Đồ án Môn học hệ thống cung cấp điện

: Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kĩ thuật. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế. Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành. An toàn cho người và thiết bị. Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải. 3.2. Dự kiến các phương án Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó.Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới. Dựa vào việc phân tich nguồn và phụ tải ở chương 1 ta thấy: Các phụ tải phân bố tập trung gần hai nguồn và đều là các hộ loại I có yêu cầu cung cấp điện rất cao. Do đó phải sử dụng lộ đường dây mạch kép hoặc mạch vòng để cung cấp điện cho phụ tải. Các phụ tải 3,4,5,6,7 phân bố gần nhà máy nhiệt điện do đó sẽ lấy điện từ nhà máy. Các phụ tải 1,2,8,9 phân bố gần hệ thống có công suất vô cùng lớn nên sẽ nhận điện từ thanh góp 110 kV của hệ thống. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chế độ vận hành linh hoạt giữa hệ thống và nhà máy nhiệt điện ta sẽ sử dụng một đường dây liên lạc giữa chúng.Đường dây liên lạc này sử dụng mạch kép. Khi dự kiến các phương án nối dây phải dựa trên các ưu khuyết điểm của một số sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng. Từ vị trí tương quan giữa các phụ tải với nhau, giữa các phụ tải với nguồn và các nhận xét ở trên ta vạch ra 6 phương án như sau: Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 Phương án 5 Phương án 6 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1/ So sánh các phương án về mặt kỹ thuật: 4.1.1/ Phương án 1: 1. Chọn điện áp mạng điện thiết kế: Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, cung như các đặc trưng kĩ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nhau và khoảng cách tư các phụ tải đến nguồn. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất của mỗi đường dây trong mạng điện và theo chiều dài từ nguồn đến phụ tải. Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau đây: Ui = 4.34 × Trong đó : Ui : điện áp của dươngd dây thứ I (kV) Li : chiều dài của đoạn đường dây thứ I (km) Pi : công suất tác dụng truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW) Nếu điện áp tính toán nằm trong khoảng : 70(kV) < U < 150(kV) thì ta sẽ chọn điện áp định mức của mạng là 110 kV. Thông số của các phụ tải được cho như sau: Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pmax MW 36.00 50.00 38.00 38.00 38.00 40.00 38.00 36.00 49.00 QmaxMVAr 17.44 24.23 18.40 18.40 18.40 19.36 18.40 17.44 23.72 Smax MVA 40.00 55.56 42.22 42.22 42.22 44.44 42.22 40.00 54.44 Phương án 1 là mạng hình tia nên công suất truyền tải trên các lộ nối từ nguồn đến phụ tải tương ứng chính là các Pi. Với đoạn đến phụ tải 7 sẽ được tính như sau: Xét đoạn liên lạc NĐ-7-HT: PND = Pkt – Ptd – PN - ∆PN Trong đó: PN : tổng công suất phát kinh tế của NĐ. Ptd : công suất tự dùng trong nhà máy điện. PN : tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ(PN = P3+P4+P5+P6). ∆PN: tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp (∆PN = 5%PN) Theo kết quả tính toán trong phần 2.1 ta có: Pkt = 240 MW ; Ptd = 30 MW Từ sơ đồ mạng điện của phương án 1 ta có: PN = P3+P4+P5+P6 = 38+38+38+40= 154 MW ∆PN = 5% PN = 5%×154 = 7,7 MW Do đó : PND-7 = 240 – ( 154 + 30 + 7,7) = 48,3 MW Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-7 có thể tính gần đúng như sau: QND-7 = PND-7 × tgφ7 = 48,3×0,62 = 29,95 MVAr Như vậy: ṠND-7 = 48,3 + j 29,95 MVA Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây HT-7 bằng: ṠHT-7 = Ṡ7 – ṠND-7 = 38 + j 18,4 – (48,3 + j 29,95) = - 10,3 – j11,55 MVA Do đó phụ tải 7 lấy công suất tác dụng từ hệ thống và đưa công suât phản kháng lên hệ thống với giá trị là: Ṡ = - 10,3 – j11,55 MVA Điện áp trên đoạn đường dây NĐ-7 bằng: UND-7 = 4,34 × 41,23+16×48,3= 123,826 kV Đối với đường dây HT-7: UHT-7 = 4,34 × 50+16×10,3= 63,607 kV Đối với đoạn đường dây HT-1: UHT-1 = 4,34 × 58,31+16×36= 109,305 kV Tính điện áp các đoạn đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với đường dây trên. Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 4.1.1.1: Đường dây Công suất truyền tải Ṡ,MVA Chiều dài đường dây l,km Điện áp tính toán U,kV Điện áp định mức của mạng Uđm,kV HT-1 36+17.44j 58.31 109.305 110 HT-2 50+24.23j 60.83 127.335 HT-8 36+17.44j 50.99 108.673 HT-9 49+23.72j 50.00 125.335 HT-7 -10.3-11.55j 50.00 63.607 NĐ-3 38+18.4j 53.85 111.653 NĐ-4 38+18.4j 63.25 112.442 NĐ-5 38+18.4j 53.85 111.653 NĐ-6 40+19.36j 63.25 115.091 NĐ-7 48.3+29.95j 41.23 123.826 Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện áp 110 kV, nên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm=110kV. 2. Chọn tiết diện dây dẫn: Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép(AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây đi qua. Đối với đường dây 110 kV khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m(Dtb=5m). Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính theo công thức: Imax = Simax × 103n × 3 × Uđm= Pmax ×103n × 3 Uđm × cosφi (A) Trong đó: n: số mạch của đường dây(đường dây mạch kép thì n=2). Uđm: điện áp định mức của mạng điện(Uđm=110 kV). Simax: công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ I ở chế đọ phụ tải cực đại. Cosφi: hệ số công suất của phụ tải thứ i. Pimax: công suất tác dụng trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại. Đối với mạng điện khu vực các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện,nghĩa là: Ftt = (mm2) Trong đó: Iimax : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại (A) Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện(A/mm2). Với dây AC và T=5000h thì Jkt =1,1(A/mm2) Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên,tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sự cố. Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F≥ 70mm2 Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này. Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sự cố cần phải có điều kiện sau: Isc= Ssc3Uđm ≤ Icp Trong đó: Isc: dòng điện chạy trên đường trong chế độ sự cố. Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. Dựa vào các công thức và các thông số ở trên ta lựa chọn tiết diện dây dẫn cho mạng như sau: a.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-1: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IHT-1 = = 40 ×1032×3×110 =104,973 A Tiết diện dây dẫn: FHT-1 = = 104,9731,1 =95,43 mm2 Tra bảng Dòng điện lâu dài cho phép trên dây nhôm trần và dây nhôm lõi thép (đặt bên ngoài) ta chọn dây dẫn AC-120 có Icp=380 A b. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-2: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IHT-2 = = 55,56×1032×3×110 = 145,807 A Tiết diện dây dẫn: FHT-2 = = 145,8071,1 =132.55 mm2 Chọn dây dẫn AC-150 có Icp=445 A. c.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-8: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IHT-8 == 40×1032×3×110 =104,973 A Tiết diện dây dẫn: FHT-8 = = 104,9731,1 = 95,43 mm2 Chọn dây dẫn AC-120 có Icp= 380 A. d.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-9: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IHT-9 = = 54,44×1032×3×110 = 142,868 A Tiết diện dây dẫn: FHT-9 = = 142,8681,1 = 129,88 mm2 Chọn dây dẫn AC-150 có Icp= 445 A. e.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-7: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IHT-7 = = 15,48×1032×3×110 = 40,613 A Tiết diện dây dẫn: FHT-7 = = 40,6131,1 = 36,92 mm2 Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây cần chọn dây dẫn AC có tiết diện F =70 mm2 và dòng điện Icp =265 A. g.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-3: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IND-3 = = 42,22×1032×3×110 = 110,799A Tiết diện dây dẫn: FND-3 = = 110,7991,1 = 100,73 mm2 Chọn dây dẫn AC-120 có Icp=380A. h.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-4: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IND-4 = = 42,22×1032×3×110 = 110,799 A Tiết diện dây dẫn: FND-4 = = 110,7991,1 = 100,73 mm2 Chọn dây dẫn AC-120 có Icp=380A. i.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-5: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IND-5 = = 42.22×1032×3×110 =110,799 A Tiết diện dây dẫn: FND-5 = = 110,7991,1 =100,73 mm2 Chọn dây dẫn AC-120 có Icp=380A. k.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-6: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IND-6 = = 44,44×1032×3×110 = 116,625 A Tiết diện dây dẫn: FND-5 = = 116,6251,1 = 106,02 mm2 Chọn dây dẫn AC-120 có Icp=380A. l.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-7: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: IND-7 = = 64,24×1032×3×110 =149,146A Tiết diện dây dẫn: FND-7 = SND-7jkt = 149,1461,1 = 135,59 mm2 Chọn dây dẫn AC-150 có Icp= 445 A. Sau khi chọn tiết diện dây dẫn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-7-HT sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau: - Ngừng một mạch đường dây. - Ngưng một tổ máy phát điện. Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: Isc = 2× INĐ-7 = 2 × 149.146 = 298.3 A Như vậy: ISC < ICP. Khi ngừng một tổ máy phát điện thì hai máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ bằng: P = 2 × 100 = 200 MW Công suất tự dùng trong nhà máy bằng: Ptd = 0,1 × 200 = 20 MW Công suất chạy trên đường dây bằng: PNĐ-7 = PF – Ptd – PN - ∆PN Trong mục 1 ta đã tính được: PN = 154 MW ; ∆PN = 7,7 MW Do đó: PNĐ-7 = 200 – 20 – 154 – 7,7 = 18,3 MW Như vậy trong chế độ sự cố này nhà máy điện còn cung cấp cho hệ thống 18,3 MW. Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau: QNĐ-7 = PNĐ-7 × tgφF = 18,3 × 0,62 = 11,346 MVAr Do đó: SNĐ-7 = 18,3 + 11,346 MW Dòng công suất từ hệ thống truyền vào đường dây HT-7 bằng: SHT-7 = S7 – SND-7 = 38+j18,4– 18,3 – j11,346 = 19,7 + j7,054 MVA Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-7 bằng: I1ND-7SC = 18,32+11,3462×1032×3×110 = 56,5 A INĐ-7SC < ICP Đối với đường dây HT-7 khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị bằng: I1HT-7SC = 2 ×40,613 = 81,226 A Như vậy: I1HT-7SC < ICP Trường hợp ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây bằng: I2HT-7SC = 19,72+7,0542×1032×3×110 = 54,91 A Có thể nhận thấy rằng: I2HT-7SC < ICPSau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là r0, b0, x0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình П của các đường dây theo các công thức sau: R = ; X = ; B2=n×12×bo×L Trong đó: n là số mạch đường dây. Đối với đường dây có hai mạch thì n = 2. Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện như bảng 4.1.2: BẢNG 4.1.1.2 THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN (Phương án 1) Đường dây Công suấttruyền tải Ṡ(MVA) Imax(A) Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Loại dây Isc(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B/2 .10-6(S) HT-1 36+17.44j 104.973 95.43 120 380 AC - 120 209.95 58.31 0.27 0.423 2.69 7.87 12.33 156.85 HT-2 50+24.23j 145.807 132.55 150 445 AC - 150 291.61 60.83 0.21 0.416 2.74 6.39 12.65 166.67 HT-8 36+17.44j 104.973 95.43 120 380 AC - 120 209.95 50.99 0.27 0.423 2.69 6.88 10.78 137.16 HT-9 49+23.72j 142.868 129.88 150 445 AC - 150 285.74 50.00 0.21 0.416 2.74 5.25 10.40 137.00 HT-7 -10.3-11.55j 40.613 36.92 70 265 AC - 70 81.23 50.00 0.46 0.44 2.58 11.50 11.00 129.00 NĐ-3 38+18.4j 110.799 100.73 120 380 AC - 120 221.60 53.85 0.27 0.423 2.69 7.27 11.39 144.86 NĐ-4 38+18.4j 110.799 100.73 120 380 AC - 120 221.60 63.25 0.27 0.423 2.69 8.54 13.38 170.13 NĐ-5 38+18.4j 110.799 100.73 120 380 AC - 120 221.60 53.85 0.27 0.423 2.69 7.27 11.39 144.86 NĐ-6 40+19.36j 116.625 106.02 120 380 AC - 120 233.25 63.25 0.27 0.423 2.69 8.54 13.38 170.13 NĐ-7 48.3+29.95j 149.146 135.59 150 445 AC - 150 298.29 41.23 0.21 0.416 2.74 4.33 8.58 112.97 3. Tính tổn thất điện áp của phương án 1: Chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. Khi thiết kế mạng điện giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải. Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức của mạng điện thứ cấp. Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các mạng hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá 10 ÷ 15 % trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 -20 %, nghĩa là: ∆Ubtmax% = (10 ÷ 15) % ∆USCmax% = (15 ÷ 20) % Nếu dùng máy biến áp điều áp dưới tải thì điều kiện là: ∆Ubtmax% = 20 % ∆USCmax% = 25 % Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị tổn thất điện áp. Tổn thất điện áp trên các lộ đường dây được tính như sau: ∆Ui%= Pi ×Ri+ Qi × XiUđm2 100 Trong đó: Pi; Qi: Công suất chạy trên đường dây thứ i. Ri; Xi: Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i Tính tổn thất điện áp cực đại ∆Umax lúc bình thường (nghĩa là tính tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tính ∆Umax lúc sự cố nặng nề nhất. Tính tổn thất điện áp khi các phụ tải làm việc bình thường Áp dụng công thức tính tổn thất điện áp đường dây, ta có: ∆Ui%= (Pi ×Ri)+ (Qi × Xi)1102 100 Đối với đoạn HT-1: ∆Ui%= 36×7,87+(17,44 × 12,33)1102 100= 4,12 % Các đoạn đường dây HT-2, HT-8, HT-9, HT-7, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5, NĐ-6 và NĐ-7 được tính tương tự như trên. Kết quả tính được ghi trong bảng 4.1.1.3: ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 HT-7 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-7 ∆Ubt% 4.12 5.17 3.60 4.16 2.03 4.02 4.72 4.02 4.96 3.85 Vậy trong chế độ bình thường tổn thất điện áp lớn nhất là: ∆Ubtmax% = 5,17 % Tổn thất điện áp khi sự cố nguy hiểm nhất * Khi ngừng một máy phát, công suất lấy từ hệ thống về là: Ṡ = 19,7 + j7,054MVA Khi đó tổn thất điện áp là: ∆UHT-7SCMF%= 19,7 ×11,50+ 7,054× 11,001102× 100=2,51 % * Sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt 1 trong 2 mạch đường dây, khi đó dây dẫn còn lại sẽ phải tải lượng công suất gấp đôi, do vậy tổn thất điện áp ở các mạch cũng sẽ tăng gấp đôi. Áp dụng công thức: ∆USC% = 2 × ∆Ubt% Ta có bảng tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố của phương án 1 như bảng 4.1.1.4: ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 HT-7 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-7 ∆Ubt% 4,12 5,17 3,60 4,16 2,03 4,02 4,72 4,02 4,96 3,85 ∆USC% 8,24 10,34 7,2 8,32 4,06 8,04 9,44 8,04 9,92 7,7 Từ bảng kết quả trên ta có : ∆Ubtmax% = 5,17 % ∆USCmax% = 10,34% 4.1.2/ Phương án 2: Từ sơ đồ phương án 2, ta tính được công suất truyền tải trên các đường dây như sau: Các đường dây: HT-1, HT-2, HT-8, HT-9, NĐ-3, NĐ-4, có dạng hình tia đã được tính ở phương án 1. Hai nhánh liên lạc NĐ-7, HT-7 có công suất như đã tính ở phương án 1 không có gì thay đổi. ĐD NĐ-5: có SNĐ-5 = S5 + S6 =78 + j37.76 MVA. ĐD 5-6: có S5-6 = S6 = 40 + j19.36 MVA. 1. Chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế: Dựa vào các số liệu đã có và công thức đã cho ta tính toán tương tự như phương án 1 được điện áp định mức, dòng điện cực đại trên các lộ và chọn được tiết diện dây dẫn. Từ đó ta có bảng kết quả 4.1.2.1 sau: Đường dây Công suất truyền tải Ṡ,MVA Chiều dài đường dây l,km Điện áp tính toán U,kV Điện áp định mức của mạng Uđm,kV HT-1 36+17.44j 58.31 109.305 110 HT-2 50+24.23j 60.83 127.335 HT-8 36+17.44j 50.99 108.673 HT-9 49+23.72j 50.00 125.335 HT-7 -10.3-11.55j 50.00 63.607 NĐ-3 38+18.4j 53.85 111.653 NĐ-4 38+18.4j 63.25 112.442 NĐ-5 78+37.76j 53.85 111.653 5-6 40+19.36j 41.23 115.091 NĐ-7 48.3+29.95j 41.23 123.826 Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện áp 110 kV, nên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm=110kV. 2.Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện: Kết quả tính các thông số của đường dây trong mạng điện như bảng : BẢNG 4.1.2.2 THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN (Phương án 2) Đường dây Công suấttruyền tải Ṡ(MVA) Imax(A) Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Loại dây Isc(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B/2 .10-6(S) HT-1 36+17,44j 104,973 95,43 120 380 AC - 120 209,95 58,31 0,27 0,423 2,69 7,87 12,33 156,85 HT-2 50+24,23j 145,807 132,55 150 445 AC - 150 291,61 60,83 0,21 0,416 2,74 6,39 12,65 166,67 HT-8 36+17,44j 104,973 95,43 120 380 AC - 120 209,95 50,99 0,27 0,423 2,69 6,88 10,78 137,16 HT-9 49+23,72j 142,868 129,88 150 445 AC - 150 285,74 50,00 0,21 0,416 2,74 5,25 10,40 137,00 HT-7 -10.3-11.55j 40,613 36,92 70 265 AC - 70 81,23 50,00 0,46 0,44 2,58 11,50 11,00 129,00 NĐ-3 38+18,4j 110,799 100,73 120 380 AC - 120 221,60 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 144,86 NĐ-4 38+18,4j 110,799 100,73 120 380 AC - 120 221,60 63,25 0,27 0,423 2,69 8,54 13,38 170,13 NĐ-5 78+37,76j 227,421 206,75 240 445 AC - 240 454,84 53,85 0,13 0,39 2,86 3,50 10,50 154,02 ĐD 5-6 40+19,36j 116,625 106,02 120 380 AC - 120 233,25 41,23 0,27 0,423 2,69 5,57 8,72 110,91 NĐ-7 48.3+29,95j 149,146 135,59 150 445 AC - 150 298,29 41,23 0,21 0,416 2,74 4,33 8,58 112,97 3.Tính tổn thất điện áp của phương án 2: Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5-6 trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-5 trong chế độ bình thường bằng: ∆UNĐ-5% = PNĐ-5 × RNĐ-5+ QNĐ-5 × XNĐ-5Uđm2 ×100 = 78×3,50+(37,76×10,50)1102 ×100 = 5,53% Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-6 bằng: ∆U5-6%= 40×5,57+(19,35×8,72)1102 ×100 = 3,235% Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5-6 bằng: ∆UNĐ-5-6%= ∆UNĐ-5% + ∆U5-6% = 5,53%+3,235%= 8.765% Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5-6 trong chế độ sau sự cố: Khi tính tổn thất trên đường dây ta không xét đến các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại. Đối với đường dây NĐ-5-6 khi ngừng một mạch trên đoạn NĐ-5 sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 5-6. Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-5, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng: ∆UNĐ-5SC% = 2 × ∆UNĐ-5% =2×5,53%=11,06% Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 5-6 thì: ∆U5-6SC%=2× ∆U5-6%=2×3,235%=6,47% Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây bằng: ∆UNĐ-5SCmax%=11,06%+ 3,235%=14,295 % Ta có bảng tổn thất điện áp 4.1.2.3 của phương án 2 như sau: ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 HT-7 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 ĐD5-6 NĐ-7 ∆Ubt% 4,12 5,17 3,60 4,16 2,03 4,02 4,72 5,53 3,235 3,85 ∆USC% 8,24 10,34 7,2 8,32 4,06 8,04 9,44 11,06 6,47 7,7 Từ các kết quả ở bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng: ∆Umaxbt% =∆UNĐ-5bt%+∆U5-6bt% =5,53% + 3,325% = 8,855% Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng: ∆UmaxSC% = ∆UNĐ-5SC%+∆U5-6bt% =11,06% + 3,235%=14,295 % 4.1.3 – Phương án 3: Từ sơ đồ phương án 3, ta tính được công suất truyền tải trên các đường dây như sau: * Các đường dây HT-1, HT-2, HT-8, HT-9, NĐ-5, NĐ-6 có dạng hình tia đã được tính ở phương án 1 * Hai nhánh liên lạc NĐ-7, HT-7 có công suất như đã tính ở phương án 1 không có gì thay đổi. * Đường dây NĐ-3: có SNĐ-3 = S3 + S4 = 76 +j36,4 MVA * Đường dây 3-4: có S3-4= S4 = 38 + j18,4 MVA 1. Chọn điện áp mạng điện thiết kế: Dựa vào các số liệu đã có và các công thức đã cho ta tính toán tương tự như phương án 1 được điện áp định mức, dòng điện cực đại trên các lộ và chọn được tiết diện dây dẫn. Từ đó ta có bảng kết quả 4.1.3.1sau: Đường dây Công suất truyền tải Ṡ,MVA Chiều dài đường dây l,km Điện áp tính toán U,kV Điện áp định mức của mạng Uđm,kV HT-1 36+17.44j 58.31 109.305 110 HT-2 50+24.23j 60.83 127.335 HT-8 36+17.44j 50.99 108.673 HT-9 49+23.72j 50.00 125.335 HT-7 -10.3-11.55j 50.00 63.607 NĐ-3 76+36.8 53.85 111.653 ĐD 3-4 38+18.4j 41.23 112.442 NĐ-5 38+18.4j 53.85 111.653 NĐ-6 40+19.36j 63.25 115.091 NĐ-7 48.3+29.95j 41.23 123.826 Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện áp 110 kV, nên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm=110kV. Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện: Kết quả tính các thông số của đường dây trong mạng điện như bảng: BẢNG 4.1.3.2 THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN (Phương án 3) Đường dây Công suấttruyền tải Ṡ(MVA) Imax(A) Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Loại dây Isc(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B/2 .10-6(S) HT-1 36+17.44j 104.973 95.43 120 380 AC - 120 209.95 58.31 0.27 0.423 2.69 7.87 12.33 156.85 HT-2 50+24.23j 145.807 132.55 150 445 AC - 150 291.61 60.83 0.21 0.416 2.74 6.39 12.65 166.67 HT-8 36+17.44j 104.973 95.43 120 380 AC - 120 209.95 50.99 0.27 0.423 2.69 6.88 10.78 137.16 HT-9 49+23.72j 142.868 129.88 150 445 AC - 150 285.74 50.00 0.21 0.416 2.74 5.25 10.40 137.00 HT-7 -10.3-11.55j 40.613 36.92 70 265 AC - 70 81.23 50.00 0.46 0.44 2.58 11.50 11.00 129.00 NĐ-3 76+36.8j 221.598 201.45 240 610 AC - 240 443.2 53.85 0.13 0.39 2.86 3.50 10.50 154.02 ĐD 3-4 38+18.4j 110.799 100.73 120 380 AC - 120 221.60 41.23 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 NĐ-5 38+18.4j 110.799 100.73 120 380 AC - 120 221.60 53.85 0.27 0.423 2.69 7.27 11.39 144.86 NĐ-6 40+19.36j 116.625 106.02 120 380 AC - 120 233.25 63.25 0.27 0.423 2.69 8.54 13.38 170.13 NĐ-7 48.3+29.95j 149.146 135.59 150 445 AC - 150 298.29 41.23 0.21 0.416 2.74 4.33 8.58 112.97 Tính tổn thất điện áp của phương án 3 Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-3-4 trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-3 trong chế độ bình thường bằng: ∆UNĐ-3%= PNĐ-3 × RNĐ-3+ QNĐ-3 × XNĐ-3Uđm2 ×100 = 76 ×3,5+36,8 ×10,51102 ×100=5,39 % Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 3-4 bằng: ∆U3-4%= 38 ×5,57+18,4 ×8,721102 ×100=3,07 % Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-3-4 bằng: ∆UNĐ-3-4%= ∆UNĐ-3%+ ∆U3-4%=5,39+3,07=8,46 % Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-3-4 trong chế độ sau sự cố. Khi tính tổn thất trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại. Đối với đường dây NĐ-3-4 khi ngừng một mạch trên đoạn NĐ-3 sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn đường dây 3-4. Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-3, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng: ∆UNĐ-3SC%=2 × ∆UNĐ-3% = 2 ×5,39%=10,78 % Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 3-4: ∆U3-4SC%=2 × ∆U3-4%= 2 ×3,07%=6,14 % Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây: ∆UNĐ-3SCmax%=10,78%+ 3,07%=13,85 % Ta có bảng tổn thất điện áp 4.1.3.3 của phương án 3 như sau: ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 HT-7 NĐ-3 ĐD 3-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-7 ∆Ubt% 4,12 5,17 3,60 4,16 2,03 5,39 3,07 4,02 4,96 3,85 ∆USC% 8,24 10,34 7,2 8,32 4,06 10,78 6,14 8,04 9,92 7,7 Từ các kết quả ở bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng: ∆Ubtmax% = ∆UNĐ-3bt% + ∆U3-4bt% = 5,39% + 3.07% =8,46 % Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố: ∆USCmax% = ∆UNĐ-3SC% + ∆U3-4bt% = 10,78% + 3,07% = 13,85 % 4.1.4/ Phương án 4: Từ sơ đồ phương án 4, ta tính được công suất truyền tải trên các đường dây như sau: Các đường dây: HT-1, HT-2, như đã tính trong phương án 1. Hai nhánh liên lạc NĐ-7, HT-7 có công suất như đã tính ở phương án 1 không có gì thay đổi. ĐD NĐ-3: có SNĐ-3 = S3 + S4 = 76 + j36,8 MVA (như phương án 3) ĐD 3-4 : có S3-4 = S4 = 38 + j18,4MVA (như phương án 3) ĐD NĐ-5: có SNĐ-5 = S5 + S6 = 78 + j37,76 MVA. ĐD 5-6: có S5-6 = S6 = 40 + j19,36 MVA. ĐD HT-9 : có SHT-9 = S9 + S8 =85 + j41,16 MVA ĐD 9-8: có S9-8 = S8 = 36 + j17,44 MVA 1. Chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế: Kết quả tính toán điện áp của phương án 4 như sau: Đường dây Công suất truyền tải Ṡ,MVA Chiều dài đường dây l,km Điện áp tính toán U,kV Điện áp định mức của mạng Uđm,kV HT-1 36+17.44j 58.31 109.305 110 HT-2 50+24.23j 60.83 127.335 9-8 36+17.44j 41.23 107.823 HT-9 85 + 41.16j 50.00 162.967 HT-7 -10.3-11.55j 50.00 63.607 NĐ-3 76 + 36.8j 53.85 154.656 3-4 38 + 18.4j 41.23 110.583 NĐ-5 78 + j37.76 53.85 156.592 5-6 40 + j19.36 41.23 113.276 NĐ-7 48.3+29.95j 41.23 123.825 Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện áp 110kV, nên ta chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm = 110kV 2. Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện: Kết quả tính các thông số của cấc đường dây trong mạng điện như bảng sau : BẢNG THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN (Phương án 4) Đường dây Công suấttruyền tải Ṡ(MVA) Imax(A) Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Loại dây Isc(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B/2 .10-6(S) HT-1 36+17.44j 104.978 95.43 120 380 AC - 120 209.95 58.31 0.27 0.423 2.69 7.87 12.33 156.85 HT-2 50+24.23j 145.811 132.56 150 445 AC - 150 291.61 60.83 0.21 0.416 2.74 6.39 12.65 166.67 9-8 36+17.44j 104.978 95.43 120 380 AC - 120 209.95 50.99 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 HT-9 85+41.16j 247.844 225.31 240 610 AC - 240 285.74 50.00 0.13 0.39 2.86 3.25 9.75 143.00 HT-7 -10.3-11.55j 40.613 36.92 70 265 AC - 70 81.23 50.00 0.46 0.44 2.58 11.50 11.00 129.00 NĐ-3 76+36.8j 221.599 201.45 240 380 AC - 240 221.60 53.85 0.13 0.39 2.86 3.50 10.50 154.01 3-4 38+18.4j 110.800 100.73 120 380 AC - 120 221.60 63.25 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 NĐ-5 78+37.76j 227.421 206.75 240 380 AC - 240 221.60 53.85 0.13 0.39 2.86 3.50 10.50 154.01 5-6 40+19.36j 116.622 106.02 120 380 AC - 120 233.25 63.25 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 NĐ-7 48.3+29.95j 149.146 135.59 150 445 AC - 150 298.29 41.23 0.21 0.416 2.74 4.33 8.58 112.97 3. Tính tổn thất điện áp của phương án 4 Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-9-8 trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-9-8 trong chế độ bình thường bằng: ∆UHT-9%= PHT-9 × RHT-9+ QHT-9 × XHT-9Uđm2 ×100 = 85 ×3,25+41,16 ×9,751102 ×100=5,6 % Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 9-8 bằng: ∆U9-8%= 36 ×5,57+17,44 ×8,721102 ×100=2,91 % Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5-6 bằng: ∆UHT-9-8%= ∆UHT-9%+ ∆U9-8%=5,6%+2,91%=8,51 % Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-9-8 trong chế độ sau sự cố. Khi tính tổn thất trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại. Đối với đường dây HT-9-8 khi ngừng một mạch trên đoạn HT-9 sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn đường dây 9-8. Khi ngừng một mạch trên đường dây HT-9, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng: ∆UHT-9SC%=2 × ∆UHT-9% = 2 ×5,6%=11,2 % Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 9-8: ∆U9-8SC%=2 × ∆U9-8%= 2 ×2,91%=5,82 % Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây: ∆UNĐ-5SCmax%=11,2%+ 2,91%=14,11 % Ta có bảng tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố của phương án 4 như sau: ĐD HT-1 HT-2 9-8 HT-9 HT-7 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 NĐ-7 ∆Ubt% 4.12 5.17 2.91 5.60 2.03 5.39 3.07 5.53 3.24 3.85 ∆USC% 8.24 10.35 5.83 11.20 4.06 10.78 6.15 11.07 6.47 7.70 Từ các kết quả ở bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng: ∆Ubtmax% = ∆UHT-9bt% + ∆U9-8bt% = 2,91% + 5,6% =8,51 % Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố: ∆USCmax% = ∆UHT-9SC% + ∆U9-8bt% = 11,2% + 2,91% = 14,11 % 4.1.5/ Phương án 5: Từ sơ đồ phương án 5, ta tính được công suất truyền tải trên các đường dây như sau: Các đường dây: HT-1, HT-2, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5-6 như đã được tính trong phương án. Hai nhánh liên lạc NĐ-7, HT-7 có công suất như đã tính ở phương án 1 không có gì thay đổi. Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-8-9-HT. Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện. Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn HT-8 bằng: SHT-8=S8 ×l9+ l8-9+ S9 × l8l8+ l9+l8-9 = 36+j17,44 × 50+41,23 +(49+j23,72)×50.9941,23+ 50,99+50 =40,66+j19,69 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn HT-9 bằng: SHT-9 = (S8 + S9) - SHT-8 =(36+j17,44 + 49+j23,72) – (40,66+j19,69) = 44.34 + j21,47 MVA. Công suất chạy trên đoạn 8-9 (áp dụng định luật Kirchoj đối với nút 8 và 9) bằng: S8-9 = SHT-8 - S8 = (40,66+j19,69) – (36+j17,44) = 4 + j2,25 MVA 1. Chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế: Dựa vào các số liệu đã có và các công thức đã cho ta tính toán tương tự như các phương án ở trên ta có kết quả tính điện áp của phương án 5 ở bảng sau: Đường dây Công suất truyền tải Ṡ,MVA Chiều dài đường dây l,km Điện áp tính toán U,kV Điện áp định mức của mạng Uđm,kV HT-1 36+17.44j 58.31 109.305 110 HT-2 50+24.23j 60.83 127.335 HT-8 40.66+19.69j 50.99 114.953 HT-9 44.34+21.47j 50.00 46.339 8-9 4 + 2.25j 41.23 118.909 HT-7 -10.3-11.55j 50.00 63.607 NĐ-3 38+18.4j 53.85 111.653 NĐ-4 38+18.4j 63.25 112.443 NĐ-5 76+36.8j 53.85 154.656 5-6 40+19.36j 41.23 113.276 NĐ-7 48.3+29.95j 41.23 123.825 Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện áp 110kV, nên ta chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm = 110kV 2. Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện: Tính tiết diện cá đoạn đường dây trong mạch vòng HT-8-9-HT. Dòng điện chạy trên đoạn HT-8 bằng: IHT-8 =40,662+19,6923×110 ×103= 237,12 A Tiết diện dây dẫn đoạn HT-8 bằng: FHT-8 = 237,121,1 = 215,56 mm2 Chọn dây đân AC-240 có Icp = 610 A. Dòng điện chạy trên đoạn đường dây 8-9 bằng: I8-9 =42+2,2523×110 ×103= 24,088 A Tiết diện dây dẫn đoạn 8-9 bằng: F8-9 = 24,0881,1 = 21,9 mm2 Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A. Dòng điện chạy trên đoạn HT-9 bằng: IHT-9 =44,342+21,4723×110 ×103= 258,57 A Tiết diện dây dẫn đoạn HT-9 bằng: FHT-9 = 258,57 1,1 = 235,06 mm2 Chọn dây dẫn AC-240 có Icp = 610 A. Kiểm tra điều kiện sự cố: Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 8-9 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây HT-9. Như vậy: I8-9SC =S9 ×1033×Uđm= 492+23,7223×110×103= 285,73 A Đối với đoạn đường dây HT-8 khi ngừng đoạn đường dây HT-9: SHT-8SC = S8 + S9 = (36 + j17,44) + ( 49 + j23,72) = 85 + j41.16 MVA IHT-8SC =SHT-8SC ×1033×Uđm= 852+41.1623×110×103= 495,69 A Trong trường hợp sự cố đoạn đường dây HT-8 dòng điện chạy trên đoạn HT-9 có giá trị bằng dòng điện chạy trên đoạn HT-8, nghĩa là: IHT-9Sc = 495,69 A. Kết quả tính các thông số của đường dây trong mạng điện như bảng sau: BẢNG THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN (Phương án 5) Đường dây Công suấttruyền tải Ṡ(MVA) Imax(A) Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Loại dây Isc(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B/2 .10-6(S) HT-1 36+17.44j 104.978 95.43 120 380 AC - 120 209.96 58.31 0.27 0.423 2.69 7.87 12.33 156.85 HT-2 50+24.23j 145.811 132.56 150 445 AC - 150 291.62 60.83 0.21 0.416 2.74 6.39 12.65 166.67 HT-8 40.66+19.69j 237.116 215.56 240 610 AC - 240 474.23 50.99 0.13 0.39 2.86 6.63 19.88 72.92 HT-9 44.34+21.47j 258.572 235.07 240 610 AC - 240 517.14 50.00 0.13 0.39 2.86 6.50 19.50 71.50 8-9 4 + 2.25j 24.088 21.90 70 265 AC - 70 48.18 41.23 0.46 0.44 2.58 18.97 18.14 53.19 HT-7 -10.3-11.55j 40.613 36.92 70 265 AC - 70 81.23 50.00 0.46 0.44 2.58 11.50 11.00 129.00 NĐ-3 38+18.4j 110.800 100.73 120 380 AC - 120 221.60 53.85 0.27 0.423 2.69 7.27 11.39 144.86 NĐ-4 38+18.4j 110.800 100.73 120 380 AC - 120 221.60 63.25 0.27 0.423 2.69 8.54 13.38 170.14 NĐ-5 76+36.8j 221.599 201.45 240 610 AC - 240 443.20 53.85 0.13 0.39 2.86 3.50 10.50 154.01 5-6 40+19.36j 116.622 106.02 120 380 AC - 120 233.24 41.23 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 NĐ-7 48.3+29.95j 149.146 135.59 150 445 AC - 150 298.29 41.23 0.21 0.416 2.74 4.33 8.58 112.97 3. Tính tổn thất điện áp của phương án 5: Tính tổn thất trong mạch vòng đã xét. Bởi trong mạch vòng này chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 9, 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-9% = 44,34×6,5+21,47×19,51102 ×100 = 5,84 % Khi ngừng đoạn HT-8, tổn thất điện áp trên đoạn HT-9 bằng: ΔUHT-9SC % = 85×6,5+41,16×19,51102 ×100 = 11,2 % Tổn thất trên đoạn 8-9 bằng: ΔU8-9SC % = 36×18,97+17,44×18,141102 ×100 = 8,26 % Trong trường hợp khi ngừng đoạn HT-9 thì tổn thất trên đoạn HT-8 bằng: ΔUHT-8SC % = 85×6,63+41,16×19,881102 ×100 = 11,42 % Tổn thất trên đoạn 8-9 bằng: ΔU8-9SC % = 49×18,97+23,72×18,141102 ×100 = 11,24 % Từ các kết quả trên nhận thấy rằng đối với mạch vòng đã cho sự cố nguy hiểm nhất xảy ra khi ngừng đoạn HT-9.Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng: ∆UmaxSC% = 11,42% + 11.24% = 22.66% Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây như bảng sau: ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 8-9 HT-7 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 5-6 NĐ-7 ∆Ubt% 4,12 5.17 5,46 5,84 0,96 2,03 4,01 4,72 5,39 3,24 3,85 ∆USC% 8,24 10,34 11,42 11,2 8,26 4,06 8,02 9,44 10,78 6,48 7.7 Từ các kết quả ở bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng: ∆Umaxbt% = ∆UHT-8bt% + ∆U8-9bt% +∆UHT-9bt% = 5,46% + 0,96% +5,84% = 12,26 % Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố khi ngừng đoạn HT-8 trong mạch vòng, nghĩa là: ∆UmaxSC% = ∆UHT-9SC% + ∆U8-9SC% = 11,2% + 8,26 % = 19,46% 4.1.6/ Phương án 6: Từ sơ đồ phương án 6, ta tính được công suất truyền tải trên đường dây mạch vòng như sau: Các đường dây : NĐ-3, NĐ-5, HT-9 như đã tính trong các phương án ở trên. Hai nhánh liên lạc NĐ-7, HT-7 có công suất như đã tính ở phương án 1 không có gì thay đổi. ĐD HT-1: có SHT-1 = S1 + S2 = 86 + j41,67 MVA. ĐD 1-2: có S1-2 = S2 = 50 + j24,23 MVA. 1. Chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế: Dựa vào các số liệu đã có và công thức đã cho ta tính toán tương tự như các phương án ở trên ta có kết quả tính điện áp của phương án 6 ở bảng sau: Đường dây Công suất truyền tải Ṡ,MVA Chiều dài đường dây l,km Điện áp tính toán U,kV Điện áp định mức của mạng Uđm,kV HT-1 86+41.67j 58.31 164.366 110 1-2 50+24.23j 41.23 125.877 HT-9 85+41.16j 50 162.967 9-8 36+17.44j 41.23 107.823 HT-7 -10.3-11.55j 50 63.607 NĐ-3 76+36.8j 53.85 154.656 3-4 38+18.4j 41.23 110.583 NĐ-5 38+18.4j 53.85 111.653 5-6 40+19.36j 41.23 113.276 NĐ-7 48.3+29.95j 41.23 123.825 Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện áp 110kV, nên ta chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là Uđm = 110kV Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện: Kết quả tính các thông số của cấc đường dây trong mạng điện như bảng sau : Tính tổn thất điện áp cho phương án 6: Kết quả tính tổn thất điện áp trên cá đoạn đường dây như bảng sau: ĐD HT-1 1-2 HT-9 9-8 HT-7 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 NĐ-7 ∆Ubt% 6.61 3.51 5.60 2.91 2.03 5.39 3.07 4.01 3.24 3.85 ∆USC% 13.22 7.01 11.20 5.83 4.06 10.78 6.15 8.03 6.47 7.70 Từ kết quả ở bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng: ΔUmaxbt % = ΔUHT-1bt %+ ΔU1-2bt% = 5,69% + 3,51% = 9, 2% Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng: ΔUmaxSC%= ΔUHT-1SC%+ΔU1-2bt% = 13,22% + 3,51% = 16,73% Để thuận tiện khi so sánh các phương án về mặt kĩ thuật, các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phương án được tổng hợp ở bảng sau: Tổn thất điện áp Phương án I II III IV V VI ∆Umaxbt% 5,17 8,85 8,46 8,51 12,26 9, 2 ∆UmaxSC% 10,34 14,29 13,85 11,41 19,46 16,73 BẢNG THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN (Phương án 6) Đường dây Công suấttruyền tải Ṡ(MVA) Imax(A) Ftt(mm2) Ftc(mm2) Icp(A) Loại dây Isc(A) L(km) r0(Ω/km) x0(Ω/km) b0.10-6(S/km) R(Ω) X(Ω) B/2 .10-6(S) HT-1 86+41.67j 250.789 227.99 240 610 AC - 240 501.58 58.31 0.13 0.39 2.86 3.79 11.37 166.77 1-2 50+24.23j 145.811 132.56 150 445 AC - 150 291.62 41.23 0.21 0.416 2.74 4.33 8.58 112.97 HT-9 85+41.16j 247.844 225.31 240 610 AC - 240 495.69 50 0.13 0.39 2.86 3.25 9.75 143.00 9-8 36+17.44j 104.978 95.43 120 380 AC - 120 209.96 41.23 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 HT-7 -10.3-11.55j 40.613 36.92 70 265 AC - 70 81.23 50 0.46 0.44 2.58 11.50 11.00 129.00 NĐ-3 76+36.8j 221.599 201.45 240 610 AC - 240 443.20 53.85 0.13 0.39 2.86 3.50 10.50 154.01 3-4 38+18.4j 110.800 100.73 120 380 AC - 120 221.60 41.23 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 NĐ-5 38+18.4j 110.800 100.73 120 380 AC - 120 221.60 53.85 0.27 0.423 2.69 7.27 11.39 144.86 5-6 40+19.36j 116.622 106.02 120 380 AC - 120 233.24 41.23 0.27 0.423 2.69 5.57 8.72 110.91 NĐ-7 48.3+29.95j 149.146 135.59 150 445 AC - 150 298.29 41.23 0.21 0.416 2.74 4.33 8.58 112.97 4.2/ So sánh các phương án về mặt kinh tế: Từ bảng kết quả tính toán tổn thất điện áp cực đại của các phương án ở trên ta chọn năm phương án:I, II, III, IV, VI để tiến hành so sánh kinh tế kĩ thuật. Việc lực chọn bất kì một phương án nối dây nào của hệ thống điện cũng phải dựa trên cơ sở nguyên tắc đảm bảo về kinh tế và kĩ thuật, tức là cung cấp điện an toàn kinh tế. Vì các phương án có cùng điện áp định mức Uđm nên để đơn giản ta không xét đến các chi phí về các trạm hạ áp trong quá trình so sánh các phương án nối dây về mặt kinh tế. Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hằng năm, được xác định theo công thức sau: Z = (atc + avhđ) × ∑Kđ + ∆A × C Trong đó: atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư : atc = 0,125 avhđ:hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện lấy avh = 0,04 Kđ: tổng các vốn đầu tư về đường dây. ∆A: tổng tổn thất điện năng hàng năm. C : giá trị của 1kWh điện năng tổn thất, C = 500(đ/kWh). Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột, tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau : Kđ = ∑(1,6 × koi × li) Trong đó: koi: giá thành 1km đường dây, đ/km. li : chiều dài đường dây thứ I, km. Tổn thất điện áp trên đường dây được xác định theo công thức: ∆A = ∑∆Pimax × τ Trong đó: ∑∆Pimax : tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại. τ : thời gian tổn thất công suất cực đại. Tổng tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính như sau: ∆Pimax = Pimax2+ Qimax2Uđm2 × Ri Trong đó: 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 Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức: τ = (0,124 + Tmax × 10-4)2 × 8760 Trong đó: Tmax là thời gian sử dụng công suất cực đại trong năm. Bây giờ tiến hành tính các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của các phương án so sánh. 4.2.1/ Phương án 1: 1. Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây HT-1 bằng: ∆PHT-1= 36,72+ 17,4421102 × 12,33=1,04 MV Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-7 bằng : ∆PNĐ-7= 48,32+ 29,9521102 × 4,33 =1,16 MV Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây HT-7 bằng : ∆PHT-7= 10,32+ 11,5521102 × 11,50 =0,23 MV Tổn thất công suất tác dụng của các đường dây còn lại được tính tương tự như trên. Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau: HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 HT-7 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-7 1.04 1.63 0.91 1.29 0.23 1.07 1.26 1.07 1.39 1.16 2. Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép (cột kim loại). Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây HT-1 được xác định như sau : K1 = 1,6 × k01l1 Trong đó : l1: chiều dài đường dây(l1 = 58,31cm). k01: được xác định theo bảng sau: Ký hiệu dây dẫn AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 Cột bê tông ly tâm 168 224 280 336 392 444 Cột thép 208 283 354 403 441 500 (Giá thành đường dây 2 mạch bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch) Từ bảng trên k01 đối với đoạn đường dây HT-1 bằng: 354.106 đ/km Như vậy: K1 = 1,6 × 354 × 106 × 58,31 = 33,026 × 109 đ Kết quả tính tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường của phương án 1 như sau: Đường dây Ký hiệu dây dẫn l(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW) kO.106(đ/km) K.109(đ) HT-1 AC - 120 58.31 7.87 36 17.44 1.04 354 33.027 HT-2 AC - 150 60.83 6.39 50 24.23 1.63 403 39.223 HT-8 AC - 120 50.99 6.88 36 17.44 0.91 354 28.881 HT-9 AC - 150 50 5.25 49 23.72 1.29 403 32.240 HT-7 AC - 70 50 11.50 10.3 11.55 0.23 208 16.640 NĐ-3 AC - 120 53.85 7.27 38 18.4 1.07 354 30.501 NĐ-4 AC - 120 63.25 8.54 38 18.4 1.26 354 35.825 NĐ-5 AC - 120 53.85 7.27 38 18.4 1.07 354 30.501 NĐ-6 AC - 120 63.25 8.54 40 19.36 1.39 354 35.825 NĐ-7 AC - 150 41.23 4.33 48.3 29.95 1.16 403 26.585 Tổng 11.04 309.247 3. Xác định chi phí vận hành hàng năm Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công theo công thức: Y = avhđ × Kđ + ∆A × c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng : τ= 0,124+ 5000 × 10-42 ×8760= 3411 h Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị : ∆A = 11,04× 3411 = 37657,44 MWh Chi phí vận hành hàng năm : Y = 0,04 × 309,247.109 + 37657.44.103 × 500 =31,1986.109 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y =0,125 × 309,247.109 + 31,1986.109 = 69,8544.109 đ 4.2.2/ Phương án 2: Các kết quả tính tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 2 như sau: Đường dây Ký hiệu dây dẫn l(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW) ko.106(đ/km) K.109(đ) HT-1 AC - 120 58.31 7.87 36 17.44 1.04 403 33.027 HT-2 AC - 150 60.83 6.39 50 24.23 1.63 354 39.223 HT-8 AC - 120 50.99 6.88 36 17.44 0.91 403 28.881 HT-9 AC - 150 50 5.25 49 23.72 1.29 354 32.240 HT-7 AC - 70 50 11.50 10.3 11.55 0.23 208 16.640 NĐ-3 AC - 120 53.85 7.27 38 18.4 1.07 354 30.501 NĐ-4 AC - 120 63.25 8.54 38 18.4 1.26 354 35.825 NĐ-5 AC - 240 53.85 3.50 78 37.76 2.17 500 43.080 5-6 AC - 120 41.23 5.57 40 19.36 0.91 283 23.353 NĐ-7 AC - 150 41.23 4.33 48.3 29.95 1.16 441 26.585 Tổng 11.66 309.354 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng: ∆P = 11,66 MW Tổng vốn đầu tư về đường dây có giá trị bằng: Kđ = 309,354.109 đ Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ∆A = 11,66 × 3411 = 39772,26 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04 × 309,354.109 + 39772,26 .103 × 500 = 32,2609.109 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125 × 309,354.109 + 32,2609.109 = 70,93015.109 đ 4.2.3/ Phương án 3: Các kết quả tính tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 3 như sau: Đường dây Ký hiệu dây dẫn l(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW) kO.106(đ/km) K.109(đ) HT-1 AC - 120 58.31 7.87 36 17.44 1.04 354 33.027 HT-2 AC - 150 60.83 6.39 50 24.23 1.63 403 39.223 HT-8 AC - 120 50.99 6.88 36 17.44 0.91 354 28.881 HT-9 AC - 150 50 5.25 49 23.72 1.29 403 32.240 HT-7 AC - 70 50 11.50 10.3 11.55 0.23 208 16.640 NĐ-3 AC - 240 53.85 3.50 76 36.8 2.06 500 43.080 ĐD 3-4 AC - 120 41.23 5.57 38 18.4 0.82 354 23.353 NĐ-5 AC - 120 53.85 7.27 38 18.4 1.07 354 30.501 NĐ-6 AC - 120 63.25 8.54 40 19.36 1.39 354 35.825 NĐ-7 AC - 150 41.23 4.33 48.3 29.95 1.16 403 26.585 Tổng 11.6 309.354 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng: ∆P = 11,6 MW Tổng vốn đầu tư về đường dây có giá trị bằng: Kđ = 309,354.109 đ Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ∆A = 11,6 × 3411 = 39567,6 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04 ×309,354.109 + 39567,6.103 × 500 = 32,15796.109 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125 × 309,354.109 + 32,15796.109 = 70,82721.109 đ 4.2.4/ Phương án 4: Các kết quả tính tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 4 như sau: Đường dây Ký hiệu dây dẫn l(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW) ko.106(đ/km) K.109(đ) HT-1 AC - 120 58.31 7.87 36 17.44 1.04 354 33.027 HT-2 AC - 150 60.83 6.39 50 24.23 1.63 403 39.223 9-8 AC - 120 50.99 6.88 36 17.44 0.91 354 28.881 HT-9 AC - 240 50 3.25 85 41.16 2.40 500 40.000 HT-7 AC - 70 50 11.50 10.3 11.55 0.23 208 16.640 NĐ-3 AC - 240 53.85 3.50 76 36.8 2.06 500 43.080 3-4 AC - 120 63.25 8.54 38 18.4 1.26 354 35.825 NĐ-5 AC - 240 53.85 3.50 78 37.76 2.17 500 43.080 5-6 AC - 120 63.25 8.54 40 19.36 1.39 354 35.825 NĐ-7 AC - 150 41.23 4.33 48.3 29.95 1.16 403 26.585 Tổng 14.25 342.165 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng: ∆P = 14,25MW Tổng vốn đầu tư về đường dây có giá trị bằng: Kđ = 342,165.109 đ Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ∆A = 14,25× 3411 = 48606,75 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04 × 342,165.109 + 48606,75.103 × 500 = 37,989975.109 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125 × 342,165.109 + 37,989975.109 = 80,7606.109 đ 4.2.5/ Phương án 5: Các kết quả tính tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 5 như sau: Đường dây Ký hiệu dây dẫn l(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW) ko.106(đ/km) K.109(đ) HT-1 AC - 120 58.31 7.87 36 17.44 1.04 354 33.027 HT-2 AC - 150 60.83 6.39 50 24.23 1.63 403 39.223 HT-8 AC - 240 50.99 3.31 40.66 19.69 0.56 500 40.792 HT-9 AC - 240 50 3.25 44.34 21.47 0.65 500 40.000 8-9 AC - 70 41.23 9.48 4 2.25 0.02 208 13.721 HT-7 AC - 70 50 11.50 10.3 11.55 0.23 208 16.640 NĐ-3 AC - 120 53.85 7.27 38 18.4 1.07 354 30.501 NĐ-4 AC - 120 63.25 8.54 38 18.4 1.26 354 35.825 NĐ-5 AC - 240 53.85 3.50 76 36.8 2.06 500 43.080 5-6 AC - 120 41.23 5.57 40 19.36 0.91 354 23.353 NĐ-7 AC - 150 41.23 4.33 48.3 29.95 1.16 403 26.585 Tổng 10.58 342.747 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng: ∆P = 10,58MW Tổng vốn đầu tư về đường dây có giá trị bằng: Kđ = 342,747.109 đ Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ∆A = 10,58× 3411 = 36088,38 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04 × 342,747.109 + 36088,38.103 × 500 = 31,75388.109 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125 × 342,747.109 + 31,75388.109 = 74,59725.109 đ 4.2.6/ Phương án 6: Các kết quả tính tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường dây của phương án 6 như sau: Đường dây Ký hiệu dây dẫn l(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW) ko.106(đ/km) K.109(đ) HT-1 AC - 240 58.31 3.79 86 41.67 2.86 500 46.648 1-2 AC - 150 41.23 4.33 50 24.23 1.10 403 26.585 HT-9 AC - 240 50 3.25 85 41.16 2.40 500 40.000 9-8 AC - 120 41.23 5.57 36 17.44 0.74 354 23.353 HT-7 AC - 70 50 11.50 -10.3 -11.55 0.23 208 16.640 NĐ-3 AC - 240 53.85 3.50 76 36.8 2.06 500 43.080 3-4 AC - 120 41.23 5.57 38 18.4 0.82 354 23.353 NĐ-5 AC - 120 53.85 7.27 38 18.4 1.07 354 30.501 5-6 AC - 120 41.23 5.57 40 19.36 0.91 354 23.353 NĐ-7 AC - 150 41.23 4.33 48.3 29.95 1.16 403 26.585 Tổng 13.34 300.097 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng: ∆P = 13,34MW Tổng vốn đầu tư về đường dây có giá trị bằng: Kđ = 300,097.109 đ Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ∆A = 13,34 × 3411 = 45502,74 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04 × 300,097.109 + 45502,74.103 × 500 = 34,75525.109 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125 × 300,097.109 + 34,75525.109 = 72,267375.109 đ Như vậy các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của cả 5 phương án so sánh được tổng hợp tại bảng sau: Tổn thất điện áp Phương án I II III IV V VI ∆Ubtmax% 5,17 8,85 8,46 8,51 12,26 9, 2 ∆USCmax% 10,34 14,29 13,85 11,41 19,46 16,73 Z.109 (đ) 69,8544 70,93015 70,82721 80,7606 74,59725 72,267375 Từ các kết quả tính toán ở trên nhận thấy rằng phương án 1 là phương án tối ưu.