TÍNH TOÁN CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI PHÂN PHỐI 22kV

Mạng phân phối trong Luận văn này là mạng hình tia, việc lựa chọn dây dẫn được thực hiện theo cách như sau:  Đối với phát tuyến chính: Lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế.  Đối với các nhánh: Lựa chọn theo độ sụt áp cho phép.Mạng phân phối trong Luận văn này là mạng hình tia, việc lựa chọn dây dẫn được thực hiện theo cách như sau:  Đối với phát tuyến chính: Lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế.  Đối với các nhánh: Lựa chọn theo độ sụt áp cho phép.

CHƯƠNG VII TÍNH TOÁN CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI

PHÂN PHỐI 22kV

Mạng phân phối trong Luận văn này là mạng hình tia, việc lựa chọn dây dẫn được thực hiện theo cách như sau:

• Đối với phát tuyến chính: Lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế

• Đối với các nhánh: Lựa chọn theo độ sụt áp cho phép

Lấy độ sụt áp cho phép ∆U cp % = 5%

7.1 LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO PHÁT TUYẾN CHÍNH

4 5

Bảng 7.1.a Thông số mạng phân phối 22kV

Phát tuyến chính là đoạn từ nút 1 đến nút 5 Đoạn đường dây này sẽ được lựa chọn theo phương pháp mật độ dòng kinh tế

Skt =

• Ibt,max - dòng bình thường cực đại:

Với Sbt,max = 10MVA, Uđm = 22kV

 Ibt,max = = = 262.4 A

• Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện, phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax trong một năm:

Giả sử Tmax = Tmax,22kV = 3500h/năm

Chọn dây dẫn thuộc loại Cáp nhôm cách điện bằng giấy bọc cao su

với jkt = 1.4 A/mm2, s

Suy ra: Skt = =

262.4

187.43

mm2 Theo kết quả tính toán trên, ta sẽ chọn dây dẫn có tiết diện gần với giá trị

187.43mm2, tuy nhiên để đảm bảo khả năng mở rộng công suất truyền tải của dây

dẫn ta sẽ chọn dây có tiết diện 240mm 2 (AC240)

Tiết diện tiêu

chuẩn

Tiết diện (mm2) Đường kính(mm) Điện trở

(Ω/km)

Dòng điện cho phép (A)

S Nhôm

Đồng DâDây

dẫn

Lõi thép

7.1.1 Kiểm tra theo dòng điện cho phép lâu dài.

Dây dẫn được chọn phải thỏa mãn: Icp*k1*k2*k3 ≥ Icb.max

Trong đó:

• K1 – hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh (0.88)

• K2 – hệ số điều chỉnh phụ thuộc số dây song song (0.9)

• K3 – hệ số phụ thuộc cách đặt dây dần (1)

Suy ra: Icp*k1*k2*k3 = 610*0.88*0.9 = 483.12 A

Mà Icb,max = 262.4 A

Vậy AC240 thỏa mãn điều kiện theo dòng điện cho phép

7.1.2 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

Độ sụt sáp trên dây dẫn tính đến cuối đường dây phải bé hơn độ sụt áp cho

phép: ∆U% < ∆Ucp% (5%)

Thông số đường dây:

R0 = 0.118 Ω/km

X0 =

0.144 lg(D tb) 0.016

r +

Ω/km Với Dtb = 1.2 (Lưới 22kV), r = 10.8*10-3m (bán kính dây)

X0 = 0.144lg() + 0.016 = 0.311 Ω/km

Công suất tải trên phát tuyến chính(từ nút số 1 đến nút số 5)

∆U% =

PR QX

Suy ra:

10000*2*(0.118*0.8 0.311*0.6)

100% 1.16%

22 *1000

Kết quả sụt áp trên các đoạn:

Suy ra độ sụt áp tính đến cuối phát tuyến chính:

∆U1 –5% = ∑∆U% = 1.16 + 1.4 + 0.87 + 0.23 = 3.66% < ∆U

cp% Vậy dây AC240 thỏa mãn điều kiện sụt áp

Chiều dài (km)

Sụt áp cho phép trên các nhánh:

∆Ucp,4-11% = ∆Ucp% - ∆U1-4 = 5 – (1.16 + 1.4 + 0.87) = 1.57%

∆Ucp,3- 9% = ∆Ucp% - ∆U1-3 = 5 – (1.16 + 1.4) = 2.44%

∆Ucp,4-11% = ∆Ucp% - ∆U1-4 = 5 – 1.16 = 3.84%

Tính toán đẳng trị cho các nhánh:

Các nhánh 3-9; 4-11 cần tính toán đẳng trị lại như sau:

• Nhánh 3-9: Ta quy phụ tải phân bố đều và chính giữa đoạn 7-8 (tại vị trí

số 12), sau đó quy về cuối nhánh

S12 = 4*0.5 = 2MVA

S’ = S12* = 2* = 1.1 MVA

• Std9 = 1 + 1.1 = 2.1 MVA

• Nhánh 4-11: Ta quy tải tại nút 10 về nút 11:

S’ = 1.5* = 1.2 MVA

• Std11 = 1.5 + 1.2 = 2.7 MVA

Vậy ta có sơ đồ tương đương như sau:

Kết quả đẳng trị, ta được 3 nhánh với 3 tải tập trung với công suất lần lượt là 2.7MVA, 2.1MVA và 2MVA

Việc lựa chọn tiết diện dây sẽ được xác định dựa vào công thức tính độ sụt áp

trên dây dẫn:

2

*1000

cp dt

dm

r

U

∆ =

Suy ra:

2 0 0,tinh_toan

%*10* U

*sin

* cos

dt

U

x

r

ϕ ϕ

∆

−

=

(Ω/km) Với giá trị x0 được chọn trong khoảng 0.35 – 0.4, ở đây ta lấy x0 = 0.35 Ω/km Dây dẫn được chọn phải có:

• r0 < r0,tinh_toán Để đảm bảo có sụt áp không quá cho phép

• Icp > Ilv,max_nhánh. Để đảm bảo khả năng chịu dòng

7.2.1 Nhánh thứ nhất – Đoạn 4, 11.

2 0,tinh_toan_ 4,11

1.57*10* 22

0.35*0.6

0.8

Ω/km

r0 < 0.44 Kết quả tra bảng ta tìm thấy dây AC 70/11 có thông số như sau:

Loại dây R0 (Ω/km) Dòng cho phép (A) Bán kính (mm)

r0 = 0.42 < r0,tính_toán = 0.44  Thỏa

Icp =265 > Ilv.max = 78.7  Thỏa

Với dây AC70/11 và cách bố trí dây đã chọn ( Dtb = 1.2m) thì điện kháng của

dây dẫn x0 =

0.144 lg(D tb) 0.016

=

1.2

Ω/km

• Độ sụt áp khi dùng AC 70/11:

∆U4 -11% =

PR QX

2700*5*(0.42*0.8 0.35*0.6)

*100% 1.52%

22 *1000

Suy ra ∆U4 -11% < ∆Ucp,4 -11% = 1.57%

Vậy AC70/11 thỏa mãn các điều kiện

7.2.2 Nhánh thứ hai – Đoạn 3, 9.

2 0,tinh_toan_ 3,9

2.44*10*22

0.35*0.6

0.8

Ω/km

• r0 < 1.14

Kết quả tra bảng ta tìm thấy dây AC 35/6.2 có thông số như sau:

Loại dây R0 (Ω/km) Dòng cho phép (A) Bán kính (mm)

r0 = 0.773 < r0,tính_toán = 1.14 Thỏa

Icp =175 > Ilv.max = 78.7 Thỏa Với dây AC35/6.5 và cách bố trí dây đã chọn ( Dtb = 1.2m) thì điện kháng của

dây dẫn x0 =

0.144lg(D tb) 0.016

=

1.2

Ω/km

Độ sụt áp khi dùng AC 35/6.5: ∆U3 -9% = ∆Upb% + ∆Utt%

Trong đó:

• ∆Upb% =

pb pb

PR QX

2000*2.75*(0.773*0.8 0.37*0.6)

*100% 0.96%

22 *1000

• ∆Upb% =

tt tt

PR QX

= 2

1000*5*(0.773*0.8 0.37*0.6)

*100% 0.87%

22 *1000

• ∆U3 -9% = ∆Upb% + ∆Utt% = 0.96 + 0.87 = 1.83% < ∆Ucp,3 -9% = 2.44% Vậy AC35/6.5 thỏa mãn các điều kiện

7.2.3 Nhánh thứ ba – Đoạn 2, 6.

2 0,tinh_toan_ 2,6

3.84*10*22

0.35*0.6

0.8

Ω/km

• r0 < 3.6

Kết quả tra bảng ta tìm thấy dây AC 10/1.8 có thông số như sau:

Loại dây R0 (Ω/km) Dòng cho phép (A) Bán kính (mm)

AC 10/1.8 2.695 80 2.25

r0 = 2.695 < r0,tính_toán = 3.6 Thỏa

Icp = 80 > Ilv.max = 52.5 Thỏa

Với dây AC10/1.8 và cách bố trí dây đã chọn ( Dtb = 1.2m) thì điện kháng của

dây dẫn x0 =

0.144lg(D tb) 0.016

=

1.2

Ω/km

• Độ sụt áp khi dùng AC 10/1.8:

∆U2 -6% =

PR QX

= 2

2000*3*(2.695*0.8 0.4*0.6)

*100% 3%

22 *1000

Suy ra ∆U2-6% < ∆Ucp,2-6% = 3.84%

Vậy AC10/1.8 thỏa mãn các điều kiện

Như vậy ta đã chọn được dây dẫn cho từng nhánh thỏa mãn điều kiện sụt áp cho phép, tuy nhiên để đàm bảo cho khả năng mở rộng lưới điện về sau đồng thời tạo tính đồng nhất ta chọn dây AC120/27 cho cả 3 nhánh

Lọai dây R0 (Ω/km) Dòng cho phép (A) Bán kính (mm)

AC 120/27 0.249 380 7.75

Với AC120/27 và cách bố trí dây Dtb = 1.2m x0 = 0.33 Ω/km

Bảng 7.1.a Kết quả chọn dây dẫn:

Thông số dây

Đoạn

(Ω/km)

X0 (Ω/km)

Dòng cho phép(A)

Bán kính (mm)

Sụt áp trên các đoạn của phát tuyến chính Đoạn l (km) S (MVA) ∆U%

Tổng ∆U% = 3.66

Bảng 7.1.b Kết quả tính toán sụt áp phát tuyến chính Bảng 7.1.c Kết quả tính toán sụt áp trên các nhánh.

Sụt áp nháh Nhánh Loại dây Chiều

dài (km)

Stt MVA)

Spb (MVA)

Ltt (km)

Lpb (km)

∆Utt% ∆Upb% ∆Unh

%

∆U%

Nhận xét: Kết quả sụt áp tính đến đầu mỗi tải luôn bé hơn độ sụt áp cho phép.

7.3 Tính toán tổn thất công suất và điện năng trên đường dây phân phối 7.3.1 Phát tuyến chính.

Tổn thất công suất: ∆Pphat-tuyen =

2 0

2 * *

S

r l U

Stt Đoạn Loại dây Chiều dài

(km)

Ro (Ω/km)

Xo (Ω/km)

S (kVA)

∆P (kW)

= 115.8

Hệ số phụ tải: kpt =

Hệ số tổn thất: ktt = 0.3kpt + 0.7kpt2 = 0.432

Tổn thất điện năng hằng năm: ∆Aphát_tuyến = ∆Pphat-tuyen*Ktt*8760

= 115.8*0.432*8760 = 438.22 MWh

Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ = Pphat-tuyen*Kpt*8760

= S*cosφ*Kpt*8760

= 10MVA*0.8*0.432*8760 = 30274.6 MWh

• Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A% =

438.22

1.45%

7.3.2 Nhánh

7.3.2.1 Nhánh 1 (4-11)

Stt Đoạn Loại dây Chiều dài (km) ro(Ω/km) xo(Ω/km

)

S(kVA) ∆P (kW)

Tổn thất điện năng hằng năm: ∆A 4-11 = ∆P4-11*Ktt*8760

= 19.68*0.432*8760

= 74.5 MWh Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ = P4-11*Kpt*8760

= S*cosφ*Kpt*8760 = 3MVA*0.8*0.432*8760 = 9082.4 MWh

• Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A% =

74.5

0.82%

7.3.2.2 Nhánh 2 (3-9):

• Đoạn 3-7:

∆P3-7 =

0

3

22

S

r l

• Đoạn 7-8:

Spb = 2 MVA, lpb = 0.5 km

∆P1 =

0

2

22

pb

pb

S

r l

∆P2 =

0

1

22

tt

tt

S

r l

∆P3 =

0

22

tt pb

tt

S S

r l

∆P7-8 = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 = 3.34 kW

• Đoạn 8-9:

∆P8-9 =

0

1

22

S

r l

Kết quả tính toán tổn thất trên đoạn 3 – 9 :

Stt Đoạn Loại dây Chiều dài (km) ro(Ω/km) xo(Ω/km

)

∆P (kW)

P 3-9 = 13.41

Tổn thất điện năng hằng năm: ∆A 3-9 = ∆P3-9*Ktt*8760

= 13.41*0.432*8760

= 50.7 MWh Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ = P3-9*Kpt*8760

= S*cosφ*Kpt*8760 = 3MVA*0.8*0.432*8760 = 9082.4 MWh

 Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A% =

50.7

0.56%

7.3.2.3 Nhánh 3 (2-6):

Tổn thất công suất: ∆P2-6 =

0

2

22

S

r l

Tổn thất điện năng hằng năm: ∆Aphát_tuyến = ∆P2-6*Ktt*8760

= S*cosφ*Kpt*8760

= 2MVA*0.8*0.432*8760

= 6055 MWh

 Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A% =

23.35

0.39%

Kết quả tính toán tổn thất trên lưới phân phối:

U

%

∆P (kw)

∆A(

Mwh)

∆ A

% Phát tuyến

chính

4

1

115

8

438.2 2

1

45

54

19.6 8

82

42

13.4 1

56

65

39

7.4 Tổng chi phí hằng năm của phát tuyến chính và nhánh rẽ.

Tổng chi phí hàng năm của phát tuyến là tổng của ba thành phần:

TAC = AIC + AEC + ADC

Trong đó:

• TAC: tổng chi phí hàng năm

• AIC: chi phí đầu tư tương đương hàng năm của một đường dây

• AEC: chi phí tổn thất điện năng hàng năm của đường dây

• ADC: chi phí yêu cầu hàng năm để bù vào tổn thất công suất của phát tuyến

Tính AIC: AIC = IC i l

ICF = 10000 – 17000 $/km

• iF: hệ số khấu hao (giả thiết iF = 0.1)

• l: chiều dài đường dây hay đoạn dây đng tính toán (km)

Tính AEC:

• Tính hệ số tổn thất Ktt:

• C: tiền điện 0.05 $/kWh

Tính ADC:

• KPR: hệ số đỉnh tổn thất (giả thiết 0.82)

• KR : hệ số dự trữ (1.15)

• KLSA: hệ số tổn thất cho phép (1.03)

• CG: chi phs máy phát, giả thiết 200 $/kW

• CT: chi phí hệ thống truyền tải, giả thiết 65 $/kW

• CS: chi phí hệt thống phân phối, giả thiết 20 $/kW

• iG, iT, iS : hệ số khấu hao tính trên vống cố định, giả thiết lần lượt là: 0.2 – 0.125 – 0.125

Tổng chi phí cho 1km chiều dài đường dây:

TAC1 km = TAC/l $/km

Bảng 7.4 Tổng chi phí hằng năm của phát tuyến chính và nhánh rẽ:

Phát

Chiều

(Km)

Phát

tuyến

chính

Tổng 1 - 5 10 15000 438262 5462.8 458725

Nhán

h 1

Tổng 4 - 11 5 7500 74475.4 928.31 82903.7

Nhán

h 2

Tổng 3 - 9 5 7500 50747.7 632.55 58880.3

Nhán

Tổng 2 - 6 3 4500 23349.3 291.04 28140.3

Toàn đường dây

Độ dài ACI

Σ AEC Σ ADC Σ TAC Σ

23 34500 586835 7315 628649