đồ án tốt nghiệp lưới điện

Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương nói riêng và toàn quốc nói chung, đồng thời đảm bảo được các c

Trang 1

Phụ lục

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI 5

1.1 Mở đầu 5

1.2 Nguồn điện 5

1.3 Các số liệu về phụ tải 5

1.4 Kết luận 6

CHƯƠNG 2 : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH 8

2.1 Mở đầu 8

2.2 Cân bằng công suất tác dụng 8

2.3 Cân bằng công suất phản kháng 9

2.4 Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy 10

2.5 Kết luận 12

CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÀN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 13

3.1 Mở đầu 13

3.2 Đề xuất các phương án nối dây của mạng điện 13

3.3 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp cho các phương án 16

3.4 Kết luận 47

CHƯƠNG 4 : CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU KINH TẾ 48

4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế 48

4.2 Tính toán kinh tế cho từng phương án 49

4.3 Kết luận 53

CHƯƠNG 5 : LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 54

5.1 Mở đầu 54

5.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp 54

5.3 Sơ đồ nối dây cho các trạm biến áp 56

Trang 2

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN 60

6.1 Mở đầu 60

6.2 Chế độ phụ tải cực đại 60

6.3 Chế độ phụ tải cực tiểu 67

6.4 Chế độ sau sự cố 75

6.5 Kết luận 85

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 86

7.1 Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố 86

7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 92

CHƯƠNG 8 : CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 100

8.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 100

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 101

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 101

8.4 Các loại chi phí và giá thành 102

CHƯƠNG 9 : TÌM HIỀU VỀ ỔN ĐỊNH 104

9.1 Định nghĩa ổn định của hệ thống điện 104

9.2 Phương trình chuyển động tương đối 105

CHƯƠNG 10 : LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ VÀ TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP TRƯỚC KHI XẢY RA SỰ CỐ 107

10.1 Lập sơ đồ thay thế 107

CHƯƠNG 11 : KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA NHÀ MÁY 116

11.1 Đặc tính công suất khi ngắn mạch 116

11.2 Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch 119

11.3 Tính góc cắt và thời gian cắt 122

CHƯƠNG 12 : KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA HỆ THỐNG 125

12.1 Đặc tính công suất khi ngắn mạch 125

Trang 3

12.2 Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch 128 12.3 Tính góc cắt và thời gian cắt 132

MỞ ĐẦU

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt đang tăng không ngừng mà trong đó Hệ thống điện đặt ra phải làm sao đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao đó

Hệ thống điện bao gồm các Nhà máy điện trạm biến áp, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng

Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nên có những tính chất vô cùng phức tạp, điều đó thể hiện ở tính đa chỉ tiêu của nó và sự biến đổi, phát triển không ngừng Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương nói riêng và toàn quốc nói chung, đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Hệ thống điện thông qua việc tính toán thiết

kế lưới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã được học tại truờng và xây dựng cho mỗi sinh viên những kỹ năng cần thiết trong quá trình thiết kế lưới điện Đồ án tốt nghiệp này gồm 2 phần:

Trang 4

Phần II:

Qua bản đồ án tốt nghiệp này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Ngọc Trung, TS Trần Thanh Sơn và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này

Vì thời gian và kiến thức có hạn, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai xót Kính mong sự chỉ bảo góp ý của thầy, cô trong bộ môn để bản đồ án của em được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viênHoàng Thu Trang

PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Trang 5

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI

1.1 Mở đầu

Trong công tác thiết kế mạng điện, việc đầu tiên cần phải nắm được các thông tin về nguồn và phụ tải nhằm định hướng cho việc thiết kế Cần phải xác định vị trí nguồn điện, phụ tải, công suất và các dự kiến xây dựng, phát triển trong trong tương lai Xác định nhu cầu điện năng trong thời gian kế hoạch bao gồm tổng công suất đặt và lượng điện tiêu thụ hiện nay của từng hộ phụ tải, từ đó định hướng cho việc thiết kế kết cấu của mạng điện

Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện

1.2.2 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy Mỗi tổ máy có:

+ Công suất định mức: Pđm = 50 MW

+ Hệ số công suất: cosϕ = 0,85

+ Tổng công suất định mức của nhà máy là: ΣPF = 3 x 50 = 150 MW

Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 40%) Đồng thời công suất tự dùng của NĐ thường chiếm khoảng 6-15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện

Đối với nhà máy nhiệt điện, các nhà máy làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70% Pđm

và công suất phát kinh tế từ (80÷90)%, khi phụ tải P < 30% Pđm, các máy phát ngừng làm việc

1.3 Các số liệu về phụ tải

Trang 6

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:

ϕ

tg P

max max

2 max

Trang 8

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG

THỨC VẬN HÀNH

2.1 Mở đầu

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 định 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 với chi phí nhỏ nhất

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 đại

2.2 Cân bằng công suất tác dụng

Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

ΣPF + PHT = mΣPmax + ΣΔP + Ptd + Pdt (2.4)

Trongđó:

ΣPF - Tổng công suất do Nhà máy nhiệt điện phát ra

Vì là nhà máy nhiệt điện, để đảm bảo hiệu quả cao nhất người ta cho vận hành với:

ΣPF = (80% ÷90%).ΣPđm = 85%.3.50 = 127,5 MW

PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m - Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( m=1)

∑Pmax - Tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại.

Trang 9

Pdt - Công suất dự trữ trong hệ thống.

Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

Vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

PHT = mΣPmax + ΣΔP + Ptd + Pdt - ΣPF = 321 + 16,05 + 15 – 127,5 = 224,55 MW

2.3 Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản suất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi không những 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 bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì 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 và 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 10

∑Q B- Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống, trong tính toán sơ bộ lấy

ΣQb - Tổng công suất phản kháng mà hệ thống bị thiếu, cần phải bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng và được xác định:

ΣQb = m.ΣQmax + Σ∆QB + ΣQtd – QF – QHT

= 155,467 + 23,32 + 13,23 – (79,012 +139,154 ) = - 26,149 MVAR

+ Nếu ΣQb có giá trị âm thì ta không phải bù sơ bộ

+ Nếu ΣQb có giá trị dương có nghĩa là cần phải đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống

Như vậy ΣQb < 0 nên hệ thống không cần đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong mạng

2.4 Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy

Mạng thiết kế gồm một nhà máy nhiệt điện hoà vào lưới hệ thống có công suất vô cùng lớn Như vậy có thể sơ bộ cho nhà máy nhiệt điện vận hành kinh tế trong khoảng (80 – 90%) công suất định mức của nó Phần công suất còn thiếu sẽ do phía hệ thống đảm nhiệm

2.4.1 Chế độ phụ tải cực đại

Trong chế độ này ta cho nhà máy phát với 85% công suất định mức

Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:

Trang 11

PHT = 255,75 – 85 = 170,75 MW

2.4.3 Chế độ sự cố

Khi sự cố đường dây hay MBA ta vẫn cho 3 tổ máy phát 85% công suất còn khi xảy

ra sự cố 1 tổ máy phía nhiệt điện thì ta cho 2 tổ máy còn lại phát công suất bằng 100%Pđặt của mỗi tổ máy, phần còn thiếu lấy từ hệ thống

Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:

Pyc = ∑Pmax + ∑Ptd + ∑ΔPmđ

= 321 + 15 + 16,05 = 352,05 MWCông suất phát của nhà máy là:

Số tổ máy làm việc

∑PF (MW)

Trang 12

224,55 170,75 252,05

2.5 Kết luận

Trong phần này chúng ta đã tiến hành cân bằng công suất cho hệt hống Từ việc cân bằng, nhận thất không cần phải lắp đặt thiết bị bù cho lưới điện thiết kế Ngoài ra, chế độ vận hành của nhà máy nhiệt điện khi phụ tải cực đại, cực tiểu, và xảy ra sự cố cũng được xác định Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ chọn phương án nối dây cho lưới điện

Trang 13

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÀN KỸ

THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

3.1 Mở đầu

Mục đích của thiết kế lưới điện là tìm một phương án đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và yêu cầu của phụ tải, chất lượng điện năng với chi phí kinh tế nhỏ nhất

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó

Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện yêu cầu và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới

3.2 Đề xuất các phương án nối dây của mạng điện

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cầp cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn dựa trên cơ sở so sánh kinh tế – kỹ thuật các phương án

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

dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp cho các hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng

Theo sơ đồ phân bố các phụ tải có thể phân vùng cung cấp điện cho các phụ tải lân cận các nhà máy điện như sau:

+ Vùng I: gồm các phụ tải 1, 4, 5 và 6 lân cận nhà máy nhiệt điện

+ Vùng II: gồm các phụ tải 2, 3, 7, 8 và 9 lân cận hệ thống

Ta cũng thấy rằng phụ tải 1 có thể được cung cấp từ nhà máy nhiệt điện hoặc từ hệ thống

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn cung cấp và các phụ tải, cũng như

vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến như ở hình 3.1a, b, c, d, e

Trang 14

8 9

63 ,2

45 k m

72 ,8 01

41,2

31 km

41,231 km 8

42,4

26 km

Hình 3.2 Sơ đồ nối dây phương án 2

Trang 15

26 km

841,231 km

41,231 km

41,2

31 km

Hình 3.3 Sơ đồ nối dây phương án 3

8

41,231 km

41,2

31 km

NĐ

72 ,8 01

841,231 km

41 ,2 31

NĐ

41,231 km

Trang 16

3.3 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp cho các phương án.

3.3.1 Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện.

Lựa chọn điện áp định mức là một vấn đề quan trọng trong quá trình thiết kế mạng điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện như vốn, đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành,…

Điện áp định mức của mạng điện được phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nguồn cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, phụ thuộc vào sơ đồ của mạng điện thiết kế

Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải

+ Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia

+ Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất

Điện áp định mức của đường dây được tính theo công thức kinh nghiệm:

P

Udm =4,34 +16 (3.6)Trong đó:

 - Khoảng cách truyền tải, km

P - Công suất truyền tải trên đường dây, MW

3.3.1.1 Phương án I

Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ - 1- HT:

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-1 được xác định :

PN1 = Pkt – Ptd – PN - ∆PNTrong đó:

Pkt - Tổng công suất phát kinh tế của NĐ

Ptd - Công suất tự dùng trong nhà máy điện

PN - Tổng công suất các phụ tải nối với NĐ (4,5,6)

PN = P4 + P5 + P6 = 32 + 34 + 31 = 97 MW

∆PN – tổn thất công suất trên các đường dây do nhà máy cung cấp

∆PN = 5%PN = 0,05.97 = 4,85 MWTheo kết quả tính toán trong phần (2.2) ta có:

Pkt = 127,5 MW, Ptd = 15 MW

PN1 = Pkt – Ptd – PN - ∆PN = 127,5 - 15 - 97 - 4,85 = 10,65 MW

Trang 17

Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ - 1 có thể tính gần đúng như sau:

QN1 = PN1 tgϕ1 = 10,65.0,484 = 5,155 MVArNhư vậy:

1

NS = 10,65+ j5,155 MVADòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1 là:

1 1

HT S S

S =  −  = 35 + j16,951- (10,65+ j5,155)

= 24,35 + j11,796 MVAĐiện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-1 là:

P l

U N1 =4,34 +16 =4,34 63,245+16.10,65 =66,34 kVTính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với các đường dây trên Kết quả tính toán cho trong bảng 3.1:

Bảng 3.3 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện

Đường

dây

Công suất truyền tải S, MVA

Chiều dài đường dây

l, km

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng

= 65 + 31,481 MVA

Trang 18

P l

U NĐ−6 =4,34 +16 =4,34 50,99+16.65 =143,35 kVDòng công suất chạy trên đoạn dường dây 6-5:

5

6 −

S =S5= 34 + j16,467 MVAĐiện áp tính toán trên đoạn đường dây 6-5 là:

P l

U HT−8 =4,34 +16 = 4,34 63,245+16.76 =155,23 kVDòng công suất chạy trên đoạn dường dây 8-9:

9

8 −

S =S9= 40+j19,373 MVAĐiện áp tính toán trên đoạn đường dây 8-9 là:

P l

U8−9 =4,34 +16 =4,34 41,231+16.40 =113,28 kVTính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với các đường dây trên Kết quả tính toán cho trong bảng 3.2:

l, km

Điện áp tính toán U, kV

Trang 19

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-5:

6 56

5

6 6 56 6 5 5

) (

NĐ NĐ

NĐ

l l l

l S l

l S S

+ +



=

231,4199,5050

99,50)

014,1531()231,4199,50).(

467,1634(

++

+++

=33,16 + j16,06 MVADòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-6:

6 56

5

5 5 56 5 6 6

) (

NĐ NĐ

NĐ

l l l

l S l

l S S

+ +



= (31 15,014).(5050+5041,99,231+)41,231(34 16,467).50

+++

= 31,84 + j15,42 MVADòng công suất trên đoạn đường dây5-6:

5 5 6

S  − = NĐ −  = (33,16 + j16,06) – (34+j16,467) = -0,84 -4,07 < 0

 Điểm phân công suất trong mạng điện kín NĐ-5-6 là nút 6

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-5 là:

P l

UNĐ−5 = 4 , 34 + 16 = 4 , 34 50 + 16 33 , 16 = 104 , 57 kV

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-6 là:

P l

UNĐ−6 = 4 , 34 + 16 =4,34 50,99+16.31,84 =102,74 kV

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây 5-6 là:

Trang 20

P l

U5−6 = 4 , 34 + 16 =4,34 41,231+16.1,32 =34,27 kV

Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với các đường dây trên Kết quả tính toán cho trong bảng 3.3:

Đường dây Công suất truyền tải S, MVA

Chiều dài đường dây l, km

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-7 là:

P l

Trang 21

P l

l, km

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-2:

7 2

2

7 7 27 7 2 2

) (

HT HT

HT

l l l

l S l

l S S

+ +



231,41)

951,1635()231,41231,41).(

53,1430

Trang 22

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-7:

2 7

2 2 7

S  − = HT −  = (31,36 + j15,19) – (30 + j14,53)= 1,36 + j0,66 > 0

 Điểm phân công suất trong mạng điện kín HT-2-7-HT là nút 7

P l

UHT−2 = 4 , 34 + 16 = 4 , 34 42 , 426 + 16 31 , 36 = 101 , 24 kV

P l

UHT−7 = 4 , 34 + 16 =4,34 41,231+16.33,64 =104,47 kV

P l

l, km

Trang 23

3.3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện

3.3.2.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn:

Chọn tiết diện dây dẫn của mạng điện thiết kế được tiến hành có xét đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, khả năng tải của dây dẫn theo điều kiện phát nóng trong các điều kiện sau sự cố, độ bền cơ của các đường dây trên không và các điều kiện tạo thành vầng quang điện

Dây nhôm lõi thép là loại dây dẫn điện tốt lại đảm bảo được dộ bền cơ, do đó được

sử dụng rộng rãi trong thực tế Vì vậy trong thiết kế mạng lưới điện, chúng ta lựa chọn dây nhôm lõi thép

Do mạng điện thiết kế có Uđm =110KV, tiết diện dây dẫn được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt:

Fkt =

kt

maxJ

Imax - Dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường

n - là số mạch của đường dây

Jkt - Mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2

U - Điện áp định mức của mạng điện, kV

Mật độ kinh tế của dòng điện phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải, v.v Tuy nhiên Jkt thường được tra theo bảng Sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải là

5000 h, tra bảng ta có: Jkt = 1,1 A/ mm2 [1]

Trang 24

Sau khi chọn được tiết diện kinh tế, dây dẫn còn phải được kiểm tra theo ba điều kiện sau:

a Kiểm tra vầng quang:

Theo điều kiện tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi cấp điện áp

Với cấp điện áp 110 KV, tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70 mm2

b Kiểm tra phát nóng dây dẫn:

Theo điều kiện:

Iscmax ≤ k.Icp (3.9)

Trong đó:

Icp - Dòng điện lớn nhất cho phép ứng với nhiệt độ tối đa là 250C

Isc – Dòng điện trên đường dây khi xảy ra sự cố

k - Hệ số quy đổi theo nhiệt độ: k = 0,8

+ Đối với các đường dây mạch kép thì ta thường có: Iscmax = 2.Imax

+ Đối với các đường dây mạch đơn, khi sự cố thì dẫn tới mất điện

c Kiểm tra tổn thất điện áp:

Trong điều kiện bình thường và trong điều kiện sự cố:

∆Ubtmax(%) ≤∆Ubtcp(%) = 10÷15% (3.10)

∆Uscmax(%) ≤∆Usccp(%) = 10÷20% (3.11)Nếu hộ tiêu thụ ở xa nhất dự kiến dùng máy biến áp điều áp dưới tải thì vì máy này

có phạm vi điều chỉnh rộng hơn nên ta có thể xét với điều kiện sau:

∆Ubtmax(%) ≤∆Ubtcp(%) = 15÷20% (3.12)

∆Uscmax(%) ≤∆Usccp(%) = 20÷25% (3.13)Nếu không thoả mãn thì tăng tiết diện dây dẫn lên

Trang 25

3.3.2.2 Áp dụng cho phương án I

3

8 9

km

63,2

45 km

72 ,8 01

km

50 km

Hình 3.6 Phương án nối dây I

Mạng có dạng hình tia, nên ta lần lượt tính toán tiết diện dây dẫn cho từng lộ đường dây:

 Đường dây NĐ-1:

Công suất truyền tải trên đường dây:

1

NS = 10,65+ j5,155 MVADòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

05,3110.110.3.2

155,565,1010

3.2

3 2 2

3 1

dm

N N

I 1

= 1 , 1

05 , 31 = 28,23 mm2

Dựa theo tiết diện tiêu chuẩn chọn dây AC - 70 có Icp = 265 A

Trong chế độ sự cố, phải cắt một mạch đường dây, dòng điện làm việc trên đường dây còn lại là:

Iscmax = 2.Ibtmax = 2 31,05 = 62,1 A

Iscmax < k.Icp = 0,8 265= 212 ATiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng Tiết diện này cũng đã loại trừ khả năng phát sinh vầng quang Tương tự như vậy ta tính toán với các đường dây khác, ta có

Trang 26

Bảng 3.8 Lựa chọn tiết diện dây dẫn Đường

dây

Số lộ

Công suất tải, MVA I bt , A I sc , A

)(

R ; = 0. (Ω)

n

l x

X ; B=b0.l.n (3.14)Trong đó:

n - là số mạch của đường dây

Thông số của các đường dây r0, x0, b0 được tra trong bảng Số liệu tính toán của đường dây [1]

Tính toán với các đường dây, ta có kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 3.9 Thông số các đường dây Đường dây Số lộ Loại dây

R 0

(Ω/km )

X 0

(Ω/km )

L (km) R (Ω) X (Ω)

Trang 27

U

X Q R

110

91,13.155,523,14.65,

= 1,85 %

Khi sự cố đứt một mạch đường dây:

∆UNĐ-1sc% = 2 ∆UNĐ-1% = 3,7 %Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn yêu cầu, tổn thất điện áp khi bình thường và khi

sự cố của đường dây đều nằm trong giới hạn cho phép:

Trang 28

31 km41,231 km

41,231 km 8

42,4

26 km

Hình 3.7 Phương án nối dây I

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

53,18910

.110.3.2

481,316510

3.2

3 2 2

3 6

dm

NĐ NĐ

Trang 29

Fkt =

kt

NĐ J

=

1 , 1

53 , 189

= 172,30 mm2

Iscmax = 2.Ibtmax = 2 189,53 = 379,06 A

Iscmax < k.Icp = 0,8 510= 408 ATiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng Tiết diện này cũng đã loại trừ khả năng phát sinh vầng quang Tương tự như vậy ta tính toán với các đường dây khác, ta có kết quả cho trong bảng sau:

Công suất tải, MVA I bt , A I sc , A F kt

Bảng 3.12 Thông số các đường dây Đường dây Số lộ Loại dây R 0

(Ω/km)

X 0

(Ω/km)

L (km) R (Ω) X (Ω)

Trang 30

NĐ NĐ NĐ

NĐ

U

X Q R

110

43,10.481,3133,4.65

2

+

= 5,04%Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 6-5

5 6 5 6 5 6 5

đm U

X Q R

P− − + − −

110

84,8.467,168,6.34

Đối với đường dây NĐ-6-5, khi ngừng một mạch trên đoạn NĐ-6 sẽ nguy hiểm hơn

so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 6-5 Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-6:

Tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

Trang 31

∆UHT-8% = 2

8 8

8

đm

HT HT

U

X Q R

110

68,12.809,3614,4.76

110

72,8.373,1957,5.40

Trang 32

HT-7 35+j16,951 6,80 8,84 3,21 6,41

Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn yêu cầu, tổn thất điện áp khi bình thường và khi

sự cố của đường dây đều nằm trong giới hạn cho phép: Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án II có giá trị:

∆Umaxbt % = ∆UHT-8-9bt % = 9,7 % < 10 %Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố bằng:

∆Umaxsc % = ∆UHT8sc % = 16,16 % < 20%

Kết luận: Phương án II thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật

3.3.2.4 Áp dụng cho phương án III

42,4

26 km

Hình 3.8 Phương án nối dây II

()j16,46734

(6 5 6

SN N  

=65 + j31,48 MVADòng điện sự cố chạy trên đoạn NĐ-5 (NĐ-6) là:

Trang 33

110.3

48,31

Ssc − =  = + MVADòng điện sự cố trên đoạn 5-6 là:

28,19810

110.3

467.16

68,18510

.110.3

42,1584,3110

3

3 2 2

3 6

dm

NĐ NĐ

I −6

=

1 , 1

68 , 185

= 168,8mm2 Dựa theo tiết diện tiêu chuẩn chọn dây AC - 185 có Icp = 510A

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 trong hai đoạn đường dây đầu nguồn

Vì vậy dòng điện lớn nhất nhất làm việc trên dây dẫn là:

38,19310

.06,1616,3310

Trang 34

Tiết diện kinh tế của dây dẫn là:

Fkt =

kt

NĐ J

I −6

=

1 , 1

38 , 193

= 175,8 mm2 Dựa theo tiết diện tiêu chuẩn chọn dây AC - 185 có Icp = 510A

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn:

407,084,010

3

3 2 2

3 6

5 6

I5−6

= 1 , 1

9 , 4 = 4,45 mm2

Dựa theo tiết diện tiêu chuẩn chọn dây AC - 70 có Icp = 265A

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Nhận thấy Isc = Isc5-6 = 198,28 A < k.Icp = 0,8.265 = 168 A

 Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép

Tương tự như vậy ta tính toán với các đường dây khác, ta có kết quả cho trong bảng sau:

Công suất tải, MVA I bt , A I sc , A mm F kt 2 Loại dây chọn

Mã dây I cp , A

Trang 35

Bảng 3.15 Thông số các đường dây Đường

Trang 36

Kiểm tra tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây ở chế độ vận hành bình thường

đm

NĐ NĐ NĐ

NĐ

U

X Q R

110

45,20.06,165,8.16,33

2

+

= 5,04 %Dòng công suất chạy trên đường dây NĐ-6:

đm

NĐ NĐ NĐ

NĐ

U

X Q R

110

85,20.42,1567,8.84,31

56

đm U

X Q R

110

14,18.84,055,18.32,1

2

+

= 0,33 %Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-4

4 4 4

đm

NĐ NĐ NĐ

NĐ

U

X Q R

110

58,8.498,156,6.32

)

()

((

2

5 6 5 5 6 5 5

đm đm

NĐ NĐ

sc

U

X Q R P U

X Q Q R

P P

∆

%57,17100)

110

14,18.467,1655,18.34110

45,20.48,315,8.65(

∆U sc

Khi mạch vòng bị đứt NĐ-6

Trang 37

)

()

((

2

6 6 5 6 6 5 6

đm đm

NĐ NĐ

sc

U

X Q R P U

X Q Q R

P P

∆

%09,17100)

110

14,18.014,1555,18.31110

85,20.48,3167,8.65(

Kết quả được cho trong bảng sau:

Bảng 3.16 Tổn thất điện áp trên đường dây Đường

Trang 38

3.3.2.5 Áp dụng cho phương án IV

8

41,231

NĐ

72,801

53,18910

.110.3.2

481,316510

3.2

3 2 2

3 7

dm

HT HT

=

1 , 1

53 , 189

= 172,30 mm2

Iscmax = 2.Ibtmax = 2 189,53 = 379,06 A

Iscmax < k.Icp = 0,8 510= 408 ATiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng Tiết diện này cũng đã loại trừ khả năng phát sinh vầng quang Tương tự như vậy ta tính toán với các đường dây khác, ta có kết quả cho trong bảng sau:

Trang 39

Công suất tải, MVA I bt , A I sc , A

Bảng 3.18 Thông số đường dây Đường dây Số lộ Loại dây

R 0

(Ω/km )

X 0

(Ω/km )

L (km) R (Ω) X (Ω)

Trang 40

Xác định tổn thất điện áp trên các đường dây:

 Đường dây NĐ - 6 - 5:

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-6

6 6 6

đm

NĐ NĐ NĐ

NĐ

U

X Q R

110

43,10.481,3133,4.65

2

+

= 5,04%Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 6-5

5 6 5 6 5 6 5

đm U

X Q R

P− − + − −

110

84,8.467,168,6.34

Đối với đường dây NĐ-6-5, khi ngừng một mạch trên đoạn NĐ-6 sẽ nguy hiểm hơn

so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 6-5 Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-6:

Tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

7

đm

HT HT

U

X Q R

110

43,8.481,325,3.65

2

+

= 4,08 %Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 7-2:

2 7 2 7 2 7 2

đm

U

X Q R

110

07,9.53,1428,9.30

Định dạng
Số trang	139
Dung lượng	3,43 MB