệ, thiết bịđóng cắt,… chúng tạo thành một hệ thống thống nhất và có sự phối hợp chặt chẽ vớinhau Có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, tiêu thụ điện năng và đảm bảo an toàn chothiết bị và con người

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm củanguồn cung cấp và các phụ tải Trên cơ sở đó, xác định công suất phát của nguồncung cấp và dự kiến các sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuậtcao nhất

Khi thiết kế hệ thống điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống

2 Chế độ vận hành của hệ thống phải linh hoạt, đạt hiệu quả kinh tế cao

3 Hệ thống điện phải có độ tin cậy cung cấp điện cao và an toàn

Sau đây tiến hành phân tích nguồn và các phụ tải, từ đó định ra phương thức vậnhành cho nhà máy điện A

I.1.1/ Nhà máy điện A:

Hệ thống điện A có công suất vô cùng lớn,điện áp trên thanh góp cao áp của trạmbiến áp tăng áp khi phụ tải cực đại là 1,1Uđm, khi phụ tải cực tiểu là 1,05Uđm, khi sự

cố là 1,1Uđm

Ứng với hệ số cosφtb của thanh góp là 0,85

Nguồn điện được giả thiết cung cấp đủ công suất tác dụng theo yêu cầu của phụ tải với hệ số công suất được quy định Đều này cho thấy nguồn có thể không cung cấp

đủ yêu cầu về công suất phản kháng và việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng

có thể được thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất phản kháng tại các phụ tải mà không cần phải tải đi từ nguồn

I.1.2/ Các phụ tải:

Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết vấn đề tổng hợp kinh tế kĩ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện Xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệthống điện nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạngđiện như máy phát, đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Trang 2

Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện phụ tải được chia ra gồm 3 loại hộ

Hộ loại 1: Gồm các phụ tải quan trọng, việc ngừng cung cấp điện cho phụ tải

này có thể gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng, vì phải cung cấp điện liên tục nên các đường dây phải bố trí sao cho đảm bảo cung cấp điện ngay cả khi có sự cố trong mạng điện

Hộ loại 2: loại này cũng quan trọng nhưng mất điện chỉ ảnh hưởng đến số

lượng sản phẩm nên có thể cân nhắc lại

Hộ loại 3: bao gồm phụ tải không quan trọng, mất điện không gây ra hậu quả

nghiêm trọng trường hợp này ta không cần xét đến phương án dự trữ đảm bảo cung cấp điện

Bảng I.1:Bảng số liệu phụ tải :

Trong hệ thống thiết kế có 5 phụ tải Trong đó có:

+ 4 phụ tải thuộc hộ loại I có hệ số cosφ1 =cosφ5 =0,85 và cosφ2 =cosφ4= 0,85với tổng công suất tác dụng cực đại là: ∑Pmax = 121 (MW)

+ 1 phụ tải thuộc hộ loại III và có hệ số cos3 = 0,85 với công suất tác dụng cực đạilà: ∑Pmax = 26 (MW)

+ Hộ loại I gồm các phụ tải:1,2,4,5- Hộ loại III gồm phụ tải :3

I.1.2.1/ Hộ tiêu thụ 1:

Yêu cầu cung cấp điện thuộc hộ loại I:

Theo đề ta có: cos1 = 0,85tg1 = 0,62

P1max = 29 (MW)=>P1min = P1max.50% = 14,5(MW)

Q1max = P1max.tg1 = 29 0,62 = 17,98(MVAr)

Q1min = 50% Q1max = 0,5 17,98 = 8,99(MVAr)

S1max = √P1max2 +Q1 max2 = √ 292+17,982 =34,12(MVA)

S1min = 50% S1max = 0,5.34,12 = 17,06(MVA)

Trang 3

I.1.2.2/ Hộ tiêu thụ 2:

Theo đề ta có: cos2 = 0,8 tg=0,75

P2max = 34 (MW) =>P2min = P2max.50% = 17(MW)

Q2max = P2max tg2 = 34.0,75 = 25,5(MVAr)

Q2min = 50% Q2max = 0,5 25,5 = 12,75(MVAr)

S2max = √Pmax 22 +Qmax 22 = √ 342+ 25,52 =42,5(MVA)

S2min = 50% S2max = 0,5.42,5 = 21,25(MVA)

I.1.2.3/ Hộ tiêu thụ 3:

Yêu cầu cung cấp điện thuộc hộ loại III:

Theo đề ta có:cos3 = 0,85 tg3 = 0,62

P3max = 26 (MW) =>P3min = P3max.50% =13(MW)

Q3max = P3max tg3= 26 0,62 = 16,12(MVAr)

Q3min = 50% Q3max = 0,5 16,12 = 8,06(MVAr)

S3max = √P3max2 +Q3 max2 = = 30,59(MVA)

S3min = 50% S3max = 0,5 30,59= 15,29(MVA)

I.1.2.4/ Hộ tiêu thụ 4:

Theo đề ta có: cos4= 0,8 tg4 = 0,75

P4max = 30 (MW) => P4min = P4max.50% = 30 50% = 15 (MW)

Q4max = P4max.tg4= 30 0,75 = 22,5(MVAr)

Q4min = 50% Qmax4 = 0,5 22,5= 11,25(MVAr)

S4max = √Pmax 42 +Qmax 42 = √ 302+22,52 = 37,5(MVA)

S4min = 50% S4max = 0,5 37,5= 18,75(MVA)

I.1.2.5/ Hộ tiêu thụ 5:

Theo đề ta có: cos5= 0,85 tg5 = 0,62

P5max = 28 (MW) =>P5min = P5max.50% =28 50% = 14(MW)

Q5max = P5max tg5 = 28 0,62 = 17,36 (MVAr)

Q5min = 50% Q5max = 0,5.17,36= 8,68(MVAr)

S5max = √Pmax 52 +Qmax 52

= √ 282+17,362 = 32,94(MVA)

S5min = 50% S5max = 0,5 32,94= 16,47(MVA)

Trang 4

Bảng I.2: Thông số các phụ tải.

S

.

min = Pmin +

jQmin(MVA)

Smin(MVA)

I.2/ Cân bằng công suất trong hệ thống điện:

Cân bằng công suất sơ bộ trong hệ thống nhằm mục đích xem xét khả năng cung cấpcủa các nguồn cho các phụ tải thông qua mạng điện.Trong phần này ta xét sơ bộ cân bằng công suất lúc phụ tải cực đại trước khi đề ra phương án nối dây của mạng điện.Tính toán sơ lược công suất

I.2.1/ Cân bằng công suất tác dụng:

Đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ cácnguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số liệu nhận thấyđược.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng.Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cầnphải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suấttrong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suấtphát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhấtđịnh của công suất tác dụng trong hệ thống.Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đềquan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống

Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đốivới hệ thống điện thiết kế có dạng:

Trang 5

∑Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 29 + 34 + 26 + 30 + 28 = 147(MW)

∑ΔPPmđ : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp của mạngđiện Tổn thất này phụ thuộc vào số máy biến áp và chiều dài đường dây của mạngđiện.Khi thiết kế sơ bộ ta xem ∑ΔPPmđ là không đổi và lấy bằng 5% của tổng côngsuất tác dụng cực đại của các phụ tải

Tức là nhà máy đảm bảo đáp ứng đủ công suất tác dụng cho hệ thống

I.2.2/ Cân bằng công suất phản kháng:

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữađiện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏikhông chỉ đối với công suất tác dụng, mà cả đối với công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằngcông suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suấtphản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽtăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm Vì vậy

để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện vàtrong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:

Trang 6

∑ΔPQL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây của mạng điện.

∑QC : tổng công suất phản kháng do dung dẫn đường dây sinh ra

Tính sơ bộ nên có thể xem: ∑ΔPQL = ∑QC

Qtd : Là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện, vì ở đây ta chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện do vậy ta có thể xem như Qtd = 0 ∑Qdt : tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống điện A Ta có thể lấy bằng công suất phản kháng của một tổ máy lớn nhất

Bù công suất phản kháng cho hộ 4

Giả sử ta bù cho hộ 4 đến cosφ = 0,95 =>tgφ =0,3287

Trang 7

Bảng I.3: Số liệu trước và sau khi bù sơ bộ.

’ S. ’

max(MVA)

Trang 8

về mặt kỹ thuật dựa trên các mặt sau:

+ Đảm bảo tính an toàn cung cấp điện theo đúng yêu cầu của hộ tiêu thụ điện + Đảm bảo tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường cũng như lúc sự cố nằmtrong giới hạn cho phép

+ Đảm bảo phát nóng cho phép của dây dẫn, đảm bảo độ bền cơ học của dâydẫn

Mục đích yêu cầu của việc thiết kế là tìm ra các phương án thoả mãn các điều kiệntrên Vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ nối dây của mạng điệntrong đó có những công việc đồng thời như:

II.1/ Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện:

Việc khảo sát và vạch tuyến đường dây là công việc đầu tiên của công tác thiết

kế nó ảnh hưởng đến việc thi công, quản lý vận hành và các chỉ tiêu kinh tế củamạng điện Trong phạm vi đồ án này, việc dự kiến các phương án nối dây của mạngđiện ta chưa quan tâm đến địa hình, địa chất và qui hoạch tổng thể của nền kinh tếquốc dân Mà vấn đề quan trọng ở đây là các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của cácphương án

Khi dự kiến các phương án nối dây của mạng điện ta dựa vào tính chất quantrọng của các hộ tiêu thụ( loại I, loại III); khoảng cách từ nguồn đến phụ tải; phụ tảiđến phụ tải và phương thức vận hành cùng công suất nhà máy

Sau khi vạch ra được phương án đi dây, để tiến hành so sánh về mặt kỹ thuật của cácphương án ta cần tính toán các phương án sau :

- Lựa chon điện áp định mức của mạng

- Dựa vào các tiêu chuẩn sau để tiến hành phân tích và lựa chọn :

+ Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ

+ Đảm bảo đều kiện phát nóng của dây dẫn : Isc< Icp

+ Tổn thất điện áp lớn nhất lúc làm việc bình thường và lúc sự cốxảy ra phải nằm trong giới hạn cho phép : Usc< Ucp

Trang 9

65,06km 63,24km

26+j16,12 34+j19,38

II.1.2/ Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện:

Vì số lượng các phương án nối dây không nhiều nên ta tiến hành so sánh các phương

án về mặt kỹ thuật để chọn phương án tối ưu

+ Gồm có 3 phương án nối dây như sau:

1 A

4

Trang 10

101,98km 50km

56,56km 63,24km

rất quan trọng đối với mạng điện Bởi vì nó ảnh hưởng rất nhiều đến các chỉtiêu kinh tế của mạng điện

Trang 11

- Để chọn cấp điện áp tải điện, ta dựa vào công thức tương đối chính xác trong

phạm vi P ¿ 60 (MW) và l ¿ 220 (Km)( công thức Still)

U = 4,34 √ l+16 P (KV) ( trang 57 sách thiết kế các mạng và hệ thống điện)Với:l:chiều dài của đường dây truyền tải ( Km)

P: công suất tác dụng truyền tải ( MW)

II.2.1.2/ 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) Với đường dây trên không 110(KV) khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha là 5m ( Dtb = 5m)

Tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện:

Fkt =

Imax

J kt

Trong đó:

Imax : dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại (A)

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

Dựa vào thời gian sử dụng công suất cực đại Imax = 4600h và loại dây AC

Tra bảng 2.4 (trang 64, sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện), ta được :

n : số mạch đường dây ( đường dây đơn n = 1, đường dây kép n = 2)

Udm : điện áp định mức của mạng điện (KV)

Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại (MVA)

Đối với mạng điện 110 (KV) phải chọn tiết diện dây dẫn từ AC – 70 trở lên và mạng

220 (KV) phải chọn dây AC – 240 trở lên để giảm tổn thất vầng quang

Kiểm tra phát nóng dây dẫn lúc sự cố nặng nề nhất theo điều kiện sau:

Iscmax ¿ k Icp

Trong đó:

Iscmax : dòng điện lớn nhất lúc sự cố

Icp : dòng điện cho phép lâu dài chạy qua dây dẫn

k : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ nếu lấy nhiệt độ thực tế môi trường t mt

o

= 35oC và nhiệt độ tính toán môi trường là t tt

o

=25oC, tra bảng 43 (trang 294,sách thiết kế các mạng và hệ thống điện, ta được k = 0,88

Trang 12

65,06 km 63,24km

101,98km

II.2.1.3/ Tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và sự cố:

Tổn thất điện áp được tính theo công thức:

ΔUU %= P i R i+Qi X i

U2dm 100

Trong đó:

Pi , Qi : công suất tác dụng, công suất phản kháng chạy trên đường dây thứ i

Ri , Xi : điện trở, điện kháng của đường dây thứ i

- Lúc làm việc bình thường: tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải xa nhất lúc

phụ tải cực đại

Điều kiện: ΔPUmaxbt % = (10 – 15)%

Đối với hộ dùng MBA điều áp dưới tải thì: ΔPUmaxbt % = (15 – 20)%

- Lúc sự cố nặng nề nhất:

Điều kiện: ΔPUmaxsc % = (10 – 20)%

Đối với hộ dùng MBA điều áp dưới tải thì: ΔPUmaxsc % = (20 – 25)%

I.2.2/ Tính toán kỹ thuật cho từng phương án nối dây:

Trang 13

Từ kết quả nhận được ta chọn điện áp định mức của mạng điện là: Udm = 110 (KV).

II.2.2.1.2/ Chọn tiết diện dây dẫn:

Trang 14

* Tính toán thông số kỹ thuật của các đoạn đường dây:

+ Nhánh A1: dây AC – 150, có Icp = 445 (A), ro = 0,21 (

Điện kháng của đường dây: XA1 = 0,416.63,242 = 13,15( Ω )

Điện dẫn phản kháng của đường dây:

1Ω

Trang 15

Điện trở tác dụng của đường dây: RA2 = 0,33.63,242 = 10,43( Ω )

Điện kháng của đường dây: XA2 = 0,429 63,242 =13,56( Ω )

Điện dẫn phản kháng của đường dây: B2A 2 =

Điện kháng của đường dây: X13 = 0,416.65,06 = 27 ( Ω )

Điện kháng của đường dây: XA5 = 0,44.502 = 11( Ω )

II.2.2.1.3/ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi bị sự cố đường dây

+ Khi đứt một dây lộ kép A1: I sc A 2% = 2.IA2max = 2.89,5= 179(A)

Vậy I sc A 2% < k.Icp = 0,88 330 = 290,4(A)

+ Khi đứt một dây lộ kép A2: I sc A 3= 2.IA3max = 2.102,61= 205,22(A)

Trang 16

87,14km

63,24km

56,56km 29+j17,98

26+j16,12 34+j19,38

63,24km

Vậy I sc A 2% < k.Icp = 0,88 330 = 290 (A)

+ Khi đứt một dây lộ kép A4: I sc A 4% = 2.IA4max = 2.82,88= 165,76(A)

Vậy I sc A 5% < k.Icp = 0,88 265 = 233,2 (A)

+ Khi đứt một dây lộ kép A5: I sc A 5% = 2.IA5max = 2.86,34= 172,68(A)

Vậy I sc A 3% < k.Icp = 0,88 265 = 233,2 (A)

Qua tính toán trên ta nhận thấy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóngkhi bị sự cố

II.2.2.1.4/ Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

* Khi làm việc bình thường:

Sự cố đứt một lộ của đường dây kép thì lúc này: ΔUU sc=2 ΔUUbt

+ Khi đứt một dây lộ kép A1: ∆ U A 2 sc% = 2.6,7% = 13,4%

+ Khi đứt một dây lộ kép A2∆ U34sc% = 2 5,1% = 10,2%

Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy rằng tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vậnhành bình thường: ∆ U max bt %=7,64% < (15-20)%

4

Trang 17

Tính phân bố công suất trên các nhánh:

Từ kết quả nhận được ta chọn điện áp định mức của mạng điện là: Udm = 110 (KV)

+ Nhánh 14:

Theo bảng I.2, ta có S14 = 31,57(MVA)

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

I14 = 31,57.103

2√3 110 = 82,85 (A)

Tiết diện dây dẫn: F14 = 82,851,1 = 75,31 (mm2)

Ta chọn dây AC – 70

+ Nhánh A1: Theo bảng I.2, ta có SA1 = 65,24 (MVA)

Trang 18

+ Nhánh A5: Theo bảng I.2, ta có SA5 = 32,94 (MVA)

Điện kháng của đường dây: X14 = 0,44 56,562 =12,44( Ω )

Trang 19

Điện kháng của đường dây: XA1 = 0,416 63,242 = 13,15( Ω )

Điện dẫn phản kháng của đường dây: B2A 1 =

Điện kháng của đường dây: XA3 = 0,416.87,14 = 36,25 ( Ω )

Điện dẫn phản kháng của đường dây: B223=

Trang 20

bo = 2,58.10-6 (

1

Ωkm )Điện trở tác dụng của đường dây: RA5 = 0,46.502 = 11,5 ( Ω )

R( Ω)

II.2.2.1.3/ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi bị sự cố đường dây:

+ Khi đứt một dây lộ kép 14: I14sc% = 2.I14max = 2 82,85 = 165,7 (A)

Trang 21

101,98km 50km

56,56km 63,24km

85,28km 29+j17,98

26+j16,12 34+j19,38

+ Khi đứt một dây lộ kép A1: ∆ U A 1 sc% = 2 6,43% = 12,86%

+ Khi đứt một dây lộ kép A14: ∆ U A 14 sc % = 2.10,66% = 21,32%

Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy rằng tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vậnhành bình thường: ∆ U max bt %= 16,3% < (15-20)%

Tổn thất điện áp cực đại lúc sự cố: ∆ U max sc % = 21,32% < (20-25)%

II.2.2.3/ Phương án III:

1 A

4

Trang 22

Tính phân bố công suất trên các nhánh:

Trang 23

Trang 24

Tiết diện dây dẫn: FA4 = 161,91,1 =147,2 (mm2)

* Tính toán thông số kỹ thuật của các đoạn đường dây:

+ Nhánh A1: dây AC – 185, có Icp = 510 (A), ro = 0,17 (

Điện kháng của đường dây: XA1 = 0,409 63,24=25,86( Ω )

Điện dẫn phản kháng của đường dây:B2A 2 =

Điện kháng của đường dây: X12 = 0,44.56,56 = 24,88( Ω )

Điện dẫn phản kháng của đường dây: B212 =

1

2 2,58.10-6.56,56=7,29.10−5(

1

Ω )

Trang 25

Điện kháng của đường dây: X34 = 0,416 85,28 = 24,24( Ω )

Trang 26

12 1,7+j0,52 AC– 70 265 56,56 26 24,88 0,729

II.2.2.3.3/ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi bị sự cố đường dây:

+ Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 12 sẽ có giá trị lớn nhất khiđường dây A1 ngừng hoạt động:

I12sc = √1,72+0,522

√3 110 103 = 9,33(A)

Vậy Iscmax< k.Icp = 0,88.265 = 233,2 (A)

+ Dòng điện chạy trên đoạn A2:

I sc A 2 = √442+6,662

√3.110 103 = 233,5(A)

Vậy Iscmax< k.Icp = 0,88.510 = 448,8 (A)

+ Dòng điện chạy trên đoạn A2 cũng có giá trị bằng dòng điện chạy trên đoạn A1:

I sc A 4 = 233,5(A)

Vậy Iscmax< k.Icp = 0,88.510= 448,8 (A)

Qua tính toán trên, ta nhận thấy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóngkhi bị sự cố

+ Khi đứt một dây lộ kép A4: ∆ U A 4 sc % = 2.9,5% = 19%

+ Khi đứt một dây lộ kép A5: ∆ U A 5 sc % = 2.4,24% = 8,48

+ Khi ngừng đoạn A1:

-Tổn thất điện áp trên đoạn A2 bằng:

Trang 27

+ Khi ngừng đoạn A2:

tổn thất điện áp trên đoạn A2 bằng:

Trang 28

Nhận xét:

+ Cả 3 phương án đều thoải mãn yêu cầu kĩ thuật

+ Trong đó phương án I và phương án III là 2 phương án hợp lí hơn phương án IIthông qua tổn thất điện áp lúc bình thường vàlúc sự cố

Trang 29

CHƯƠNG III

SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN THOẢ MÃN YÊU CẦU KỸ THUẬT LẬP BẢNG THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT PHÂN TÍCH VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TỐI ƯU.

Các chỉ tiêu kinh tế-kĩ thuật mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó vì vậy

sơ đồ mạng điện được chọn sao cho chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng yêu cầu, thuận tiện và an toàn cho vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận phụ tải mới

Mạng điện khi thiết kế cần phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cơ bản, có rất nhiều phương án đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra, phương án được lựa chọn là phương án

có chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật tốt nhất

Khi đánh giá các phương án thường dựa trên vốn đầu tư cơ bản (K), phí tổn vậnhành hàng năm (Y), hay chi phí tính toán hằng năm (Z), trong đó phương án tối ưu

Với đường dây đơn: K = ∑koi.li

Với đường dây kép: K = 1,6.∑koi.li

+ Ko: giá thành 1km đường dây (đ/km) Tra bảng 8.39, trang 256 sách Thiết kế cácmạng và hệ thống điện

+ li: chiều dài đường dây thứ i (km)

+ avh: hệ số khấu hao, bảo quản, tu sửa thường kỳ mạng điện Mạng ta thiết kế dùngcột thép nên lấy avh = 4% = 0,04

+ atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, lấy Ttc = 8 năm

a tc= 1

T tc=

1

8=0 ,125

+ c : giá thành 1KWh điện năng tổn thất, c = 650 (đ/KWh)

+ ΔUA : tổn thất điện năng hàng năm. ΔUA=∑ΔUPimax τ=(

P i max2 +Q imax2

U2 ) Ri τ

∑ΔUPimax : tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.

Với τ ; là thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Ta có thể tìm τ cho toàn mạng điện theo Tmax

Tmax = 4500h, Tra theo bảng 3.2 trang 85 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện, tađược τ = 3000h

Trang 30

Pimax, Qimax: công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây trongchế độ phụ tải cực đại.

Ri : điện trở tác dụng của đường dây thứ i

Udm: điện áp định mức của mạng điện

+ Tính khối lượng dây dẫn các loại: M = mo.l (kg)

Trong đó:

l : chiều dài tuyến đường dây (km)

mo: khối lượng cho 1km dây dẫn

Trang 32

M = 3((275.56,56 + 617.63,24 + 617.63,24 + 275.50).2 + 617.87,14)

= 804449,1(kg)

III.3/ Phương án III:

III.3.1/ Vồn đầu tư của mạng điện:

Trang 33

BảngIII.2: So sánh chỉ tiêu các phương án.

Nhậnxét: Ta thấyrằng trong 3phương án thì phương án I là phương án đảm bảo chỉ tiêu kinh tế-kĩ thuật toàn diệnnhất ,vậy ta chọn phương án I là phương án thiết kế cho mạng điện

Trang 34

CHƯƠNG IV

XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM BIẾN ÁP CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY HỢP LÝ CỦA CÁC TRẠM BIẾN

ÁP VẼ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ.

IV.CHỌN SƠĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT:

Yêu cầu của sơ đồ nối điện trong mạng điện và hệ thống điện là đảm bảo độ tincậy cung cấp điện, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt và an toàn cho người

IV.1/ Chọn sơ đồ nối điện cho trạm biến áp tăng:

Là hệ thống thanh góp cao áp của nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải có

cos ϕtb = 0,8.

Do mạng điện ta thiết kế là từ thanh góp cao áp của nhà máy cung cấp điện cho phụtải nên xem như thanh góp truyền tất cả các công suất vào mạng điện cao áp do đó tachọn sơ đồ nối các máy biến áp theo sơ đồ khối máy phát điện-máy biến áp

Để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho phụ tải ta dùng 2 hệ thống thanh góp cóthanh góp vòng

IV.2/ Chọn sơ đồ nối điện cho các trạm biến áp hạ:

IV.2.1/ Đối với các phụ tải1,2,4,5:

Là các hộ phụ tải loại I, yêu cầu phải được cung cấp điện áp liên tục đồng thời

là các trạm biến áp cụt, do đó ta chọn sơ đồ cầu ngoài, vì khi phụ tải cực tiểu chophép thao tác vận hành dễ dàng để chỉ vận hành 1 máy biến áp nhằm giảm tổn thấtđiện năng cho trạm

* Ta xác định sơ đồ nối điện của các trạm theo nguyên tắc sau:

- Phía cao áp: dùng máy cắt và dao cách ly.

- Phía hạ áp: dùng máy cắt hợp bộ.

Ta có sơ đồ nối dây như sau:

Phụ tải 1,2,4,5

Trang 35

Hộ 3

IV.2.2/ Đối với phụ tải 3:

- là phụ tải loại III , không cần phải cung cấp điện liên tục

- sử dụng các trạm biến áp cụt.

- Phía cao áp : dùng máy cắt và dao cách ly

- Phía hạ áp : dùng máy cắt hợp bộ

Tacó sơ đồ nối dây như sau:

IV.3/ Chọn máy biến áp cho trạm biến áp hạ:

Máy biến áp là một phần tử quan trọng nhất của hệ thống điện Nó dùng để biếnđổi năng lượng điện từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Việc chọn công thức

và phương thức vận hành của trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế

- kỹ thuật của hệ thống điện

Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây quấn

Đối với hộ loại I, Chọn máy biến áp có điều áp dưới tải

Ở các hộ loại I, ta dùng 2 máy biến áp vận hành song song để đảm bảo cung cấpđiện liên tục, khi có sự cố 1 máy biến áp, máy biến áp còn lại cho phép quá tải 40%trong 5 ngày đêm mỗi ngày đêm không quá 6 giờ Vậy công suất của mỗi máy biến

áp được chọn theo điều kiện:

Tra bảng 18, trang 276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện

Chọn 1 máy biến áp loại TD – 32000/110

IV.3.2/ Chọn máy biến áp cho phụ tải 2(Hộ loại I):

S dmB 2≥√342+19 ,382

1,4 =27 ,95 (MVA )

Trang 36

Chọn 2 máy biến áp, loại TDH – 25000/110

IV.3.3/ Chọn máy biến áp cho phụ tải 3(Hộ loại III):

S dmB 3≥√262+16 ,122=30,59( MVA )

Chọn 2 máy biến áp điều áp dưới tải, loại TDH – 32000/110

IV.3.4/ Chọn máy biến áp cho phụ tải 4(Hộ loại I):

S dmB 4≥√302+9,8612

1,4 =22 ,5( MVA )

Chọn 2 máy biến áp điều áp dưới tải, loại TDH – 25000/110

IV.3.5/ Chọn máy biến áp cho phụ tải 5(Hộ loại I)

S dmB 2≥√282+17,362

1,4 =23,53( MVA )Chọn 2 máy biến áp điều áp dưới tải, loại TDH –25000/110

Bảng IV.1: Thông số của máy biến áp

ΔPPo

(Ω))

XB(Ω)) ∆Q0

Trang 37

SƠĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CỦA MẠNGĐIỆN THIẾT KẾ

Trang 38

2AC-70 101,98Km

2AC-150 63,24Km

TBA1

2xTPDH

32000/110*

TBA3 1xTPDH 32000/110*

TBA4 2xTPDH 25000/110*

TBA5 2xTPDH 25000/110*

28+j17,36

30+j9,861 26+j16,12

Q b =5,988

1AC-150 65,06Km

PH? T?I 2

34+j19,38

TBA2 2xTPDH 25000/110*

2AC-95 63,24Km

Q b =12,64

PH? T?I 3

CHƯƠNG V

XÁC ĐỊNH LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BÙ KINH TẾ THEO

ĐIỀU KIỆN PHÍ TỔN TÍNH TOÁN HẰNG NĂM BÉ NHẤT.

Để giảm lượng công suất phản kháng truyền tải trên đường dây nhằm giảm tổnthất điện năng cho mạng điện, ta tiến hành bù công suất phản kháng tại các hộ tiêuthụ điện

Mục tiêu của bài toán là tìm công suất của thiết bị bù để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất khi thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật trong chế độ làm việc bình thường của mạng

và thiết bị sử dụng điện

Thích hợp và đơn giản ta dùng tụ bù Việc lắp đặt tụ bù cần một chi phí đầu tưxây lắp và tiêu hao điện năng nhất định Do đó cần phải tính toán sao cho việc lắpđặt tụ bù là kinh tế nhất

Tại phía hạ áp của hộ tiêu thụ điện, ta đặt công suất phản kháng cần bù Qb làm

ẩn số và lập biểu thức tính toán phí tổn mạng điện do đặt thiết bị bù Sau đó lấy đạohàm riêng của phí tổn tính toán theo từng công suất bù của mỗi trạm và cho đạo hàmriêng đó bằng không Giải các phương trình đạo hàm riêng ta có Qb cần tìm

Khi lập biểu thức của phí tổn tính toán, ta qui ước như sau:

- Không xét đến lượng công suất bù sơ bộ.

- Không xét đến tổn thất công suất sắt ΔPPFe của máy biến áp vì nó ảnh hưởng rất

ít đến trị số bù Qb cần tìm

- Không xét đến thành phần tổn thất ΔPP trong mạch do truyền tải P gây ra.

- Không xét đến ΔPQFe của máy biến áp và ΔPQCdo dung dẫn đường dây sinh ra.Ngoài điện trở đường dây phải xét đến điện trở RB của máy biến áp Chỉ cầnviết và giải phương trình cho từng nhánh độc lập của mạng điện

- Nếu Qb < 0 thì không cần bù

- Nếu giải phương trình có Qb = Q thì chỉ cần bù tới cos ϕ=0,95 , vì

bù tới cos ϕ=1 thì không kinh tế.

Z2 : Phí tổn do tổn thất điện năng trong mạng do lắp đặt thiết bị bù

Z3 : Phí tổn do tổn thất điện trong mạng sau khi bù

Trang 39

V.1.1/ Chi phí đặt thiết bị bù (Z 1 ):

Z1 = (avh + atc).k*

b.QbVới avh: hệ số vận hành thiết bị bù, lấy avh = 0,1

atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, lấy atc = 0,125

k*

b: vốn đầu tư của 1 đơn vị bù (đ/MVAr), k*

b = 170.103(đ/KVAr)

Qb: công suất bù tính bằng MVAr

V.1.2/ Chi phí do tổn thất điện năng trong thiết bị bù (Z 2 ):

Z2 = ΔPAb.Co = ΔPPb.T.Co = ΔPP*

b.T.Qb.CoVới ΔPP*

b: tổn thất công suất tác dụng trong 1 đơn vị bù (KW/KVAr) Đối với tụ điện tĩnh lấy ΔPP*

b = 0,005 T: thời gian tụ điện làm việc trong một năm Vì ta có điều chỉnh dunglượng bù theo sự biến đổi phụ tải nên lấy T = Tmax = 4500h

Co: giá thành 1MWh điện năng tổn thất, lấy Co = 650 (đ/KWh)

V.1.3/ Chi phí do tổn thất điện năng trong mạng điện khi bù (Z 3 ):

Z3=ΔUA C0=ΔUP τ C0=(Q−Q b)2

U2 R τ C0

Với Q: công suất phản kháng cực đại của hộ tiêu thụ lúc chưa có bù

U: điện áp định mức của đường dây (U = 110KV)

R: điện trở của đường dây và MBA qui về phía cao áp

Vậy phí tổn tính toán tổng của mạng điện sau khi đặt thiết bị bù là:

Trang 40

Z3=C ΔUP.τ

ΔPP: tổn thất công suất do tải công suất phản kháng trong toàn mạng

Qb: công suất phản kháng cần bù tại phụ tải Để tìm giá trị Qb kinh tế tại các hộtiêu thụ điện ta lấy đạo hàm riêng Z theo từng công suất Qb1, Qb2,… và cho từng đạohàm riêng bằng 0, ta được n phương trình và giải được n ẩn số là các giá trị của Qb1,

Qb2,…

Nếu giải được Qbi của từng hộ thứ i nào đó ≤ 0 nghĩa là về mặt kinh tế hộ thứ ikhông cần bù kinh tế Lúc đó, ta bỏ bớt một phương trình thứ i và thay Qbi = 0 vàocác phương trình còn lại để tiếp tục giải

Nếu giải ra được Qbi =Qi thì ta không nên bù đến giá trị này mà chỉ cần bù đếncosφ = 0,95 Vì cosφ = 1 thì điều kiện ổn định của hệ thống sẽ xấu đi mà lúc đó ΔPPkhông giảm mấy.Qbi = Qi – Pi.tgφ tgφ được tính từ cosφ = 0,95 Khi đó ta bỏ bớtphương trình

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	2,11 MB