Đồ án Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG I. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CHƯƠNG II. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CHƯƠNG III. CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ VỀ KINH TẾKỸ THUẬT CHƯƠNG IV. CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM, SƠ ĐỒ CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN CHƯƠNG V. TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

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

thuật cao nhất

I CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN CUNG CẤP VÀ PHỤ TẢI

1 Hệ thống điện

Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp

110 kV của hệ thống bằng 0,85 Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện

2 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy phát Mỗi máy phát có công suất định mức Pđm = 100 MW, cos = 0,85, Uđm = 10,5 kV.Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy nhiệt điện:

Ptổng = 4 50 = 200 MW

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

Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổng định khi phụ tải P ≥ 70% Pđm; khi phụ tải P < 30% Pđm, các máy phát ngừng làm việc

Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thường bằng (80% ÷ 90%)

Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% Pđm, nghĩa là:

P kt = 80 2 100 = 160 MW

Khi sự cố ngừng một máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100% Pđm, như vậy:

PF = 2 100 = 200 MW

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện

3 Các phụ tải điện

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và

có hệ số cosφ = 0,90 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmin = 5000 h Các phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ áp bằng 10 kV Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại

Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu cho trong bảng 1.1

Ṡmin = Pmax +

jQmax, MVA

Smin, MVA

CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng

từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thế tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được 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 xấc lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan 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 đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

PNĐ + Pht = Ptt = m.Ppt + Pmđ + Ptd + Pdt

Trong đó :

PNĐ – Tổng công suất tác dụng do nhà máy nhiệt điện phát ra

P HT – Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m – Hệ số đồng thời suất hiện các phụ tải cực đại (m = 1)

Ppt – Tổng công suất tác dụng cực đại của các phụ tải

Pmđ – Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến

áp, khi tính sơ bộ có thể lấy Pmđ = 5%.Ppt

Pdt – Tổng công suất tác dụng dự trữ trong hệ thống Pdt thường nằm trong khoảng 10 – 15% tổng công suất phụ tải và không được nhỏ hơn công suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống Bởi vì mạng điện thiết

kế có một nguồn là hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

Ptt – Tổng công suất tác dụng tiêu thụ trong mạng điện

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1 bằng:

Pmax = 354 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

∆Pmđ =5%  Pmax = 5% × 354 = 17,7 MW Công suất tác dụng tụ dùng trong nhà máy điện bằng:

Do đó công suất tiêu thụ tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Ptt = 354 + 17,7 + 30 = 401,7 MW Trong mục 2 đã xác định được tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh

tế bằng:

PNĐ = Pkt = 240 MW Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

sẽ tăng, ngựơc lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy

để dảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong 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: QNĐ + Qht = Qtt= m.Qpt + QL −Qc + Qb +Qtd + Qdt

Trong đó:

QNĐ –Tổng công suất phản kháng phát ra của nhà máy nhiệt điện

QHT – Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện

QL − Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện

Qc − Tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh

ra Khi tính sơ bộ, với mạng điện 110kV lấy Qc=QL Qb − Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp trong tính

toán sơ bộ lấy: Qb = 15% Qpt Qtd – Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

Qdt – Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống

Tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:

QNĐ = PNĐ tgf = 240 × 0,62= 148,8 MVAr Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

Qht= Pht tght = 146,7 × 0,62 = 100,25 MVAr

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp bằng:

QNĐ + QHT = 148,1 + 100,25 = 249,05 MVAr

Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế

CHƯƠNG III CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ VỀ

KINH TẾ-KỸ THUẬT

3.1.Dự kiến các phương án

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó Vì vậy các sơ đồ của mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết 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

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải cũng như vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến như sau:

Sơ đồ mạng điện phương án I

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

Sơ đồ mạng điện Phương án II

Sơ đồ mạng điện phương án III

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

3

Sơ đồ mạng điện phương án IV

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

3

3.2.Tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật các phương án

A.Phương án I

Sơ đồ mạng điện của phương án I cho trên hình 1

Hình 1 Sơ đồ mạng điện phương án I

1.Chọn điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế -

kỹ thuật, cũng như các đặc 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 và các nguồn điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện

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

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau.Trong khi tính toán, thông thường trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:

U = 4,34 L 16.P  (kV)

Trong đó: U – Điện áp vận hành (kV) ;

L − Khoảng cách truyền tải, km ;

P – Công suất truyền tải trên đường dây, MW

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ−1 được xác định như sau:

PN1 = Pkt – Ptd – PN − PN Trong 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

ṠHT1 = Ṡ1 − ṠN1 = 50 + j24,22 − (39,9 + j19,15) = 10,1 + j5,07 MVA

Điện áp tính trên đoạn đường dây NĐ − 1 bằng:

UN1 = 4,34 L 16.P  = 4,34 41,231639,9 = 113,14 kV Đối với đường dây HT – 1:

UH1 = 4,34 L 16.P  = 4,34 50,991610,1 = 63,28 kV Đối với đường dây NĐ – 6

UNĐ = 4,34 L 16.P  = 4,34 53,851648 = 124,42 kV

Tính điện áp của các đoạn đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với các đường dây trên

3.1.Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng Uđm, kV

2.Chọn tiết diện dây dẫn

Sau khi đã đưa ra các phương án nối dây, để chọn phương án tối ưu nhất ta tiến hành tính toán cụ thể chỉ tiêu kỹ thuật của từng phương án:

- Lựa chọn loại dây dẫn

- Chọn tiết diện dây dẫn

- Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn

- Tính toán tổn thất điện áp ở các chế độ vận hành

Trong đồ án thiết kế này dự kiến dùng dây nhôm lõi thép (AC ) bố trí hai lộ trên không với hộ loại I và một lộ trên không với hộ loại III Các dây dẫn được đặt trên ba đỉnh của tam giác với khoảng cách hình học giữa các pha là D = 5m Các lộ đường dây dự kiến sử dụng cột thép Tiết diện của dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế (jkt)

Trong đó: F: Tiết diện dây dẫn cần chọn (mm2)

Imax: Dòng điện qua dây dẫn ở chế độ cực đại(A)

Jkt: Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Do thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000 h, tra tài liệu ta có Jkt = 1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo

10 ( )

.3.10

3

3 2 2 3

A U

n

Q P U

n

S I

dm

Max Max

dm

Max Max







Trong đó:

Smax: Công suất chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại, MVA

n: số mạch đường dây trên một lộ (đường dây một mạch n = 1; đường dây hai mạch n = 2)

Uđm : điện áp định mức của mạng, kV;

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng của dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang dây dẫn cần phải có tiết diện F 70 mm2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần thiết phải kiểm tra điều kiện này

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải kiểm tra điều kiện phát nóng:

Iscmax  k.Icp

Trong đó:

Iscmax – dòng điện lớn nhất trong các trường hợp sự cố, kể cả trường hợp hỏng 1

tổ máy với đường dây liên lạc

Icp – dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn, tra bảng theo tiết diện dây dẫn

a Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ – 1

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

IN-1 = 1 3

10 3

N

U n

S

2 2

10.110.3.2

15,199,

= 116,29 A Tiết diện dây dẫn

Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

I1 sc = 2 IN1 = 2 × 116,29 = 232,56 A Như vậy:

I1sc < Icp Khi ngừng một tổ máy phát điện thì hai máy còn lại sẽ phát 100% công suất

Do đó tổng công suất phát của NĐ bằng:

PF = 2 × 100 = 200 MW Công suất tự dùng của nhà máy bằng:

Ptd = 0,1 20 = 20 MW Công suất chạy trên đường dây bằng:

PN1 = PF – Ptd – PN – PN Trong mục 1 chương 3 đã tính được

PN1 = 162 MW ; PN = 8,1 MW

Do đó:

PN1 = 200 – 20 – 162 – 8,1 = 9,9 MW Như vậy trong chế độ sự cố này hệ thống cần không cần cung cấp cho nhà máy điện

Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau:

QN1 = PN1.tgφf = 9,9 × 0,62 = 6,14 MVAr

Do đó

ṠH-1 = Ṡ1 + ṠN1 = 50 + j24,22 - 9,9 - j6,14 = 40,1 + j18,08 Dòng điện chạy trên đường dây NĐ - 1 bằng:

2 2

10.110.3.2

14,69,

= 30,61 A

Các kết quả tính cho thấy rằng:

I2sc < Icp

b Tính tiết diện đường dây HT – 1

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng:

2 2

10.110.3.2

07,51,

= 29,69 A Tiết diện dây dẫn bằng:

= 26,99 mm2 Chọn dây AC – 70 có Icp = 265 A

Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị:

Như vậy: I1sc < Icp

Khi ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây bằng:

2 2

10.110.3.2

08,181,

= 115,57 ANhư vậy: I2sc < Icp

c Tính tiết diện của đường dây NĐ – 6

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

I NĐ-6 = 1 3

10 3

NĐ

U n

S

2 2

10.110.3.2

23

48 

= 140,13 A Tiết diện đường dây có giá trị:

= 127,39 mm2

Chọn dây dẫn AC – 120 có Icp = 380 A

Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

Isc = 2 140,13 = 280,26 A Như vậy: Isc < Icp

Sau khi chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là r0, x0, b0 vàtiến hành tính các thông số tập trung R, X, và B/2 trong sơ đồ thay thế hình của các đường dây theo công thức sau:

Bảng 3.2 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S, MVA

Xo, Ω/km

3 Tổn thất điện áp trong mạng điện

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong trạm hạ áp, trong chế độ bình thường và trong điều kiện sự cố, độ lệch điện áp cho phép là:

Umax bt % = 10 – 15 %

Umax sc % = 10 – 20 % Đối với mạng điện phức tạp, nếu hộ tiêu thụ ở xa nhất dự kiến dùng MBA điều áp dưới tải thì vì máy này có phạm vi điều chỉnh rộng hơn nên có thể xét theo điều kiện sau:

Umax bt % = 15 – 20 %

Umax sc % = 20 – 25 % Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức:

Ui bt % = i i i i

2 dm

P R Q X

.100U



Trong đó: Pi, Qi – công suất chạy trên đường dây thứ i

Ri, Xi – Điện trở, điện kháng của đường dây thứ i

Khi tính tổn thất điện áp, các thông số trên được lấy trong bảng 3.2

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất trên đường dây còn lại bằng:

Ui sc % = 2 Ui bt %

* Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ – 1

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

UN1 bt % = 1. 1 2 1. 1.100

đm

N N N N

U

X Q R

110

84 , 8 15 , 19 8 , 6 9 , 39

tự như với đường dây trên

Bảng 3.3 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Để thuận tiện, trong mỗi phương án còn lại chỉ trình bày phương pháp xác định các thông số chế độ đối với những trường hợp đặc biệt có trong sơ đồ mạng điện

B Phương án II

Hình 2 là sơ đồ mạng điện của phương án II

Hình 2.Sơ đồ mạng điện phương án II

NÐ

4 5

6 7

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

1 Chọn diện áp định mức của mạng điện

- Dòng công suất trên lộ NĐ-8 

Ṡ NĐ-8 = Ṡ 8 + Ṡ 9= 40 + j19,37 + 38 + j18,40 = 78 + j37,77 MVA

- Dòng công suất trên lộ 8-9 là:

Ṡ 8-9= Ṡ9 = 38 + j18,40 MVA Kết quả tính điện áp trên các đoạn đường dây cà chọn điện áp định mức của

mạng điện cho ở bảng 3.4

Bảng 3.4 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Đường dây Công suất truyền

tải, MVA

Chiều dài đường dây, km

Điện áp tính toán U, Kv

Điện áp định mức của mạng

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Kết quả tính các thông số của đường dây trong mạng điện cho ở bảng 3.5

Bảng 3.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S, MVA

Xo, Ω/km

HT - 1 10,1 + j5,07 29,69 26,99 70 276 59,38 50,99 0,46 0,442 2,58 11,7 11,27 1,32

HT - 2 66 + j31,97 192,7 175,2 185 510 385,36 60,83 0,17 0,414 2,84 5,17 12,59 1,73 2-3 30 + j14,53 87,58 79,62 70 265 175,16 41,2 0,46 0,442 2,58 9,48 9,11 1,06 4-5 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 50,99 0,33 0,429 2,65 8,41 10,94 1,35

HT - 5 76+ j36,81 221,9 201,7 185 510 443,74 60,83 0,17 0,414 2,84 5,17 12,59 1,73

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-8-9 trong chế độ làm việc bình thường

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-8 bằng:

UN-8 bt % = 8. 8 2 8. 8 100

đm

NĐ NĐ NĐ

NĐ

U

X Q R

110

15 , 11 77 , 37 58 , 4 78

U8-9 bt % = 8 9. 8 9 28 9. 8 9 100

đm

U

X Q R

110

84 , 8 37 , 19 8 , 6 40

UN-8-9 bt % = UN-8 bt % + U8-9 bt % = 6,43% + 3,66% = 10,09 % Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố:

Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là không xét sự cố đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại

Đối với đường dây NĐ-8-9, khi ngừng một mạch trên đoạn NĐ-8 là nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 8-9 Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-8, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

Bảng 3.6 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế dộ sau sự cố bằng:

Umax sc =UHT-5sc % + U5-4 bt % = 14,16% + 4,53% = 18,69%

C Phương án III

Sơ đồ mạng điện phương án III cho trên hình 3

Hình 3 Sơ đồ mạng điện phương án III

Kết quả tính toán của phương án III cho trong các bảng 3.7, 3.8, 3.9

Bảng 3.7 Điện áp tính toán cà điện áp định mức của mạng điện

Đường

dây

Công suất truyền

Chiều dài đường dây l, km

Điện áp tính toán U, Kv

Điện áp định mức của mạng U, kV

6 7

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Bảng 3.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S, MVA

Xo, Ω/km

NĐ - 8 78 + j37,77 227,7 207 185 510 455,4 53,9 0,17 0,414 2,84 4,58 11,15 1,53 8-9 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 41,2 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

Bảng 3.6 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế dộ sau sự cố bằng:

Umax sc =UNĐ-8sc % + U8-9 bt % = 12,86% + 3,66% = 16,52 %

D Phương án IV

Sơ đồ mạng điện phương án IV cho trên hình 3.10

Hình 3.10 Sơ đồ mạng điện phương án IV

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây chạy trong mạch vòng

NĐ – 8−9 – NĐ Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn đường dây như ở hình 3.10

Để xác định các dòng công suất ta giả thiết rằng, mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-8 bằng:

Ṡ N8 =

3 2 1

3 9 3 2

L l l

l S l l S

Ṡ8-9 = Ṡ N8 – Ṡ8 = 41,7 + j21,2 – 40 + j19,37 = 1,71 – j0,83 MVA

Kết quả tính điện áp của phương án này cho ở bảng 3.11

NÐ

4 5

6 7

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Bảng 3.11 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện U, kV

Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ−8−9−NĐ

Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-8 bằng:

IN-8= 8 10 3

3 đm

N

U n

S 

2 2

10.110.3

2,217,

8,245

S 

2 2

10.110.3

83,071,

N

U n

S 

2 2

10.110.3

57,1729,

= 192,6 mm2Chọn dây dẫn AC – 185 có Icp = 510 A

I9-8 sc= 3

2 2

10.110.3

37,19

40 

= 233,54 A Dòng điện chạy trên đoạn NĐ – 9 bằng:

IN-9 sc = 3

2 2

10.110.3

77,37

78 

= 455,4 ATrường hợp sự cố trên đoạn NĐ-9, dòng điện chạy trên đoạn NĐ-8 có giá trị bằng dòng điện chạy trên đoạn NĐ-9, nghĩa là:

IN-8 sc = 455,4 A

Kết quả tiết diện các đoạn đường dây của mạng điện cho trong bảng 3.12

Bảng 3.12 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S, MVA

Xo, Ω/km

Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Bởi trong mạch vòng này chỉ có 1 điểm phân chia công suất là nút 9 do đó nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất lớn nhất trong mạch vòng bằng:

Umax% = UN-9% = 9. 9 2 9. 9 100

đm

N N N N

U

X Q R

110

19 , 26 57 , 17 75 , 10 29 , 36

N

U

X Q R

110

43 , 26 77 , 37 9 , 10 78

U9-8 sc% = 100

110

22 , 18 37 , 19 19 40

UNĐ-1 sc% = 100

110

21 77 , 37 7 78

U1-4 sc% = 100

110

22 , 18 40 , 18 19 38

Umax sc% =UNĐ-9 sc% +U9-8 sc% = 15,28% + 9,20 % = 24,48 % Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong chế độ vận hành bình thường và sau sự cố cho trong bảng 3.13

Bảng 3.13 Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Umaxbt = UHT-5 bt % + U5-4 bt % = 7,08 % + 4,53 % = 11,16 % Tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi ngừng đoạn đường dây NĐ-8 trong mạch vòng:

Umax sc% = UNĐ-1sc + U1-4 sc%

= 15,28% + 9,20 % = 24,48 %

E Phương án V

Sơ đồ mạng điện phương án V cho trên hình 5

Hình 5 Sơ đồ mạng điện phương án V

Bảng 3.14 Điện áp tính toán cà điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức của mạng U, kV

6 7

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Bảng 3.15 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Đường

dây

S, MVA

Xo, Ω/km

HT - 1 10,1 + j5,07 29,69 26,99 70 276 59,38 50,99 0,46 0,442 2,58 11,7 11,27 1,32

HT - 2 66+ j31,97 192,7 175,2 185 510 385,36 41,23 0,17 0,414 2,84 3,5 8,53 1,17 2-3 30+ j14,53 87,58 79,62 70 265 175,16 76,16 0,46 0,442 2,58 17,5 16,83 1,96 5-4 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 50,99 0,33 0,429 2,65 8,41 10,94 1,35

HT - 5 76 + j36,81 221,9 201,7 185 510 443,74 60,83 0,17 0,414 2,84 5,17 12,59 1,73

Bảng 3.16 Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Umax sc% = UHT-5 sc + U5-4 sc% = 14,16% + 4,53 % = 18,699 %

Để thuận tiện khi so sánh các phương án về kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phương án được tổng hợp ở bảng 3.17

3.17 Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh

3.3 So sánh kinh tế các phương án

Từ các kết quả tính toán ở bảng 3.17, chọn ba phương án I,III,V để tiến hành so sánh kinh tế-kỹ thuật

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó

để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hang năm, được xác định theo công thức

Z = (atc +avhđ).Kđ + A c

Trong đó:

atc – hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư (atc = 0,125);

avhđ – Hệ số phí tổn vận hành đối với các đường dây trong mạng điện (avhđ = 0,04);

Kđ – tổng vốn đầu tư về đường dây;

A – tổng tổn thất điện năng hàng năm;

c – giá 1kWh điện năng tổn thất ( c = 1500 đ/kWh )

Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột, tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau:

Kđ =  1,6.k L0i iTrong đó:

koi – giá thành 1km đường dây một mạch, đ/km;

i

L - chiều dài đường dây thứ I, km

Tổn thất điện năng trên đường dây xác định theo công thức:

A =   Pimax  Trong đó:

imax

P

 - tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại;

 - Thời gian tổn thất công suất cực đại

Tổn thất trên đường dây thứ i có thể tính như sau:

dm

.R U



Trong đó:

Pimax, Qimax – công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại;

Ri – điện trở tác dụng của đường dây thứ i;

Uđm – điện áp định mức của mạng điện

Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức:

 = (0,124 + Tmax 10-4)2×8760 Trong đó:

Bây giờ tiến hành tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh

3.3.1.Phương án I

1.Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác đinh theo các số liệu

2

2 2





= 1,1 MW Tính tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự Kết quả tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp ở bảng 3.18

2.Tính tổn thất dầu tư xây dựng mạng điện

Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép (cột kim loại) Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây NĐ-1 được xác định như sau:

K1= 1,6 k01 L 1

Trong đó:

1

L - chiều dài đường dây (L1= 41,23 km )

k01 – Tra tài liệu với đường dây AC-95 (k01 = 2,52.109 đ/ km )

Như vậy:

K1 = 1,6×2,52.109×41,23 =166,24.109 đ Kết quả tính vốn đầu tư xây dựng các đường dây cho trong bảng 3.18

Bảng 3.18 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng

Các đường dây của phương án I

ΔP,

MW

k 0 10 9 , đ/km

Các kết quả trong bảng 3.18 cho thấy rằng, tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng:

P = 13,3 MW Tổng vốn xây dựng các đường dây có giá trị: Kđ = 2368,4.109 đ

3.Xác định chi phí vận hành hằng năm

Tổng các chi phí vận hành hằng năm được xác định theo công thức:

Y = avhđ Kđ + A c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng:

 = (0,124 + Tmax 10-4)2×8760 = (0,124 + 5000.10-4)2×8760 = 3411 h

Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:

A =P  = 13,3×3411 = 45365 MW.h Chi phí vận hành hàng năm bằng:

Y = avhđ×Kđ + A×c = 0,04×2368,4.109 + 45365.103×1500 = 1627,84.109 đ

Chi phí tính toán hàng năm bằng:

Bảng 3.19 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng

Các đường dây của phương án II

HT - 1 70 50,99 11,73 10,1 5,07 0,12 2,44 199,06

HT - 2 185 60,83 5,17 66 31,97 2,3 3,43 333,84 2-3 70 41,23 9,48 30 14,53 0,87 2,44 160,96 5-4 95 50,99 8,41 40 19,37 1,37 2,52 205,59

HT - 5 185 60,83 5,17 76 36,81 3,05 3,43 333,84