Đề tài Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

+ j0,2 ) = 15,082 + j8,563 MVA Công suất sau tổng trở đường dây S"1-2 = Sc2 - jQcc = (15,082 + j8,563) - j0,702 = 15,082 + j7,861 MVA Tổn thất công suất trên đường dây MVAjjZ U S S dm 118,0123,0)92,414,5( 110 861,7082,15' 2 22 212 2 21 21       Công suất trước tổng trở đường dây S'1-2 = S"1-2 + ∆S1-2 = (15,082 + j7,861 ) + (0,123 + j0,118) = 15,205 + j7,979 Công suất từ nút 1 vào DZ 1-2 S1-2 = S'1-2 - jQcc = (15,205 + j7,979) - j0,702 = 15,205 + j7,277MVA * Tính dòng công suất từ nút 1 vào TBA phụ tải 1 Từ bảng 5.1.3 ta có công suất và thông số kỹ thuật của MBA trọng TBA phụ tải số 1 như sau: Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr); I%=0,75; UN%=10,5 Tổn thất không tải của các MBA trong TBA phụ tải 1 ∆S01 = (∆P0 + j∆Q0) = (35 + j240) x 10 -3= 0,035 + j0,24 (MVA) Do TBA phụ tải 1 được đấu trực tiếp vào thanh góp liên lạc trung gian nên giữa nút 1 và TBA phụ tải 1 chỉ có dòng công suất của phụ tải 1 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 74 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây MBA của TBA MW S S PP dmpt pt ptnBPT 264,0 32 26,1019 10145 2 22 3 2 1 2 1 11     Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây MBA của TBA MVAr S SU Q dmpt ptN Bpt 53,1 10032 )26,1019(5,10 100 22 1 2 1 1        Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây MBA của TBA ∆SBpt1=∆PBpt1 + j∆QBpt1 = 0,264 + j1,53 MVA Công suất trước tổng trở của MBA trong TBA phụ tải 1 SBpt1 = Spt1 + ∆SBpt1 = (19+j10,26) + (0,264 + j1,53 ) MVA SBpt1 =19,264 + j11,79 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA Spt1c = SBpt1 + ∆S0pt1 = (19,264 + j11,79 ) + (0,035 + j0,24 ) Spt1c =19,299 + j12,03 MVA * Tính dòng công suất từ HT chạy vào nút 1 (S"'HT-1) Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 1 ta được công suất từ hệ thống cấp vào nút 1 là S"'HT-1 = Spt1c + S1-2 - S"'ND-1 S"'HT-1 =22,77 + j12,928 MVA Ta có: Tổng trở DZ HT-1: ZHT-1 = 8,21 + j12,87 Ω Dung kháng DZ HT-1: BHT-1/2 = 1,64 x 10 -4 (S) Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây HT-1 Qcc=Qcd=1,984 MVAr Công suất sau tổng trở đường dây S"HT-1 = S"'HT-1 - jQcc = 22,77 + j10,94 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 679,0433,0 " " 12 2 1 1 jZ U S S HT dm HT HT     Công suất trước tổng trở đường dây S'HT-1= S"HT-1+∆S"HT-1= 23,203 + j11,623MVA Công suất từ hệ thống chạy vào đường dây HT-1 SHT-1 = S'HT-1 - jQcc = 23,023 + j9,639MVA Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 75 6.2.4 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 Tính toán tương tự ta có bảng sau DZ ND-1 1-PT1 1-PT2 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9 Công suất truyền vào DZ S MVA 11,734+6,379i 19,299+12,03i 15,205+7,277i 23,203+9,639i 16,409+3,036i 16,853+4,681i 18,431+6,564i CS trước tổng trở DZ S' MVA 11,921+4,678i 0 15,205+7,979i 23,203+11,623i 16,409+5,686i 16,853+6,714i 18,431+8,597i Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA 0,187+0,179i 0 0,123+0,118i 0,433+0,679i 0,322+0,419i 0,272+0,354i 0,34+0,442i CS sau tổng trở DZ S" MVA 11,734+4,499i 0 15,082+7,861i 22,77+10,944i 16,087+5,267i 16,581+6,36i 18,091+8,155i Dung kháng DZ Qcc MVAr 1,88 0 0,702 1,984 2,65 2,033 2,033 CS trước tổng trở TBA Sb MVA 82,5+48,29i 19,264+11,79i 15,053+8,363i 0 16,029+7,517i 16,546+8,153i 18,056+9,948i Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA 0,365+6,957i 0,264+1,53i 0,053+1,163i 0 0,029+0,637i 0,046+1,058i 0,056+1,308i Bảng 6.2.4. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 76 6.2.5 Cân bằng công suất trong hệ thống điện Từ các bảng 6.2.2 và bảng 6.2.4 ta tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110 kV của Hệ thống là Syc = 74,896 + j23,92 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đầy đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng do hệ thống cần cung cấp bằng PCC = 74,896 MW Khi hệ số công suất của các nguồn là 0,85 thì tổng công suất phản kháng của hệ thống và nhà máy điện có thể cung cấp bằng QCC = PCC x tgφ = 74,896 x 0,62 = 46,416 MVAr Như vậy công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC = 74,896 + j46,416 MVA Từ giá trị tổng công suất yêu cầu Syc, Công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn điện cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy ta không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực tiểu 6.3. Chế độ sau sự cố Sự cố trọng mạng điện có thể xảy ra là ngừng một mạch trên các đường dây hai mạch liên kết nhà máy điện với hệ thống điện, ngừng một mạch trên các đường dây hai mạch nối từ các nguồn cung cấp đến phụ tải, ngừng 01 MBA trong TBA phụ tải. Khi xét sự cố chúng ta không xét sự cố xếp chồng, đồng thời do công suất của hệ thống là vô cùng lớn đủ cung cấp cho phụ tải cực đại khi sự cố nên ta không cần xét trường hợp sự cố máy phát mà chỉ xét sự cố đứt một mạch dây trong các đường dây mạch kép nối từ hệ thống và nhà máy điện đến các phụ tải khi phụ tải cực đại và tất cả các máy phát điện vẫn vận hành bình thường phát 85% công suất định mức 6.3.1. Đường dây NĐ-3 - Từ bảng thông số của các lộ dây ta có Zd_ND-3 = 20,88 + j27,14 - Từ bảng thông số của MBA ta có Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 77 Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr); I%=0,75; UN%=10,5 Tổn thất không tải TBA của phụ tải số 3 ∆S03 = 2 x (∆P0 + j∆Q0) = 2 x (35 + j240) x 10 -3= 0,07 + j0,48 (MVA) Z3b = 0,5 x (RB3 + jXB3) = 0,5 x (1,87 + j43,5) = 0,935 + j21,75 (Ω) Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải số 03 MW S S PP dm nB 094,0 32 28,1732 10145 2 1 2 1 2 22 3 2 2 3 33     Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây của TBA phụ tải số 3 MVAr S SU Q dm N B 170,2 10032 )28,1732(5,10 5,0 1002 1 22 3 2 3 3        Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 3 ∆SB3=∆PB3 + j∆QB3 = 0,094 + j2,170 MVA Công suất trước tổng trở (CS tại thanh cái) MBA SB3 = S3 + ∆SB3 = (32+j17,280) + (0,094 + j 2,170) MVA SB3 =32,094 + j19,450 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA S3c = SB3 + ∆S03 = (32,094+j19,450) + (0,07+j0,48) S3c =32,164 + j19,93 MVA Công suất điện dung ở cuối đường dây ND-3 )(02,1104,0110 2 422 3 MVArU B Q dmcc   Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị S"ND-3 = S3c - jQcc3 = (32,164 + j19,93) - j1,02 S"ND-3 =32,164 + j18,91 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây )14,2788,20( 110 91,18164,32)"()"( 2 22 3_2 22 3 jZ U QP S NDd dm ND       ∆SND-3 = 2,402 + j3,122 MVA Dòng công suất trước tổng trở đường dây S'ND-3 = S"ND-3 + ∆SND-3 = (32,164 + j18,91 ) + (2,402 + j3,122 ) S'ND-3 =34,566 + j22,032 MVA Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 78 Công suất điện dung ở đầu đoạn đường dây bằng công suất điện dung ở cuối đường dây ND-3 QCd = QCc =1,02 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền vào đường dây có giá trị SND-3 = S'ND-3 -jQcd = (34,566 + j22,032 ) - j1,02 = 34,566 + j21,012 MVA 6.3.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 Tính toán tương tự đường dây ND-3 ta có bảng tổng hợp kết quả như sau DZ ND-3 ND-4 ND-5 ND-6 Zd (Ω) 20,88+27,14i 24,02+31,24i 20,08+26,1i 25,14+32,68i B/2*10^-4 (S) 0,84 0,965 0,805 1,01 ∆S0 (MVA) 0,07+0,48i 0,07+0,48i 0,07+0,48i 0,07+0,48i Zb (Ω) 0,935+21,75i 0,935+21,75i 0,935+21,75i 0,935+21,75i Spt=P+jQ (MVA) 32+17,28i 40+17,2i 35+16,8i 33+15,84i Công suất ND truyền vào DZ SND-i MVA 34,566+21,012i 44,177+23,617i 37,816+21,243i 36,072+19,857i CS trước tổng trở DZ S' MVA 34,566+22,032i 44,177+24,787i 37,816+22,213i 36,072+21,077i Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA 2,402+3,122i 3,973+5,167i 2,639+3,43i 2,907+3,779i CS sau tổng trở DZ S" MVA 32,164+18,91i 40,204+19,62i 35,177+18,783i 33,165+17,298i Dung kháng DZ Qcc MVAr 1,02 1,17 0,97 1,22 CS trước tổng trở TBA Sb MVA 32,094+19,45i 40,134+20,31i 35,107+19,273i 33,095+18,038i Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA 0,094+2,17i 0,134+3,11i 0,107+2,473i 0,095+2,198i Bảng 6.3.2. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây 6.3.3 Đường dây ND-1-HT Xét sự cố đứt một mạch dây truyền tải của đường dây HT-1. Ta có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế DZ này như sau: Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 79 Ta có các thông số kỹ thuật của các phần từ trong mạch ND-1-HT và từ bảng 3.2.1.4 ta có các thống số R, X, B của đoạn đường dây ND-1-HT như sau: - Đường dây ND-1 ZND-1 = 13,8 + j13,2( Ω); BND-1/2 = 1,55 x 10 -4 (S) - Đường dây 1-2 Z1-2 = 5,14 + j4,92( Ω); B1-2/2 = 0,58 x 10 -4 (S) - Đường dây HT-1 ZHT-1 = 16,42 + j25,74( Ω); BHT-1/2 = 3,28 x 10 -4 (S) Trạm biến áp tăng áp của nhà máy nhiệt điện có 04 máy biến áp với các công số kỹ thuật như sau: (Theo bảng 5.1.4. Công suất và thông số kỹ thuật máy biến áp tăng áp) Sdm = 80 MVA; ∆P0 = 70 (kW); ∆PN = 315 kW; ∆Q0 = 480 (kVAr) I% = 0,6; UN% = 10,5; R=0,65 Ω; X = 17,3 Ω - Tổn thất không tải của MBA trong TBA tăng áp Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 80 ∆S0=∆P0 + j∆Q0 = (70 + j480) x 10 -3 = 0,07 + j0,48 - Tổng trở của 1 MBA trong TBA tăng áp Z1b = RB +jXB = 0,65 + j17,3 (Ω) * Tính dòng công suất từ HT chạy vào nút 1 (S"'HT-1) Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 1 ta được công suất từ hệ thống cấp vào nút 1 là S"'HT-1 = Spt1c + S1-2 - S"'ND-1 S"'HT-1 = 45,739 + j31,587 MVA Ta có: Tổng trở DZ HT-1: ZHT-1 = 16,42 + j25,74Ω Dung kháng DZ HT-1: BHT-1/2 = 0,82 x 10 -4 (S) Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây HT-1 Qcc=Qcd=0,992 MVAr Công suất sau tổng trở đường dây S"HT-1 = S"'HT-1 - jQcc = 45,739 + j30,595 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 442,6109,4 " " 12 2 1 1 jZ U S S HT dm HT HT     Công suất trước tổng trở đường dây S'HT-1= S"HT-1+∆S"HT-1= 49,848 + j37,037 MVA Công suất từ hệ thống chạy vào đường dây HT-1 SHT-1 = S'HT-1 - jQcc = 49,848 + j36,045 MVA 6.3.4. Đường dây 1-2 Giả sử đường dây bị sự cố đứt 1 mạch truyền tải điện năng, ta có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế như sau: Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 81 Từ bảng 5.1.3. Công suất phụ tải và thông số kỹ thuật các MBA hạ áp ta có TBA phụ tải số 2 có 02 MBA với thông số của 01 MBA là Sdm = 25 MVA; ∆P0= 29 (kW); ∆PN = 120 kW; ∆Q0 = 200 (kVAr) I% = 0,8; UN% = 10,5; R=2,54 Ω; X = 55,9 Ω Công suất điện dung ở đầu, cuối DZ 1-2 Qcc=Qcd=U 2 dm x B1-2/2 = 0,351 MVAr Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của các MBA trong TBA phụ tải 2 )(106,0 25 4,1430 10120 2 1 2 1 2 22 3 2 2 2 22 MW S S PP dm nB     Tổn thất CS phản kháng trong cuộn dây của MBA trong TBA phụ tải số 2 )(325,2 10025 )4,1430(5,10 5,0 1002 1 22 2 2 2 2 MVAr S SU Q dm N B        Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 2 ∆SB2=∆PB2 + j∆QB2 = 0,106 + j2,325 MVA Tổn thất không tải của MBA ∆S02=2 x (∆P0 + j∆Q0) = 2 x (29 + j200) x 10 -3 = 0,058 + j0,4 MVA Tổng trở MBA Zb2=1/2 x (Rb2 + jXb2) = 0,5 x (2,54 + j55,9) = 1,27 + j27,95 Ω Công suất trước tổng trở MBA S'2b = S2 +∆Sb2 = (30 + j14,4) + (0,058 + j0,4) = 30,106 +j16,725 MVA Công suất vào cuộn cao áp MBA Sc2=S'b2+∆S02 = (30,106 + j16,725) + (0,058 + j0,4) = 30,164 + j17,125 Công suất sau tổng trở đường dây S"1-2 = Sc2 - jQcc = (30,164+j17,125) - j0,351 = 30,164 + j16,774 MVA Tổn thất công suất trên đường dây MVAjjZ U S S dm 969,0012,1)84,928,10( 110 774,16164,30' 2 22 212 2 21 21       Công suất trước tổng trở đường dây S'1-2 = S"1-2 + ∆S1-2 = (30,164 + j16,774) + (1,012+j0,969) = 31,176 + j17,743 Công suất từ nút 1 vào DZ 1-2 S1-2 = S'1-2 - jQcc = (31,176 + j17,743) - j0,351 = 31,176 + j17,392MVA 6.3.5. Từ thanh góp trung gian (nút 1) tới TBA phụ tải 1 Đối với sơ đồ cấp điện 1 - PT1 ta thấy TBA phụ tải 1 được cấp điện trực tiếp từ thanh góp trung gian nút 1 do vậy ở trường hợp sự cố cung cấp điện đối với trạm này ta giả sử sự cố là 01 MBA bị dừng không hoạt động được. Ta có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế như sau: Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 82 Từ bảng 5.1.3 ta có công suất và thông số kỹ thuật của MBA trọng TBA phụ tải số 1 như sau: Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr); I%=0,75; UN%=10,5 Tổn thất không tải của máy MBA trong TBA phụ tải 1 ∆S01 =(∆P0 + j∆Q0) = (35 + j240) x 10 -3= 0,035 + j0,24 (MVA) Do TBA phụ tải 1 được đấu trực tiếp vào thanh góp liên lạc trung gian nên giữa nút 1 và TBA phụ tải 1 chỉ có dòng công suất của phụ tải 1 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây MBA của TBA MW S S PP dmpt pt ptnBPT 264,0 32 52,2038 10145 2 22 3 2 1 2 1 11     Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây MBA của TBA MVAr S SU Q dmpt ptN Bpt 12,6 10032 )52,2038(5,10 100 22 1 2 1 1        Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây MBA của TBA ∆SBpt1=∆PBpt1 + j∆QBpt1 = 0,264 + j6,12 MVA Công suất trước tổng trở của MBA trong TBA phụ tải 1 SBpt1 = Spt1 + ∆SBpt1 = (38+j20,52) + (0,264 + j6,12 ) MVA SBpt1 =38,264 + j26,64 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA Spt1c = SBpt1 + ∆S0pt1 = (38,264 + j26,64 ) + (0,035 + j0,24 ) Spt1c =38,299 + j26,88 MVA Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 83 6.3.6 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 Tính toán tương tự ta có bảng sau DZ ND-1 1-PT1 1-PT2 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9 Công suất truyền vào DZ S MVA 16,413+45,271i 38,299+26,88i 31,176+17,392i 49,848+36,045i 35,035+17,777i 35,488+17,779i 39,089+22,121i CS trước tổng trở DZ S' MVA 23,696+51,298i 0 31,176+17,743i 49,848+37,037i 35,035+19,102i 35,488+18,795i 39,089+23,137i Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA 7,283+6,967i 0 1,012+0,969i 4,109+6,442i 2,861+3,719i 2,327+3,024i 2,906+3,777i CS sau tổng trở DZ S" MVA 16,413+44,331i 0 30,164+16,774i 45,739+30,595i 32,174+15,383i 33,161+15,771i 36,183+19,36i Dung kháng DZ Qcc MVAr 0,94 0 0,351 0,992 1,325 1,016 1,016 CS trước tổng trở TBA Sb MVA 165+145,2i 38,264+26,64i 30,106+16,725i 0 32,116+16,308i 33,091+16,307i 36,113+19,896i Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA 0,874+17,771i 0,264+6,12i 0,106+2,325i 0 0,116+2,548i 0,091+2,117i 0,113+2,616i Bảng 6.3.4. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 84 6.3.7 Cân bằng công suất trong hệ thống điện Từ các bảng 6.3.2 và bảng 6.3.4 ta tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110 kV của Hệ thống là Syc = 159,46 + j93,722 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đầy đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng do hệ thống cần cung cấp bằng PCC = 159,46 MW Khi hệ số công suất của các nguồn là 0,85 thì tổng công suất phản kháng của hệ thống và nhà máy điện có thể cung cấp bằng QCC = PCC x tgφ = 159,46 x 0,62 = 93,722 MVAr Như vậy công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC = 159,46 + j93,722 MVA Từ giá trị tổng công suất yêu cầu Syc, Công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn điện cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy ta không cần bù công suất phản kháng trong chế độ sự cố Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 85 CHƯƠNG VII. TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 7.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện Trong mạng điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, nhưng vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn 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 trong chế độ cực tiểu lấy Ucs = 115kV 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại * Đường dây ND-1-HT Để tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện trước hết ta cần tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm trung gian 1. ĐZ liên lạc ND-1-HT khi hoạt động ở chế độ phụ tải cực đại có 2 mạch dây truyền tải vận hành song song, do vậy thông số kỹ thuật của DZ liên lạc là - Đường dây ND-1 ZND-1 = 13,8 + j13,2( Ω); - Đường dây 1-2 Z1-2 = 5,14 + j4,92( Ω); - Đường dây HT-1 ZHT-1 = 8,21 + j12,87( Ω); Ở trong chế độ phụ tải cực đại ta đã tính được công suất trước tổng trở đường dây HT-1 là S'HT-1 = 47,753 + j32,76 MVA Điện áp trên thanh góp trung gian nút 1 bằng kV U XQRP UU cs HTHTHTHT cs 275,114 '' 1111 1     Do TBA phụ tải 1 đấu nối trực tiếp vào hệ thống thanh góp trung gian nút 1 nên điện áp trên thanh góp cao áp của TBA phụ tải 1 bằng điện áp trên thanh góp trung gian. Vậy điện áp trên thanh góp hạ áp của TBA phụ tải 1 quy về cao áp là kV U XQRP UU BBBBqHa 475,109 1 1111 11_    Điện áp trên thanh góp cao áp của TBA phụ tải 2 là kV U XQRP UUCao 168,112 '' 1 21212121 12     Điện áp trên thanh góp hạ áp của TBA phụ tải 2 là kV U XQRP UU Cao BBBB CaoqHa 209,112 2 2222 22_    Điện áp trên thanh góp cao áp của NMD Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 86 kV U XQRP UU NDNDNDNDN 07,118 "" 1 1111 1     Tính toán tương tự ta có bảng sau TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UCao, kV 114,275 112,168 108,924 106,978 108,847 107,911 110,078 107,678 108,442 UHa, kV 109,475 107,66 104,765 102,498 104,694 103,989 105,567 104,097 104,14 Bảng 7.1.1. Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ phụ tải cực đại 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV) Tính toán tương tự chế độ cực đại ta có bảng sau: TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UCao, kV 112,043 110,995 109,514 108,631 109,469 109,087 110,187 108,936 109,284 UHa, kV 101,98 108,717 107,446 106,425 107,405 107,147 108,095 107,166 107,15 Bảng 7.1.2. Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ phụ tải cực tiểu 7.1.3 Chế đô sau sự cố ( Ucs = 121 kV) Chế độ sau sự cố có thể xảy ra khi ngừng một máy phát điện, ngừng một mạch trên đường dây liên kết từ nhà máy điện với hệ thống, ngừng một mạch trên các đường dây nối từ các nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ. Trong phần này chỉ xét trường hợp sự cố khi ngừng một mạch trên đường dây nối từ các nguồn cung cấp tới các phụ tải, không xét sự cố xếp chồng và chỉ xét từng sự cố riêng biệt Căn cứ công suất truyền tải trên các đoạn đường dây liên lạc và theo kết quả tính dòng công suất của các đoạn đường dây trong lưới điện bị sự cố độc lập ta thấy sự cố đứt 01 mạch của đường dây HT-1 là sự cố nặng nhất đối với lưới điện, do vậy khi tính toán điện áp tại các nút trong lưới điện ta sử dụng kết quả tính dòng công suất khi DZ này bị sự cố; 7.1.3.1. Đường dây ND-1-HT Để tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện, trước hết cần tính điện áp trên thanh góp trung gian (nút 1) Giả sử đường dây liên lạch ND-1-HT bị sự cố đứt 1 mạch dây truyền tải HT-1, ta có thông số kỹ thuật của đường dây liên lạc sau sự cố là + Đường dây ND-1: ZND-1=13,8 +j13,2 ( Ω); + Đường dây 1-2: Z1-2=5,14 +j4,92 ( Ω); + Đường dây HT-1: ZHT-1=16,42 +j25,74 ( Ω); Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 87 Ở trong chế độ sau sự cố ta đã tính được công suất trước tổng trở đường dây HT-1 là S'HT-1 = 49,848+ j37,037 MVA Điện áp trên thanh góp trung gian nút 1 bằng kV U XQRP UU cs HTHTHTHT cs 357,106 '' 1111 1     Điện áp trên thanh góp cao áp của NMD kV U XQRP UU NDNDNDNDN 105,114 "" 1 1111 1     Tính toán tương tự chế độ phụ tải cực đại ta có bảng sau TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UCao, kV 106,357 104,03 100,153 97,728 100,062 98,856 101,341 98,69 99,568 UHa, kV 100,573 99,169 95,629 92,824 95,545 94,574 96,441 94,783 94,883 Bảng 7.1.3. Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ sự cố 7.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện Tất cả các phụ tải trong mạng điện thiết kế đều là hộ tiêu thụ loại I và có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Đồng thời các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm trong chế độ phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu và sau sự cố là khác nhau tương đối nhiều. Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải. Tất cả các trạm cấp điện cho hộ loại I dùng MBA loại TDH-25000/110, TDH-32000/110 có phạm vi điều chỉnh ± 9 x 1,78%, Ucdm=115kV, Uhdm=11 kV 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: + Chế độ phụ tải cực đại: dUmax% = +5 % + Chế độ phụ tải cực tiểu: dUmin% = 0 % + Chế độ sau sự cố: dUsc% = +5 % Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức sau: Uyc = Udm + dU% x Udm Trong đó - Udm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp Đối với mạng điện thiết kế Udm = 10kV. Vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm - Khi phụ tải cực đại bằng Uycmax = 10 + 5% x 10 = 10,5 kV - Khi phụ tải cực tiểu bằng Uycmin = 10 + 0% x 10 = 10 kV Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 88 - Chế đố sau sự cố bằng Uycsc = 10 + 5% x 10 = 10,5 kV Ta có kết quả tính toán điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm quy đổi về phía điện áp cao trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu, sau sự cố trong bảng sau: TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uqmax, kV 109,475 107,66 104,765 102,498 104,694 103,989 105,567 104,097 104,14 Uqmin, kV 101,98 108,717 107,446 106,425 107,405 107,147 108,095 107,166 107,15 Uqsc, kV 100,573 99,169 95,629 92,824 95,545 94,574 96,441 94,783 94,883 Bảng 7.2.Chế độ điện áp trên các thanh góp quy đổi về phía cao áp Sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải cho phép thay đổi các đầu 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, Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn được tính theo công thức sau: Utc = Ucdm ± 100 0 cdm cdmtc UEn UU   Trong đó - Ucdm là điện áp định mức của cuộn dây cao áp - n là số thứ tự đầu điều chỉnh chọn - E0 là mức điều chỉnh của mỗi đầu, % Thứ tự đầu Điện áp bổ sung, % Điện áp bổ sung, kV Điện áp đầu điều chỉnh, kV 1 16,02 18,45 133,45 2 14,24 16,4 131,4 3 12,46 14,35 129,35 4 10,68 12,3 127,3 5 8,9 10,25 125,25 6 7,12 8,2 123,2 7 5,34 6,15 121,15 8 3,56 4,1 119,1 9 1,78 2,05 117,05 10 0 0 115 11 -1,78 -2,05 112,95 12 -3,56 -4,1 110,9 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 89 Thứ tự đầu Điện áp bổ sung, % Điện áp bổ sung, kV Điện áp đầu điều chỉnh, kV 13 -5,34 -6,15 108,85 14 -7,12 -8,2 106,8 15 -8,9 -10,25 104,75 16 -10,68 -12,3 102,7 17 -12,46 -14,35 100,65 18 -14,24 -16,4 98,6 19 -16,02 -18,45 96,55 Bảng 7.2. Thông số điều chỉnh MBA điều chỉnh dưới tải 7.2.1. Các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1 7.2.1.1. Chế độ phụ tải cực đại Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh máy biến áp được xác định theo công thức kV U UU U yc hdmq dc 688,114 5,10 11475,109 max max max      Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=10, khi đó điện áp đầu điểu chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 115 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng kV U UU U tc hq t 472,10 115 11475,109 max maxmax max      Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng %72,4100 10 10472,10 100% maxmax      dm dmt U UU U 7.2.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh máy biến áp được xác định theo công thức kV U UU U yc hdmq dc 98,101 max min min    Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n= 11, khi đó điện áp đầu điểu chỉnh tiêu chuẩn Utcmin = 112,95 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng kV U UU U tc hdmq t 932,9 min min max    Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 90 %68,0100% minmin    dm dmt U UU U 7.2.1.3. Chế độ sau sự cố Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh máy biến áp được xác định theo công thức kV U UU U y hdmqsc d 362,105 csc csc    Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=14, khi đó điện áp đầu điểu chỉnh tiêu chuẩn Utcsc =106,8 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng kV U UU U t hdmqsc tsc 359,10 csc    Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng %59,3100%    dm dmtsc sc U UU U 7.2.2. Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại Tính toán tương tự phần 7.2.1 ta có bảng tổng hợp sau TBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Utc max 115 112,95 110,9 108,85 110,9 108,85 108,85 110,9 110,9 Utc min 112,95 119,1 117,05 117,05 117,05 117,05 117,05 117,05 117,05 Utc sc 106,8 104,75 100,65 98,6 100,65 100,65 102,7 98,6 98,6 Ut max 10,472 10,485 10,391 10,358 10,384 10,509 10,668 10,325 10,329 Ut min 9,932 10,041 10,097 10,001 10,094 10,069 10,158 10,071 10,07 Ut sc 10,359 10,414 10,451 10,356 10,442 10,336 10,33 10,574 10,585 dUmax 4,72 4,85 3,91 3,58 3,84 5,09 6,68 3,25 3,29 dUmin -0,68 0,41 0,97 0,01 0,94 0,69 1,58 0,71 0,7 dUsc 3,59 4,14 4,51 3,56 4,42 3,36 3,3 5,74 5,85 Bảng 7.2.2 Tổng hợp các đầu điều chỉnh trong các TBA Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 91 CHƯƠNG VIII TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 8.1. Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∆P Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện gồm tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong các TBA ở chế độ phụ tải cực đại Theo các kết quả tính toán ở phần trước ta có - Tổng tổn thất công suất tác dụng trên các đoạn đường dây của lưới điện là: ∑∆PD= 15,736 MW - Tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các máy biến áp là: ∑∆PCu= 1,862 MW - Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp là: ∑∆PFe= 0,606 MW Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∑∆P= ∑∆PD + ∑∆PCu + ∑∆PFe = 18,204 MW Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện tính theo % của toàn bộ phụ tải trong lưới điện là %891,5 309 204,18 %      PTP P P 8.2. Tính tổn thất điện năng trong lưới điện ∆A Tổng tổn thất điện năng trong lưới điện có thể được tính theo công thức sau: tPPPA CuD   0)(  Trong đó: τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất t là thời gian các máy biến áp làm việc trong năm (Các máy biến áp vận hành song song cả năm nên t=8760h) Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể tính theo công thức sau τ = (0,124 + Tmax x 10 -4)2 x t =(0,124 +4600 x 10-4)2 x 8760=2987,65h Tổn thất điện năng trong lưới điện bằng hMWA .225,578858760606,065,2987)862,1736,15(   Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm hMWTPA PT .14214004600309maxmax  Tổn thất điện năng trong lưới điện tính theo % bằng %072,4100%       A A A Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 92 8.3. Vốn đầu tư cho lưới điện K Tổng các vốn đầu tư xây dựng lưới điện được xác định theo công thức K =Kd + Kt Trong đó Kd là vốn đầu tư xây dựng đường dây Kt là vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp Từ bảng 4.2.1.1 ta có Kd = 2054829,57 x 10 6 đồng Lưới điện có 04 TBA tăng áp và 09 TBA phụ tải, đồng thời mỗi trạm có 02 máy biến áp. Tuy nhiên ở đây máy biến áp tăng táp tính vào giá thành xây dựng của nhà máy nhiệt điện nên ta chỉ tính vốn đầu tư cho các trạm hạ áp. Đối với các TBA hạ áp có + MBA giảm áp: 07 trạm có 02 MBA loại 32000/110 và 02 trạm có 02 MBA loại 25000/110 Ta có chi phí đầu tư cho các trạm hạ áp trong lưới điện là Kt = 1,8 x (7 x 29 x 10 9 + 2 x 22 x 109) = 444,6 x 109 đồng Vậy tổng vốn đầu tư cho lưới điện K=Kd + Kt =2499,429568 x 10 9 đồng 8.4. Tính chi phí và giá thành điện 8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm Y Các chi phí vận hành hàng năm trong lưới điện được xác định theo công thức: Y=avhd x Kd + avht x Kt + ∆A x c Trong đó: avh là hệ số vận hành đường dây (avh=0,04) avht là hệ số vận hành thiết bị trong các trạm biến áp (avht = 0,1) c là giá thành1kW.h điện năng tổn thất ( bài cho c=1000) Y=0,04 x 2054829,57 x 106 + 0,1 x 444,6 x 109 + 57885,225 x 103 x 1000 Y=184.538.407.720,00 đồng 8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm Z Chi phí tính toán hàng năm được tính theo công thức Z = atc x K + Y Với atc là hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư (atc = 0,125) Chi phí tính toán Z = 0,125 x 2499,43 x 109 + 184.538.407.720 Z = 496.967.103.720 đồng 8.5. Giá thành truyền tải điện năng Giá thành truyền tải điện năng của lưới điện cho 1kWh điện năng đến phụ tải là Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 93 đ A Y 74,123   Ta có bảng tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện thiết kế như sau: TT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 Tổng công suất khi phụ tải max MW 309 2 Tổng chiều dài đường dây Km 625,19 3 Tổng công suất các MBA hạ áp MVA 548 4 Tổng vốn đầu tư cho lưới điện, K tỷ đồng 2499,429568 5 Tổng vốn đầu tư cho đường dây, Kd tỷ đồng 2054,829568 6 Tổng vốn đầu tư cho TBA tỷ đồng 444,6 7 Điện năng tải hàng năm, AЕ MWh 1421400 8 ∆Umaxbt % % 6,19 9 ∆Umaxsc % % 12,38 10 Tổng tổn thất CS, ∑∆P MW 15,307 11 Tổng tổn thất CS, ∑∆P % % 4,954 12 Tổng tổn thất điện năng, ∑∆A MWh 49230,003 13 Tổng tổn thất điện năng, ∑∆A % % 3,463 14 Phí tổn vận hành hàng năm tỷ đồng 175,883186 15 Giá thành tải điên, β đ/kWh 123,74 16 Giá thành xây dựng 1 MW CS phụ tải max, K tỷ đồng/MWh 8,088769 Bảng 8.5. Tổng hợp các chỉ tiêu của lưới điện thiết kế Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 94 PHẦN II THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 95 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thiết kế trạm biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung cấp điện bởi vì nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng và khả năng phát triển của phụ tải. Ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi phí đầu tư và vận hành của cả lưới điện khu vực 1.1. Nội dung thiết kế trạm biến áp 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 2. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp 3. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn 4. Tính toán nối đất cho trạm biến áp 1.2. Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế 1. Công suất định mức: Sdm = 320 kVA 2. Điện áp định mức: 10/0,4 kV 3. Điện trở suất của đất: ρ = 0,4 x 104Ωcm 1.3. Phương án dự kiến Với công suất của trạm đã cho dự kiến lắp đặt trạm biến áp kiểu treo. Trạm biến áp kiểu treo là toàn bộ các thiết bị điện cao và hạ áp được đặt trên hai cột bê tông kiểu LT. Đối với tủ phân phối hạ thế có thể được thiết kế đặt ngay trên giàn trạm thao tác hoặc thiết kế đặt trong buồng phân phối dưới mặt đất tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. Ưu điểm của trạm biến áp treo là tiết kiệm được diện tích, giảm đáng kể về chi phí đầu tư. Tuy nhiên trạm kiểu này cùng với đường dây trên thông thường làm mất mỹ quan đô thì nên về lâu dài kiểu trạm này thường không được khuyên dùng ở đô thị. Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt một máy biến áp có công suất 320 kVA -10/0,4 kV Phía cáo áp được lắp một bộ cầu chì tự rơi để bảo vệ máy biến áp khi có ngắn mạch và một bộ chống sét van để chống sét truyền từ đường dây vào trạm biến áp Phía hạ thế đặt tủ phân phối 0,4 kV, trong đó có 01 attomat tổng (AT), 04 attomat nhánh (AN), 03 đồng hồ ampe đo dòng điện tiêu thụ của các pha, 01 đồng hồ Vôn kèm 01 đảo mạch để kiểm tra điện áp pha, 01 công tơ vô công, 01 công tơ hữu công để đo công suất tiêu thụ của toàn trạm và 01 bộ biến đổi dòng điện (TI) Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 96 2.Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA 2.1. Chọn máy biến áp Trạm có công suất thiết thế Sdm = 320 kVA, ta chọn máy biến áp 3 pha 2 dây quấn do nhà máy chế tạo biến thế Hà Nội sản xuất có các thông số như sau: Sdm (kVA) Udm (kV) ∆P0 (W) ∆PN (W) UN (%) Trọng lượng (Kg) Kích thước (mm) 320 10/0,4 700 3750 4 1400 1470 x 870 x 1355 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 97 3. Chọn các thiêt bị điện cao áp và hạ áp Việc lựa chọn đúng các thiết bị điện có ý nghĩa rất quan trọng là đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện an toàn và đạt hiệu quả kinh tế 3.1. Chọn các thiết bị điện cao áp Các thiết bị điện cao áp được chọn theo các điều kiện sau Udm tbC≥ Udm lưới C Idm tb ≥ Itt )(475,18 103 320 3 A U S I dmC dmB C      * Chọn cầu chì tự rơi Ta chọn cầu chì tự rơi loại 3GD1 203-3B do hãng SIEMENS sản xuất và có các thông số như sau: Udm (kV) Idm (A) IcN (kA) IcN min ∆P (W) Khối lượng (Kg) Kích thước dài (mm) Đường kính (mm) 12 26 63 62 16 2,6 292 69 * Chọn sứ cao thế Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô sản xuất với các thông số như sau: Kiểu Udm (kV) UPD khô (kV) UPD ướt (kV) F (Kg) Khối lượng (Kg) O∑H-10-2000 10 50 34 2000 12,1 *Chọn chống sét van Chọn chống sét van loại PB∏-10 do Liên Xô sản xuất và có các thông số như sau: Loại UdmCSV (kV) UCPmax (kV) Điện áp đánh thủng của CSV khi f=50HZ (kV) Điện áp đánh thủng xung kích khi tp=2-10s Khối lượng (Kg) PB∏-10 10 12,7 25 50 6 *Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp Thanh dẫn được chọn theo Ilv max, ta dùng thanh dẫn loại thanh đồng tròn có đường kính Φ=8 mm Loại Đường kính (mm) Icp (A) Thanh đồng tròn 8 235 3.2. Chọn thiết bị điện hạ áp Các thiết bị điện cao áp được chọn theo các điều kiện sau Udm tbHC≥ Udm lưới H Idm tbH ≥ IH Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 98 )(88,461 4,03 320 3 A U S I dmH dmB H      * Chọn cáp tổng từ cực sứ hạ thế của MBA đến tủ phân phối 0,4 kV Điều kiện Icp≥IH Chọn cáp 4 lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo Loại Icp (A) r0 (mΩ/m) x0 (mΩ/m) Trọng lượng (kg/km) 3 x 185 + 120 506 0,0991 1876 * Chọn Attomat tổng (AT) Điều kiện chọn Idm AT≥ Icp = k x IH (với k là hệ số quá tải =1,3) IH = 461,88 (A) -> Icp = 1,3 x 461,88 = 600,44 (A) Chọn Attomat tổng loại SA803-G do Nhật chế tạo Loại Udm (kV) Idm (A) IN (kA) Số cực SA803-G 0,4 700 85 3 * Chọn Attomat nhánh (AN) Từ thanh cái hạ áp có 04 lộ ra cung cấp cho các hộ tiêu thụ, coi sông suất các lộ là như nhau thì công suất mỗi nhánh là S1 = S2 = S3 = S4 = 320/4 = 80 (kVA) )(47,115 4,03 80 3 A U S I dmH dmB HN      Điều kiện chọn Idm AN≥ Icp = k x IHN (với k là hệ số quá tải =1,3) IH = 115,47 (A) -> Icp = 1,3 x 115,47 = 150,11 (A) Chọn Attomat nhánh loại EA203-G do Nhật chế tạo Loại Udm (kV) Idm (A) IN (kA) Số cực EA203-G 0,4 700 25 3 * Chọn cáp xuất tuyến Chọn cáp đồn bốn lõi cách điện bằng PVC do LENs chế tạo Loại Icp (A) r0 (Ω/m) Trọng lượng (kg/km) 4G 50 192 0,387 2276 * Chọn thanh cái hạ áp Chọn thanh cái bằng đồng, mỗi pha một thanh được đặt trong tủ phân phối 0,4 kV Kích thước (mm) Tiết diện 01 thanh (mm2) Trọng lượng (kg/m) Icp (A) r0 (Ω/m) x0 (Ω/m) 40 x 5 200 1,78 700 0,1 0,17 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 99 * Chọn sứ hạ áp Kiểu Udm (kV) UPD khô (kV) F (kg) Khối lượng (kg) O-1-375 1 11 375 0,7 * Chọn biến dòng điện Udm BI≥ Udm lưới = 0,4 (kV) Idm BI ≥ IH = 461,88 (A) Kiểu Udm (kV) Idm (kV) Cấp chính xác S (VA) TKM-0,5 0,5 500/5 0,5 10 * Chọn các thiết bị đo đếm Tủ 0,4 kV đặt gồm có: - 03 đồng hồ ampe 500/5 (theo tỷ số biến của BI) - 01 đồn hồ vôn kế có thang đo từ 0 - 450V - 01 công tơ hữu công 3 pha 3 phần tử - 01 công tơ vô công 3 pha 3 phần tử - 01 khóa chuyển mạch để kiểm tra điện áp * Chọn dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn loại dây đồng một sợi bọc PVC có tiết diện ≥ 2,5 mm2 * Chọn chống sét van hạ áp Chọn chống sét van điện áp thấp loại PBH để bảo vệ quá điện áp cho cách điện của thiết bị xoay chiều tần số 50 Hz Loại UdmCSV (kV) UCPmax (kV) Điện áp đánh thủng của CSV khi f=50HZ (kV) Điện áp đánh thủng xung kích khi tp=2-10s Khối lượng (Kg) PB∏-10 0,5 0,5 2,5 3,5-4,5 2 * Chọn tủ phân phối hạ áp Chọn vỏ tủ hạ áp do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất, trên khung tủ đã làm sẵn các lỗ gá để có thể lắp các giá đỡ tùy ý theo các thiết bị đã chọn lắp đặt ở trên Kích thước Số lượng cửa tủ Dài (mm) Rộng (mm) Sâu (mm) 1200 600 400 1 Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 100 4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện đã chọn Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thườn xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha và ngắn mạch 1 pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất. Vì vậy người ta thường căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện. 4.1. Tính toán ngắn mạch Hình 4.1. Các điểm ngắn mạch cần tính Các điểm ngắn mạch cần tính trong sơ đồ hình 4.1 như sau - Điểm N1: Kiểm tra cầu chì tự rơi phía cao áp - Điểm N2, N3 kiểm tra các thiết bị hạ áp Giả thiết ngắn mạch xảy ra là ngắn mạch 3 pha đối xứng và coi nguồn có công suất vô cùng lớn, coi trạm biến áp ở xa nguồn nên khi tính toán ngắn mạch lấy theo công thức sau Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 101     Z U III N 3 " Trong đó: IN là dòng điện ngắn mạch (kA) I" là dòng điện ngắn mạch siêu quá độ (kA) I∞ là giá trị của dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập (kA) U là điện áp đường dây (kV) ZЕ là tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch 4.1.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1 Sơ đồ thay thế HT XHT N1 Ta có: Điện kháng của hệ thống bằng )(313,0 320 102 1 2  N tb HT S U X Udm = 10 kV Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định bằng công thức )(446,18 313,03 10 3 " 1 1        Z U III N Trị số dòng ngắn mạch xung kích bằng )(956,46446,1828,12 11 kAIkI Nxkxk  4.1.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp có thể coi máy biến áp hạ áp là nguồn (vì được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp phía hạ áp khôn thay đổi khi ngắn mạch, do đó ta có  III N " Ở lưới điện hạ áp khi tính toán ngắn mạch ta phải xét đến điện trở, điện kháng của tất cả các phần tử trong lưới như MBA, dây dẫn, cuộn dòng điện của Attomat, thanh cái, ... * Tính ngắn mạch tại N2 Sơ đồ thay thế Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 102 ZC N2 ZB ZAT Tổng trở máy biến áp 4 2 6 2 2 10 % 10      dm dmN dm dmN BA S UU j S UP Z )(20859,510 320 4,04 10 320 4,075,3 4 2 6 2 2      mjjZ BA Cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối mỗi pha dùng một sợi cáp đồng bọc PVC 1 x 185 nên tra bảng PL4.28 sách "Cung cấp điện" ta được r0=0,0991 (mΩ/m) còn x0 có thể lấy gần đúng bằng 0,07 (mΩ/m) Giả sử cáp nối từ máy biến áp đến tủ phân phối dài 3m, khi đó tổng trở của đường dây cáp bằng Zc = lc x Z0c = 3 x (0,0991 +j0,07)=2,973 +j0,21 (mΩ) Tổng trở của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện của attomat tổng tra bảng PL3.12 "cung cấp điện" được ZAT = 0,12 + j0,094 (mΩ) Tổng trở đối với điểm ngắn mạch N2 là ZЕ2 = ZBA + Zc + ZAT = 21,252 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định bằng công thức )(867,10 252,213 4,0 3 2 2      Z U I dmN Trị số dòng ngắn mạch xung kích bằng )(663,27867,1028,12 22 kAIkI Nxkxk  * Tính ngắn mạch tại N3 Sơ đồ thay thế N3 ZB ZC ZAT ZTC ZAN Tổng trở của thanh cái tra trong sổ tay được Ztc=l x (rOTC + jxOTC) = 1,2 x (0,1+j0,17) = 0,12 + j0,204 (mΩ) Tổng trở của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện của attomat nhánh tra bảng PL3.12 sách "cung cấp điện" ta được ZAN = 0,61 +j0,46 ZЕ2 = ZBA + Zc + ZAT + ZTC + ZAN =22,108 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định bằng công thức )(446,10 108,223 4,0 3 2 2      Z U I dmN Trị số dòng ngắn mạch xung kích bằng Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 103 )(591,26446,1028,12 22 kAIkI Nxkxk  4.2. Kiểm tra các thiết bị đã chọn * Cầu chì tự rơi Điều kiện kiểm tra Idm cắt≥ Ixk1 Idm cắt = 63 kA ≥ Ixk1 =46,956 kA Sdm cắt≥ SN1 Sdm cắt = 1091,192 (kA) ≥ SN1=319,494 (kA) Vậy cầu chì tự rơi đã chọn đạt yêu cầu * Kiểm tra cáp hạ áp Điều kiện ổn định nhiệt qdN tIF  Trong đó: α là hệ số nhiệt độ cáp đồng (=6) tqd là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch. Vì coi ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện là xa nguồn nên tqd=0,5s IN = IN2 = 10,867 (kA) 105,465,0867,106  qdN tI F=50 mm2 > 46,105 mm2, vậy cáp đã chọn thỏa mãn yêu cầu * Kiểm tra Attomat - Attomat tổng Điều kiện kiểm tra IxkAT≥ Ixk2 IxkAT = 85 (kA) ≥ Ixk2 = 27,633 (kA), vậy Attomat tổng đã chọn đạt yêu cầu - Attomat nhánh Điều kiện kiểm tra IxkAN≥ Ixk3 IxkAT = 25 (kA) ≤ Ixk3 = 26,591 (kA), Attomat nhánh đã chọn không đạt yêu cầu Vậy áptômát nhánh phải chọn loại LG kiểu ABL403A và có các thông số như sau: Loại Udm (kV) Idm (A) IN (kA) Số cực ABL A403a 0,6 250 35 3 * Kiểm tra sứ đỡ hạ áp Điều kiện kiểm tra Fcp ≥ Fkt Fcp là lực tác dụng lên đầu sứ Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 104 2 3 21076,1 xkkt i a l F   l: khoảng cách giữa 2 sứ đỡ liên tiếp (l=70cm) a: khoảng cách giữa 2 pha (a=15 cm) Fkt=1,76 x 10 -2 x 70/15 x 26,5912 = 58,075 (kg) Fcp = 375 (kg) > Fkt = 58,075 (kg), vậy sứ hạ áp đã chọn đạt yêu cầu * Kiểm tra thanh cái hạ áp - Kiểm tra ổn định lực điện động: Khi có ngắn mạch xảy ra, dòng điện ngắn mạch chạy qua thanh cái làm cho thanh cái chịu một lực rất lớn, sự rung động có thể làm cho thanh cái bị uốn cong sinh ra phá hoại thanh cái và các sứ đỡ, do đó ta phải kiểm tra thanh cái theo điều kiện sau cptt - Ứng suất cho phép của thanh góp cp =1400 kg/cm 2 - Ứng suất tính toán được tính như sau: tt = M/W Trong đó: M là momen uốn tính toán (kg/cm) W là momen chống uốn của thanh góp đặt thẳng đứng (cm3) Ta có a illF M xktt     10 1076,1 10 . 22 6 W 2hb  l là khoảng cách giữa hai sứ đỡ liên tiếp (l=70 cm) a là khoảng cách giữa 2 pha (a=15 cm) ixk là dòng điện xung kích tại điểm ngắn mạch N2 (ixk=27,663 kA) ).(904,15 1510 663,27701076,1 10 1076,1 10 . 2222 cmkg a illF M xktt         Với b=5 mm, h=20mm ta có )(333,0 6 )1020(105 W 3 211 cm    )/(76,47 333,0 904,15 W 2cmkg M tt  cp =1400 (kg/cm 2)tt = 47,76 (kg/cm 2), vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định lực điện động - Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Kiểm tra ổn định nhiệt dựa vào điều kiện sau Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 105 qdtt tIFF  min Trong đó: α là hệ số ổn định nhiệt (α=6) Ftt min là tiết diện tính toán nhỏ nhất đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt tqd là thời gian quá độ, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch (tqd=0,5s) )(105,465,0867,106 2min mmFtt  F=200 >Ftt min = 46,105, vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 5. Tính toán nối đất cho trạm biến áp Tác dụng của nối đất là để tản dòng điện, giữ mức điện thế thấp trên các vật được nối đất, đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị. Ngoài ra việc nối đất các phần không mang điện (tủ điện, vỏ máy, ...) để đảm bảo an toàn cho người vận hành. Dự kiến hệ thống nối đất bao gồm các thanh thép góc L60x60x6 dài 2,5m được nối với nhau bằng các thanh thép tròn Φ 12, tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các thanh thép góc được đóng sâu dưới mặt đất 0,7m; thép tròn được hàn với các cọc ở độ sâu 0,8m Điện trở nối đất yêu cầu của trạm biến áp: Rndyc ≤ 4Ω Điện trở xuất của đất  = 0,4.104/cm Hệ số điều chỉnh theo mùa của cọc và thanh là Kcm = 1,4;K t m = 1,6; 5.1. Điện trở nối đất của thanh nối đất Điện trở nối đất của thanh được tính theo công thức sau dh LK Rt      2 ln L2   Trong đó: ρ là điện trở xuất của đất đặc tính theo mùa an toàn ρ=ρdo x K t m =0,4 x 10 4 x 10-2 x 1,6 = 64 (Ωm) L là tổng chiều dài lấy bằng chu vi, L=(10+5)x2=30 (m) h là độ chôn sâu, h=0,8m d là đường kính của thanh thép tròn, d=0,012m K là hệ số phụ thuộc vào hình dạng của hệ thống nối đất, (K=f(l1/l2) -> l1/l2 =10/5=2) Từ bảng 2-6 sách hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA có K=6,42 Ta có điện trở nối đất của thanh là Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 106 )(52,4 012,08,0 3042,6 ln 3014,32 64 2      tR 5.2. Điện trở nối đất của cọc Gọi số cọc cần phải đóng là n Khoảng cách giữa các cọc là a=l/n Chiều dài cọc là l=2,5m. Nếu lấy tỷ số a/l=1 thì a=l=2,5m Vậy số cọc cần phản đóng là n=L/a=30/2,5=12 (cọc) Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp ta có hệ số sử dụng của thanh và cọc là t = 0,26 ; cọc = 0,58 Điện trở nối đất của cọc được tính theo công thức        lt lt d l Rc 4 4 ln. 2 1.2 ln. .l2.  Trong đó: ρ là điện trở xuất của đất đặc tính theo mùa an toàn ρ=ρdo x K c m =0,4 x 10 4 x 10-2 x 1,4 = 56 (Ωm) l là chiều dài của cọc, l=2,5m d là đường kính cọc và thép góc (L60x60x6) mm Nếu d=0,95 x b = 0,95 x 60 x 10-3 = 0,057 (m) t=l/2 +h=2,5/2 + 0,7 = 1,95 (m) Ta có điện trở nối đất của cọc là 14,17 5,295,14 5,295,14 ln 2 1 057,0 5,22 ln 2,53,142 56             cR 5.3 Điện trở nối đất của hệ thống cọc thanh. )(16,2 58,052,41226,014,17 52,414,17 ... .       cttc tc HT RnR RR R  So sánh điện trở nối đất yêu cầu của trạm và điện trở tính toán của hệ thống ta có: RHT = 2,16< Ryc = 4 Kết luận: Hệ thống nối đất dùng 12 cọc thép góc L60x60x6 dài 2,5m được nối với nhau bằng các thanh thép tròn Φ12 tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các thanh thép góc được đóng sâu dưới mặt đất 0,7m, thép tròn được hàn chặt với các cọc ở độ sâu 0,8m như hình vẽ là đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 107 Tr¹m biÕn ¸p 0,7m 0,8m 2,5m a=2,5m 1 2 1 2 Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp 1- Cọc; 2- Thanh Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 108 8- GhÕ thao t¸c 7- Thang s¾t H­íng d©y ®Õn aa Ghi chó : 1- M¸y biÕn ¸p 2- CÇu ch× tù r¬i 3- Sø c¸ch ®iÖn 4- Chèng sÐt van 5- Tñ ®iÖn h¹ ¸p 6- Thanh dÉn ®ång a-a s¬ ®å l¾p ®Æt tr¹m biÕn ¸p 320 KVa - 10/0,4 kv Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO:  Bộ môn Hệ thống điện Thiết kế Lưới và Hệ thống điện Tủ sách ĐH Tại chức Bách Khoa Hà Nội  Nguyễn Văn Đạm Lưới lưới điện NXB Khoa học và Kỹ thuật  Trần Bách ổn định của Hệ thống điện NXB Khoa Đại học Tại chức - Đại học Bách Khoa Hà Nội  Lã Văn út Ngắn mạch trong Hệ thống điện NXB Khoa Đại học Tại chức - Đại học Bách Khoa Hà Nội  Ngô Hồng Quang Sổ tay Lựa chọn và tra cứu Thiết bị điện từ 0,4  500 kV NXB Khoa học và Kỹ thuật