ĐỒ án tốt NGHIỆP THIẾT kế MẠNG điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIÊT KẾ MẠNG ĐIỆN Mạng điện là phần tử trung gian để truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, là một bộ phận của hệ thống điện. Do đó, khi thiết kế mạng điện đòi hỏi phải thu thập, đánh giá, phân tích một lượng thông tin lớn; trong đó, nguồn và phụ tải là hai yếu tố phải kể đến trước tiên, nó liên quan mật thiết với nhau và là vấn đề quan trọng trong việc đưa ra các phương án thiết kế và vận hành mạng đạt kết quả cao nhất.1.1. Phân tích nguồn.Hệ thống điện bao gồm tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện, hộ tiêu thụ và các thiết bị khác như hệ thống điều khiển, rơle bảo vệ, thiết bị đóng cắt... Chúng tạo thành 1 hệ thống điện thống nhất và có sự phối hợp chặt chẽ với nhau, có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện năng, đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị.Khi thiết kế hệ thống điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:+ Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện.+ Chế độ vận hành của hệ thống điện linh hoạt, hiệu quả kinh tế cao.+ Có khả năng dự trữ và đáp ứng công suất một cách nhanh chóng khi xảy ra sự cố gây thiếu hụt công suất trong hệ thống và sự gia tăng đột biến của phụ tải.+ Phải có độ tin cậy cung cấp điện cao và an toàn.Do có nhiều yêu cầu như vậy nên việc thiết kế mạng điện liên kết giữa nhà máy và hệ thống điện thành một hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải là vấn đề rất quan trọng, từ đó có thể giảm được vốn đầu tư xây dựng nguồn điện.Để vạch được sơ đồ hệ thống điện một cách hợp lý, ta phải tiến hành phân tích nguồn và phụ tải, từ đó dự tính ra phương thức vận hành của nhà máy Thủy điện A và nhà máy Nhiệt điện B.

Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành Công nghiệp, nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng nhiều, đòi hỏi việc sản xuất và truyền tải điện năng phải đảm bảo

an toàn, chất lượng và hiệu quả Điều đó đã đặt ra cho ngành điện những nhiệm vụ hết sức quan trọng, điện phải đi trước một bước trong công cuộc Công nghiệp hoá - Hiện đại hóa đất nước

Chính vì vậy, việc đào tạo đội ngũ cán bộ công nhân viên có trình độ Khoa học

kỹ thuật cao để đáp ứng được yêu cầu công việc luôn là vấn đề hàng đầu đối với ngành điện

Đại học bách khoa Đà Nẵng là một trong những trường đào tạo kỹ sư, cung cấp nguồn nhân lực cho ngành điện Việt Nam nói chung và khu vực miền Trung nói riêng Qua nhiều khoá đào tạo đã có nhiều sinh viên ra trường công tác tốt và nắm giữ những trọng trách quan trọng trong Tập đoàn Điện lực Việt nam cũng như các cơ quan quản

lý khác

Qua thời gian học tại trường, sau khi được các thầy cô tận tình truyền đạt cho những kiến thức, kinh nghiệm; mỗi sinh viên trước khi ra trường đều phải tổng hợp, đúc kết lại những gì mình đã tiếp thu được bằng cách thực hiện đồ án tốt nghiệp

Trong thời gian thực hiện đồ án, ngoài sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS Nguyễn Hữu Hiếu, bản thân đã cố gắng nghiên cứu, tìm hiểu và cuối cùng đồ án tốt

nghiệp đã hoàn thành đúng thời hạn Tuy nhiên, do thời gian có hạn và năng lực còn

nhiều hạn chế nên Đồ án không thể tránh những thiếu sót, mong được quý Thầy cô góp

ý, chỉ bảo để em rút kinh nghiệm và có điều kiện hoàn thiện thêm kiến thức cho mình, nhằm phục vụ tốt hơn công tác sau này

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020 SINH VIÊN THỰC HIỆN

Đoàn Quốc Vũ

CHƯƠNG I ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY;

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG; XÁC ĐỊNH

SƠ BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CẦN BÙ THEO ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Mạng điện là phần tử trung gian để truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, là một bộ phận của hệ thống điện Do đó, khi thiết kế mạng điện đòi hỏi phải thu thập, đánh giá, phân tích một lượng thông tin lớn; trong đó, nguồn và phụ tải là hai yếu tố phải kể đến trước tiên, nó liên quan mật thiết với nhau và là vấn đề quan trọng

trong việc đưa ra các phương án thiết kế và vận hành mạng đạt kết quả cao nhất

1.1 Phân tích nguồn

Hệ thống điện bao gồm tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện, hộ tiêu thụ và các thiết bị khác như hệ thống điều khiển, rơle bảo vệ, thiết bị đóng cắt Chúng tạo thành 1 hệ thống điện thống nhất và có sự phối hợp chặt chẽ với nhau, có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện năng, đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị

Khi thiết kế hệ thống điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện

+ Chế độ vận hành của hệ thống điện linh hoạt, hiệu quả kinh tế cao

+ Có khả năng dự trữ và đáp ứng công suất một cách nhanh chóng khi xảy

ra sự cố gây thiếu hụt công suất trong hệ thống và sự gia tăng đột biến của phụ tải

+ Phải có độ tin cậy cung cấp điện cao và an toàn

Do có nhiều yêu cầu như vậy nên việc thiết kế mạng điện liên kết giữa nhà máy

và hệ thống điện thành một hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải là vấn đề rất quan trọng, từ đó có thể giảm được vốn đầu tư xây dựng nguồn điện

Để vạch được sơ đồ hệ thống điện một cách hợp lý, ta phải tiến hành phân tích nguồn và phụ tải, từ đó dự tính ra phương thức vận hành của nhà máy Thủy điện A và nhà máy Nhiệt điện B

1.1.1 Nhà máy Thuỷ điện A

Nhà máy thủy điện có công suất: 3x32 = 96 MW Tra Phụ lục 1/trang 116/

TL-1, ta có các thông số sau:

Bảng 1.1

Sđm (MVA) Pđm (MW) cos Uđm (kV) Iđm (kA) nđm (v/ph)

Đặc điểm của nhà máy thủy điện:

- Điện tự dùng trong nhà máy chiếm (0,5-2)% (Trang 19/TL-2)

- Chế độ làm việc phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn và luôn thay đổi

- Chi phí vận hành không phụ thuộc vào lượng điện phát ra, chi phí vận hành mỗi kWh ít hơn rất nhiều so với nhà máy Nhiệt điện

- Hiệu suất cao hơn so với nhà máy Nhiệt điện

- Tính linh hoạt cao, dễ dàng đảm nhận phần phủ tải thay đổi đột ngột Thời gian đưa tổ máy từ trạng thái đứng yên đến đầy tải ngắn (40-50 giây)

- Khi thay đổi chế độ làm việc không thay đổi tổn thất, phạm vi điều chỉnh công suất của tổ máy rộng

- Vốn đầu tư xây dựng lớn và thời gian xây dựng kéo dài

- Công suất giới hạn bởi lưu lượng và chiều cao cột áp

1.1.2 Nhà máy Nhiệt điện B

Nhà máy nhiệt điện có công suất: 3x50 = 150 MW Tra phụ luc 1/trang

113/TL-1 ta có các thông số sau:

Bảng 1.2

Sđm (MVA) Pđm (MW) cos Uđm (kV) Iđm (kA) nđm (v/ph)

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện:

- Điện tự dùng trong nhà máy chiếm (5-10)% (Trang 19/TL-2)

- Chế độ vận hành kinh tế khoản (80-90)% công suất định mức; phụ tải ổn định lớn hơn 70% công suất định mức và công suất vận hành tối thiểu không được dưới 30% công suất định mức, phạm vi điều chỉnh công suất của tổ máy hẹp

- Thời gian đưa tổ máy từ trạng thái đứng yên đến đầy tải kéo dài, tính linh hoạt kém nên không thể đảm nhận phần phụ tải thay đổi đột ngột

1.2 Phân tích phụ tải

Gồm có 6 phụ tải (5 hộ tiêu thụ loại I và 1 hộ loại III), với tổng công suất:

Pmax = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6

= 23 +19 + 25 + 18 + 24 + 21 = 130 (MW)

+ Hộ loại III có 1 phụ tải, với công suất: PIII = 19 (MW)

+ Hộ loại I có 5 phụ tải, với tổng công suất:

PI = P1 + P3 + P4 + P5 + P6 = 23 + 25 + 18 + 24 + 21 = 111 (MW)

Hộ loại I là những phụ tải quan trọng, có yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao; việc ngừng cung cấp điện có thể thiệt hại lớn về kinh tế, ảnh hưởng đến an ninh -

chính trị Vì vậy, để tăng cường khả năng cung cấp điện, các hộ này được dùng đường dây kép hoặc cung cấp bằng hai nguồn hoặc mạch vòng kín nối với phụ tải

Bảng 1.3 Số liệu phụ tải

1.3 Cân bằng công suất trong hệ thống

Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng Cân bằng công suất trong hệ thống, trước hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không; sau đó sơ bộ định phương thức vận hành cho nhà máy điện trong hệ thống ở các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sự cố, dựa trên sự cân bằng từng khu vực, đặc điểm

và khả năng cung cấp của từng nhà máy điện

Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên cần giữ cho tần số được bình thường trong hệ thống, để giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm điện áp giảm thấp Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng đến sự thay đổi tần số và ngược lại

1.3.1 Cân bằng công suất tác dụng

Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức:

PF = PNĐ + PTĐ = mPpt + Pmd + Ptd + Pdt (TL- 3/trang 166)

Trong đó:

- PTĐ: tổng công suất tác dụng do nhà máy thủy điện A phát ra

- PNĐ: tổng công suất tác dụng do nhà máy nhiệt điện B phát ra

Pmd = (5-15)% mPpt = 10% x 130 = 13(MW)

- Ptd: tổng công suất tự dùng của nhà máy

+ Đối với nhà máy nhiệt điện:

Ptd=(5-10)% (Ppt + Pmd) = 7,5% (130 + 13) = 10,725 (MW) + Đối với nhà máy thủy điện:

1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức:

QF + Qb = m.Qpt + QBA + Qdz + Qtd + Qdt - QC (TL- 3/trang 168) Trong đó:

- QF: tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra

1.4 Xác định công suất bù sơ bộ

Bù sơ bộ ưu tiên cho những hộ có cos thấp (bù đến cos = 0,9  0,95); còn thừa lại ta bù cho những hộ ở xa (bù đến cos = 0,85  0,9)

Công suất bù cho hộ thứ i nào đó được tính như sau:

Qbi = Qi - Qi’ = Pi (tgi - tgi’)

Trong đó:

+ Qi, Pi: công suất của hộ thứ i trước khi bù

+ Qi‘: công suất phản kháng của hộ thứ i sau khi bù

+ Tgi’: tính theo coi’ của hộ thứ i sau khi bù

Vậy tiến hành bù lần lượt cho các hộ: 1; 2; 6; 5

1.4.1 Công suất phản kháng bù cho hộ số 1

Giả sử khi bù công suất phản kháng thì hệ số công suất của hộ 1:

1.4.2 Công suất phản kháng bù cho hộ số 2

Giả sử khi bù công suất phản kháng thì hệ số công suất của hộ 2:

cos2’ = 0,9  tg2’ = 0,484

Công suất phản kháng bù cho hộ số 2:

Qb2 = Q2 – Q2’ = P2(tg2 - tg2’) = 19 x (0,882 - 0,484) = 7,562 (MVAr) Lượng bù công suất phản kháng còn lại:

18,349 - 7,562 = 10,787 (MVAr)

1.4.3 Công suất phản kháng bù cho hộ số 6

Giả sử khi bù công suất phản kháng thì hệ số công suất của hộ 6:

cos6’ = 0,9  tg6’ = 0,484

Công suất phản kháng bù cho hộ số 6:

Qb6 = Q6 – Q6’ = P6(tg6 - tg6’) = 21 x (0,75 - 0,484) = 5,586 (MVAr) Lượng bù công suất phản kháng còn lại:

10,787 - 5,586 = 5,201 (MVAr)

1.4.4 Công suất phản kháng bù cho hộ số 5

Lượng Qb dư còn lại là: 5,201 MVAr, ta tiến hành bù hết cho hộ 5

1.5 Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy

Nhà máy Nhiệt điện B chạy phần nền; nhà máy Thủy điện A làm nhiệm vụ điều Tần, điều áp Sơ bộ phương thức vận hành của nhà máy Thủy điện A và nhà máy Nhiệt điện B trong các trường hợp sau:

1.5.1 Chế độ vận hành với phụ tải cực đại

Ta có: Pptmaxyc = Pptmax + Pmd + Ptd = 130 + 13 + 12,87 = 155,87 (MW) Công suất phụ tải cực đại theo yêu cầu là 155,87 MW, tổng công suất hai nhà máy là 246 MW Ta xác định sơ bộ phương thức vận hành hai nhà máy như sau:

- Đối với nhà máy Nhiệt điện B: cho hai tổ máy vận hành 85% công suất định mức:

87 , 70

1.5.2 Chế độ vận hành với phụ tải cực tiểu

Khi phụ tải cực tiểu:

Khi đó, ta chỉ cần huy động hai tổ máy của nhà máy Thuỷ điện A, mỗi tổ máy đảm nhận công suất % so với công suất định mức:

PFA% = 100

32 2

2 , 31

= 48,94 %

1.5.3 Chế độ sự cố

Xét sự cố nặng nhất là ngừng phát một tổ máy lớn nhất của hệ thống (sự cố nhà máy Nhiệt điện B) Trong chế độ phụ tải cực đại, dự trữ của hệ thống sẽ đáp ứng đủ công suất thiếu hụt và ta có chế độ vận hành của 2 nhà máy A và B như sau:

- Nhà máy Nhiệt điện B còn lại 1 tổ máy vận hành 100% công suất:

37,103

87,70

= 0,73% < 105 %

- Như vậy nhà máy điện A không bị quá tải, trong đó nhà máy B vẫn đảm bảo chế độ vận hành kinh tế Vậy khi sự cố một tổ máy nhà máy B thì các nhà máy vẫn vận hành chế độ phụ tải cực đại

CHƯƠNG II

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN;

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÈ MẶT KỸ THUẬT

Khi thiết kế một hệ thống điện, vấn đề đặt ra là phải lựa chọn phương án kết

lưới tối ưu dựa trên cơ sở là so sánh kinh tế, kỹ thuật các phương án Việc so sánh các

phương án về mặt kỹ thuật chủ yếu dựa trên các mặt sau và phải đảm bảo:

- Yêu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

- Tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố

- Điện áp tại các hộ tiêu thụ: U Ucp

- Yêu cầu về phát nóng cho phép của dây dẫn, độ bền cơ học của dây dẫn

- Đảm bảo tính kinh tế

Mục đích chủ yếu của thiết kế là tìm ra phương án thoả mãn các điều kiện trên Vấn đề cần giải quyết là lựa chọn sơ đồ nối dây của mạng điện, đồng thời chọn cấp

điện áp tải điện, lựa chọn đường dây dự phòng

2.1 Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

2.1.1 Xác định khoảng cách từ phụ tải đến nguồn, phụ tải đến phụ tải

2.1.2 Xác định phương án nối dây sơ bộ

Khảo sát vạch tuyến đường dây là công việc đầu tiên của công tác thiết kế, nó

ảnh hưởng đến đền bù, thi công, quản lý vận hành và các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của

mạng điện Trong phạm vi đồ án này chưa quan tâm đến điều kiện địa chất, địa hình và

qui hoạch tổng thể, chỉ xét đến các chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án

Khi chọn phương án nối dây của mạng điện ta dựa vào tính chất của hộ tiêu thụ

điện, khoảng cách từ nguồn đến phụ tải và quan trọng nhất là phương thức vận hành đã

xác định trước cũng như công suất của các nhà máy

Vạch phương án nối dây phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phụ tải loại I: phải được cung cấp điện liên tục bằng đường dây kép hoặc từ hai nguồn

- Phụ tải loại III: cho phép chỉ cung cấp điện bằng đường dây đơn

Cung cấp điện cho các phụ tải phải theo đuờng gần nhất để giảm tổn thất công suất và tổn thất điện áp

Ta có các phương án nối dây sau:

2.1.2.1 Phương án 1

3 1

M 63,2

46 K

58,3 1K M

5

24+j12,96(MVA)

44,7 21K M

4 6

58,31KM

5

24+j12,96(MVA) 44,721KM

4 6

B

2

90,553KM

3 Phương án 3

3 1

58 ,31K M 50,99 KM

58 ,31K M

5

24+j12,96(MVA)

44,72 1K M

4 6

2.2.1 Chọn cấp điện áp tải điện của mạng điện

Lựa chọn cấp điện áp tải điện rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của mạng điện

Trong tính toán, để xác định cấp điện áp tải điện của mạng ta dựa vào công thức kinh nghiệm Still:

Trong đó:

+ L: Chiều dài của nhánh (KM)

+ P: Công suất truyền tải trên đường dây (MW)

+ U: Điện áp tải điện của đường dây (KV)

2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn

Chọn tiết diện dây dẫn nhằm đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật của mạng điện Trong phạm vi đồ án này ta chỉ dùng loại dây AC để tải điện

Đối với đường dây điện áp 110kV phải chọn tiết diện dây dẫn từ AC-70 trở lên

để giảm tổn thất vầng quang (TL-4/trang 268)

Mạng điện thiết kế là mạng điện khu vực có công suất truyền tải lớn, điện áp cao, dây dẫn dài, do đó tiết diện dây dẫn được tính theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4.800h (đề cho) Tra bảng 3/trang 86, ta chọn Jkt = 1,1 [A/mm2]

5-1/TL-Tiết diện dây dẫn được tính theo công thức:

S

3

max (TL-4/trang 200) + Đối với đường dây đơn: n = 1

+ Đối với đường dây kép: n = 2

Bảng 2.2 Thông số các loại dây dẫn như sau

2.2.3 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố

Khi sự cố đứt một dây của đường dây kép (không xét trường hợp sự cố xếp chồng và sự cố đứt đường dây đơn)

Dòng điện sự cố : Iscmax = 2 x IMax

So sánh điều kiện : Iscmax ≤ K x Icp (TL-3/trang 110)

Trong đó:

+ Iscmax: Dòng điện làm việc lúc sự cố khi phụ tải cực đại

+ Icp : Dòng điện làm việc cho phép của dây dẫn

+ K : Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

Chọn Tmt = 350 K = 0,82 (TL-4/trang 294) Nếu tiết diện dây dẫn được chọn không thỏa mãn điều kiện trên thì ta tăng tiết diện dây dẫn lên cho đến khi nào thỏa mãn điều thì thôi

2.2.4 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố

- Tổn thất điện áp được tính theo công thức (TL-4/trang 205):

+ Đối với đường dây đơn:

% 100

Pr

% 100

U

Qx U

QX PR U

dm dm

2

Pr

% 100

QX PR U

dm dm

P : Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây (MW)

Q : Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây (MVAr)

R : Điện trở của đường dây ()

X : Điện kháng của đường dây ()

Uđm: Điện áp định mức của đường dây (KV)

L : Chiều dài đường dây truyền tải điện (KM)

- Tính tổn thất điện áp cực đại Umax lúc bình thường (nghĩa là tính tổn thất điện

áp từ nguồn đến phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tính Umax lúc sự cố nặng nhất

- Các trị số U% tính được phải thỏa mãn điều kiện sau (TL-4/trang 205):

2.2.5 Tính công suất phát lên thanh cái cao áp của nhà máy nhiệt điện B

- Phân tích sơ bộ định hướng phương thức vận hành: cho nhà máy Nhiệt điện B vận hành 2 tổ máy với công suất bằng 85% công suất định mức (phụ tải cực đại), ta có:



S

FB = 85% x (2 x PFB + j2x PFB x tg) = 85% x (2 x 50 + j2 x 50 x 0,75) = 85 + j63,75 (MVA)

- Công suất tự dùng của nhà máy Nhiệt điện B:

2.3 Tính toán cụ thể cho từng phương án

2.3.1 Phương án 1

3 1

M 63,2

46 K

58,3 1K M

5

24+j12,96(MVA)

44,7 21K M

4 6

B

2

2.3.1.1 Tính phân bố công suất cho các nhánh

- Công suất trên nhánh A-1:

- Công suất trên nhánh B-2:

- Công suất trên nhánh A-3:

Từ kết quả trên ta thấy điểm 3 không phải là điểm phân công suất tòan phần

2.3.1.2 Chọn cấp điện áp

- Áp dụng công thức kinh nghiệm Still, ta lập được bảng tính sau:

U = 4,34 x L 16 P (KV) (L : Km) (P : MW)

2.3.1.3 Chọn đường dây và tiết diện dây dẫn

2.3.1.3.1 Chọn đường dây (đơn hoặc kép)

* Khi đứt đoạn B-3 (Nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho bốn phụ tải: 1; 3; 5; 6):

- Lúc này, nhà máy Thuỷ điện A vận hành ba tổ máy với công suất 105% công suất định mức:



S = P + jQ

- Công suất nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho phụ tải:

SPT, do đó đoạn B-3 phải dùng đường dây kép

* Khi đứt đoạn A-3:

> Nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho ba phụ tải: 1;5;6

- Công suất tự dùng nhà máy:

SPT do đó đoạn A-3 ta dùng đường dây đơn

> Nhà máy Nhiệt điện B cung cấp cho ba phụ tải: 2; 3; 4

- Lúc này, nhà máy Nhiệt điện B vận hành hai tổ máy với công suất bằng 105% công suất định mức:

- Công suất tự dùng nhà máy:

SPT, do đó đoạn A-3 chỉ cần dùng đường dây đơn

2.3.1.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn

* Nhánh A-1:

- IMaxA-1 = max 1 3

10

S

2 2

10110

.3.2

196,923

01,65

S

2 2

10110

.3

368,038,8

026,44

S

2 2

10110

.3.2

124,2345

774,132

dm

U n

S

2 2

10110

.3.2

96,1224





= 71,58 (A)

dm

B

U n

S

2 2

10110

.3

196,919

79,110

S

2 2

10110

.3.2

364,1838,

98,99

S

2 2

10110.32

5,13

047,59

S (MVA)

I max (A)

F KT (mm 2 ) Loại dây I cp

(A)

A-3 -8,38 1 0,368 8,388 44,026 40,24 AC-70 265 A-6 45 2 23,124 50,394 132,774 120,7 AC-120 380 B-2 19 1 9,196 21,11 110,79 100,72 AC-95 330 B-3 33,38 2 18,364 38,1 99,98 90,89 AC-95 330

6-5 24 2 12,96 27,276 71,58 65,07 AC-70 265

2.3.1.4 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố

2.3.1.5 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố

2.3.1.5.1 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường :

* Nhánh A-1:

110.2

)44,0.23,41.132,11()46,0.23,41.23

) 423 , 0 31 , 58 124 , 23 ( ) 7 , 0 31 , 58 45

) 44 , 0 721 , 44 96 , 12 ( ) 46 , 0 721 , 44 24

x100 = 4,923 %

* Nhánh B-3:

U%B-3 = 2

110.2

)429,0.31,58.364,18()33,0.31,58.38,33

) 44 , 0 246 , 62 5 , 13 ( ) 46 , 0 246 , 62 18

x100 = 3,657 % Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường, tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-6

Umaxbt% = 8,61 % < 10% đạt yêu cầu

2.3.1.5.2 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc sự cố

Khi sự cố đứt một mạch trên đường dây kép: Umaxbt% = 2x Ubt%

* Nhánh A-1:

ΔUscA-1% = 2 x ΔUbt A-1% = 2 x 2,637 % = 5,274% < ΔUsccp = 20%

* Nhánh A-6-5:

* Khi đứt 1 đường dây của nhánh 6-5:

ΔUsc % = ΔUbt A-6% +2 x ΔUbt 6-5%

= 5,51+ 2 x 3,1 = 11,71% < ΔUsccp = 20%

* Khi đứt 1 đường dây của nhánh A-6:

ΔUsc % = 2 x ΔUbt A-6% + ΔUbt 6-5%

ΔUsc6-5% = 2 x ΔUbt 6-5% = 2 x 3,1 % = 6,2% < ΔUsccp = 20%

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc ở chế độ sự cố và công suất cực đại Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-6, có: ΔUscA-6% = 14,12%

Bảng 2.4 Tổng kết phương án 1

Loại dây AC-70 AC-70 AC-120 AC-95 AC-95 AC-70 AC-70

2.3.2 Phương án 2

3 1

58,31KM

5

24+j12,96(MVA) 44,721KM

4 6

B

2

90,553KM

2.3.2.1 Tính phân bố công suất cho các nhánh

- Công suất trên nhánh A-1:

+Tính phân bố công suất trên mạch vòng A-6-5:

553,90)

96,1224(274,135)

164,1021

=25,901 + j13,165 (MVA)

SA-5 = S6 +S5 –SA-6 = (21 + j10,164)+( 24+ j12,96) - (25,901 + j13,165) = 19,099 + 9,959 (MVA)

-Vì mạng điện thiết kế ở đây là mạng điện khu vực nên ta chọn điện áp vận hành chung cho toàn mạng là 110kV

2.3.2.3.1 Chọn đường dây (đơn hoặc kép)

* Khi đứt đoạn B-3 (Nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho bốn phụ tải: 1; 3; 5; 6):

- Lúc này, nhà máy Thuỷ điện A vận hành ba tổ máy với công suất 105% công suất định mức:



S = P + jQ

- Công suất nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho phụ tải:

SPT, do đó đoạn B-3 phải dùng đường dây kép

* Khi đứt đoạn A-3:

> Nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho ba phụ tải: 1;5;6

- Công suất tự dùng nhà máy:

SPT do đó đoạn A-3 ta dùng đường dây đơn

> Nhà máy Nhiệt điện B cung cấp cho bốn phụ tải: 2; 3; 4

- Lúc này, nhà máy Nhiệt điện B vận hành hai tổ máy với công suất bằng 105% công suất định mức:

- Công suất tự dùng nhà máy:

SPT, do đó đoạn A-3 chỉ cần dùng đường dây đơn

2.3.2.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn

* Nhánh A-1:

- IMaxA-1 = max 1 3

10

S

2 2

10110

.3.2

196,923

01,65

S

2 2

10110

.3

959,9099,

05,113

S

2 2

10110

.3

165,13901,

5,152

= 138,63 (mm2)

- Chọn dây dẫn AC-150 Tra bảng 2.2, ta có:

Icp = 445 (A); r0 = 0,21(/KM); x0 = 0,416(/KM); b0 = 2,74.(10-6/KM)

* Nhánh 6-5:

- IMax6-5 = max 6 5 103

.3

dm

U n

S

2 2

10110

.3

3901,4

16,30

dm

B

U n

S

2 2

10110

.3

196,9

79,110

3  

dm

B

U n

S

2 2

10110

.3.2

364,1838,

98,99

S

2 2

10110.32

5,1318

047,59

S

2 2

10110

.3

368,038,

026,44

= 40,24 (mm2)

- Chọn dây dẫn AC-70 Tra bảng 2.2, ta có:

S (MVA)

I max (A)

F KT (mm 2 ) Loại dây I cp

(A)

A-5 19,099 1 9,959 21,54 113,05 102,776 AC-95 330 A-6 25,901 1 13,165 29,055 152,5 138,63 AC-150 445

B-3 33,38 2 18,364 38,098 99,98 90,89 AC-95 330

A-3 -8,38 1 0,368 8,388 44,026 40,24 AC-70 265 B-2 19 1 9,196 21,11 110,79 100,72 AC-95 330

2.3.2.4 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố

165,13901,

10110

.3

959,9099,

Nhánh 6-5: Imax-bt = 3

2 2

10110

.3

3901,

10.3.110

124,23

45 

= 265,55 (A)

Iscmax  K.Icp AC-150= 0,82.445 = 364,9 (A)

Tiết diện dây đã chọn đạt yêu cầu

Iscmax6-5 = 3

2 2

10.3.110

96,12

24 

= 143,16 (A)

Iscmax K.Icp AC-70 = 0,82 265 = 217,3 (A)

Tiết diện dây đã chon đạt yêu cầu

- Đứt đường dây đơn A-6, dòng công suất chạy trên các đường dây còn lại cấp cho phụ tải 5 và 6 có

SA-5 = S5 + S6 = 45 + j23,124 (MVA)

S5-6 = S6 = 21 + j10,164 (MVA) Dòng điện chạy trên các nhánh là:

2 2

10.3.110

124,23

45 

= 265,55 (A)

Iscmax  K.Icp AC-150= 0,82.445 = 364,9 (A)

Tiết diện dây đã chọn đạt yêu cầu

2 2

10.3.110

164,10

21 

= 122,453 (A)

Isc-max  K.Icp AC-70= 0,82 265 = 217,3 (A)

Tiết diện dây đã chon đạt yêu cầu

IScmax < K x Icp = 0,82 x 265 = 217,3 (A) (Thoả mãn)

Vậy các kết quả trên đều thỏa mãn điều kiện phát nóng

2.3.2.5 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố

2.3.2.5.1 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường :

* Nhánh A-1:

110 2

) 44 , 0 23 , 41 132 , 11 ( ) 46 , 0 23 , 41 23

x100 = 5,26%

* Nhánh 5-6:

U%5-6 = 2

110

)44,0.721,44.3()46,0.721,44.901,4

) 429 , 0 31 , 58 364 , 18 ( ) 33 , 0 31 , 58 38 , 33

) 44 , 0 246 , 62 5 , 13 ( ) 46 , 0 246 , 62 18

x100 = 2,125 %

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thoả mản điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường, tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-5

Umaxbt% = 7,91% < 10% đạt yêu cầu

2.3.2.5.2 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc sự cố

^ Khi sự cố đứt một mạch trên đường dây kép: Umaxbt% = 2x Ubt%

* Nhánh A-1:

ΔUscA-1% = 2 x ΔUbt A-1% = 2 x 2,637 % = 5,274% < ΔUsccp = 20%

 Mạch vòng A-5-6 (khi đứt dây A-6 ):

*Xét mạch vòng:

+ Tổn thất điện trong mạng kín khi sự cố:

- Đứt đường dây A-6 ta có :

UA-5-sc % = 100 18 , 537 %

110

85 , 38 124 , 23 88 , 29 45



ΔUscB-4% = 2 x ΔUbt B-4% = 2 x 3,657% = 7,314% < ΔUsccp = 20%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh A-6-5, có: ΔUscA-6-5% =

Bảng 2.7 Tổng kết phương án 2

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-70 AC-95 AC-70 AC-70 AC-95

K M 64 M

58 ,31K M 50,99 KM

58 ,31K M

5

24+j12,96(MVA)

44,72 1K M

4 6

B

2

2.3.3.1 Tính toán phân bố công suất cho các nhánh

- Công suất trên nhánh A-1:

2.3.3.3 Chọn đường dây và tiết diện dây dẫn

2.3.3.3.1 Chọn đường dây (đơn hoặc kép)

* Khi đứt đoạn B-3 (Nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho bốn phụ tải: 1; 3; 4; 5;6):

= 111 + j66,506 (MVA)

- Lúc này, nhà máy Thuỷ điện A vận hành ba tổ máy với công suất 105% công suất định mức:

SPT, do đó đoạn B-3 phải dùng đường dây kép

* Khi đứt đoạn A-3:

> Nhà máy Thuỷ điện A cung cấp cho ba phụ tải: 1; 5; 6:

= 92,39 + j70,98 (MVA)

- Vậy:



S

Acc > SPT do đó đoạn A-3chỉ cần dùng đường dây đơn

> Nhà máy Nhiệt điện B cung cấp cho bốn phụ tải: 2; 3; 4

- Lúc này, nhà máy Nhiệt điện B vận hành hai tổ máy với công suất bằng 105% công suất định mức:

SPT, do đó đoạn A-3 chỉ cần dùng đường dây đơn

2.3.3.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn

* Nhánh A-1:

- IMaxA-1 = max 1 3

10

S

2 2

10110

.3.2

196,923

01,65

S

2 2

10110

.3

886,1362,

485,98

= 89,532 (mm2)

- Chọn dây dẫn AC-95 Tra bảng 2.2, ta có:

Icp = 330 (A); r0 = 0,33 (/KM); x0 = 0,429 (/KM); b0 = 2,65.(106

-/KM)

* Nhánh A-6:

- IMaxA-6 = max 6 3

10

3  

dm

A

U n

S

2 2

10110

.3.2

124,2345

774,132

3

dm

U n

S

2 2

10110

.3.2

96,12

58,71

3  

dm

B

U n

S

2 2

10110

.3

196,919

79,110

dm

B

U n

S

2 2

10110

.3.2

364,1838,

98,99

S

2 2

10110.32

5,1318





= 59,047 (A)

S (MVA)

I max (A)

F KT (mm 2 ) Loại dây I cp

(A)

A-3 12,62 1 13,886 18,764 98,485 89,532 AC-95 330 A-6 45 2 23,124 50,394 132,774 120,7 AC-120 380

2.3.3.5 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố

2.3.3.5.1 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường

* Nhánh A-1:

110 2

) 44 , 0 23 , 41 132 , 11 ( ) 46 , 0 23 , 41 23

) 423 , 0 31 , 58 124 , 23 ( ) 7 , 0 31 , 58 45

)44,0.721,44.96,12()46,0.721,44.24

) 429 , 0 31 , 58 364 , 18 ( ) 33 , 0 31 , 58 38 , 33

) 44 , 0 99 , 50 5 , 13 ( ) 46 , 0 99 , 50 18

x100 = 2,996 %

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường, tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh nhánh A-6

Umaxbt% = 8,61 % < 10% đạt yêu cầu

2.3.3.5.2 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc sự cố

Khi sự cố đứt một mạch trên đường dây kép: Umaxbt% = 2x Ubt%

* Nhánh A-1:

ΔUscA-1% = 2 x ΔUbt A-1% = 2 x 2,637 % = 5,274% < ΔUsccp = 20%

* Nhánh A-6-5:

* Khi đứt 1 dây lộ kép của nhánh 6-5:

ΔUsc % = ΔUbt A-6% +2 x ΔUbt 6-5%

= 5,51 + 2 x 3,1% = 11,71% < ΔUsccp = 20%

* Khi đứt 1 dây lộ kép của nhánh A-6:

ΔUsc % = 2 x ΔUbt A-6% + ΔUbt 6-5%

= 2 x 5,51 + 3,1% = 14,12% < ΔUsccp = 20%

* Nhánh B-3-4:

* Khi đứt 1 dây lộ kép của nhánh 3-4:

ΔUsc3-4% = ΔUbt B-3% +2 x ΔUbt 3-4%

= 4,55 + 2 x 2,996 % = 10,542% < ΔUsccp = 20%

* Khi đứt 1 dây lộ kép của nhánh B-3:

ΔUsc % = 2 x ΔUbt B-3% + ΔUbt 3-4%

= 2 x 4,55 + 2,996 % = 12,096% < ΔUsccp = 20%

Qua kết quả tính toán tổn thất điện áp lúc công suất cực đại và lúc sự cố đều thoả mãn điều kiện cho phép Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng có: ΔUsc% = 14,12%

Bảng 2.10 Tổng kết phương án 3

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-95 AC-95 AC-70 AC-70

CHƯƠNG III

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ;

LẬP BẢNG THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT;

PHÂN TÍCH VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾT TỐI ƯU

Việc quyết định lựa chọn phương án nào cần phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt

kỹ thuật - kinh tế Tính kinh tế của mạng điện được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu, trong đó vốn đầu tư ban đầu (K) và phí tổn hàng năm (Z) là hai chỉ tiêu cơ bản nhất

- Vốn đầu tư ban đầu (K), bao gồm chi phí: vạch tuyến, dựng cột, sứ dây dẫn, mua đất, đền bù giải tỏa và chi phí xây lắp

So sánh các phương án nhằm mục đích chọn ra phương án tối ưu, phương án kinh

tế nhất có phí tổn hằng năm bé nhất và vốn đầu tư ban đầu nhỏ

- Phí tổn hằng năm (Z) gồm chi phí: khấu hao, sửa chữa, phục hồi mạng điện và tiền tổn thất điện năng, được tính theo công thức sau:

K0: Giá thành 1km đường dây

l: chiều dài đường dây

` + avh: hệ số vận hành đối với đường dây trong mạng điện

(Đối với đường dây cột bêtông, lấy: avh = 4% = 0,04)

+ atc: hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (lấy Ttc = 8 năm)

T a

+ ΔA: Tổn thất điện năng hàng năm

 2 0 

2 2

l r U

Q P P

A   



Với: > : thời gian tổn thất công suất cực đại, tính theo công thức:

 = (0,124 + Tmax x 10-4)2 x 8760 = (0,124 + 4800 x 10-4)2 x 8760 = 3196 (h)

> P: tổn thất công suất trên đường dây, P = r l

U n

Q P

- Khối lượng kim loại màu sử dụng:

M = m0.l (kG)

> L: chiều dài tuyến đường dây (kM)

> m0: khối lượng cho 1km đường dây

3.1.1 Tính toán tổn thất điện năng

- Tính tổn thất công suất trên đường dây:

* Nhánh A-1: PA-1 = 2

2 2

110.2

132,11

23 

x 41,23 x 0,46 = 0,512 (MW)

* Nhánh A-3: PA-3 = 2

2 2

110

368,0)38,8

x 64 x 0,46 = 0,171 (MW)

* Nhánh A-6: PA-6 = 2

2 2

110.2

124,23

45 

x 58,31 x 0,27 = 1,665 (MW)

* Nhánh B-2: PB-2 = 2

2 2

110

196,9

19 

x 58,31 x 0,33 = 0,709 (MW)

2 2

110.2

364,1838,

x 58,31 x 0,33 = 1,154 (MW)

* Nhánh B-4: PB-4 = 2

2 2

110.2

5,13

18 

x 63,246 x 0,46 = 0,609 (MW)

* Nhánh 6-5: P6-5 = 2

2 2

110.2

96,12

24 

x 44,721 x 0,46 = 0,632 (MW)

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp số liệu tính toán tổn thất công suất theo phương án 1:

- Tổng tổn thất công suất trong toàn mạng điện:

PI = PA-1 + PA-3 + PA-6 + PB-2 + PB-3 + PB-4+ P6-5

= 0,512+ 0,171+ 1,665+ 0,709+ 1,154+ 0,609 + 0,632

= 5,452 (MW)

- Tổn thất điện năng hằng năm trong toàn mạng:

AI = PI x τ = 5,452 x 3196 = 17424,592 (MWh)

3.1.2 Vốn đầu tư xây dựng đường dây

- Đối với đường dây kép:

Kkép = 1,6 (KA-1 x LA-1 + K6-5 x L6-5 + KA-6 x LA-6 + KB-4 x LB-4 + KB-3 x LB-3 )

= 1,6 {168 (41,23 + 44,721 + 63,246)+(280 x 58,31)+(224 x 58,31)} x

106 = 87125,338 x 106 (đồng)

- Đối với đường dây đơn:

Kđơn = KB-2 x LB-2 + KA-3 x LA-3 = (224 x 58,31) + (168 x 64 ) x 106

3.1.4 Khối luợng kim loại màu sử dụng

- Đối với đường dây kép:

Mkép = 6 (M0A-1 x LA-1 + M06-5 x L6-5 + M0A-6 x LA-6+ M0B-4 x LB-4+ M0B-3 x LB-3)

= 6 {275 (41,23 + 44,721 + 63,246)+(386 x 58,31)+(492 x 58,31)}

= 553352,13 (kG)

- Đối với đường dây đơn:

Mđơn = 3 (M0B-2 x LB-2 + M0A-3 x LA-3) = 3 (386 x 58,31 + 275 x 64)

= 120322,98 (kG)

 Vậy tổng khối lượng kim loại màu:

MI = Mkép + Mđơn = 553352,13 + 120322,98 = 673675,11 (kG)

3.2 Phương án 2

3.2.1 Tính toán tổn thất điện năng

- Tính tổn thất công suất trên đường dây: