Bài soạn Đồ án lưới điện

Điện áp định mức phụ thuộc vào cstd và khoảng cách truyền tải Điện áp định mức của hệ thống được tính theo công thức kinh nghiệmsau: U=4,34... - Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho

Sơ đồ địa lý của hệ thống

70 km

56,5 7k m

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

40km

80 ,6

3k m

28,2 8k m

50 km

31 ,6 2k m

Chương I:Cân bằng công suất trong hệ thống điện

1.Cân bằng công suất tiêu dùng

= 32 + 30 + 27 + 20 +30 +25 = 164

P td : tổng công suất tự dùng trong chế độ phụ tải cực đại

Phụ tải 3

Phụ tải 4

Phụ tải 5

Phụ tải 6

Chương II: lựa chọn các phương án nối dây của mạng điện và

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

Phương án 2

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

31 ,6 2k m

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

Phương án4

53,8 5km

70 km

56,5 7k m

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

40km

Phương án 5

56,5 7k m

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

50 km

28,2 8km

B.Tính toán cụ thể cho từng phương án

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

1.Chọn điện áp định mức của mạng

Việc lựa chọn điện áp cho mđ có thể ảnh hưởng rất lớn đ?n các chỉ tiêu kĩthuật và kinh tế của mạng điện Nếu chọn điện áp mạng điện nhỏ th́ gây tổnthất điện nguồn lớn Do đó điện áp định mức phải được lựa chọn sao chohợp lí nhất Điện áp định mức phụ thuộc vào cstd và khoảng cách truyền tải Điện áp định mức của hệ thống được tính theo công thức kinh nghiệmsau:

U=4,34 L 16P (kV)

Trong đó

P: công suất chuyên trở của đường dây(MW)

L: chiều dài của đường đây(km)

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn

a)Chọn tiết diện dây dẫn

Có nhiều cách lựa chọn tiết diện dây dẫn như:

- Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế

- Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng

- Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép của điện áp

Trong mạng điện khu vực này ta lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh

tế của ḍòng điện :jkt

kt

i i J

I

F 

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

Trong đó:

Fi : tiết diện tính toán của đây theo mật độ kinh tế

Iimax : dòng điện lớn nhất chạy trên dây được tính theo công thức

Iimax =

dm

i U n

S

3

Với Si : công suất biểu kiến trên các đoạn đường dây

n : số mạch của đường dây

Uđm: điện áp định mức của mạng điệnb)Kiểm tra

-Tổn thất vâng quang:đối với đường dây 110kv chọn tiết diện dâyF≥70mm2:thỏa mãn điều kiện không có tổn thất vầng quang

-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 phải kiểm tra điều kiện này-Theo điều kiện phát nóng:

Ilvmax≤k1.k2.Icp

Mạch đơn: Ilvmax= Ii (dòng điện chạy trên các đoạn đường dây)

Mạch kép: Ilvmax=2Ii (khi có sự cố đứt 1 mạch đường dây)

Icp :dòng điện cho phép chạy trên đoạn đường dây(tùy thuộc vào loại dâydẫn)

K1:hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường làm việc

K2:hệ số hiệu chỉnh theo số sợi cáp và điều kiện lắp đặt dây cáp

488 , 15

32 2 2

Tiết diện dây dẫn:Fkt = 1 , 1

3 , 93

=84,82 mm2

Chọn dây có tiết diện gần nhất:Fkt =95mm2 tương ứng là của dây AC-95Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thấtvầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: Icp=330A

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng cònlại có giá trị là:

Isc =2.93,3=186,6<330(thỏa mãn)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau:

3.Tính tổn thất điên áp

Các thông số thay thế của đường dây

X (  )

Ui% =

dm

i i i

i U

X Q R

P

2

.100Trong đó:

P i : Tổng công suất truyền trên đương dây thứ i

Q i: Tổng cspk truyền trên đường dây thứ i

Ri : Điện trở t/đ của đoạn dây thứ i

Xi : Điện dẫn pk của đoạn dây iYêu cầu về tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp lúc b́nh thường

UMAXbt% <= (10-15)%

Tổn thất điện áp lớn nhất khi xẩy ra sự cố nặng nề

UMAXsc%<= (20-25)%

Ví dụ xét đoạn dây N-1:

RN-1 =

2

51 33 , 0

1

DM

N N N

N U

X Q R

74 , 10 488 , 15 42 , 8

UMAXSC% = 10,86

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

31 ,6 2k m

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn.

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

Xét đoạn đường dây N-5:

IN-5 =2 361.110 103 =160A

=>Fkt = 1601,1 =145,5

Chọn dây AC-150 có Icp=445A

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thấtvầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng cònlại có giá trị là:

.100=5,03%

Đối với đd 2 mạch sự cố nặng nề nhất khi đứt 1 mạch đd Khi đó còn lại mộtmạch nên :

X (  )

Vậy điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là:

UMAXbt% = 7,228 %Tổn thất điện áp lớn nhất khi cố sự cố là:

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

1 1

2 2 2

2 1

N pt N

pt

L L L

L S L

L S

SN-1=(32 j15,488).107158,57,57(30 j14,52).56,57 = 32,411+j15,687 (MW)

Công suất truyền tải trên đoạn N-2

SN-2=

2 2

1 1

2 2 1

N pt N

pt

L L

L

L S L

S

SN-2=(32 j15,488).15851,57(30 j1452).102 = 29,589+j14,321 (MW)

S1-2=SN-1-Spt1 =(32,411+j15,687)-(32+j15,488)

S45=0,411+j0,199Vậy 2 là điểm phân chia cs trong mạng lớn

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn.

a)Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau:

-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 phải kiểm tra điều kiện này-Điều kiện phát nóng:

Các đoạn đường dây khác đều thỏa mãn

Xét riêng đoạn mạch vòng khi có sự cố

88 , 68

103 =361,53<Icp =515A+Dòng chạy trên đoạn 1-2

I 1-2sc =

3 110

33 , 33

103 =174,94A<Icp =275AVậy các tiết diện đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất vầng quang và điềukiện phát nóng

X (  )

2 2

2



= 5,67(%)Các đoạn đường dây khác tính tương tự như các phương án trước

-Ở chế độ sự cố

+Đứt đoạn dây N-1:

UN-2SC% = 110 2

53 , 23 008 , 30 88 , 11

UMAXbt% = 7,166 %Tổn thất điện áp lớn nhất khi cố sự cố là:

UMAXSC% = 21,003%

70 km

56,5 7k m

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn.

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

-Xét đoạn đường dây N-3-4:

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: Icp=380(A)

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng cònlại có giá trị là:

22 , 22

103 =116,62A =>Fkt = 1161,1,62=106,02 mm2

=>Chọn dây AC-95

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thấtvầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: Icp=330(A)

Đoạn 3-4 là lộ đơn nên Isc =Ilvmax hay ta có

Isc =186,6<330(thỏa mãn)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

-Các đoạn đường dây khác tính toán tương tự:

X (  )

UMAXSC% = 16,445%

56,5 7k m

51km N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

50 km

28,2 8km

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

-Xét đoạn đường dây N-2-3:

=>Chọn dây AC-70 có Icp =275A

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thấtvầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây N-2-3 lần lượt là: IcpN-2=445(A)

và Icp2-3=275(A)

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng cònlại có giá trị là:

IscN-2 =2.166,19=332,38<445A(thỏa mãn)

Isc2-3 =2.78,73=157,46<275A(thỏa mãn)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

-Xét đoạn đường dây N-6-4:

=>Chọn dây AC-95 có Icp =330A

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thấtvầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây N-6-4 lần lượt là: IcpN-6=380(A)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau:

phương án tối ưu, ngoài những yêu cầu cơ bản về mặt kĩ thuật thì phải đảmbảo tính kinh tế cuả HTĐ.

Khi đó hàm chi phí tính toán hàng năm của mỗi phương án được tínhtheo công thức sau:

Zi=(atc+avh)Kđdi +A.C

atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ( atc =1/Ttc=1/8 = 0,125)

2 2

dm

i i U

Kđd: là vốn đầu tư đường dây của mạng điện(đ/km)

k0i: Giá thành 1 km đường dây AC có tiết diện Fi, chiều dài Li(đ/km)

Mạch đơn Kđdi=k 0i L i

Mạch kép Kđdi=1,6k 0i L i

Tính toán cụ thể cho từng phương án: Dự kiến các phương án đều dùng cột

bê tông, vốn đầu tư cho một km đường dây là:

KN6 = 1,6.300.106.78,1 = 37,488.109 (đồng)Tổng vốn đầu tư cho đường dây của mạng.

2

1

N dm

2

2 2



2 2

2

2

N dm

2

2 2



2 3

2

3

N dm

2

2 2



2 4

2

4

N dm

2

2 2



= 1,086(MW)

2 5

2

5

N dm

2

2 2



= 1,137 (MW)

PN6 = 2 6

2 6

2

6

N dm

2

2 2



= 1,145 (MW)Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng

 Pi = PN1 +PN2 +PN3 +PN4 +PN5 +PN6

= 0,875 +1,195 +1,197+1,086+1,137+ 1,145 = 6,639(MW).Khi đó hàm chi phí tính toán hàng năm:

Chi phí tính toán hàng năm:

Z = (0,04 + 0,125) 154,090.109 + 7,558.3411.103.500 = 38,32.109 (đồng)

6 Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu

Từ 5 phương án đạt các yêu cầu kĩ thuật cơ bản đă chọn để so sánh về mặt kinh tế ta có bảng so sánh các phương án như sau:

Các chỉ

tiêu

Các phương án

I.Chọn số lượng và công suất MBA

-Với yêu cầu của điện áp là CCĐ cho họ loại 1 nên phải đảm bảo CCĐ liêntục Muốn vậy phải cần 2 MBA làm việc song song để cấp điện cho mỗi phụtải(Các phụ tải 1,2,3,5,6)

-Với phụ tải loại 3 thì chỉ cần sử dụng 1 MBA để cung cấp điện(Phụ tải 4)-Khi chọn công suất của MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA cònlại ở chế độ sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40%trong thời gian phụ tải cực đại

-Công suất của MBA trong trạm có n MBA được xác định bằng công thức:

SB  Sptmaxk(n-1)

SB: công suất MBA được chọn

Smax: công suất cực đại của phụ tải Smax= 2

max 2

2 max 2

max Q

+Với trạm có 1 MBA thì

SB Sptmax = 2

max 2

488 , 15

52 , 14

068 , 13

52 , 114

11 , 12



=19,8MVA

=>Chọn MBA TPDH-25000/110

Số liệu của MBA vừa chọn được cho trong bảng sau:

Q0

KVAr

TPDH-32000/110

115

II.Sơ đồ trạm và hệ thống điện

1.Trạm nguồn:

Trạm nguồn là trạm biến áp lớn và rất quan trọng của hệ thống( là trạm tăng

áp từ Umf lên Uđm của mạng điện) Do phụ tải là các hộ tiêu thụ loại I nên đểđảm bảo cung cấp điện an toàn là liên tục ta sử dụng sơ đồ hai hệ thốngthanh góp làm việc song song có chung 2 máy cắt Khi vận hành một hệthống thanh góp vận hành còn một hệ thống thanh góp dự trữ

3.Trạm cuối

Ở trạm cuối có các trường hợp xảy ra như sau:

- Nếu đường dây dài (l  70 km) và trên đường dây hay xảy ra sự cố Khi đócác máy cắt đặt ở cuối đường dây (dùng sơ đồ cầu máy cắt):

- Nếu đường dây ngắn (l < 70 km) và ít xảy ra sự cố thì máy cắt đặt phíamáy biến áp Mục đích để thao tác đóng cắt máy biến áp theo chế độ côngsuất của trạm (phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu của trạm) Khi đó sơ đồ củatrạm cuối:

2AC-70 31,62km

SƠ ĐỒ THAY THẾ TOÀN MẠNG ĐIỆN

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CÁC TRẠNG THÁI VẬN HÀNH

CỦA LƯỚI ĐIỆN

Trong quá tŕnh thiết kế mạng lưới điện , để đảm bảo an toàn cho hệ thống và các yêu cầu kĩ thuật Cần phải tính toán xác định sự phân bỗ các ḍng công suât, tổn thất công suất,tổn thất điện năng và tổn thất điện áp của mạng điện trong các chế độ vận hành Tính chế độ vận hành có thể biết đượcđiện áp tại từng nút của phụ tải từ đó xem xét cách giải quyết cho phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cho các phụ tải đồng thời kiểm tra chính xác sự cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện, nếu thiếu hụt cần tiến hành bù cưỡng bức

Khi xác định các dòng công suất và các tổn thất công suất ta lấy điện

áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp định mức Uđm =110kV

I.Chế độ phụ tải cực đại

Ở chế độ này phải vận hành cả hai MBA trong trạm Điện áp định mức tren thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110% điện

1.Xét đoạn đường dây N-1

Sơ đồ thế của đoạn đường dây này:

55,35.5,10

2

145,0

100.2

%

1.2

2

2 2

1 2

32

55 ,

35

S

S U j S

pt S P S

dm

pt n dm

QCĐ=QCC=1,635(MVAR)Công suất yêu cầu tại nguồn

U

X Q R P

110kV

25 100 2

77 , 27 5 , 10 25

77 , 27 2

12 , 0

100 2

%.

.

2

2 2

2 2

5

2 5

S

S U j S

S P

dm

n dm

n b

6 6

56 2

0,987 j14,129 25,132

2 2

56 2

2 '' 56

Công suất ở đầu vào tổng trở của đường dây 5-6:

56

'' 56

25 100 2

33 , 33 5 , 10 25

33 , 33 2

12 , 0

100 2

%.

.

2

2 2

2 2

5

2 5

S

S U j S

S P

dm

n dm

n b

2

5

' 56

2 2

5 2

2 ''

5 N . cdN

N S j Q

5 5

N N

U

X Q

R P

=115,377kV

Điện áp thanh góp hạ áp của trạm 5 quy đổi vê phía thanh góp cao áp

U5h'=U5 -

377,115

2

9,55.853,162

54,2.107,

30377,115

5

5 5 5

9561 , 6 605 , 13 615 , 25 27 , 7 377 , 115

.

5

56

' 56 56

2

9,55.729,132

54,2.074,

2594,112

6

6 6 6 6

b R Q X

Các nhánh còn lại tính tương tự ta được bảng sau:

II.Chế độ phụ tải cực tiểu

Điện áp trên thanh cái cao áp của nguồn :

Trong đó :

Smax: Công suất phụ tải ở chế độ cực tiểu

Sđm : Công suất định mức của MBA

PO : Tổn thất công suất khi không tải

 Pn : Tổn thất công suất khi ngắn mạch

Có

MBA TPDH-25000/110: Sgh =17,38MVA

2

591 , 18

035 , 0

2

MVA



Vậy trạm 1 không được cắt bớt MBA

Các trạm cònn lại : Tính tương tự kết quả trong bảng sau:

Ktra thấy tất cả các phụ tải đều thỏa mãn đk Smin < Sgh

=>Bỏ được 1MBA khi vận hành ở chế độ cực tiểu (trừ phụ tải 4)

Sơ đồ nối dây nhánh N-1 và nhánh N-5-6

Tính toán tương tự như ở chế độ phụ tải cực đai ta có bảng sau

S 5 = 30 + j14,52 10,5kV

51 km

AC - 95 NĐ

Ta chỉ xét sự cố nặng nề nhất, tức là đứt một đường dây điện mạch kín khi

hệ thống vận hành ở chế độ phụ tải cực đại, ở chế độ sự cố điện áp trên

thanh cái cao áp cuả nguồn là 110% điện áp định mức của mạch điện

Đối với mạch liên thông N-5-6 ta giả thiết xét sự cố đứt mạch đường dây nối từ nguồn đến phụ tải 5

Riêng đoạn đường dây từ N-4 là mạch đơn nên ko xét tới sự cố

Khi đó điện trở và điện kháng của đường dây gặp sự cố sẽ tăng lên 2 lần, còn điện dẫn gi m 2 l n ảng sau: ần.

B(S) 1,352.10-4 1,46 10-4 1,806 10-4 2,137.10-4 1,45 10-4 8,16 10-4

Tính tương tự như ở chế độ phụ tải cực đại ta được bảng:

IV.Điều chỉnh điện áp trong mạng điện

Điện áp là một trong những chỉ tiêu chất lượng điện năng quan trọng Trong đó chỉ tiêu về độ lệch điện áp là chỉ tiêu quan trọng nhất trong quá tŕnh vận hành phụ tải thay đổi từ cực đại đến cực tiểu, hoặc khi bị sự cố nặng nề dẫn đến điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm thay đổi vượt qúa giới hạn cho phép Để đảm bảo được độ lệch điện áp của hộ tiêu thụ nằm trong giới hạn cho phép thì cần phải tiến hành điều chỉnh điện áp bằng các

sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải

Các hộ tiêu thụ dùng MBA loại TPDH-32000/110 và TPDH-25000/110 có phạm vi điều chỉnh 9x1,78%,Ucđm =115 kV và Uhđm =11 kV

Theo đồ án thiết kế, tất cả các hộ tiêu thụ đều yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Độ lệch điện áp trên thanh cái hạ áp phải thoả măn :