Đồ án lưới điện khu vưc (gồm 4 chương)

Đồ án thiết kế lưới điện khu vực , Hệ thống điện cung cấp năng lượng cho tất cả các ngành kinh tế quốc dân và sinh hoạt của nhân dân, vì thế sự phát triển của hệ thống điện phải kịp thời đáp ứng năng lượng ngày càng tăng của đất nước. Muốn vậy sự phát triển của hệ thống điện phải vượt trước một bước so với sự phát triển của các ngành kinh tế khác. Các đặc điểm trên đây cần được quán triệt đầy đủ trong công tác quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện

Chương 3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 3.1 Xác định dung lượng bù kinh tế.

Các phụ tải đều tiêu thụ công suất tác dụng và công suất phản kháng, do vậy để giảm tổn thất công suất tác dụng, công suất phản kháng và giảm tổn thất điện năng trong mạng ta cần đặt các thiết bị bù công suất phản kháng

Tuy nhiên việc căn cứ vào vào tiêu chuẩn giảm tổn thất điện năng để quyết định dung lượng bù như vậy có thể giảm giá thành do giảm được chi phí tổn thấtđiện năng nhưng lại phải đặt thêm thiết bị bù lớn làm cho chi phí vận hành hàng năm tăng lên Vì vậy để bảo đảm được chỉ tiêu vận hành kinh tế của mạng điện thì việc xác định dung lượng bù kinh tế phải dựa vào tiêu chuẩn chi phí tính toánhàng năm là nhỏ nhất

Trong đó:

dm

b U

& Hàm chi phí tính toán hàng năm khi có bộ tụ điện là:

Z∑ = Z1 + Z2 +Z3

= (avh + atc) K0.∑Qbi + C ∆Pb.T.∑Qbi +

2 2

) (

dm

bi U

) (

dm

bi U

).

(

1

0 τ

∆ + +

dm U

3 3

10 83 , 6 85 , 3617 2

005 , 0 8760 10 10 100 ).

3 , 0

P T C K a

2

).

(

9

0 τ

∆ + +

dm U

3 3

10 35 , 6 85 , 3617 2

005 , 0 8760 10 10 150 ).

3 , 0

).

(

8

0 τ

∆ + +

dm U

3 3

10 64 , 10 85 , 3617 2

005 , 0 8760 10 10 150 ).

3 , 0

 Qb1= Q1- [ a vh a tc R K C C T P b

2

).

(

7

0 τ

∆ + +

dm U

3 3

10 33 , 18 85 , 3617 2

005 , 0 8760 10 10 150 ).

3 , 0

).

(

6

0 τ

∆ + +

dm U

3 3

10 05 , 6 85 , 3617 2

005 , 0 8760 10 10 150 ).

3 , 0

(

.

).

2 5 5

2 4 4

2 10 10

2 3 3

2 2 2

dm

d d

d d

d bi

b bi

tc

U

Q R Q R Q R Q R Q R Q

T P C Q k a

a

+

∆ + +

=

Trong đó:

4 6

3 5

5 4 10 3 2

5 4 4 5 4 6 6 5 4 10 3 3 5 4 10 3 5 5

2

15 , 0 62 , 0 77 , 0 89 , 0 38

,

152

) (

) )(

( ) )(

( ) )(

(

Q Q

Q Q

R R R R R

R Q Q R R Q Q R R R Q Q R R R R Q

Q

Q

b b

b

b b

b b

− + +

− + + +

− + + + +

và cho bằng không ta có hệ phương trình sau:

+ +

= +

+ +

= +

+ +

= +

+ +

86 , 61095 59

, 1159 44

, 514 44

, 309 82

, 143

42 , 230021 44

, 514 4

, 2255 1

, 1357 8

, 631

27 , 212555 44

, 309 1

, 1357 1

, 1690 89

, 786

51 , 66390 82

, 143 8

, 631 89

, 786 14

, 912

4 6

3 5

4 6

3 5

4 6

3 5

4 6

3 5

b b

b b

b b

b b

b b

b b

b b

b b

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

Q Q

02 , 49

02 , 112

67 , 59

4 6 3 5

b b b b

Q Q Q Q

& Vậy tại nút phụ tải 5 không phải đặt thiết bị bù

3.2 Chọn thiết bị điện cao áp.

3.2.1 Chọn máy biến áp hạ áp của đường dây ℓ 1

max

S

S dmba ≥

& Máy biến áp được chọn có thông số như sau:

Bảng thông số máy biến áp

ra hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng nhiệt điện động rất lớn có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị, nếu thời gian ngắn mạch càng lâu và điểm ngắn mạch càng gần nguồn cung cấp thì tác hại do dòng ngắn mạch gây ra càng lớn có thể phá huỷ hàng loạt các thiết bị điện Đồng thời khi xảy ra ngắn mạch làm điện áp của

mạng giảm xuống gây ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị điện khác trong hệ thống Nếu điểm ngắn mạch xảy ra gần nguồn điện áp giảm xuống nghiêm trọng có thể dẫn đến sự mất ổn định của cả hệ thống.

Ngắn mạch 1 pha và 2 pha còn gây ra từ thông không đối xứng làm nhiễu các đường dây thông tin

Vấn đề đặt ra là phải dự đoán được cường độ của dòng ngắn mạch tại các điểm khác nhau của hệ thống để có biện pháp bảo vệ hạn chế đến mức thấp nhất những tác hại do dòng ngắn mạch gây ra

Để tính được dòng điện ngắn mạch thì ta phải thành lập sơ đồ thay thế tính điện kháng của các phần tử, chọn các đại lượng cơ bản, nên xuất phát từ yêucầu đơn giản hoá nhiều nhất cho việc tính toán, còn điện áp cơ bản nên lấy theo từng cấp và chọn bằng điện áp trung bình của cấp ấy

Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại đó mà có dòng điện đi qua khí cụ điện là lớn nhất và có số điểm tính toán ngắn mạch là ít nhất mà vẫn có thể kiểm tra được các thiết bị điện Kết quả tính toán ngắn mạch được sử dụng để kiểm tra thiết bị điện và phục vụ cho thiết kế bảo vệ rơ le.+ Từ sơ đồ lưới điện ta có sơ đồ thay thế như sau:

Chọn các đại lượng cơ bản

100

=

cb S

{230 ; 115 ; 37}

=

cb

S

100 0,303.111,8 0,064

230

cb cb

S

100 0,3064.125 0,072

230

cb cb

S

5 , 0

U U

α

% 5 , 17

%

%

% 2

U U

TH N

CH N CT

cb NC C

U

U S

S U

X

0

% 5 , 6

%

%

% 2

U U

CH N

TH N CT

N

% 5 , 44

%

%

% 2

CH N

cb NH H

U

U S

S U

X

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

=

∑

∑ 1 2

'' 10

X

1 X

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

=

∑

∑ 1 2

'' 3

X

1 X

1

cb

1 X

1 3

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

∑

∑ 1 2

'' 5

X

1 X

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U







 +

=

∑

∑ 1 2

'' 7

X

1 X

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

=

∑

∑ 1 2

'' 9

X

1 X

1

∑

∑ 1 X 2

1 X

1 3

=

∑

∑ 1 2

'' 9

X

1 X

1

cb

1 X

1 3

cb

cb U

≥ xk

đđ i

I kA

 Ta chọn máy cắt ΒΒ Б -220-31,5/2000 có các thông số kỹ thuật sau

Loại máy cắt Udm, kV Idm, A Icdm, kA Iđđ, kA Inh/tnh, kA/s

ΒΒБ -220-31,5/2000 220 2000 31,5 80 31,5 31,5/3

* Kiểm tra:

+ Iđđ = 80 (kA) > IXK =11,09 (kA) + ICđm = 31,5 > ''

N

I = 4,36 kA nên điều kiện cát thỏa mãn yêu cầu + Với Idm = 2000 (A) > 1000 (A) không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

- Vì các thiết bị được đặt ngoài trời và được nối với nhau bằng thanh cái và

- Tiết diện thanh cái: Được chọn theo mật độ dòng kinh tế.

Vậy tiết diện kinh tế của thanh cái là:

ax 237,98

237,98 1

m ktTC

kt

I F

J

Tra phụ lục 10 [130] – Thiết kế NMĐ-TBA – PGS Nguyễn Hữu Khái, ta được thanh cái có các thông số như sau:

Thông số thanh cái

* Kiểm tra thanh cái 220 kV

- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang điện:

r – Bán kính ngoài của thanh góp, r = 10,8 mm

m – Hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, với dây nhiều sợi có m = 0,85

- Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:

Icp ≥ Ilvmax

Ilvmax – Dòng điện làm việc cực đại trong mạch

Như vậy thanh cái đã chọn thoả mãn các điều kiện về phóng điện vầng quang và phát nóng

I = 4,36 kA nên điều kiện cát thỏa mãn yêu cầu+ Với Idm = 2000 (A) > 1000 (A) không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

- Vì các thiết bị được đặt ngoài trời và có Udm =110 kV nên ta sử dụng thanh cái mềm, dây nhôm lõi thẽp.

bt ktTC

kt

I F

* Kiểm tra thanh cái 110 kV

r – Bán kính ngoài của thanh góp, r = 15,05 mm

m – Hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, với dây nhiều sợi có m = 0,85Thay số:

- Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt

Icp ≥ Ilvmax

Ilvmax – Dòng điện làm việc cực đại trong mạch

Như vậy thanh cái đã chọn thoả mãn các điều kiện về phóng điện vầng quang và phát nóng

3.3 Xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng của mạng điện.

3.3.1 Xác định tổn thất công suất và tổn thất điện nặng trong máy biến áp.

a.Tính điện trở của MBA

Điện trở máy MBA được tính theo công thức:

3 2

2

10

dm

dm N

U P

T C

S

U P R

R

b.Tính điện kháng của MBA ( Đại lượng có tên )

Điện kháng MBA được xác định theo công thức:

dm

dm N B

S

U U X

100

%.

Trong đó: X: Điện kháng của các cuộn dây

.100

=

dm dm

C N C

S

U U

100

% =

=

dm dm

T N T

S

U U

100

% =

=

dm dm

H N H

S

U U

= 500 kVAr

2 2

2

.

.

H

H H T

T T C

C C Cu

U

S R U

S R U

S R





 +

T

T C C

C

U

S X

U

S X

U

S

2 2

2

60622,23 kVAr

Tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp

3.3.2 Xác định tổn thất công suất và tổn thất điện nặng của đường dây.

Sau khi xác định được thông số của các đoạn đường dây và chiều truyền công suất, ta sẽ xác định được tổn thất công suất và tổn thất điện năng của các đoạn đường dây Vì các đoạn đường dây có chiều dài (ℓ < 300 km) nên ta sử dụng thông số tập trung để tính toán tổn thất, khoảng cách trung bình giữa các

& Ta thấy lưới điện đã thiết kế không xảy ra hiện tượng phóng điện vầng quang

- Áp dụng công thức :

2

ci Q

b0 =

08 , 1

700 lg

58 , 7

Tính toán tương tự ta có bảng thống kê kết quả như sau:

2

ci Q

Thành phần tổn thất do điện dẫn phản kháng gây ra, thành phần này được đặt ở cuối và đầu mỗi đoạn đường dây của sơ đồ thay thế

Các nút phụ tải có bù kinh tế thì được đặt tụ bù, máy bù

s s

Zba

3.3.2.1 Khi công suất phụ tải cực đại.

Ta có bảng thống kê khi công suất phụ tải cực đại:

"

1

P

dm U

"

6

P

dm U

+ Phụ tải tính toán tại 5: Stt5

Z S Z Z S Z Z Z S Z Z Z Z

S

7 , 13 16

,

201

Z Z Z Z Z

) (

) (

) (

5 4 10 3 2

5 4 5 4 6 5 4 10 3 5 4 10 3

+ + +

+ + +

+ + +

Z S Z Z S Z Z Z S Z Z Z Z

S

35 , 13 84

,

170

Z Z Z Z Z

) (

) (

) (

5 4 10 3 2

2 5 2 3 3 2 3 10 6 2 3 10 4

+ + +

+ + +

+ + +

7 2

1 1

10

P

dm U

"

3

P

dm U

"

2

P

dm U

P

dm U

 Tổn thất công suất trên đoạn ℓ5 : ∆S5max

"

5

P

dm U

"

9

P

dm U

"

8

P

dm U

"

7

P

dm U

3.3.2.2 Khi công suất phụ tải cực tiểu.

Ta có bảng thống kê khi công suất phụ tải cực tiểu:

"

1

P

dm U

dm U

Z Z Z Z Z

Z S Z Z S Z Z Z S Z Z Z Z

S

77 , 44 08

,

127

) (

) (

) (

5 4 10 3 2

5 4 5 4 6 5 4 10 3 5 4 10 3

+ + +

+ + +

+ + +

=

S3= S2- Stt5 = 127,08 + j44,77 - ( 27,51 + j5,41 ) = 99,75 + j39,36 MVA

MVA j

Z Z Z Z Z

Z S Z Z S Z Z Z S Z Z Z Z

S

51 , 13 73

,

102

) (

) (

) (

2 3 10 4 5

2 5 2 3 3 2 3 10 6 2 3 10 4

+ + +

+ + +

+ + +

P

dm U

"

3

P

dm U

"

2

P

dm U

9

7 2

1 1

1

1

SS

S10

ba

S

∆

 Tổn thất công suất trên đoạn ℓ4: ∆S4min

"

4

P

dm U

"

5

P

dm U

"

9

P

dm U

"

8

P

dm U

"

7

P

dm U

3.3.2.3 Khi có sự cố trong lưới.

Ta có bảng thống kê khi phụ tải ở chế độ sự cố:

∆S1sc = 2

2

"

1 2

"

1

P

dm U

P

dm U

a Sự cố đứt dây ℓ 2 nối với nguồn 1.

"

3

P

dm U

P

dm U

S

S S

dm U

"

5

P

dm U

"

9

P

dm U

"

8

P

dm U

"

7

P

dm U

S S

Zba

 Tổn thất công suất trên đoạn ℓ4 : ∆S4sc

"

4

P

dm U

P

dm U

"

3

P

dm U

"

3

P

dm U

3.4 Xác định điện áp tại các nút của mạng điện.

điện như sau

Sơ đồ của mạng điện:

Z7S

S S

S S

4

3.4.1.Khi phụ tải cực đại.

max 1

' 1 1

'

1

U

X Q R

= 28,5 kV

+ δU1 =

max 1

' 1 1

'

1

U

R Q X

' 3 3

'

3

U

X Q R

= 12,57 kV

+ δU3 =

max 1

' 1 1

'

1

U

R Q X

' 2 2

'

2

U

X Q R

= 15,76 kV

+ δU2 =

max 2

' 2 2

'

2

U

R Q X

' 10 10

'

10

U

X Q R

= 4,85 kV

+ δU10 =

max 10

' 10 10

'

10

U

R Q X

' 5 5

'

5

U

X Q R

= 38,5 kV

+ δU5 =

max 5

' 5 5

'

5

U

R Q X

' 6 6

'

6

U

X Q R

= 29,35 kV

+ δU6 =

max 6

' 6 6

'

6

U

R Q X

' 7 7

'

7

U

X Q R

= 40,22 kV

+ δU7 =

max 7

' 7 7

'

7

U

R Q X

U

U1−

= 11,32 %

+ ∆U8=

max 8

' 8 8

'

8

U

X Q R

= 39,8 kV

+ δU8 =

max 8

' 8 8

'

8

U

R Q X

' 9 9

'

9

U

X Q R

= 34,96 kV

+ δU9 =

max 9

' 9 9

'

9

U

R Q X

U

U8−

= 10,42 % Vậy ta có bảng thống kê kết quả như sau:

3.4.2 Khi phụ tải cực tiểu.

min 1

' 1 1

'

1

U

X Q R

= 19,3 kV

+ δU1 =

min 1

' 1 1

'

1

U

R Q X

+∆U1% =

dm

dm U

' 3 3

'

3

U

X Q R

= 17,78 kV

+ δU3 =

min 1

' 1 1

'

1

U

R Q X

' 2 2

'

2

U

X Q R

=14,92 kV

+ δU2 =

min 2

' 2 2

'

2

U

R Q X

' 10 10

'

10

U

X Q R

= 4,2 kV

+ δU10 =

min 10

' 10 10

'

10

U

R Q X

' 5 5

'

5

U

X Q R

= 14,3 kV

+ δU5 =

min 5

' 5 5

'

5

U

R Q X

= 31,46 kV

+ U4 = 2

5

2 5

' 6 6

'

6

U

X Q R

= 12,33 kV

+ δU6 =

min 6

' 6 6

'

6

U

R Q X

' 7 7

'

7

U

X Q R

= 23,74 kV

+ δU7 =

min 7

' 7 7

'

7

U

R Q X

' 8 8

'

8

U

X Q R

= 23,25kV

+ δU8 =

min 8

' 8 8

'

8

U

R Q X

' 9 9

'

9

U

X Q R

= 16,36 kV

+ δU9 =

min 9

' 9 9

'

9

U

R Q X

U

U8−

= 2,5 %Vậy ta có bảng thống kê kết quả như sau:

X Q R

1 1

R Q X

1 1

X Q R

3 3

R Q X

1 1

+∆U3% =

dm

dm U

X Q R

2 2

R Q X

2 2

X Q R

10 10

R Q X

10 10

X Q R

5 5

R Q X

5 5

X Q R

6 6

6 6

'

6 −

= 27,59 kV

X Q R

7 7

R Q X

7 7

X Q R

8 8

R Q X

8 8

X Q R

9 9

R Q X

9 9

U

U8−

= 3,62

Vậy ta có bảng thống kê kết quả như sau: