Đồ án môn học chuyên ngành 1: Thiết kế mạng lưới điện truyền tải

ng suất tải (kW) Khi điện áp tính được rơi vào trong khoảng (40 ÷170) kV thì ta chọn điện áp định mức là 110 kV. II.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn - Để chọn tiết diện dây dẫn có các phương pháp sau: +Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế (ĐDTK lưới cao áp) +Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng(Lưới hạ áp trong nhà và khu công nghiệp) +Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép của điện áp (Lưới trung và hạ áp) * Việc sử dụng phương pháp nào còn phụ thuộc vào trị số điện áp định mức của mạng điện vì vậy trong quá trình tính toán cho các phương án khi tìm được trị số điện áp định mức của mạng điện ta sẽ chọn phương pháp để tìm tiết diện dây dẫn. * Sau khi chọn kiểm tra lại bằng các điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng lâu dài +Điều kiện vầng quang điện +Điều kiện độ bền cơ II.3 Xác định tổn thất công suất cực đại Tính tổn thất điện áp max của mạng điện là tổn thất điện áp tính từ nguồn điện tới điểm có điện áp thấp nhất trong mạch. -Chế độ làm việc bình thường ∆Ui% = (PiRi + QiXi).100% / Uđm2 (2.2) Trong đó: Pi ,Qi: Công suất tác dụng và phản kháng cực đại trên nhánh thứ i Ri,Xi: Giá trị điện trở điện kháng nhánh thứ i Uđm: Điện áp định mức mạng điện Ri= 1n. r0 . Li Xi= 1n. x0 . Li (2.3) n: số mạch đường dây -Chế độ làm việc sự cố +Ngừng 1 mạch trên đường dây 2 mạch ∆Usc max% = 2 . ∆Ubt max % (2.4) +Ngừng đường dây 1 mạch ở mạch vòng Các phương án phải thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện 1 cấp điện áp không vượt quá * Lúc chế độ vận làm việc bình thường: ∆Ubt max = 10÷15 % * Lúc chế độ làm việc sự cố : ∆Usc max = 10÷ 20 % II.4 Tính toán kỹ thuật các phương án II.4.1 Phương án 1 1. Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng + Phân bố công suất Theo sơ đồ đi dây, phân bố công suất phương án 1 như sau ṠHT-1= 33 + j13,942 (MVA) ṠHT-4= 29 + j11,832(MVA) ṠHT-2= 40 + j16,842(MVA) ṠHT-5= 27 + j10,938(MVA) ṠHT-3= 35 + j14,562(MVA) ṠHT-6= 29 + j11,832(MVA) + Chọn điện áp định mức mạng Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng sau: Bảng 2.1 Tính toán điện áp định mức phương án 1 Đường dây Côngsuất (Pmax,MW) Chiều dài đường dây ( L, km) Điện áp tính theo CT (2.1) , kV HT-1 33 58,31 105,09 HT-2 40 67,08 115,41 HT-3 35 50,00 107,19 HT-4 29 50,00 98,39 HT-5 27 50,99 95,38 HT-6 29 78,10 101,05 Dựa vào bảng 2.1 Ta chọn Uđm= 110kV 2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Với việc sử dụng đường dây trên không dùng dây AC, cột bê tông cốt thép điện áp định mức của mạng 110 kV ta sẽ có * Khoảng cách trung bình hình học của các pha Dtb= 5m * Sử dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế để lựa chọn tiết diện dây dẫn Phương pháp mật độ dòng điện kinh tế Dòng điện chạy trên các đoạn đường dây tính theo công thức Fi= Ilv max i /Jkt (2.5) Ilv max i = Smax i .103/n.3 .Uđm (2.6) Với Fi: Tiết diện dây dẫn (mm2) Ilv max i: Dòng nhánh cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện (kA) n: Số mạch đường dây Slv max i: Công suất truyền tải cực đại trên lộ đường dây đang xét Jkt: Mật độ kinh tế dòng điện tra. Dây AC,Tmax =5000 h tra được⇒Jkt=1.1 (A/mm2) Đề bài đã cho.Từ tiết diện dây dẫn tính được chọn dây dẫn có tiết diện tiêu chuẩn gần nhất. Từ tiết diện tiêu chuẩn theo phụ lục 6 T262 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện(Nguyễn Văn Đạm) ta có thông số các đường dây. Sau khi chọn xong tiến hành kiểm tra theo các điều kiện kỹ thuật sau: +Điều kiện phát nóng lâu dài khi sự cố Isc ≤ Icp +Điều kiện vầng quang điện +Điều kiện độ bền cơ Tiết diện dây thỏa mãn điều kiện vầng quang điện thì sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ. Tiết diện dây tối thiểu để thỏa mãn điều kiện vầng quang điện +Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 +Điện áp 220 kV: Fmin = 240 mm2 Theo công thức (2-5) và (2-6) ta tính tiết diện dây dẫn rồi chọn theo dây dẫn tiêu chuẩn từ đó cùng với Dtb= 5(m) tra theo các bảng phụ lục 2,3,4 T258-261 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện ta có thông số các dây dẫn đó.Toàn bộ kết quả ghi trong bảng: Bảng 2.2 Kết quả tính toán chọn đường dây Lộ Li(km) Pmaxi (MW) Qmaxi (MvAr) Smaxi (MVA) Imaxi (A) Fi(mm²) Chọn ĐD Icp(A) HT-1 58,31 33 13,57 35,68 93,64 85,13 AC- 95 330 HT-2 67,08 40 16,76 43,37 113,81 103,47 AC- 95 330 HT-3 50,00 35 14,48 37,88 99,40 90,37 AC- 95 330 HT-4 50,00 29 11,75 31,29 82,11 74,65 AC- 70 265 HT-5 50,99 27 10,84 29,09 76,35 69,41 AC-70 265 HT-6 78,10 29 11,75 31,29 164,22 149,29 AC- 150 445 Bảng 2.3 Thông số đường dây Lộ Loại ĐD Li (km) Số mạch r₀ Ω/km) X₀ (Ω/km) b₀.10⁻⁶ (S/km) Ri(Ω) theo CT(2.3)  Xi(Ω) theo CT(2.3) Icp(A) HT-1 AC- 95 58,31 2 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 330 HT-2 AC- 95 67,08 2 0,33 0,429 2,65 11,07 14,39 330 HT-3 AC- 95 50,00 2 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 330 HT-4 AC- 70 50,00 2 0,46 0,44 2,58 11,50 11,00 265 HT-5 AC-70 50,99 2 0,46 0,44 2,58 11,73 11,22 265 HT-6 AC- 150 78,10 1 0,21 0,423 2,69 16,40 33,04 445 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng khi sự cố *Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ HT-6, đường dây 1 mạch không cần kiểm tra. Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = 2.Imax Lộ Loại ĐD Số mach Imax i(A) Isc(A) Icp So sánh Isc và Icp HT-1 AC- 95 2 93,64 187,28 330 Isc<Icp HT-2 AC- 95 2 113,81 227,63 330 Isp<Icp HT-3 AC- 95 2 99,40 198,80 330 Isc<Icp HT-4 AC- 70 2 82,11 164,22 265 Isc<Icp HT-5 AC-70 2 76,35 152,70 265 Isc<Icp +Điều kiện vầng quang điện Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 các đường dây đã chọn đều có F70 mm2 Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện. +Điều kiện độ bền cơ Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ - Xác định tổn thất điện áp lớn nhất Theo công thức (2.2) và (2.4) với số liệu đã có ta lập bảng Bảng 2.5 Tổn thất điện áp Lộ Số mạch Pmaxi (MW) Qmaxi (MVar) Ri(Ω) Xi(Ω) ∆Uibt% theo CT(2.2)  ∆Uisc% theo CT(2.4) HT-1 2 33 13,57 9,62 12,51 4,03 8,05 HT-2 2 40 16,76 11,07 14,39 5,65 11,30 HT-3 2 35 14,48 8,25 10,73 3,67 7,34 HT-4 2 29 11,75 11,50 11,00 3,82 7,65 HT-5 2 27 10,84 11,73 11,22 3,62 7,24 HT-6 1 29 11,75 16,40 33,04 7,14 ∆Ubt max %=7,14 % và ∆Usc max%=11,30 % Thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp . Kết luân: Phương án 1 thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật. II.4.2 Phương án 2 1. Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng + Phân bố công suất Theo sơ đồ đi dây, phân bố công suất phương án 2 như sau: ṠHT-1= 33 + j13,57 (MVA) ṠHT-4= 29 + j11,75 (MVA) ṠHT-2= 40 + j16,76 (MVA) Ṡ5-6 = 29 + j11, 75 (MVA) ṠHT-3= 35 + j14,48 (MVA) ṠHT-5= Ṡ5+ Ṡ6 = 27 + j10,84+ 29 + j11, 75= 56 + j22,58(MVA) + Chọn điện áp định mức mạng Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng sau: Bảng 2.6 Tính toán điện áp định mức phương án 2 Đường dây Công suất (Pmax,MW) Chiều dài đường dây ( L, km) Điện áp tính theo CT (2.1) , kV HT-1 33 58,31 105,09 5 -2 40 67,08 115,41 HT-3 35 50,00 107,19 HT-4 29 50,00 98,39 HT-5 56 50,99 133,56 HT-6 29 41,23 97,55 Dựa vào bảng 2.6 Ta chọn Uđm= 110kV 2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Theo công thức (2-5) và (2-6) ta tính tiết diện dây dẫn rồi chọn theo dây dẫn tiêu chuẩn từ đó cùng với Dtb= 5(m) tra theo các bảng phụ lục 2,3,4 T258-261 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện ta có thông số các dây dẫn đó.Toàn bộ kết quả ghi trong bảng: Bảng 2.7 Kết quả tính toán chọn đường dây Lộ Li(km) Pmaxi (MW) Qmaxi (MvAr) Smaxi (MVA) Imaxi (A) Fi(mm²) Chọn ĐD Icp(A) HT-1 58,31 33 13,57 35,68 93,64 85,13 AC- 95 330 HT - 2 67,08 40 16,76 43,37 113,81 103,47 AC- 95 330 HT-3 50,00 35 14,48 37,88 99,40 90,37 AC- 95 330 HT-4 50,00 29 11,75 31,29 82,11 74,65 AC- 70 265 HT-5 50,99 56 22,58 60,38 158,46 144,06 AC-150 445 5-6 41,23 29 11,75 31,29 164,22 149,29 AC- 150 445 Bảng 2.8 Thông số đường dây Lộ Loại ĐD Li (km) Số mạch r₀ (Ω/km) X₀ (Ω/km) b₀.10⁻⁶ (S/km) Ri(Ω) theo CT(2.3)  Xi(Ω) theo CT(2.3) Icp(A) HT-1 AC- 95 58,31 2 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 330 HT-2 AC- 95 67,08 2 0,33 0,429 2,65 11,07 14,39 330 HT-3 AC- 95 50,00 2 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 330 HT-4 AC- 70 50,00 2 0,46 0,44 2,58 11,50 11,00 265 HT-5 AC-150 50,99 2 0,21 0,423 2,69 5,35 10,78 445 5-6 AC- 150 41,23 1 0,21 0,423 2,69 8,66 17,44 445 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng khi sự cố *Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ HT-6 đường dây 1 mạch không cần kiểm tra. Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = 2.Imax Lộ Loại ĐD Số mach Imax i(A) Isc(A) Icp So sánh Isc và Icp HT-1 AC- 95 2 93,64 187,28 330 Isc<Icp HT-2 AC- 95 2 113,81 227,63 330 Isp<Icp HT-3 AC- 95 2 99,40 198,80 330 Isc<Icp HT-4 AC- 70 2 82,11 164,22 265 Isc<Icp HT-5 AC-150 2 158,46 316,92 445 Isc<Icp +Điều kiện vầng quang điện Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 các đường dây đã chọn đều có F70 mm2 Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện. +Điều kiện độ bền cơ Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ - Xác định tổn thất điện áp lớn nhất Theo công thức (2.2) và (2.4) với số liệu đã có ta lập bảng Bảng 2.9 Tổn thất điện áp Lộ Số mạch Pmaxi (MW) Qmaxi (MVar) Ri(Ω) Xi(Ω) ∆Uibt% theo CT(2.2)  ∆Uisc%theo CT(2.4) HT-1 2 33 13,57 9,62 12,51 4,03 8,05 HT-2 2 40 16,76 11,07 14,39 5,65 11,30 HT-3 2 35 14,48 8,25 10,73 3,67 7,34 HT-4 2 29 11,75 11,50 11,00 3,82 7,65 HT-5 2 56 22,58 5,35 10,78 4,49 8,98 5-6 1 29 11,75 8,66 17,44 3,77 ∆Ubt max %=∆UHT-5bt% + ∆U5-6bt% = 4,49% + 3,77% =8,26% và ∆Usc max%=∆UHT-5sc% + ∆U5-6bt%=8,98% +3,77%=12,75% Thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp . Kết luân: Phương án 2 thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật. II.4.3 Phương án 3 1. Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng + Phân bố công suất Theo sơ đồ đi dây, phân bố công suất phương án 2 như sau: ṠHT-1= 33 + j13,57 (MVA) ṠHT-4= 29 + j11,75 (MVA) Ṡ3-2= 40 + j16,76 (MVA) Ṡ5-6 = 29 + j11, 75 (MVA) ṠHT-3= Ṡ2+ Ṡ3 = 40 + j16,76 +35 + j14,48 = 75+j31,24 (MVA) ṠHT-5= Ṡ5+ Ṡ6 = 27 + j10,84+ 29 + j11,75 = 56 + j22,58(MVA) + Chọn điện áp định mức mạng Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng sau: Bảng 2.10 Tính toán điện áp định mức phương án 3 Đường dây Côngsuất (Pmax,MW) Chiều dài đường dây ( L, km) Điện áp tính theo CT (2.1) , kV HT-1 33 58,31 105,09 3-2 40 31,62 112,47 HT-3 75 50,00 153,44 HT-4 29 50,00 98,39 HT-5 56 50,99 133,56 5-6 29 41,23 97,55 Dựa vào bảng 2.10 Ta chọn Uđm= 110kV 2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Theo công thức (2-5) và (2-6) ta tính tiết diện dây dẫn rồi chọn theo dây dẫn tiêu chuẩn từ đó cùng với Dtb= 5(m) tra theo các bảng phụ lục 2,3,4 T258-261 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện ta có thông số các dây dẫn đó.Toàn bộ kết quả ghi trong bảng: Bảng 2.11 Kết quả tính toán chọn đường dây Lộ Li(km) Pmaxi (MW) Qmaxi (MvAr) Smaxi (MVA) Imax i(A) Fi(mm²) Chọn ĐD Icp(A) HT-1 58,31 33 13,57 35,68 93,64 85,13 AC- 95 330 3-2 31,62 40 16,76 43,37 113,81 103,47 AC- 95 330 HT-3 50,00 75 31,24 81,25 213,22 193,83 AC- 185 510 HT-4 50,00 29 11,75 31,29 82,11 74,65 AC- 70 265 HT-5 50,99 56 22,58 60,38 158,46 144,06 AC-150 445 5-6 41,23 29 11,75 31,29 164,22 149,29 AC- 150 445 Bảng 2.12 Thông số đường dây Lộ Loại ĐD Li (km) Số mạch r₀ (Ω/km) X₀ (Ω/km) b₀.10⁻⁶ (S/km) Ri(Ω) theo CT(2.3) Xi(Ω) theo CT(2.3) Icp (A) HT-1 AC- 95 58,31 2 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 330 3-2 AC- 95 31,62 2 0,33 0,429 2,65 5,22 6,78 330 HT-3 AC- 185 50,00 2 0,17 0,409 2,82 4,25 10,23 510 HT-4 AC- 70 50,00 2 0,46 0,44 2,58 11,50 11,00 265 HT-5 AC-150 50,99 2 0,21 0,423 2,69 5,35 10,78 445 5-6 AC- 150 41,23 1 0,21 0,423 2,69 8,66 17,44 445 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng khi sự cố *Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ HT-6 đường dây 1 mạch không cần kiểm tra. Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = 2.Imax Lộ Loại ĐD Số mach Imax i(A) Isc(A) Icp So sánh Isc và Icp HT-1 AC- 95 2 93,64 187,28 330 Isc<Icp 3-2 AC- 95 2 113,81 227,63 330 Isp<Icp HT-3 AC- 185 2 213,22 426,43 510 Isc<Icp HT-4 AC- 70 2 82,11 164,22 265 Isc<Icp HT-5 AC-150 2 158,46 316,92 445 Isc<Icp +Điều kiện vầng quang điện Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 các đường dây đã chọn đều có F70 mm2 Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện. +Điều kiện độ bền cơ Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ - Xác định tổn thất điện áp lớn nhất Theo công thức (2.2) và (2.4) với số liệu đã có ta lập bảng Bảng 2.13 Tổn thất điện áp Lộ Số mạch Pmax i (MW) Qmax i (MVar) Ri(Ω) Xi(Ω) ∆ Ui bt% theo CT(2.2)  ∆Ui sc% theo CT(2.4) HT-1 2 33 13,57 9,62 12,51 4,03 8,05 3-2 2 40 16,76 5,22 6,78 2,66 5,33 HT-3 2 75 31,24 4,25 10,23 5,27 10,55 HT-4 2 29 11,75 11,50 11,00 3,82 7,65 HT-5 2 56 22,58 5,35 10,78 4,49 8,98 5-6 1 29 11,75 8,66 17,44 3,77 ∆Ubt %=∆UHT-3bt% + ∆U3-2bt% = 5,27% + 2,66% =7,94% và ∆Usc %=∆UHT-3sc% + ∆U3-2bt%=10,55% + 2,66%=13,21% ∆Ubt max %=∆UHT-5bt% + ∆U5-6bt% = 4,49% + 3,77% =8,63% và ∆Usc max%=∆UHT-5sc% + ∆ U5-6bt % = 8,98% +3,77% = 12,75% Thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp . Kết luân: Phương án 3 thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật. II.4.4 Phương án 4 1. Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng + Phân bố công suất Theo sơ đồ đi dây, phân bố công suất phương án 2 như sau: ṠHT-3= 35 + j14,48 (MVA) ṠHT-4= 29 + j11,75 (MVA) Ṡ1-2= 40 + j16,76 (MVA) Ṡ5-6 = 29 + j11, 75 (MVA) HT-1= 1 +2= 33 + j13,57 +40 + j16,76 = 73+j30,33 (MVA) ṠHT-5= Ṡ5+ Ṡ6 = 27 + j10,84+ 29 + j11, 75= 56 + j22,58(MVA) + Chọn điện áp định mức mạng Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng sau: Bảng 2.14 Tính toán điện áp định mức phương án 4 Đường dây Côngsuất (Pmax,MW) Chiều dài đường dây ( L, km) Điện áp tính theo CT (2.1) , kV HT-1 73 58,31 151,98 1-2 40 60,83 114,89 HT-3 35 50,00 107,19 HT-4 29 50,00 98,39 HT-5 56 50,99 133,56 5-6 29 41,23 97,55 Dựa vào bảng 2.14 Ta chọn Uđm= 110kV 2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Theo công thức (2-5) và (2-6) ta tính tiết diện dây dẫn rồi chọn theo dây dẫn tiêu chuẩn từ đó cùng với Dtb= 5(m) tra theo các bảng phụ lục 2,3,4 T258-261 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện ta có thông số các dây dẫn đó.Toàn bộ kết quả ghi trong bảng: Bảng 2.15 Kết quả tính toán chọn đường dây Lộ Li(km) Pmaxi (MW) Qmaxi (MvAr) Smaxi (MVA) Imaxi (A) Fi(mm²) Chọn ĐD Icp(A) HT-1 58,31 73 30,33 79,05 207,45 188,59 AC- 185 510 1-2 60,83 40 16,76 43,37 113,81 103,47 AC- 95 330 HT-3 50,00 35 14,48 37,88 99,40 90,37 AC- 95 330 HT-4 50,00 29 11,75 31,29 82,11 74,65 AC- 70 265 HT-5 50,99 56 22,58 60,38 158,46 144,06 AC-150 445 5-6 41,23 29 11,75 31,29 164,22 149,29 AC- 150 445 Bảng 2.16 Thông số đường dây Lộ Loại ĐD Li (km) Số mạch r₀ (Ω/km) X₀ (Ω/km) b₀.10⁻⁶ (S/km) Ri(Ω) theo CT(2.3)  Xi(Ω) theo CT(2.3) Icp(A) HT-1 AC- 185 58,31 2 0,17 0,409 2,82 4,96 11,92 510 1-2 AC- 95 60,83 2 0,33 0,429 2,65 10,04 13,05 330 HT-3 AC- 95 50,00 2 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 330 HT-4 AC- 70 50,00 2 0,46 0,44 2,58 11,50 11,00 265 HT-5 AC-150 50,99 2 0,21 0,423 2,69 5,35 10,78 445 5-6 AC- 150 41,23 1 0,21 0,423 2,69 8,66 17,44 445 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng khi sự cố *Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ HT-6đường dây 1 mạch không cần kiểm tra. Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = 2.Imax Lộ Loại ĐD Số mach Imax i(A) Isc(A) Icp So sánh Isc và Icp HT-1 AC- 185 2 207,45 414,90 510 Isc<Icp 1-2 AC- 95 2 113,81 227,63 330 Isp<Icp HT-3 AC- 95 2 99,40 198,80 330 Isc<Icp HT-4 AC- 70 2 82,11 164,22 265 Isc<Icp HT-5 AC-150 2 158,46 316,92 445 Isc<Icp +Điều kiện vầng quang điện Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 các đường dây đã chọn đều có F70 mm2 Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện. +Điều kiện độ bền cơ Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ - Xác định tổn thất điện áp lớn nhất Theo công thức (2.2) và (2.4) với số liệu đã có ta lập bảng Bảng 2.17 Tổn thất điện áp Lộ Số mạch Pmax i (MW) Qmax i (MVar) Ri(Ω) Xi(Ω) ∆Uibt% theo CT(2.2)  ∆Uisc% theo CT(2.4) HT-1 2 73 30,33 4,96 11,92 5,98 11,96 1-2 2 40 16,76 10,04 13,05 5,13 10,25 HT-3 2 35 14,48 8,25 10,73 3,67 7,34 HT-4 2 29 11,75 11,50 11,00 3,82 7,65 HT-5 2 56 22,58 5,35 10,78 4,49 8,98 5-6 1 29 11,75 8,66 17,44 3,77 ∆Ubt max %=∆UHT-1bt% + ∆U1-2bt% = 5,98% + 5,13% =11,10% và ∆Usc max%=∆UHT-1sc% + ∆U1-2bt%=11,96% +5,13%=17,08% Thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp . Kết luân: Phương án 4 thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật. II.4.5 Phương án 5 1. Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng + Phân bố công suất Theo sơ đồ đi dây, phân bố công suất phương án 2 như sau: ṠHT-1= 33 + j13,57 (MVA) ṠHT-2= 40 + j16,76 (MVA) Ṡ5-6 = 29 + j11, 75 (MVA) HT-3 = 35+ j14,48 MVA HT-4= 29 + j11,75 MVA ṠHT-5= Ṡ5+ Ṡ6 = 27 + j10,84+ 29 + j11, 75= 56 + j22,58(MVA) HT-2= (1 + 2) - HT-1 = (33 + j13,57 + 40 + j16,76) - (37,08+ j15,36) = 35,92 + j14,97 (MVA) 1-2 = HT-1 - 1 = 37,08+ j15,36- 33 - j13,57 = 4,08 + j1,79 (MVA) + Chọn điện áp định mức mạng Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng sau: Bảng 2.18 Tính toán điện áp định mức phương án 5 Đường dây Công suất(Pmax,MW) Chiều dài đường dây ( L, km) Điện áp tính theo CT (2.1) , kV HT-1 37,08 58,31 110,78 HT-2 35,92 67,08 109,95 1 - 2 4,08 60,83 48,73 HT-3 35,00 50,00 107,19 HT-4 29,00 50,00 98,39 HT-5 56 50,99 133,56 5 - 6 29 78,10 101,05 Dựa vào bảng 2.18 Ta chọn Uđm= 110kV 2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Theo công thức (2-5) và (2-6) ta tính tiết diện dây dẫn rồi chọn theo dây dẫn tiêu chuẩn từ đó cùng với Dtb= 5(m) tra theo các bảng phụ lục 2,3,4 T258-261 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện ta có thông số các dây dẫn đó.Toàn bộ kết quả ghi trong bảng: Bảng 2.19 Kết quả tính toán chọn đường dây Lộ Li(km) Pmaxi (MW) Qmaxi (MvAr) Smaxi (MVA) Imax i(A) Fi(mm²) Chọn ĐD Icp (A) HT-1 58,31 37,08 15,36 40,13 210,63 191,49 AC- 185 510 HT-2 67,08 35,92 14,97 38,92 204,27 185,70 AC- 185 510 1 - 2 60,83 4,08 1,79 4,45 23,36 21,24 AC- 70 265 HT-3 50,00 35,00 14,48 37,88 99,40 90,37 AC- 95 330 HT-4 50,00 29,00 11,75 31,29 82,11 74,65 AC- 70 265 HT-5 50,99 56,00 22,58 60,38 158,46 144,06 AC-150 445 5 - 6 78,10 29,00 11,75 31,29 164,22 149,29 AC- 150 445 Bảng 2.20 Thông số đường dây Lộ Loại ĐD Li (km) Số mạch r₀ (Ω/km) X₀ (Ω/km) b₀.10⁻⁶ (S/km) Ri(Ω) theo CT(2.3) Xi(Ω) theo CT(2.3) Icp(A) HT-1 AC- 185 58,31 1 0,17 0,409 2,82 9,91 23,85 510 HT-2 AC- 185 67,08 1 0,17 0,409 2,82 11,40 27,44 510 1 - 2 AC- 70 60,83 1 0,46 0,44 2,58 27,98 26,76 265 HT-3 AC- 95 50,00 2 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 330 HT-4 AC- 70 50,00 2 0,46 0,44 2,58 11,50 11,00 265 HT-5 AC-150 50,99 2 0,21 0,423 2,69 5,35 10,78 445 5 - 6 AC- 150 78,10 1 0,21 0,423 2,69 16,40 33,04 445 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng khi sự cố *Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ HT-6 đường dây 1 mạch không cần kiểm tra. Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chay trên đoạn 1-2 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngưng đường dây HT-2. Như vậy: I1-2 sc Dòng điện chạy trên đoạn HT-1 bằng: IHT-1sc = Trường hợp sự cố dòng điện chạy trên đoạn HT-2 có giá trị bằng dòng HT-1 , nghĩa là: IHT-2sc= 414,90(A) Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = 2.Imax Lộ Loại ĐD Số mach Imax i(A) Isc(A) Icp So sánh Isc và Icp HT-1 AC- 185 1 210,63 441,90 510 Isc<Icp HT-2 AC- 185 1 204,27 441,90 510 Isp<Icp 1 - 2 AC- 70 1 23,36 227,63 265 Isc<Icp HT-3 AC- 95 2 99,40 198,80 330 Isc<Icp HT-4 AC- 70 2 82,11 164,22 265 Isc<Icp HT-5 AC-150 2 158,46 316,92 445 Isc<Icp +Điều kiện vầng quang điện Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 các đường dây đã chọn đều có F70 mm2 Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện. +Điều kiện độ bền cơ Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ - Xác định tổn thất điện áp lớn nhất Bởi trong mạch vòng này chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 2, do đó nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng bằng: ∆Umax% =∆UHT-2%= Khi ngừng đoạn HT-1, tổn thât điện áp trên đoạn HT-2 bằng: ∆UHT-2sc Tổn thất điện áp trên đoạn 1-2 bằng: ∆U1-2sc= Trong trường hợp ngưng đoạn HT-2, tổn thất điện áp trên đoạn HT-1 bằng: ∆UHT-1sc= Tổn thất điện áp trên đoạn 1-2 bằng: ∆U1-2sc= Từ kết quả trên nhận thất, đối với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiển nhất xảy ra khi ngưng đoạn HT-2. Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng: ∆Umaxsc%= 11,96% + 12,96% = 24,92% Theo công thức (2.2) và (2.4) với số liệu đã có ta lập bảng Bảng 2.21 Tổn thất điện áp Lộ Số mạch Pmax i (MW) Qmax i (MVar) Ri(Ω) Xi(Ω) ∆ Ui bt% theo CT(2.2) ∆Ui sc% theo CT(2.4) HT-1 1 37,08 15,36 9,91 23,85 6,06 12,13 HT-2 1 35,92 14,97 11,40 27,44 6,78 13,56 1 - 2 1 4,08 1,79 27,98 26,76 1,34 2,68 HT-3 2 35,00 14,48 8,25 10,73 3,67 7,34 HT-4 2 29 11,75 11,50 11,00 3,82 7,65 HT-5 2 56 22,58 5,35 10,78 4,49 8,98 5 - 6 1 29 11,75 16,40 33,04 7,14 ∆Ubt max %=∆UHT-1bt% +∆U1-2bt% =6,06 +1,34 = 7,40% và ∆Usc max%=∆UHT-1sc% + ∆U1-2sc%= 11,96% + 12,96% = 24,92% Không thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp . Kết luân: Phương án 5 không thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật. Để thuận tiện khi so sánh các phương án về kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện áp cực đại của phương án được tổng hợp ở bảng 2.22. Bảng 2.22. Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh Tổn thất điện áp Phương án 1 2 3 4 ∆Umax bt% 7,14 8,26 8,26 11,10 ∆Umax sc% 11,30 12,75 13,21 17,08 II. 5So sánh kinh tế các phương án đạt tiêu chuẩn kỹ thuật - Theo kết quả tính toán về mặt kỹ thuật các phương án ta chỉ so sánh kinh tế các phương án từ 1 tới 4 - Phần giống nhau giữa các phương án ta không so sánh (Phần máy biến áp, trạm biến áp) ⇒Ta chỉ tiến hành so sánh về đường dây. Sử dụng hàm kinh tế để so sánh II.5.1 Phương pháp hàm kinh tế - Hàm kinh tế là hàm chi phí tính toán hàng năm Z Z=(atc + avh)Kd + ∆A.C (2.5) Trong đó atc: Hằng số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư atc= 1Ttc=18=0,125 Ttc: Thời gian tiêu chuẩn thu hồi vồn đầu tư lấy Ttc= 8 năm avh: hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện(avh=0,04 ) Kđ: Tổng các vốn đầu tư về đường dây Kđ= ΣKoi . li (2.6) koi: giá thành 1 km đường dây một mạch, đ/km li: chiều dài đường dây thứ i, km ∆A: Tổng tổng thất điện năng hàng năm Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức:  ∆A= ∆Pimax.𝛕 (2.7) Trong đó :  ∆Pimax: Tổng tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại 𝛕: thời gian tổn thất công suất cực đại 𝛕=(0,124+Tmax.10-4)2.8760 (2.8) Tmax: thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm Tmax=5000 (h)⇒𝛕=(0,124 + 5000.10-4)2. 8760=3411(h) Tổng tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính như sau:  ∆Pimax=(Pimax2 + Qimax2).Ri/Uđm2 (2.9) Pimax,Qimax: công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại Ri: điện trở tác dụng của đường dây thứ i Uđm: điện áp định mức của mạng điện C: Giá 1 kW.h điện năng tổn thất (C=800 đ/kW.h) * Phương án hợp lý nhất là phương án có hàm chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nhưng nếu Z vào khoảng ( Zmin=1,05Zmin) thì các phương án được coi tương đương về mặt kinh tế khi đó phương án hợp lý nhất được chọn dựa trên các cơ sở sau: +Vốn đầu tư nhỏ nhất +Tổn thất điện năng ∆Anhỏ nhất +Tổn thất điện áp ∆U nhỏ nhất II.5.2 Tính toán về kinh tế các phương án II.5.2.1 Phương án 1 -Koi xem bảng 2.23: Bảng 2.23 Giá thành xây dựng đường dây trên không 110kV (x109 đ/km) Loại cột Ký hiệu dây dẫn AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 ACO-240 ACO-300 Một mạch cột thép 2,01 2,04 2,23 2,41 2,51 3,15 3,7 Hai mạch cột thép 2,44 2,52 2,64 3,13 3,43 4,25 4,89 Dựa vào thông số công suất, điện trở, chiều dài đường dây của phương án 1 sử dụng các công thức (2.8), (2.6) ta lập được bảng Lộ Loại ĐD R (Ω) Pmaxi (MW) Qmaxi (MVAr) Li(km) Koi (109đ/km) Koi.Li (109đ) ∆Pmax (MW) HT-1 AC- 95 9,62 33 13,57 58,31 2,52 146,94 1,012 HT-2 AC- 95 11,07 40 16,76 67,08 2,52 169,05 1,721 HT-3 AC- 95 8,25 35 14,48 50,00 2,52 126,00 0,978 HT-4 AC- 70 11,50 29 11,75 50,00 2,44 122,00 0,930 HT-5 AC-70 11,73 27 10,84 50,99 2,44 124,42 0,820 HT-6 AC- 150 16,40 29 11,75 78,10 2,41 188,23 1,327 Tổng Kđ=876,63 6,789 Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm phương án 1 theo công thức (2.7), (2.5) ∆A = ∆Pmax .𝛕 = 6,789. 3411= 23156,94 (MWh) Z= (atc+avh)Kđ +∆A.C=( 0,125+0,04). 876,63.109+23156,94.103.800 = 163169,47.106(đ) II.5.2.2 Phương án 2 -Koi xem bảng 2.23: Dựa vào thông số công suất, điện trở, chiều dài đường dây của phương án 1 sử dụng các công thức (2.8), (2.6) ta lập được bảng Lộ Loại ĐD R (Ω) Pmaxi (MW) Qmaxi (MVAr) Li (km) Koi (109đ/km) k.Koi.Li (109đ) ∆Pmax (MW) HT-1 AC- 95 9,62 33 13,57 58,31 2,52 146,94 1,012 HT-2 AC- 95 5,22 40 16,76 31,62 2,52 169,05 0,811 HT-3 AC- 185 4,25 75 31,24 50,00 3,43 126,00 2,319 HT-4 AC- 70 11,50 29 11,75 50,00 2,44 122,00 0,930 HT-5 AC-150 5,35 56 22,58 50,99 3,13 159,60 1,613 5 - 6 AC- 150 8,66 29 11,75 41,23 2,41 99,37 0,701 Tổng Kđ=822,95 7,386 Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm phương án 2 theo công thức (2.7), (2.5) ∆A= ∆Pmax .𝛕 =7,386. 3411 = 25194,19 (MWh) Z= (atc+avh)Kđ+∆A.C=( 0,125+0,04). 822,95.109+ 23724,58.103.800=154766,89.106(đ) II.5.2.3 Phương án 3 -Koi xem bảng 2.23: Dựa vào thông số công suất, điện trở, chiều dài đường dây của phương án 1 sử dụng các công thức (2.8), (2.6) ta lập được bảng Lộ Loại ĐD R (Ω) Pmaxi (MW) Qmaxi (MVAr) Li (km) Koi (109đ/km) k.Koi.Li (109đ) ∆Pmax (MW) HT-1 AC- 95 9,62 33 13,57 58,31 2,52 146,94 1,012 3 - 2 AC- 95 5,22 40 16,76 31,62 2,52 79,69 0,811 HT-3 AC- 185 4,25 75 31,24 50,00 3,43 171,50 2,319 HT-4 AC- 70 11,50 29 11,75 50,00 2,44 122,00 0,930 HT-5 AC-150 5,35 56 22,58 50,99 3,13 159,60 1,613 5 - 6 AC- 150 8,66 29 11,75 41,23 2,41 99,37 0,701 Tổng Kđ=779,10 7,386 Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm phương án 3 theo công thức (2.7), (2.5) ∆A= ∆Pmax .𝛕 = 7,386.3411 = 25194,19 (MWh) Z= (atc+avh)Kđ+∆A.C=( 0,125+0,04).779,10.109+25194,19.103.800=148706,11.106(đ) II.5.2.3 Phương án 4 -Koi xem bảng 2.23: Dựa vào thông số công suất, điện trở, chiều dài đường dây của phương án 1 sử dụng các công thức (2.8), (2.6) ta lập được bảng Lộ Loại ĐD R (Ω) Pmaxi (MW) Qmaxi (MVAr) Li (km) Koi (109đ/km) k.Koi.Li (109đ) ∆Pmax (MW) HT-1 AC- 185 4,96 73 30,33 58,31 3,43 200,00 2,560 1 - 2 AC- 95 10,04 40 16,76 60,83 2,52 153,29 1,560 HT-3 AC- 95 8,25 35 14,48 50,00 2,52 126,00 0,978 HT-4 AC- 70 11,50 29 11,75 50,00 2,44 122,00 0,930 HT-5 AC-150 5,35 56 22,58 50,99 3,13 159,60 1,613 5 - 6 AC- 150 8,66 29 11,75 41,23 2,41 99,37 0,701 Tổng Kđ=860,25 8,342 Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm phương án 3 theo công thức (2.7), (2.5) ∆A= ∆Pmax .𝛕 = 8,342.3411 = 28455,21(MWh) Z= (atc+avh)Kđ + ∆A.C=( 0,125+0,04) . 860,25.109+ 28455,21.103 . 800 =164705,98.106(đ) II.6 Chọn phương án tối ưu Ta lập bảng so sánh các kết quả tính toán về mặt kỹ thuật và kinh tế của các phương án Phương án 1 2 3 4 ∆Umax bt% 7,14 8,26 8,26 11,10 ∆Umax sc% 11,30 12,75 13,21 17,08 ∆A(MWh) 23156,94 23724,58 25194,19 28455,21 Z.106(đ) 163169,47 154766,89 148706,11 164705,98 Các phương án được coi là tương đương nhau về mặt kinh tế khi sự khác nhau về hàm chi phi tính toán Z là ±5% Phương án 3 có Zmin ta sẽ lấy phương án 3 làm chuẩn những phương án có Z sai khác lớn hơn ±5% so với phương án 3 sẽ bị loại: Z1 + 5%Z1=148706,11+ 5%.148706,11= 156141,42.106(đ) Vậy phương án 1 và 4 bị loại. Mặt khác, phương án 2 có tổn thất điện áp lúc sự cố và tổn thất điện năng ∆A nhỏ nhất Kết luận: Vậy ta chọn phương án 2 là phương án thiết kế cho mạng điện. CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH, TÍNH TOÁN CÁCCHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐẦU PHÂN ÁP A. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP I. Chọn số lượng, công suất các biến áp trong các trạm hạ áp I.1 Lựa chọn kiểu, số lượng và công suất các máy biến áp -Mạng cao áp 110kV hạ áp 22kV 5 phụ tải loại 1 và 1 phụ tải loại 3 vậy ta sẽchọn kiểu máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22kV có điều chỉnh dưới tải như phần trước ta đã chọn sử dụng máy biến áp của Việt Nam để không cần xét tới hệsố hiệu chỉnh nhiệt độ, 5 phụ tải loại 1 sẽ có 2 máy biến áp vận hành song song. -Công suất các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cực đại khi làm việc bình thường Sđm≥ Smax (3.1) Công thức trên áp dụng cho trạm có 1 máy biến áp. Ngoài ra với các máy biến áp làm việc song song cần xét tới khả năng quá tải của máy biến áp ở chế độ sau sự cố khi 1 trong 2 máy biến áp dừng do sự cố, sửa chữa, bảo dưỡng hoặc vận hành kinh tế khi phụ tải nhỏ nhất máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết xuất phát từ (điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong thời gian quá tải cực đại ≤ 5 ngày đêm, mỗi ngày ≤ 6 giờ) Sđm≥Smaxk(n-1) (3.2) Smax: Công suất lúc phụ tải cực đại k : Hệ số quá tải k = 1,4 n: Số máy biến áp trong trạm I.2 Tính toán công suất, lựa chọn máy biến áp cho các phụ tải - Phụ tải 1 (loại 1) Sđm Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 T276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 01 máy biến áp có kiểu TPDH-32000/110 cho phụ tải 1 -Phụ tải 2 (Loại 1) Sđm Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 T276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 01 máy biến áp có kiểu TPDH-32000/110 cho phụ tải 2 -Phụ tải 3 (Loại 1) Sđm Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 T276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 02 máy biến áp có kiểu TPDH-32000/110 cho phụ tải 3 -Phụ tải 4 (Loại 1) Sđm Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 T276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 02 máy biến áp có kiểu TPDH-25000/110 cho phụ tải 4 -Phụ tải 5 (Loại 1) Sđm Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 T276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 02 máy biến áp có kiểu TPDH-25000/110 cho phụ tải 5 -Phụ tải 6 (Loại 3) Sđm≥ Smax = 31,29 MVA Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 T276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 02 máy biến áp có kiểu TPDH-32000/110 cho phụ tải 6 Loại máy BA Các thông số kỹ thuật Các thông số tính toán Sử dụng cho phụ tải Ucđm kV Uhđm kV Un% ∆Pn kW ∆P0 kW Io% R Ω X Ω ∆Q0 kVAr TPDH-25000/110 115 22 10,5 120 29 0,8 2,54 55,9 200 3,5,6 TPDH-32000/110 115 22 10,5 145 35 0,75 1,87 43,5 240 2,4 TPDH-4000/110 115 22 10,5 175 42 0,7 1,44 34,8 280 1 B. SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH II.Chọn sơ đồ nối dây hợp lý của các trạm biến áp và vẽ sơ đồ mạng điện II.1 Trạm nguồn Đa số phụ tải là các hộ tiêu thụ loại I nên ta sẽ sử dụng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp làm việc song song Hình 3.1 Sơ đồ nối trạm nguồn MCLL: máy cắt liên lạc DCL: dao cách ly MC: máy cắt II.2 Trạm cuối Sơ đồ cầu ngoài Sơ đồ cầu trong II.3 Sơ đồ hệ thống điện thiết kế Sơ đồ trên các máy cắt 110kV được chọn là máy cắt SF6, còn phía 22kV sử dụng các máy cắt hợp bộ. C. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế, cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các trạng thái phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố khi phụ tải cực đại. 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: Ui=Uđm=110 (kV) Sau đó ta tính điện áp các nút và chọn phương thức điều chỉnh điện áp ở từng chế độ phụ tải. I. Chế độ phụ tải cực đại I.1 Lộ đường dây HT-1 Sơ đồ nguyên lý của đường dây: => Sơ đồ thay thế: Thông số đường dây: Zd= 9,62+j12,51Ω =1,55.10-4 S Đối với máy biến áp: ∆0= n.(∆P0+j∆Q0)= 2.(35+j240).10-3 = 0,07+j0,48 (MVA) Zb= .(Rb+jXb)= .(1,87+j43,5)= 0,94+j21,75 (Ω) Tổn thất công suất trong tổng trở MBA được tính theo công thức sau: =0,10+j2,29(MVA) Công suất trước tổng trở MBA bằng: = 33 + j13,57+ 0,10+j2,29= 33,10+j15,86 (MVA) Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của MBA có giá trị bằng: = 33,10+j15,86 + 0,07 + j0,48 = 33,17+ j16,34 (MVA) Công suất điện dung cuối đường dây bằng: Qcc=Uđm2. B2=1102. 1,55.10-4= 1,87 (MVAr) Công suất sau tổng trở của đường dây có giá trị: = 33,17+ j16,34 – j1,87 = 33,17+ j14,47 (MVA) Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây có giá trị: = 1,04 + j1,35 (MVA) Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị: = 33,17+ j14,47 + 1,04 + j1,35 = 34,21+ j15,82 (MVA) Công suất điện dung đầu đường dây bằng: Qcd=Qcc=1,08 (MVAr) Công suất từ HT truyền vào đường dây có giá trị: = 34,21+ j15,82 - j1,87 = 34,21+ j13,95(MVA) I.2 Các đường dây HT-2,HT-3,HT-4,HT-5,HT-6 Tính chế độ của các đường dây HT-2,HT-3,HT-4,HT-5,HT-6 được tiến hành tương tự. Kết quả được biểu diễn trong bảng sau: Bảng 3.1 Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở MBA và trên đường dây nối với hệ thống điện Đường dây MVA MVA MVA ,MVA Qc, MVAr ,MVA ,MVA HT-1 34,21+j13,95 34,21+j15,82 1,04+j1,35 33,17+j14,47 1,87 33,10+j15,86 0,10+j2,29 HT-2 42,01+j18,65 42,01+j20,80 1,79+j2,33 40,22+j18,47 2,15 40,15+j20,14 0,15+j3,38 HT-3 36,20+j15,66 36,20+j17,26 1,02+j1,32 35,18+j15,94 1,60 35,11+j17,06 0,11+j2,58 HT-4 30,13+j12,21 30,13+j13,77 0,97+j0,92 29,16+j12,85 1,56 29,10+j14,01 0,10+j2,26 HT-5 58,87+j29,15 58,87+30,81 1,77+j3,57 57,10+j27,24 1,66 27,09+j12,79 0,09+j1,96 5 - 6 29,95+j15,71 29,95+j16,38 0,77+j1,55 29,19+j14,84 0,67 29,15+j15,27 0,15+j3,52 Tổng 201,41+j89,61 7,35+j11,04 0,70+j15,98 I.3 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống Từ bảng 3.1 tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110kV của hệ thống bằng: =201,41 +j89,61 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, nguồn điện phải đủ cung cấp công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng của hệ thống cần phải cung cấp bằng: Pcc=201,41 (MW) Khi hệ số công suất của hệ thống bằng 0,9 thì công suất phản kháng của hệ thống có thể cung cấp bằng: Qcc=tgφ.Pcc=0,456 .201,41 = 91,77 (MVAr) Như vậy : = 201,41 + j91,77 (MVA) Từ kết quả trên thấy rằng, công suất phản kháng do hệ thống cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy không cần bù công suất phản kháng cho chế độ phụ tải cực đại. II. Chế độ phụ tải cực tiểu Công suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu được cho ở bảng sau: Bảng 3.2 Công suất phụ tải trong chế độ cực tiểu Hộ tiêu thụ  MVA Smin,MVA 1 23,1+j9,50 24,98 2 28+j11,73 30,36 3 24,5+j10,14 26,51 4 20,3+j8,22 21,90 5 18,9+j7,59 20,37 6 20,3+j8,22 21,90 Xét chế độ vận hành kinh tế các trạm hạ áp khi phụ tải cực tiểu. Trong chế độ phụ tải cực tiểu có thể cắt bớt 1 MBA trong các trạm, song cần thỏa mãn điều kiện sau: Spt<Sgh= Sđm. Đối với trạm có hai máy biến áp thì: Sgh = Sđm. Kết quả các giá trị công suất Spt và công suất giới hạn Sgh cho trong bảng 3.3 Bảng 3.3 Giá trị Spt và Sgh của các trạm hạ áp Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Sgh,MVA 22,23 22,23 22,23 17,38 17,38 22,23 Spt,MVA 24,98 30,36 26,51 21,90 20,37 21,90 Các kết quả cho thấy rằng, trong chế độ phụ tải cực tiểu tất cả các trạm đều vận hành 2 máy biến áp. Phụ tải 6 có 1 MBA vận hành như bình thường. Tính toán chế độ phụ tải cực tiểu được tiến hành tương tự như chế độ cực đại. Các kết quả được tính toán cho trong bảng 3.4. Bảng 3.4 Kết quả tính toán các thông số chế độ khi phụ tải cực tiểu Đường dây MVA MVA MVA ,MVA Qc, MVAr ,MVA ,MVA HT-1 23,71+j8,01 23,71+j9,88 0,50+j0,65 23,22+j9,23 1,87 23,15+j10,62 0,05+j1,12 HT-2 28,99+j10,67 28,99+j12,82 0,85+j1,11 28,14+j11,72 2,15 28,07+j13,39 0,07+j1,66 HT-3 25,11+j9,30 25,11+j10,91 0,49+j0,63 24,62+j10,28 1,60 24,55+j11,40 0,05+j1,26 HT-4 20,87+7,05 20,87+j8,61 0,46+j0,44 20,41+8,17 1,56 20,35+j9,33 0,05+j1,11 HT-5 40,60+j16,86 40,60+j18,52 0,83+j1,66 39,77+j16,86 1,66 18,94+j8,54 0,04+j0,96 5 - 6 20,77+j9,58 20,77+j10,25 0,36+j0,73 20,41+j9,52 0,67 20,37+j9,95 0,07+j1,72 Tổng 139,28+j51,89 3,48+j5,21 0,34+j7,83 III. Chế độ sau sự cố Sự cố trong mạng điện thiết kế xảy ra khi ngưng một mạch trên đường dây 2 mạch nối từ nguồn cung cấp đến các phụ tải. Khi xét sự cố chúng ta không giả thiết sự cố xếp chồng, đồng thời chỉ xét trường hợp ngưng một mạch trên các đường dây nối từ hệ thống đến các phụ tải khi phụ tải cực đại. Riêng đoạn đường dây 5 - 6 là đường dây 1 mạch nên vẫn tính như chế độ cực đại. Kết quả tính toán các thông số chế độ sau sự cố cho ở bảng 3.5. Đường dây MVA MVA MVA ,MVA Qc, MVAr ,MVA ,MVA HT-1 35,30+j17,23 35,30+j18,17 2,13+j2,76 33,17+j15,40 0,93 33,10+j15,86 0,10+j2,29 HT-2 43,87+j23,22 43,87+j24,30 3,66+j4,75 40,22+j19,54 1,08 40,15+j20,14 0,15+j3,38 HT-3 37,25+j18,63 37,25+j19,43 2,07+j2,69 35,18+j16,74 0,80 35,11+j17,06 0,11+j2,58 HT-4 31,13+j14,73 31,13+j15,51 1,97+j1,88 29,16+j13,63 0,78 29,10+j14,01 0,10+j2,26 HT-5 60,68+j34,46 60,68+j35,29 3,58+j7,22 57,10+j28,07 0,83 27,09+j12,79 0,09+j1,96 5 - 6 29,95+j15,71 29,95+j16,38 0,77+j1,55 29,19+j14,84 0,67 29,15+j15,27 0,15+j3,52 Tổng 208,23+j108,27 14,17+j20,86 0,70+j15,98 D. Tính toán lựa chọn đầu phân áp I. Tính điện áp các nút trong mạng điện Trong mạng điện có một nguồn cung cấp cho nên chọn thanh góp 110kV của hệ thống là nút điện áp cơ sở. Trong các chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố,chọn điện áp Ucs=121kV; còn chế độ phị tải cực tiểu lấy Ucs= 115kV. I.1 Chế độ phụ tải cực đại(Ucs=121 kV) Đường dây HT-1 Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 1 có giá trị U1= Ucs - =116,6(kV) Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về cao áp bằng: U1q= U1- = 113,4(kV) Tính toán trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực đại cho trong bảng 3.6. Bảng 3.6 Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 Uiq(kV) 113,42 110,54 113,55 113,22 112,26 110,33 I.2 Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs=115kV) Đường dây HT-1 Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 1 có giá trị U1= Ucs - =111,9 (kV) Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về cao áp bằng: U1q= U1- = 109,7(kV) Tính toán trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực đại cho trong bảng 3.7. Bảng 3.7 Giá trị điên áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 Uiq(kV) 109,69 107,74 109,77 109,53 109,01 107,67 I.3 Chế độ sau sự cố (Ucs=121 kV) Đường dây HT-1 Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 1 có giá trị U1= Ucs - =111,6(kV) Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về cao áp bằng: U1q= U1- = 108,3(kV) Tính toán trên các đường dây còn lại được tính toán tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực đại cho trong bảng 3.8 Bảng 3.8 Giá trị điên áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 Uiq(kV) 108,26 102,76 108,89 108,45 105,76 110,33 II. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện II.1 Phụ tải yêu cầu điều chỉnh khác thường (1 và 3) Các MBA trạm dùng loại TPDH-25000/110 và TPDH-32000/110 có phạm vi điều chỉnh ±9 x 1,78%, Ucđm=115kV, Uhđm=22kV. Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy định như sau: Trong chế độ phụ tải cực đại: dUmax%=+5% Trong chế độ phụ tải cực tiểu: dUmin%=0% Trong chế độ sau sự cố: dUsc%=0÷+5% Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức: Uyc=Uđm+dU%.Uđm Trong đó Uđm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp. Đối với mạng điện thiết kế Uđm=22kV. Vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm khi phụ tải cực đại bằng: Uycmax=22+ 5%.22=23,1 kV Khi phụ tải cực tiểu: Uycmin=22 kV Trong chế độ sau sự cố: Uycsc= 22+5%.22=23,1 kV Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm, quy đổi về phía điện áp cao trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểuvà sau sự cố ở bảng 3.9 Bảng 3.9 Chế độ điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp Trạm biến áp 1 3 2 4 5 6 Uqmax(kV) 113,42 110,54 113,55 113,22 112,26 110,33 Uqmin(kV) 109,69 107,74 109,77 109,53 109,01 107,67 Uqsc,(kV) 108,26 102,76 108,89 108,45 105,76 110,33 Sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải cho phép thay đổi các đâu điều chỉnh không cần cắt các máy biến áp. Do đó cần chọn đầu điều chỉnh riêng cho chế độ phụ tải cực đại,cực tiểu và sau sự cố. Để thuận tiện có thể tính trước điện áp, tương ứng với mỗi đầu điều chỉnh của MBA. Kết quả tính đối với MBA đã chọn cho trong bảng 3.10. Bảng 3.10. Thông số điều chỉnh cua MBA điều chỉnh dưới tải Nấc điều chỉnh điện áp Điện áp bổ sung Điện áp đầu điều chỉnh, kV (%) (kV) 1 +16,02 +18,423 133,423 2 +14,24 +16,376 131,376 3 +12,46 +14,329 129,329 4 +10,68 +12,282 127,282 5 +8,9 +10,235 125,235 6 +7,12 +8,188 123,188 7 +5,34 +6,141 121,141 8 +3,56 +4,904 119,094 9 +1,78 +2,047 117,047 10 0 0 115 11 -1,78 -2,047 112,953 12 -3,56 -4,904 110,906 13 -5,34 -6,141 108,859 14 -7,12 -8,188 106,812 15 -8,9 -10,235 104,765 16 -10,68 -12,282 102,718 17 -12,46 -14,329 100,671 18 -14,24 -16,376 98,627 19 -16,02 -18,423 96,577 II.1.1. Chọn đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1 1. Chế độ phụ tải cực đại Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp được xác định theo công thức: Uđcmax =Uq1max.Uhđm/Uycmax ==108,02 (kV) Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=13, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax=108,859 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng: Utmax= Uq1max.Uhđm/Utcmax= =22,92kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng: ∆Umax%= .100 = .100= 4,19 % Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp. 2.Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của MBA bằng: Uđcmin =Uq1min.Uhđm/Uycmin = =109,7(kV) Chọn n=12,Utcmin=110,906 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng: Utmin= Uq1min.Uhđm/Utcmin= =21,76 kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng: ∆Umin%= .100 = .100= -1,10% 3.Chế độ sau sự cố Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp được xác định theo công thức: Uđcmax =Uq1max.Uhđm/Uycmax ==103,11(kV) Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=15, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax=104,765 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng: Utmax= Uq1max.Uhđm/Utcmax= = 22,73 kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng: ∆Umax%= .100 = .100= 3,34 % II.1.2. Chọn đầu điều chỉnh trong các MBA của các trạm còn lại Chọn các đầu điều chỉnh của các MBA còn lại được tiến hành tương tự. Các kết quả tính toán điều chỉnh điện áp trong mạng điện cho ở bảng 3.11 Trạm biến áp Chế độ phụ tải cực đại Chế độ phụ tải cực tiểu Chế độ sau sự cố Đầu điều chỉnh Utcmax kV Utmax kV ∆Umax % Đầu điều chỉnh Utcmin kV Utmin kV ∆Umin % Đầu điều chỉnh Utcsc kV Utsc kV ∆Usc % 1 13 108,859 22,92 4,19 12 110,906 21,76 -1,10 15 104,765 22,73 3,34 2 14 106,812 22,77 3,49 13 108,859 21,77 -1,03 18 98,627 22,92 4,19 3 13 108,859 22,95 4,31 12 110,906 21,77 -1,03 15 104,765 22,87 3,93 4 13 108,859 22,88 4,01 12 110,906 21,73 -1,24 15 104,765 22,77 3,51 5 13 108,859 22,69 3,12 12 110,906 21,62 -1,71 16 102,718 22,65 2,96 6 14 106,812 22,72 3,29 13 108,859 21,76 -1,09 14 106,812 22,72 3,29 Bảng 3.11 Kết quả tính toán điều chỉnh điện áp trong mạng điện CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN I. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng các vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức sau: K=Kđ+Kt Trong đó: Kđ - vốn đầu tư xây dựng đường dây. Kt - vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp. Kđ=779,10,10.109 (đ) Vốn tư xây dựng các trạm hạ áp xác định theo bảng 4.1 Bảng 4.1. Giá thành xây dựng trạm biến áp 110/22kV(x109 đ/km) Loại trạm Công suất định mức (MVA) 10 16 20 25 32 40 63 Một máy biến áp 11 15 19 22 24 26 33 Hai máy biến áp 20 28 35 40 44 48 60 Trong hệ thống thiết kế có 6 trạm, 4 trạm có 2 MBA và 2 trạm có 1 MBA, do đó vốn đầu tư cho các tram biến áp bằng: Kt= 40×2.109+44×3.109+24.109=236.109(đ) Do đó tổng vốn đầu tư để xây dựng mạng điên bằng: K=779,10.109+236.109=1024,10.109 (đ) II. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Tổn thất công suất trong mạng điện gồm tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong MBA ở chế độ phụ tải cực đại. Theo kết quả tính toán ở bảng 3.1 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng: ∆Pd=7,35 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của các MBA có giá trị: ∆Pb=0,70 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các MBA có giá trị: ∆P0 = 3.0,07+0,058.2+0,35=0,361 MW Như vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng: ∆P=∆Pd+∆Pb+∆P0= 7,35+0,70+0,361 = 8,41 MW Tổn thất công suất tac dụng trong mạng điện tính theo phần trăm (%) bằng: ∆P%=(∆P/Pmax).100=100=4,36 (%) III. Tổn thất điện năng trong mạng điện Tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo công thức sau: ∆A=(∆Pd+∆Pb).𝛕 +∆P0.t Trong đó: 𝛕- thời gian tổn thất công suất lớn nhất. t- thời gian các máy biến áp làm việc trong năm. Bởi vì các MBA vận hành song song trong cả năm cho nên t=8760h Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể tính theo công thức sau: 𝛕=(0,124+Tmax.10-4)2×8760=(0,124+5000.10-4)2×8760=3411 h Do đó tổng tổn thất điện năng trong mạng điện bằng: ∆A=(7,35+0,70).3411 + 0,361.8760 = 30624,1 (MW.h) Tổng điện năng các tiêu thụ nhận được trong năm bằng: A=Pmax.Tmax=193.5000=965000(MW.h) Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm (%) bằng: ∆A% =100=100 = 3,17 (%) IV. Tính chi phí và giá thành IV.1. Chi phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định theo công thức sau: Y=avhd.Kd+avht.Kt+∆A.c trong đó: avhd- hệ số vận hành đường dây (avhd=0,04) avht- hệ số vận hành các thiết bị trong trạm biến áp (avht=0,10) c- giá thành 1 kW.h điện năng tổn thất. Như vậy: Y=0,04.779,10.109 +0,10.193.109 +30624,1.103.800 = 80,16.109 (đ) IV.2. Chi phí tính toán hàng năm Chi phí tính toán hằng năm được xác định theo công thức: Z=atc.K+Y trong đó: atc là hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư (atc=0,125) Z=0,125.1024,10.109+80,16.109 = 208,18.109 (đ) IV.3. Giá thành truyền tải điện năng Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức: =83,07 đ/kW.h IV.4. Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải cực đại xác định theo công thức: K0= = 5,31.109 đ/MW Bảng 4.2. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế TT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 Tổng công suất phụ tải cực đai.(∑Pmax) MW 193 2 Tổng chiều dài đường dây.(∑l) km 282,15 3 Tổng công suất các MBA hạ áp. MVA 324 4 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện.(K) 109 đ 1024,10 5 Tổng vốn đầu tư về đường dây.(Kd) 109 đ 779,10 6 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp.(Kt) 109 đ 245 7 Tổng điện năng trong mạng điện.(∑∆A ) MWh 965000 8 Tổng tổn thất điện năng ∆A% % 3,17 9 Tổng tổn thất điện năng ∆A MWh 30624,1 10 Chi phí vận hành hàng năm,(Y). 109 đ 80,16 11 Chi phí tính toán hàng năm, (Z). 109 đ 208,175 12 Giá thành truyền tải điện năng ,(β) đ/kW.h 83,0706 13 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại,(Ko). 109.đ/MW 5,31 14 Tổn thất điện áp lúc bình thường ở chế độ cực đại (∆Umaxbt). % 5,27 15 (∆Umaxsc). % 10,55 16 Tổng tổn thất công suất (∆P). MW 8,41 17 Tổng tổn thất công suất ∆P% % 4,36 KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Kết luận: Sau 8 tuần được giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp, em đã cố gắng để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, em đã thực hiện các công việc sau: Hoàn thành nhiệm vụ thiết kế mạng lưới điện: + Phân tích và tính toán cân bằng công suất + Đưa ra 5 phương án thiết kế + Tính toán kinh tế, kỹ thuật cho các phương án thiết kế đưa ra. + Chọn ra phương án tối ưu. + Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính cho phương án tối ưu được lựa chọn phục vụ thiết kế + Tính toán các chế độ xác lập và lựa chọn đầu phân áp của mạng điện lựa chọn thiết kế + Tính toán các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của phương án lựa chọn thiết kế 2. Kiến nghị - Đây là dịp cho em rèn luyện kỹ năng tính toán vốn rất còn hạn chế của mình ngày càng được tốt hơn. 3. Tài liêu tham khảo - Mạng lưới điện I – Nguyễn Văn Đạm - Thiết kế các mạng và hệ thống điện - Nguyễn Văn Đạm