THIẾT kế hệ THỐNG điện 110KV, 220KV Lại Minh Học

1. Cân bằng công suất trong mạng điện. Xác định dung lượng bù sơ bộ 2. Đề ra phương án nối dây của mạng điện và chọn các phương án thoả mãn kỹ thuật. 3. So sánh kinh tế chọn phương án hợp lý. 4. Xác định số lượng công suất máy biến áp của trạm phân phối. Sơ đồ nối dây của trạm. Sơ đồ nối dây của mạng điện. 5. Xác định dung lượng bù kinh tế và giảm tổn thất điện năng. 6. Tính toán cân bằng công suất trong mạng điện. Xác định và phân phối thiết bị bù cưỡng bức. 7. Tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện lúc phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố. 8. Điều chỉnh điện áp: chọn đầu phân áp của máy biến áp. 9. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy biến áp. 10. Các bản vẽ A1: sơ đồ nối dây các phương án, sơ đồ nguyên lý của mạng điện thiết kế, các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ -*** -

THIẾT KẾ MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tấn Dinh

Ngày nhận đề: 15/05/2009

Ngày hoàn thành: 24/07/2009

A ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110 KV

B SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

- Giá tiền 1 KWh điện năng tổn thất: 0.05$/KWh

- Giá tiền 1 KVAr thiết bị bù 5 $/KVAr

2 Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải:

C NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:

1 Cân bằng công suất trong mạng điện Xác định dung lượng bù sơ bộ

2 Đề ra phương án nối dây của mạng điện và chọn các phương án thoả mãn kỹ thuật

3 So sánh kinh tế chọn phương án hợp lý

4 Xác định số lượng công suất máy biến áp của trạm phân phối Sơ đồ nối dây của trạm Sơ

đồ nối dây của mạng điện

5 Xác định dung lượng bù kinh tế và giảm tổn thất điện năng

6 Tính toán cân bằng công suất trong mạng điện Xác định và phân phối thiết bị bù cưỡngbức

7 Tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện lúc phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố

8 Điều chỉnh điện áp: chọn đầu phân áp của máy biến áp

9 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy biến áp

10 Các bản vẽ A1: sơ đồ nối dây các phương án, sơ đồ nguyên lý của mạng điện thiết kế, cácchỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật

Quá trình biến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân bằng công suất

bị phá hoại , xảy ra rất phức tạp, vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ

Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần

số, còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp.Cụ thể là khinguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi ,và ngược lại khi thiếucông suất Q điện áp bị giảm thấp và ngược lại

Trong mạng điện ,tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suát tác dụng, trong mạng thiếu hụt công suất kháng Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp gây thiệt hại rất lớn Đồng thời làm hạ điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng Cho nên việc

bù công suất kháng là vô cùng cần thiết [ mục đích của bù sơ bộ trong phần này là để cân bằng công suất kháng và số liệu để chọn dây dẫn và công suất máy biến áp cho chương sau ]

Sở dĩ bù công suất kháng mà không bù công suất tác dụng P là vì khi bù Q, giá thànhkinh tế rẻ hơn, chỉ cần dùng bộ tụ điện để phát ra công suất phản kháng Trong khi thay đổicông suất tác dụng P thì phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nênkhông được hiệu quả về kinh tế

1 Cân bằng công suất tác dụng :

Cân bằng công suất tác dụng là cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệthống và được biểu diễn bằng biểu thức sau:

∑pmd : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trạm biến áp.

m : Hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8 )

Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu côngsuất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp của nhà máy điện Nên tínhcân bằng công suất tác dụng theo biểu thức sau :

∑PF = m∑ppt + ∑∆pmd

∑PF = 0.8*111+8.88 = 97.68 (MW )

2 Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống điện vàđược biểu diễn bằng biểu thức :

∑∆QL: tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường dây của mạng điện Với mạng

điện 110KV trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất công suất phản kháng trên cảm khángđường dây bằng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra

∑∆Qtd : tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

Để dễ tính toán ta có thể tạm cho một lượng Qbuj ở một số phụ tải ở xa và cosϕ thấp hay

phụ tải có công suát tiêu thụ lớn hơn sao cho ∑Qbuj = Qbu∑

Sau đó tính S’ và cosϕ sau khi bù với :

Dựa vào số liệu ban đầu ta lập được số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ :

Phụ tải (MW)P (MVar)Q COSϕ Qbu

CHƯ ƠNG 2

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

Đưa ra các phương án về mặt nối dây của mạng điện một cách cụ thể và đúng kĩ thuật

Để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu nhất

I LỰACHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN

Cấp điện áp tải điện phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải Ngoài ra cònphụ thuộc rất nhiều yếu tố khác ngoài P và L , do đó công thức dưới đây chỉ là sơ bộ gần đúng

Dựa vào công thức STILL để tìm điện áp tải điện U(kV)

U = 4.34 l+0.016*P

Trong đó :

P : Công suất truyền tải (kW)

L : Khoảng cách truyền tải (kM)

Tính cho các phụ tải ta được :

Bảng điện áp:

Từ số liệu trên ta chọn cấp điện áp : 110(kV); Uđm = 110(kV)

II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : sản lượng phụ tải , vị trí phụtải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tiến, sự phát triển của mạng điện

Dựa vào sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải gồm nguồn (N) và 6 phụ tải Ta chia sơ đồ theo 3khu vực sau:

 Khu vực 1gồm phụ tải 3&4 yêu cầu cung cấp điện không liên tục

 Khu vực 2 gồm phụ tải 5&6 yêu cầu cung cấp điện liên tục

 Khu vực 3 gồm phụ tải 1&2 yêu cầu cung cấp điện liên tục

 Đối với vùng cần cung cấp điện liên tục thì có 3 phương án

• Hai tải mắc liên thơng lộ kép

• Hai tải mắc thành vịng kín

• Hai tải mắc thành hình tia lộ kép

 Đối với vùng khơng cần cung cấp điện liên tục thì cĩ 1 phương án

• Hai tải mắc liên thơng lộ đơn

Khu vực 1 : Tải 3 & 4 mắc liên thơng lộ đơn

Khu vực 2: Cần cung cấp điện liên tục nên cĩ 3 phương án

Phương án 2 a: Tải 5&6 mắc liên thơng lộ kép

Ở điện áp 110 kV, Tmax = 5000 giờ Tra bảng ta được dịng kinh tế Jkt = 1.1A/ mm2

Đối với mạng truyền tải cao áp, chọn dây theo mật độ dịng kinh tế Cĩ rất nhiều

phương pháp để chọn dây dẫn chẳng hạn như:

 Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, đồng thời thỏa mãn điều kiện tổn thất cơng

suất thấp nhất

 Chọn theo điều kiện phát nĩng cho phép

 Chọn theo điều kiện kinh tế

Mật độ kinh tế số ampe lớn hất chạy trong 1 đơn vị tiết diện kinh tế của dây dẫn Dây

dẫn được chọn theo Jkt thì mạng điện vận hành kinh tế nhất, tức thỏa mãn kinh tế nhất, thỏa

mãn chi phí tính tốn hàng năm thấp nhất

Jkt = 3τρβ

)(avh atc

Mật độ dịng kinh tế khơng phụ thuộc vào điện áp mạng điện

 Jkt tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu dây dẫn cĩ bé thì Jkt lớn

 Jkt tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu càng lớn thì Jkt cĩ giá trị càng nhỏ

 Quy tắc Kelvin: khi dây dẫn cĩ tiết diện tối ưu, phần giá cả phụ thuộc tiết diện

dây dẫn bằng chi phí hiện thời hĩa do tổn thất cơng suất và tổn thất điện năng trong thời gian

sống của đường dây

 Điều kiện thỏa hiệp tối ưu

max LR / f , ta được điều kiện tối Ưu quy tắc Kelvin

K’’ Fcp = 3ρI2

maxLR / fcp

Lúc này chọn dây dẫn thì sẽ thõa mãn chi phí tính toán hàng năm thấp nhất

Khu vực 1 : Tải 3 & 4 mắc liên thơng lộ đơn

Dòng điện trên mỡi dây dẫn của từng đoạn dây

I3-4=

110

*3

)75.12()

)75.1248.18()1721

hiệu chỉnh K=0.81

N

N S N-3 3 S N-4 4

S 3 = 21+j18.48 S

4 = 17+j12.75

b) Tiết diện day dựa vào viết diện kinh tế ta chọn day cho khu vực này.

Bảng dịng cho phép: tra phụ lục 2.6& 2.7

Với điện áp định mức 110kV & khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệu

của phương án 1a khu vực 2 như sau: tra phụ lục 2.1, 2.3 &2.4

X= x 0 l ( Ω )

Y= b 0 l (l/ Ω )10 -6

Khu vực 2 : Tải 5 & 6 cần cung cấp điện liên tục

1 Phương án 2 a : Tải 5&6 mắc liên thơng lộ kép

a Dòng điện trên mỡi dây dẫn của từng đoạn

dây

I5=

2

*110

*3

)1238.19()1619

*103 = 123.36(A)

I5-6=

2

*110

c Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố

Khi đứt 1 dây trên đường dây lộ kép, dây cịn lại phải tải tồn bộ dịng điện phụ tải cịn

gọi là dịng điện cưỡng bức (Icb)

Bảng dịng cho phép: tra phụ lục 2.6& 2.7

S 5 = 19+j19.38 S 6 = 16+j12

d Số liệu

Với điện áp định mức 110kV & khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệu

của phương án 1a khu vực 2 như sau: tra phụ lục 2.1, 2.3 &2.4

X= x 0 l ( Ω )

Y= b 0 l (l/ Ω )10 -6

*3

38.19

192 + 2 *103 =71.2 (A)

I6=

2

*110

*3

12

162 + 2

*103 = 52.5 (A) Với Tmax = 5000 (giờ \ năm)và mật độ dòng kinh tế

c) Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố

Khi đứt 1 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải còn gọi

là dòng điện cưỡng bức (Icb).Khi đó:

Bảng dòng cho phép : tra phụ lục 2.6& 2.7

Đoạn Loại dây Dòng cho phép (I cp ) N- 5 AC - 70 0.81*275= 222.75

N - 6 AC – 70 0.81*275= 222.75

I2cb=2*71.2= 142.4(A) < Icp = 222.75 (A)

I4cb=2*52.5= 105(A) < Icp = 222.75 (A)

d) Số liệu

Với điện áp định mức 110kV & khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệu

của phương án 1a khu vực 2 như sau : tra phụ lục 2.1, 2.3 &2.4

Bảng số liệu

Đường

dây Số lộ Mã dây

Chiều Dài (km)

X= x 0 l ( Ω )

Y= b 0 l (l/ Ω )10 -6

N

5

Phân bố công suất sơ bộ theo chiều dài

• Đoạn N-5

SN-5=

6 6 5 5

6 6 6 6

++

N N

N N

l l l

l S l

l

S

=

363640

36)1212()3626)(

38.1919(

++

+++

6 6 6 6

++

N N

N N

l l l

l S l

l

S

=

363640

40)38.1919()4036)(

1216(

++

+++

=17.64+j15(Mva)

• Đoạn 5-6

S5-6 = S5-SN-5 = 17.36+16.3j- (19+j19.38)=-1.64-j3.07(MVA)

Với Tmax = 5000 (giờ \ năm) và mật độ dòng kinh tế Jkt = 1.1(A/mm2)

Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

F5kt =

3

*

6.1636

22.1564

17 2 + 2 *103=111.16 (mm2) ⇒ chọn dây dẫn AC – 120

F5-6kt =

3

*1

1

110

2 6

*110

22.364

*103= 17.14 (mm2) ⇒ chọn dây dẫn AC – 70Các dòng điện cho phép sau khi hiệu chỉnh nhiệt độ, giả thiết nhiệt độ môi trường là

IN6cb =

3

*.1

*110

)1238.19()1619

38.19

192 + 2 *103= 144 (A)Với điện áp định mức 110kV & khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệucủa phương án 1b khu vực 2 như sau : tra phụ lục 2.1, 2.3 &2.4

Khu vực 3: Tải 1&2 mắc thành vòng kín

Phân bố công suất sơ bộ theo chiều dài

• Đoạn N-2

SN2=

1 1 2 2

1 1 1 1

++

N N

N N

l l l

l S l

l

S

=

6.3123.4136

6.31)6.1720()6.312.41)(

5.1318(

++

+++

2 2 1 2 2

++

N N

N N

l l l

l S l

l

S

=

6.312.4136

36)5.1318()2.4136)(

6.1720(

++

+++

= 20.15+j16.95(MVA)

• Đoạn 2-1

S2-1 = SN-2 –S2 = 17.85+14.14j- (18+j13.5) = -0.15+j0.64(MVA)

Với Tmax = 5000 (giờ \ năm)và mật độ dòng kinh tế Jkt = 1.1(A/mm2)

a) Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

FN-2kt =

3

*.1

110

2 2

*110

14.1485

17 2 + 2 *103= 108.6 (mm2) ⇒ chọn dây dẫn AC – 120

FN-1kt =

3

*1

1

*

110

2 1

*110

95.1615

20 2 + 2 *103=125.6 (mm2) ⇒ chọn dây dẫn AC – 150

F2-1kt =

3

*1

1

110

2 1

64.015

0 2 + 2 *103= 3.14 (mm2) ⇒ chọn dây dẫn AC – 70

Các dòng điện cho phép sau khi hiệu chỉnh nhiệt độ, giả thiết nhiệ độ môi trường là

400c Tra phụ lục 2.6&2.7

b) Bảng dòng cho phép

Bảng dòng cho phép : tra phụ lục 2.6& 2.7

Đoạn Loại dây Dòng cho phép (Icp)

)6.175.13()2018

6.17

202 + 2 *103= 139.8(A)< Icp = 222.75Với điện áp định mức 110kV & khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệucủa phương án 1b khu vực 2 như sau : tra phụ lục 2.1, 2.3 &2.4

Bảng số liệu

Đường

dây Số lộ Mã dây

Chiều Dài (km) R0 ( Ω/ km) X 0 ( Ω/ km) b0 (l/ Ω km)

*10^-3 R= r0 l ( Ω ) X= x 0 l( Ω ) Y= b0 l

(l/ Ω )10 -6

2-1 đơn AC- 70 41.23 0.46 0.44 2.58 18.96 18.14 106.37 N-1 đơn AC- 150 31.6 0.21 0.415 2.735 6.64 13.1 86.426

BẢNG SỐ LIỆU TỔNG TRỞ CÁC ĐƯỜNG DÂY

Phương án Đường dây R = r 0 * l X = x 0 *l Y = b 0 *l

III TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TỔN HAO

Sơ đồ thay thế hình tia liên thông

2 6 5 '' 6 5 2 ''

2 6 5 '' 6 5 2 ''

∆UN-5 =

đm

N N

N N

U

X Q

R

P'' − 5* −5 + '' − 5* −5

= 3.91 (kV)

• Phần trăm sụt áp

∆UN-5 % =

đm

N

U

U −5

∆

*100% =3.55%

• Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-5

∆PN-5 =

đm

N N

U

Q P

2

5 2 '' 5 2 ''

−

N-5 = 0.9 (MW)

• Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-5

∆QN-5 =

đm

N N

U

Q P

2

5 2 '' 5 2 ''

−

N-5 = 1.42 (MVar)

• Công suất đầu tổng trở trên đoạn N-5

SN-5 = S’’

N-5 +(∆PN-5 +j∆QN-5) =36.15+j29.95 (MVA)

• Công suất đầu đoạn N-5

SN-5 = S’’

N-5 - j 2

5

−

N

Y

* Uđm2= 36.15+j28.65 (MVA)

• Sụt áp trên toàn đường dây

∆UN-5 -6%= ∆UN-5 % +∆U5-6 % =5.15%

• Công suất do phân nửa điên dung của đường dây sinh ra

∆Qc5 = (YN-5* Uđm2 ) / 2 = 0.65 (MVar)

∆Qc6 = (YN-6* Uđm2 ) / 2 = 0.58 (MVar)

∆Qc5-6 = (Y5-6* Uđm2 ) / 2 = 0.56 (MVar)

• Công suất tính toán ở các nút 5 và 6

S’

5 = S5 - j∆Qc5 - ∆Qc5-6 = 19+ j18.17 (MVA)

S’

6 = S6 - j∆Qc6 - ∆Qc5-6 = 16+ j10.86 (MVA)

• Sơ đồ với phụ tải tính toán

N

S5

S6

Z5-6

-j∆QC 5-6

-j∆QC 5-6

-j∆QC 6

-j∆QC 5

Z5

Z6

6 5 6 5

' 6 6

−

−

++

++

+

Z Z Z

Z Z S Z S

=17.23-j15.54(Mva) ⇒ S5 =17.23+j15.54 (MVA)

♦ Luu ý: Z = R+ jX (số liệu lấy bảng tổng trở đường dây)

S* =

6 5 6 5

6 5 5 6 ' 5 5

−

−

++

++

+

Z Z Z

Z Z S Z S

=17.77-j13.5 (Mva) ⇒ S6 =17.77-j13.5 (Mva) Dấu * chỉ số phức liên hợp

⇒ công suất trên đường dây 5-6: S5-6 = S 5 – S’ 5 = -1.77-j2.78 (MVA)= P 5-6 +jQ 5-6

♦ Kiểm tra lại : S’

5 + S’

6 = S5 + S6 =35+29.4jĐiểm phân công suất tại điểm 6

2 6 5 '' 6 5 2 ''

2 6 5 '' 6 5 2 ''

N

S5 S5-6 S6

N N

U

X Q

R

P'' − 5* −5 + '' − 5* −5

= 4.13 (kV) Phần trăm sụt áp

U

Q P

2

5 2 '' 5 2 ''

U

Q P

2

5 2 '' 5 2 ''

N N

U

X Q

U

Q P

2

6 2 '' 6 2 ''

U

Q P

2

6 2 '' 6 2 ''

a) Sơ đồ thay thế đường dây N-6

• Công suất cuối tổng trở trên đoạn N-6

N N

U

X Q

U

Q P

2

6 2 '' 6 2 ''

U

Q P

2

6 2 '' 6 2 ''

b)Sơ đồ thay thế đường dây N-5

• Công suất cuối tổng trở trên đoạn N-5

N N

U

X Q

U

Q P

2

5 2 '' 5 2 ''

U

Q P

2

5 2 '' 5 2 ''

N RN-5 + jQN-5

j

j

SN-5 = S’

N-5 - j2

Sơ đồ thay thế hình tia liên thông

2 4 3 '' 4 3 2 ''

2 4 3 '' 4 3 2 ''

N N

U

X Q

U

Q P

2

3 2 '' 3 2 ''

U

Q P

2

3 2 '' 3 2 ''

j

S3

S4

• Công suất đầu tổng trở trên đoạn N-3

Sơ đồ thay thế mạng điện kín

Sơ đồ với phụ tải tính toán

♦Áp dụng phân bố công suất gần đúng theo tổng trở để tính dòng công suất trên dây nối vớinguồn

S*1 =

2 1 2 1

1 2 2 1

,*

2 2

−

−

++

++

Z Z Z

Z Z S Z S

=20.16- j16.57 (MVA) ⇒ S1 = 20.16+ j16.57 (MVA)

S*2 =

1 2 2 1

1 2 1 2

,*

1 1

−

−

++

++

Z Z Z

Z Z S Z S

-j∆QC2-j∆QC1-2

1

2N

_ Kiểm tra lại : S2 + S1 = S’2 + S’1

• Điểm phân công suất tại điểm 1

Tính tổn hao công suất ở hai đoạn

2 1 2 '' 1 2 2 ''

2 1 2 '' 1 2 2 ''

N N

U

X Q

U

Q P

2

2 2 '' 2 2 ''

U

Q P

2

2 2 '' 2 2 ''

−

N-3 = 0.6 (MVar)

j2

− Công suất đầu tổng trở trên đoạn N-2

N N

U

X Q

U

Q P

2

1 2 '' 1 2 ''

U

Q P

2

1 2 '' 1 2 ''

IV BẢNG CHỌN SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1) Khu vực 2 ( tải 5 & 6 )

− Bảng tổn thất công suất tác dụng và phần trăm tổn thất điện áp, phương án 2a

STT Tên dương dây Tổn thất ∆ P (MW) Tổn thất ∆ U%

Σ∆ P = 1.16 Σ∆ U% = 5.35

− Bảng tổn thất công suất tác dụng và phần trăm tổn thất điện áp, phương án 2C

STT Tên dương dây Tổn thất ∆ P (MW) Tổn thất ∆ U%

Σ∆ P= 0.8 Σ∆ U% = 4.6

− Bảng tổn thất công suất tác dụng và phần trăm tổn thất điện áp, phương án 2b

STT Tên dương dây Tổn thất ∆ P (MW) Tổn thất ∆ U%

Σ∆ P= 0.8 Σ∆ U% = 4.6

2) Khu vực 1 ( tải 3 & 4 )

− Bảng tổn thất công suất tác dụng và phần trăm tổn thất điện áp

3) Khu vực 3 ( tải 2 & 1 )

− Bảng tổn thất công suất tác dụng và phần trăm tổn thất điện áp

STT Tên dương dây Tổn thất ∆ P (MW) Tổn thất ∆ U%

Điện áp phân bố trên các chuỗi sứ không đều do có điện dung phân bố giữa các bát sứ

và với kết cấu xà, trụ điện Điện áp phân bố lớn nhất trên bát sứ gần dây dẫn nhất (sứ số 1).Chuỗi sứ đường dây 110KV, gồm 8 bát sứ Điện áp trên chuỗi sứ thứ nhất có treo vớidây dẫn bằng khoảng 21% Điện áp E giữa dây và đất ( E = Uđm/ 3 ) hay e1/ E =21%

Hiệu suất chuỗi sứ: η = E / n.e1 = 1/ n(e1/ E ) = 1/ 8*0.21= 0.595=59.5%

Nếu mỗi bát sứ chịu được 40KV thì chuỗi 8 bát sứ với e1/ E = 0.21 sẽ chịu được40/0.21= 190.47(KV đỉnh) Mà điện áp dây của đường dây là 110 2 = 155.56 (KV đỉnh).Vậy số bát sứ được chọn đã thỏa mãn

VI CHỈ TIÊU VỀ CÔNG SUẤT KHÁNG DO ĐƯỜNG DÂY SINH RA.

• Điện trở đặc tính hay điện trở xung của đường dây :

Phương

án

Đường dây

Rc =

0

0

bx

N-1 388.26 31.16 3.33 3.9Tất cả các đường day đều thoả chỉ tiêu Q C(100) ≤0.125SIL

Vầng quang điện xảy ra , khi điện trường quanh bề mặt dây dẫn vượt quá sứcbền điên của khơng khí khoảng 21KV/Cm, lúc này khơng khí bị ion hĩa mạnh và độbền về điện xem như triệt tiêu, làm cho dây dẫn cĩ điện trở lớn Điều này làm cho tổnhao đường dây bị tăng lên

Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang

Uo =21,1.mo.r.δ.2,303 logD/ r (KV) : với m0=1

- δ Thừa số mật độ khơng khí

- D Khoảng cách trung bình giữa các pha (cm)

Đ/áp tới hạn U 0 (KV) 81.52 104.8 114.4 140

Mà ta cĩ : U = 110/ 3= 63.5(KV) đến trung tính Vì U< Uo nên khơng cĩ tổn haovầng quang Do đĩ, để hạn chế tổn hao vầng quang nên các tiết diện dây trên đườngdây truyền tải phải tối thiểu là AC-70

CHƯƠNG 3

SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ

I NỘI DUNG

− Chọn phương án tối ưu trên cơ sở so sánh về kinh tế kỹ thuật

− Khi so sánh các phương án sơ đồ nối dây chưa cần đề cập đến các trạm biến áp ở cácphương án là giống nhau,

− Để giảm bớt khối lượng tính toán không cần so sánh những phần giống nhau ở cácphương án , có thể tính toán 1 lần ở 1 phương án để dùng tính cho các phương án tổng thể

− Tiêu chuẩn đề so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm là ítnhất

II PHÍ TỒN TÍNH TOÁN HÀNG NĂM CHO MỖI PHƯƠNG ÁN

Phí tổn tính toán hàng năm cho mỗi phương án được tính theo biểu thức sau:

Z = ( avh + atc ) K + C ∆A

Trong đó :

K: Vốn đầu tư của mạng điện

avh : Hệ số vận hành , khấu hao, sửa chữa , phục vụ mạng điện; avh = 4%

atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ; atc = 0.2

C: Tiền 1KW điện năng; C = 0.05$ /Kwh = 50$/ Mwh

• Tổng đầu tư đường dây của phương án 2a

Khối lượng 3 pha (tấn)

• Tổng đầu tư đường dây của phương án 2b

∆A 2 = ∆PΣ τ =0.9*3411 =3069.9 (Mwh)

Z2 = (0.04+0.2) * 1823.6*103 + 50* 3069.9 = 591159 $

• Khối lượng kim loại màu của phương án 2c (tra phụ lục 2.1)

Khối lượng 3 pha (tấn)

• Tổng đầu tư đường dây của phương án 2c

Khối lượng 3 pha (tấn)

Σ = 125.4

2 K hu vực 1 (tải 3&4)

a Chi phí đầu khu vực 1

• Tổng đầu tư đường dây của phương án 1b

Khối lượng 3 pha (tấn)

Σ = 128.9

3 K hu vực 3 (tải 2&1)

a Chi phí đầu tư của phương án

Khối lượng 3 pha (tấn)

CHƯƠNG 4

SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CHO MẠNG ĐIỆN

VÀ TRẠM BIẾN ÁP

• Sơ đồ nối điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và

an toàn cho người và thiết bị

• Chọn sơ đồ nối dây của mạng điện Phía nhà máy chỉ bắt đầu từ thanh góp cao áp củanhà máy

• Chọn số lượng và công suất MBA của trạm giảm áp

• Dùng phụ tải đã có bù sơ bộ công suất kháng

1 Phụ tải 1

• Yêu cầu cung cấp điện liên tục nên chọn trạm có 2 MBA

• Công suất MBA

• SđmB≥ Sptmax /1.4= 2 2 *103

4.1

6.12

• Chọn SđmB = 20000 (KVA)

• Mã hiệu : T II : 20000 / 35

• Yêu cầu cung cấp điện liên tục nên chọn trạm có 2 MBA

• Công suất MBA

• SđmB≥ Sptmax /1.4= 2 2 *103

4.1

5.13

• Chọn SđmB = 20000 (KVA)

• Mã hiệu : T II : 20000 / 35

3 Phụ tải 3

• Yêu cầu cung cấp điện khoâng liên tục nên chọn trạm có 1 MBA

• Công suất MBA

• SđmB≥ S ptmax = 212 +13.482 *103= 24954(KVA)

• Chọn SđmB = 31500 (KVA)

• Mã hiệu : T II : 31500/ 35

4 Phụ tải 4

• Yêu cầu cung cấp điện khoâng liên tục nên chọn trạm có 1 MBA

• Công suất MBA

• SđmB≥ Sptmax = 172 +12.752 *103 = 21250 (KVA)

• Chọn SđmB = 31500 (KVA)

• Mã hiệu : T II : 31500 / 35

5 Phụ tải 5

• Yêu cầu cung cấp điện liên tục nên chọn trạm có 2 MBA

• Công suất MBA

• SđmB≥

4.1

sc

S

= 4.1

88.13

• Chọn SđmB = 20000 (KVA)

• Mã hiệu : T II : 20000 / 35

6 Phụ tải 6

• Yêu cầu cung cấp điện liên tục nên chọn trạm có 2 MBA

• Công suất MBA

• SđmB≥

4.1

sc

S

= 4.1

S

U P

2

2

S

U U

- Điện kháng : XB = Z2B −R2B(Ω)

- Tổng công suất kháng trong sắt của 1 máy ∆QFE =

100

%.S đm i

(KVar)

- Trong đó ∆PN (KW) ; Uđm (KV) ; Sđm(KVA)

- Tổn hao đồng ∆Pcu và ∆Qcu khi MBA mang tải khác định mức tỷ lệ với bình phươngcông suất S2 tải qua máy, trong khi tổn thất công suất trong lõi sắt ∆PFE &∆QFE coi như khôngđổi

Bảng tổng trở và tổn thất sắt của 1 MBA trong trạm :

Bảng tổng trở tương đương và tổn thất sắt của trạm biến áp

Sơ đồ được trình bày trên bản vẽ khổ A3

CHƯƠNG 5

XÁC ĐỊNH BÙ DUNG LƯỢNG BÙ KINH TẾ VÀ GIẢM TỔN

THẤT ĐIỆN NĂNG

Bù kinh tế là phương áp giảm tổn thất công suất và giảm tổn thất điện năng , nâng cao

cosϕ đường dây

Tụ điện hay máy bù dùng trong việc giảm tổn thất điện năng chỉ có lợi, khi nàokhoảng tiền tiết kiệm được do hiệu quả giảm tổn thất điện năng được bù vào vốn đầu tư thiết

bị bù sau một khoảng thời gian tiêu chuẩn nhất định, và sau đó được lợi tiếp tục trong suốtthời gian tuổi thọ thiết bị bù Vấn đề đặt tụ ở đâu (nhất là trong mạng điện phức tạp), côngsuất bao nhiêu Đó là lời giải của bài toán kinh tế dựa trên tiêu chuẩn chi phí tính toán hàngnăm là nhỏ nhất

Đặt tụ bù ngang ở phụ tải có tác dụng nâng cao cosϕ và giảm tổn thất điện năng Trongmạng điện tụ bù được dùng phổ biến hơn máy bù đồng bộ, chủ yếu là tụ bù tiêu thụ rất ít côngsuất tác dụng, khoảng 0,3-0,5% công suất định mức và vận hành sửa chữa đơn giản, linh hoạt,giá lại rẻ, dễ bảo trì, tổn thất thấp, đỡ tốn chi phí vận hành so với máy bù đồng bộ

II YÊU CẦU TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ.

- Dùng công suất phản kháng của phụ tải trước khi bù sơ bộ lúc cân bằng sơ bộ côngsuất kháng

- Không xét đến tổn thất trong sắt của MBA và công suất kháng do điện dung đườngdây sinh ra

- Không xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng do P gây ra

- Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và MBA

- Đặt công suất Qbu tại phụ tải làm ẩn số và viết biểu thức của phí tổn tính toán Z củamạng điện do việc đặt thiết bị bù kinh tế

- Lấy đạo hàm riêng

- Giải hệ phương trình bậc nhất tuyến tính n ẩn số Qbu

- Nếu giải ra được công suất Qbui < 0 thì phụ tải thứ I không cần bù, bỏ bớt một phươngtrình đạo hàm riêng thứ I, cho Qbu = 0 trong các phương trình còn lại và giải hệphương trình n – 1 ẩn số Qbu

- Chỉ nên bù đến cosϕ = 0,95 vì cao hơn thì việc bù sẽ không có hiệu quả kinh tế

III TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ.

Chi phí tính toán cho bởi: Z = Z1 + Z2 + Z3

- Phí tổn hàng năm do đầu tư thiết bị bù Qb

C : tiền 1KWh tổn thất điện năng = 50$

∆P* : tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù, với tụ điện tĩnh lấy bằng 0,005t: thời gian vận hành tụ điện, nếu vận hành suốt 1 năm thì t = 8760 (giờ)

- Chi phí do tổn thất điện năng, do thành phần công suất kháng trên đường dây và máybiến áp sau khi đặt tụ bù

Z3 = C ∆P τ

∆P: tổn thất trên đường dây và máy biến áp

τ: thời gian tổn thất cơng suất cực đại

τ = 3411 (giờ) (đã tính ở phần chương 3)

Tải 3 và 4 mắc liên thông lộ đơn

2 3 3

1

N b b

B b B

Q q U

2 4

2 3

3 3

4 4

a Đối vơùi phụ tải 5

Thơng số đường dây:

• Thơng số đường dây

5 5

b Đối vơùi phụ tải 6

• Thơng số đường dây

5 6

2 N b2 2 2 N 1 2 b1

1

1

RRR

.RQqR

R.Q

−++

−

96.1864.67.9

7.9)5.113()7.996.18)(

6.17

++

−+

1 b1 1 1 2 1 N b2 2

Qq)(R

−++

−

=

96.1864.672.9

64.6)6.17()96.1864.6)(

5.13

++

−+

Z3 = C ∆P τ Với:

2 2 1 2

2 2 1

2 1 2

2 2 2 1

2 1 1 2

1

−

−

++

+

−+

[(-•Tính đạo hàm riêng

Z = Z1 +Z2 + Z3

)}

19.072

.01.13(7.3)26.019.04.0(

2

7

)26.081.018(76.10)6.17(92.4{1.1421901125

1 2

2 1

2 1

1 1

b b

b b

b b

b b

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

Z

−

−

−+

.01.13(14)26.019.04.0(86

9

)26.081.018(45.3)5.13(92.4{1.1421901125

1 2

2 1

2 1

2 2

b b

b b

b b

b b

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

Z

−

−

−+

−

−+

2 2

1 1

CHƯƠNG 6

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG

VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BÙ CƯỠNG BƯC

I NỘI DUNG

Tính toán cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện Nếu nguồn khôngphát đủ công suất phản kháng cần thiết thì phải bù thêm sự thiếu hụt công suất kháng ởcác phụ tải

II TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG

2

2

6 2

2

2

6 2

2

2

6 2

18+10.1

9j

2 2

2 2

2 2

2

U

q p

B đm

2 2

2 2

2 2

2

U

q p

B đm

=

+

=+

Công suất ở đầu tổng trở của trạm biến áp 2:

2 2

1 2

2 1

2

U

q p

B đm

2 2

1 2

2 1

2

U

q p

B đm

S’T1 = ( jq1 + p1 ) + (∆PB1 + j∆QB1 )

= (20 + 11.91j ) + (0.11 + j1.42 ) = 20.11 + 13.53j = jQ’T1 + P’T1 (MVA) Công suất vào ở trạm biến áp 1 :

* Phân bố gần đúng công suất theo tổng trở

Công suất trên đường dây 2:

)(13.119.17)(

21 2 1

1 2 1

' 2

* 1

Z Z S Z S

++

−+

Công suất trên đường dây 1 :

)(3.1478.22)(

'

21 2 1

12 2

' 1

* 2

' 2

*

*

Z Z Z

Z Z S Z S

++

−+

Công suất ở cuối tổng trở RN1 + jXN1 của đường dây N-1

2

2 2

1 2

2

"

1 2

"

U

Q P

N đm

2

2 2

1 2

2

"

1 2

"

U

Q P

N đm

2

2 2

21 2

2

"

21 2

"

U

Q P

110

545.1

2

2 2 21

2

2

"

21 2

"

U

Q P

Công suất ở cuối của đường dây N-2

SR1” = SR2 + ST1 = 1.42 + 0.5j + 19.18 + 13.9j = 20.6 + 14j (MVA)

Công suất ở cuối tổng trở RN2 + jXN2 của đường dây N-2

" 2

"

2 2

2

2 2

2 2

2

"

2 2

"

U

Q P

N đm

2

2 2

2 2

2

"

2 2

"

U

Q P

N đm

2

2

6 2

∆PFe4 + j∆QFe4 = 0.086 + 0.85j (MVA)

2 2

4 2

2 4

2

U

q p

B đm

2 2

4 2

2 4

2

U

q p

B đm

S’R4 = ( jq4 + p4 ) + (∆PB4 + j∆QB4 ) + ( ∆PFe4 + j∆QFe4) = 17.5 +7j (MVA)

Công suất ở cuối tổng trở R4 + jX4 của đường dây 3 - 4

34

"

34 2

4 3

2

2 2

34 2

2

"

34 2

"

U

Q S

2

2 2

34 2

2

"

34 2

"

U

Q S

2 2

3 2

2 3

2

U

q p

B đm

2 2

3 2

2 3

2

U

q p

B đm

=

×

+

=+

Công suất ở cuối đường dây N- 3 :

SR3 = S34 + ( jq3 + p3 ) + (∆PB3 + j∆QB3 ) + ( ∆PFe3 + j∆QFe3) = 38.6 +28.67j (MVA)Công suất ở cuối tổng trở R5 + jX5 của đường dây 3 - 4

3

"

3 2

2

2 2

3 2

2

"

3 2

"

U

Q S

N đm

2

2 2

3 2

2

"

3 2

"

U

Q S

N đm

N

Công suất đầu tổng trở đoạn N- 3

SN3’ = SN3” + (∆PN3 + j∆QN3) = 39.17 + 28.9j (MVA)