Tài liệu Thiết kế lưới điện Chương 3 ppt

Nếu cùng độ dài thì giá thành đường dây, chi phí vận hành và tổn thất điện năng phụ thuộc vào điện áp và dòng điện.. Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xà, sứ

3 1 SƠ ĐỒ ĐI DÂY

3 1 1 Phương án 1

3 1 2 Phương án 2

3 1 3 Phương án 3

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

3 2 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KỸ THUẬT

Ta tiến hành lựa chọn các phương án theo các tiêu chuẩn sau

A Chọn điện áp định mức của mạng điện :

Trong thiết kế hệ thống điện , việc lựa chọn điện áp tối ưu cho đường dây tải điện là rất quan trọng Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế và tính kỹ thuật của mạng điện Ứng với mỗi công suất phụ tải và độ dài tải điện khác nhau cần có cấp điện áp tải điện tương ứng cho hiệu quả kinh tế cao nhất Nếu cùng độ dài thì giá thành đường dây, chi phí vận hành và tổn thất điện năng phụ thuộc vào điện áp và dòng điện Nếu công suất truyền tải không đổi thì khi điện áp cao, dòng điện sẽ nhỏ và ngược lại

Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xà, sứ cách điện phải lớn và ngược lại nếu điện áp nhỏ thì dòng điện sẽ lớn thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn

Từ đó ta thấy có một cấp điện áp tối ưu cho mỗi công suất tải S và độ dài tải điện L

Công thức kinh nghiệm để chọn điện áp vận hành cho mạng điện

U i = 4,34 l i +16P i (KV)

Trong đó : Ui - điện áp định mức chọn cho mạch thứ i (KV)

li - khoảng cách từ nguồn điện đến phụ tải thứ i (Km)

Pi - công suất lớn nhất của phụ tải thứ i (MW)

B Chọn tiết diện của dây dẫn F i :

Để so sánh các phương án về mặt kỹ thuật ta cần phải tiến hành theo các nội dung sau:

+ Lựa chọn loại dây dẫn

+ Chọn tiết diện dây dẫn

Với các ràng buộc kỹ thuật phải tuân theo khi lựa chọn tiết diện dây dẫn, nếu không lưới điện sẽ không hoạt động được đó là:

+ Dòng điện lớn nhất cho phép theo điều kiện phát nóng trong chế độ làm

+ Tổn thất điện áp lớn nhất cho phép trong lưới điện

+ Độ bền cơ học của đường dây trên không

+ Tổn thất điện năng do vầng quang điện đối với đường dây trên không + Điều kiện phát nóng khi ngắn mạch đối với đường dây cáp

Nguyên tắc chung để lựa chọn tiết diện dây dẫn là : Trong các tiết diện dây dẫn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật, chọn dây dẫn cho hiệu quả kinh tế cao nhất Đối với các loại lưới điện, nguyên tắc trên được áp dụng khác nhau

Dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép ( AC ) đặt trên không với khoảng cách trung bình hình học Dtb = 5 m Thời gian sử dụng công suất cực đại là

Tmax=4500h Điện áp cao và công suất truyền tải lớn nên tiết diện dây được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế sau đó kiểm tra lại điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang

Với điện áp U ≥ 110kv, tiết diện dây dẫn cần chọn có F ≥ 70 mm2 , để tránh tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việc bình thường

Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức :

Trong đó : Fkt - tiết diện tính toán của dây dẫn (mm2)

Jkt - mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Dựa vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tln=4500h và loại dây đã dự kiến (AC) tra bảng ta được : Jkt = 1,1(A/mm2)

Imax - Giá trị lớn nhất của dòng điện chạy trên đường dây (A)

2 max

2 max max

.3

Q P

U n

n- số mạch trên một đường dây

Uđm-điện áp định mức của mạng(110KV)

ISC < k.ICP

Trong đó : ICP : tra trong bảng dựa vào tiết diện Fi đã chọn trước đó

ISC: Là dòng điện sự cố trên đoạn đường dây xảy ra sự cố

k : là hệ số hiệu chỉnh dòng điện cho phép khi nhiệt độ môi trường thay đổi so với điều kiện tính toán , ở đây ta giả thiết dây dẫn chọn đã được nhiệt đới hóa theo điều kiện khí hậu nước ta (k = 1)

Ngoài ra các dây dẫn được chọn phải thỏa mãn điều kiện:

Độ bền cơ học : đường dây 110 kV Fmin ≥ 34 mm2

Tổn thất vầng quang : đường dây 110 kV Fmin ≥ 70 mm2

D Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và lúc sự cố :

Với điện áp danh định của mạng điện là 110KV ta có thể bỏ qua thành phần ngang của điện áp giáng Tổn thất điện áp trên các lộ được xác định theo biểu thức:

ΔUi% = 100

.U2

n

X Q R

(3.2C)

Trong đó

ΣPi : tổng công suất truyền trên đường dây thứ i,

ΣQi : tổng công suất phản kháng truyền trên đường dây i,

Ri : điện trở tác dụng của đoạn dây i,

Xi : điện dẫn phản kháng của đoạn i

n : Số mạch trên một đường dây

Tính tổn thất điện áp khi xảy ra sự cố : Sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt 1 dây (đối với mạch liên thông thì sự cố nặng nề nhất là khi đứt dây gần nguồn cung cấp hơn) Khi đó mạch chỉ còn lại một lộ dây nên R và X sẽ thay đổi

Điều kiện để phương án được chấp nhận : Do các phụ tải đều là hộ loại I ,

và yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường nghĩa là phải dùng máy biến áp

điều áp dưới tải nên tổn thất điện áp cho phép như sau :

−

=Δ

%)2010(

%

%)1510(

Từ bảng ta chọn điện áp định mức vận hành cho toàn mạng là Uđm = 110(KV)

C Lựa chọn tiết diện dây dẫn :

S MVA

L

km ΔU bt % ΔU sc %

8 8 8 78 7 , 7

HT HT

HT HT

HT

L L L

L S L

L S S

+ +

+ +

=

59 , 71 72 , 44 9 , 55

59 , 71 ) 37 , 19 40 ( ) 59 , 71 72 , 44 )(

47 , 19 38 (

+ +

+ + +

+

= 42 , 29 + j21 , 20

8 78 7

7 7 7 78 8 , 8

HT HT

HT HT

HT

L L L

L S L

L S S

+ +

+ +

=

59 , 71 72 , 44 9 , 55

9 , 55 ).

47 , 19 38 ( ) 9 , 55 72 , 44 )(

37 , 19 40 (

+ +

+ + +

+

64 , 17 71 ,

35 + j

=

56 , 3 58 , 6

8

7

78

.

j S

C Lựa chọn tiết diện dây dẫn :

Tính tương tự các phương án trên ( chú ý với mạng kín dây 1 lộ nên n=1) ta

được bảng số liệu sau:

S MVA km L I A max mm F tt 2 I A sc

.

2 2

7 78 7 78 7

3.3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ CHỈ TIÊU KINH TẾ

Lựa chọn được phương án tối ưu thì phải dựa trên cơ sở so sánh về kỹ thuật và kinh tế ở mục 3.2 đã chọn ra được phương án 1 , 2 , 3 là các phương

án đã thoả mãn về mặt kỹ thuật Để so sánh về kinh tế, ta giả thiết cả 3 phương án có cùng độ tin cậy về cung cấp điện, có cùng số lượng MBA, dao cắt li và máy cắt điện

Khi đó tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm Z nhỏ nhất :

với T : thời gian thu hồi vốn đầu tư ( tự chọn Ttc = 8 năm)

Kđd - vốn đầu tư cho đường dây ( đồng )

Kđd = Σ K0i li a ( đồng ) với a = 1 khi đường dây có 1 lộ

a = 1,6 khi đường dây có 2 lộ

li - chiều dài đoạn đường dây thứ i

K0i - giá tiền đầu tư cho 1 km đường dây Fi

Bảng giá tiền của 1km đường dây :

Loại dây AC_70 AC_95 AC_120 AC_150 AC_185

K 0i 10 6 (đồng/km) 168 224 280 336 392 ΔA- là tổng tổn thất điện năng trong mạng điện

ΔA = ΣΔPi τ Với ΔPi - tổn thất công suất tác dụng trên đường dây thứ i

i dm

i i i dm

i

U

Q P R U

S

2 2 2

Trong đó Tmax = 4500 h vậy τ = 2886 ( h )

C- giá thành 1KWh điện năng tổn thất ( C = 500 đ/KWh )

K.10 6 đồng

Từ các kết quả tính toán ta có bảng tổng kết sau :

Phương án ΔU bt.max ΔU sc.max Z

Phương án 1:

* Sơ đồ hình tia

_ Ưu điểm :

+ Khả năng xảy ra sự cố phải cắt điện tương đốí ít vì mỗi phụ tải đều

có đường dây riêng cung cấp điện, một đường dây bị sự cố không thể ảnh hưởng sang đường dây thứ hai được

+ Khoảng cách dẫn điện tương đối gần.Do đó nếu dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện thì khối lượng tiêu hao về khi loại màu và

cả mức tổn thất công suất và tổn thất điện áp tương đối nhỏ

+ Có nhiều khả năng sử dụng nhiều thiết bị đơn giản rẻ tiền ở cuối đường dây ( Ví dụ chỉ cần dùng dao cách ly mà không cần dung tới máy cắt v.v…, giá tiền máy cắt đắt hơn dao cách ly rất nhiều lần.Thiết bị bảo vệ rơle cũng đơn giản, nếu đường dây ngắn có thể chỉ dùng bảo vệ quá dòng là đủ ) _ Nhược điểm :

+ Nêú hình tia nhiều thì sơ đồ trạm tăng áp phức tạp, tổn thất thiết bị nhất là máy cắt cao áp và bố trí mặt bằng tốn đất

+ Nếu chọn dây theo mật độ kinh tế của dòng điện, nhiều trường hợp phải tăng tiết diện để chống vầng quang và bảo đảm sức bền cơ giới, do đó vốn đầu tư lại tăng

+ Công tác tổ chức tham dò, khảo sát tốn hơn vì độ che phủ diện tích rải rộng

+Vì khoảng cách dẫn điện tới phụ tải hai tương đối xa nên tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện áp lớn hơn

+Khả năng phát sinh sự cố mất điện tương đối lớn vì sự cố ở đoạn đường dây này có thể ảnh hưởng trực tiếp tới đoạn đường dây kia

+Việc tổ chức thi công khó hơn vì hoạt động xây dựng đường dây không trên cùng một tuyến

Qua những đánh giá trên ta chọn phương án 2 để thiết kế do phương án

3 đảm bảo cả yêu cầu kỹ thuật và kinh tế