Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện

dây thứ i (km) Pi: công suất chạy trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại. Để việc tính toán đơn giản ta tính các đoạn li là các đoạn trực tiếp từ nguồn đến phụ tải (mạng hình tia) và ta có kết quả như sau: Đoạn đường dây Chiều dài (km) Pi (MW) Ui (kV) N-1 50,99 32 102,98 N-2 56,57 28 97,49 N-3 50,99 30 100,01 N-4 58,31 26 94,52 N-5 44,72 28 96,34 N-6 70 24 92,47 Từ kết quả ở bảng trên ta chọn cấp điện áp danh định cho toàn mạng là: Vdd = 110 (kV) 3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Phần chung: - Trong tất cả các phương án đã vạch ra ta đều chọn loại dây dẫn là: Dây nhôm lõi thép. Ký hiệu: AC. - Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha ta lấy: Dtb = 5m - Loại dây AC kết hợp với thời gian sử dụng công suất max: Tmax = 4900h Tra bảng ta có: Jkt = 1,1 (A/mm2) 3.1. Phương án 1 a- Sơ đồ nối dây b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và ta dùng điện áp danh định của mạng để tính toán. Như vậy dòng công suất truyền tải trên các đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối với đường dây đó. Sau khi tính toán ta có kết quả như sau: Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) N - 1 32 17,21 35,56 N - 2 28 12,96 30,43 N - 3 30 16,13 33,33 N - 4 26 13,98 28,89 N - 5 28 15,06 31,11 N - 6 24 12,91 26,67 c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố - Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thức sau: Đối với đường dây một mạch: (2.2) Đối với đường dây hai mạch: (2.3) Trong đó: Siln: dòng công suất chạy trên đường dây thứ i (MVA) Vdd: điện áp danh định của mạng (kV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính tiết diện tính toán bằng công thức: (2.4) - Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftc gần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai). - Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu đã cho trong sổ tay. - Sự cố nguy hiểm: Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạng kín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất. Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùng đứt hai đường dây một lúc). Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây. Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường. Dòng sự cố: Isc = 2´Ibt (2.5) Với đường dây 2 mạch: (2.6) Với đường dây một mạch: (2.7) * Áp dụng với phương án 1: Đoạn Số mạch Siln (MVA) Iiln (A) Ftt (mm2) Ftc (mm2) Icp (A) Isc (A) Kết luận N - 1 2 35,56 93,31 84,83 AC-95 330 186,62 T mãn N - 2 2 30,43 79,86 72,6 AC-70 265 159,72 T mãn N - 3 2 33,33 87,47 79,52 AC-70 265 174,94 T mãn N - 4 2 28,89 75,82 68,93 AC-70 265 151,64 T mãn N - 5 2 31,11 81,64 74,22 AC-70 265 163,28 T mãn N - 6 1 26,67 139.98 127.25 AC-120 380 279.96 T mãn d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang - Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiết diện lớn hơn hoặc bằng 70mm2. Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là 110kV. Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể. - Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũng thoả mãn các điều kiện về độ bền cơ. e- Thông số các đường dây Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây. Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (W) Xi = x0.li (W) Đường dây hai mạch: Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường dây Số mạch Loại dây F (mm2) R0 (W/km) X0 (W/km) Li (km) Ri (W) Xi (W) N - 1 2 AC 95 0,33 0,429 50,99 8,41 10,94 N - 2 2 AC 70 0,46 0,44 56,57 13,01 12,45 N - 3 2 AC 70 0,46 0,44 50,99 11,73 11,22 N - 4 2 AC 70 0,46 0,44 58,31 13,41 12,83 N - 5 2 AC 70 0,46 0,44 44,72 10,29 9,84 N - 6 1 AC 120 0,27 0,423 70 18,9 29,61 f- Tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường - lúc sự cố Để tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và chế độ sự cố nguy hiểm nhất ta dùng công thức. Khi mạng vận hành bình thường: (2.8) Khi có sự cố: Đối với mạng kín đứt đoạn nào truyền tải công suất lớn nhất thì nguy hiểm nhất. Đối với đường dây hai mạch trong mạng hở thì sự cố nguy hiểm là đứt một mạch trên đường dây. Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc. DUisc% = 2DUibt% (2.9) Tính cho phương án 1: Ta tính DUibt%; DUisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau: Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i DUibt% DUisc% N - 1 8,41 10,94 32 17,21 3,78 7,56 N - 2 13,01 12,45 28 12,96 4,34 8,68 N - 3 11,73 11,22 30 16,13 4,4 8,8 N - 4 13,41 12,83 26 13,98 4,36 8,72 N - 5 10,29 9,84 28 15,06 3,61 7,22 N - 6 18,9 29,61 24 12,91 6,91 13,82 Vậy: DUibt max% = max(DUibt N - 1 %; DUibt N -2%; DUibt N - 3 %; DUibt N - 4 %; DUibt N - 5 %; DUibt N - 6%) = 6,91 %. DUisc max% = max(DUisc N - 1 %; DUisc N -2%; DUisc N - 3 %; DUisc N - 4 %; DUisc N - 5 %; DUisc N - 6%) = 13,82 %. 3.2. Phương án 2 a- Sơ đồ nối dây b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và ta dùng điện áp danh định của mạng để tính toán. Như vậy dòng công suất truyền tải trên các đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối với đường dây đó. Sau khi tính toán ta có kết quả như sau: Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) Uđm (kV) N - 1 32 17,21 35,56 102,98 110 N - 2 28 12,96 30,43 97,49 N - 3 30 16,13 33,33 100,01 N - 4 28 13,98 28,89 94,52 5 - 6 24 12,91 26,67 95,55 N - 5 52 27,97 57,78 88,94 c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố - Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thức sau: Đối với đường dây một mạch: (2.2) Đối với đường dây hai mạch: (2.3) Trong đó: Siln: dòng công suất chạy trên đường dây thứ i (MVA) Vdd: điện áp danh định của mạng (KV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính tiết diện tính toán bằng công thức: (2.4) - Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftc gần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai). - Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu đã cho trong sổ tay. - Sự cố nguy hiểm: Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạng kín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất. Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùng đứt hai đường dây một lúc). Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây. Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường. Dòng sự cố: Isc = 2´Ibt (2.5) Với đường dây 2 mạch: (2.6) Với đường dây một mạch: (2.7) Áp dụng với phương án 2: Đoạn Số mạch Siln (MVA) Iiln (A) Ftt (mm2) Ftc (mm2) Icp (A) Isc (A) Kết luận N - 1 2 35,56 93,31 84,83 AC-95 93,31 186,62 T. mãn N - 2 2 30,43 79,86 72,6 AC-70 79,86 159,72 T. mãn N - 3 2 33,33 87,47 79,52 AC-70 87,47 174,94 T. mãn N - 4 2 28,89 75,82 68,93 AC-70 75,82 151,64 T. mãn 5 - 6 1 26,67 139,98 127,25 AC-70 139.98 279,96 T. mãn N - 5 2 57,78 151,63 137,85 AC-120 151,63 303,26 T. mãn d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang - Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiết diện lớn hơn hoặc bằng 70mm2. Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là 110kV. Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể. - Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũng thoả mãn các điều kiện về độ bền cơ. e- Thông số các đường dây Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây. Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (W) Xi = x0.li (W) Đường dây hai mạch: Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường dây Số mạch Loại dây F (mm2) R0 (W/Km) X0 (W/Km) Li (Km) Ri (W) Xi (W) N - 1 2 AC 95 0,33 0,429 50,99 8,41 10,94 N - 2 2 AC 70 0,46 0,44 56,57 13,01 12,45 N - 3 2 AC 70 0,46 0,44 50,99 11,73 11,22 N - 4 2 AC 70 0,46 0,44 58,31 13,41 12,83 5 - 6 1 AC 70 0,46 0,44 30,06 9,74 15,25 N - 5 2 AC 120 0,27 0,423 44,72 3,78 7,49 f- Tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường - lúc sự cố Để tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và chế độ sự cố nguy hiểm nhất ta dùng công thức: Khi mạng vận hành bình thường: (2.8) Khi có sự cố: Đối với mạng kín đứt đoạn nào truyền tải công suất lớn nhất thì nguy hiểm nhất. Đối với đường dây hai mạch trong mạng hở thì sự cố nguy hiểm là đứt một mạch trên đường dây. Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc. DUisc% = 2DUibt% (2.9) Tính cho phương án 2: Ta tính DUibt%; DUisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau: Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i DUibt% DUisc% N - 1 8,41 10,94 32 17.21 3,78 7,56 N - 2 13,01 12,45 28 12.96 4,34 8,68 N - 3 11,73 11,22 30 16.13 4,4 8,8 N - 4 13,41 12,83 28 13.98 4,36 8,72 5 - 6 9,74 15,25 24 12.91 3,56 7,12 N - 5 4,86 7,61 52 27.97 3,85 7,7 Vậy: DUibt max% = 4,4% DUisc max% = 8,8% 3.3. Phương án 3 a- Sơ đồ nối dây b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và ta dùng điện áp danh định của mạng để tính toán. Như vậy dòng công suất truyền tải trên các đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối với đường dây đó. Sau khi tính toán ta có kết quả như sau: Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) Uđm (kV) N - 1 60 32,27 36.67 137,99 110 1 - 2 28 12,96 16.74 97,49 N - 3 30 16,13 18.33 100,01 N - 4 26 13,98 15.89 94,52 N-5 28 15,06 17.11 96,34 N - 6 24 12,91 14.67 92,47 c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố - Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thức sau: Đối với đường dây một mạch: (2.2) Đối với đường dây hai mạch: (2.3) Trong đó: Siln: dòng công suất chạy trên đường dây thứ i (MVA) Vdd: điện áp danh định của mạng (KV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính tiết diện tính toán bằng công thức: (2.4) - Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftc gần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai). - Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu đã cho trong sổ tay. - Sự cố nguy hiểm: Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạng kín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất. Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùng đứt hai đường dây một lúc). Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây. Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường. Dòng sự cố: Isc = 2´Ibt (2.5) Với đường dây 2 mạch: (2.6) Với đường dây một mạch: (2.7) Áp dụng với phương án 3: Đoạn Số mạch Siln (MVA) Iiln (A) Ftt (mm2) Ftc (mm2) Icp (A) Isc (A) Kết luận N - 1 2 66,67 174,95 159,05 AC-150 174,95 349,9 T. mãn 1 - 2 2 30,43 79,86 72,6 AC-70 79,86 159,72 T. mãn N - 3 2 33,33 87,47 79,52 AC-70 87,47 174,94 T. mãn N - 4 2 28,89 75,82 68,93 AC-70 75,82 151,64 T. mãn N-5 2 31,11 81,64 74,22 AC-70 81,64 163,28 T. mãn N - 6 1 26,67 139,98 127,25 AC-120 139,98 279,96 T. mãn d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang - Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiết diện lớn hơn hoặc bằng 70mm2. Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là 110kV. Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể. - Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũng thoả mãn các điều kiện về độ bền cơ. e- Thông số các đường dây Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây. Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (W) Xi = x0.li (W) Đường dây hai mạch: Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường dây Số mạch Loại dây F (mm2) R0 (W/Km) X0 (W/Km) Li (Km) Ri (W) Xi (W) N - 1 2 AC 150 0,21 0,416 50,99 5,35 10,61 1 - 2 2 AC 70 0,46 0,44 31,62 13,01 12,45 N - 3 2 AC 70 0,46 0,44 50,99 11,73 11,22 N - 4 2 AC 70 0,46 0,44 58,31 13,41 12,83 N-5 2 AC 70 0,46 0,44 44,72 10,29 9,84 N - 6 1 AC 120 0,27 0,423 70 18,9 29,61 f- Tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường - lúc sự cố Để tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và chế độ sự cố nguy hiểm nhất ta dùng công thức: Khi mạng vận hành bình thường: (2.8) Khi có sự cố: Đối với mạng kín đứt đoạn nào truyền tải công suất lớn nhất thì nguy hiểm nhất. Đối với đường dây hai mạch trong mạng hở thì sự cố nguy hiểm là đứt một mạch trên đường dây. Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc. DUisc% = 2DUibt% (2.9) Tính cho phương án 4: Ta tính DUibt%; DUisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau: Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i DUibt% DUisc% N - 1 5,35 10,61 60 32,27 5,48 10,46 1 - 2 7,27 6,96 28 12,96 4,34 8,68 N - 3 11,73 11,22 30 16,13 4,4 8,8 N - 4 13,41 12,83 26 13,98 4,36 8,72 N-5 10,29 9,84 28 15,06 3,61 7,22 N - 6 9,45 14,81 24 12,91 6,91 13,82 Vậy: DUibt max% = 6,91%. DUisc max% = 13,82%. 3.4. Phương án 4 a- Sơ đồ nối dây b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và ta dùng điện áp danh định của mạng để tính toán. Như vậy dòng công suất truyền tải trên các đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối với đường dây đó. Sau khi tính toán ta có kết quả như sau: Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) Uđm (kV) N - 1 60 32,27 66,67 137,99 110 1-2 28 12,96 30,43 95,05 N - 3 30 16,13 33,33 100,01 N - 4 26 13,98 28,89 94,52 5 – 6 24 12,91 26,67 89,86 N - 5 52 27,97 57,78 130,34 c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố - Sau khi đã biết được phân bố dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thức sau: Đối với đường dây một mạch: (2.2) Đối với đường dây hai mạch: (2.3) Trong đó: Siln: dòng công suất chạy trên đường dây thứ i (MVA) Vdd: điện áp danh định của mạng (KV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính tiết diện tính toán bằng công thức: (2.4) - Sau khi tính được Ftt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftc gần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai). - Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép nhờ các số liệu đã cho trong sổ tay. - Sự cố nguy hiểm: Đối với mạng kín: Sự cố nguy hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạng kín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất. Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùng đứt hai đường dây một lúc). Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây. Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường. Dòng sự cố: Isc = 2´Ibt (2.5) Với đường dây 2 mạch: (2.6) Với đường dây một mạch: (2.7) Áp dụng với phương án 4: Đoạn Số mạch Siln (MVA) Iiln (A) Ftt (mm2) Ftc (mm2) Icp (A) Isc (A) Kết luận N - 1 2 66,67 174,95 159,05 AC-150 174,95 349,9 T. mãn 1-2 2 30,43 79,86 72,6 AC-70 79,86 159,72 T. mãn N - 3 2 33,33 87,47 79,52 AC-70 87,47 174,94 T. mãn N - 4 2 28,89 75,82 68,93 AC-70 75,82 151,64 T. mãn 5 – 6 1 26,67 139,98 127,25 AC-120 139,98 279,96 T. mãn N - 5 2 57,78 151,63 137,85 AC-120 151,63 303,26 T. mãn d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang - Tổn thất vầng quang: Tất cả các dây dẫn ta chọn trong phương án này đều có tiết diện lớn hơn hoặc bằng 70mm2. Mặt khác cấp điện áp danh định của mạng điện là 110kV. Do vậy tổn thất vầng quang trong phương án là không đáng kể. - Độ bền cơ: Khi các dây dẫn đã thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang thì cũng thoả mãn các điều kiện về độ bền cơ. e- Thông số các đường dây Sau khi đã biết được tiết diện các dây dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây. Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (W) Xi = x0.li (W) Đường dây hai mạch: Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường dây Số mạch Loại dây F (mm2) R0 (W/Km) X0 (W/Km) Li (Km) Ri (W) Xi (W) N - 1 2 AC 150 0,21 0,44 50,99 5,35 10.61 1-2 2 AC 70 0,46 0,429 31,62 7,27 6.96 N - 3 2 AC 70 0,46 0,429 50,99 11,73 11.22 N - 4 2 AC 70 0,46 0,429 58,31 13,41 12.83 5 – 6 1 AC 120 0,27 0,423 36,06 12,07 18,92 N - 5 2 AC 120 0,27 0,423 44,72 9,45 14,81 f- Tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường - lúc sự cố Để tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và chế độ sự cố nguy hiểm nhất ta dùng công thức: Khi mạng vận hành bình thường: (2.8) Khi có sự cố: Đối với mạng kín đứt đoạn nào truyền tải công suất lớn nhất thì nguy hiểm nhất. Đối với đường dây hai mạch trong mạng hở thì sự cố nguy hiểm là đứt một mạch trên đường dây. Giả thiết là không có sự cố xếp chồng tức là không đứt hai mạch cùng một lúc. DUisc% = 2DUibt% (2.9) Tính cho phương án 4: Ta tính DUibt%; DUisc% cho từng lộ kép riêng biệt ta có bảng kết quả sau: Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i DUibt% DUisc% N - 1 5,35 10.61 60 32,27 5,48 10,96 1-2 7,27 6.96 28 12,96 2,43 4,86 N - 3 11,73 11.22 30 16,13 4,4 8,8 N - 4 13,41 12.83 26 13,98 4,36 8,72 5 – 6 12,07 18,92 24 12,91 9,56 19,12 N - 5 9,45 14,81 52 27,97 3,45 6,9 Vậy: DUibt max% = 9,56 %. DUisc max% = 19,12 %. 3.5 Phương án 5 a- Sơ đồ nối dây b- Phân bố dòng công suất trên các đoạn đường dây Đường dây Pi (kW) Q i (kVAr) S i (kVA) Li (km) N - 1 32 17,21 35,56 50,99 N - 2 28 12,96 30,43 56,57 N - 3 28,64 15,4 31,82 50,99 N - 4 27,36 14,71 30,4 58,31 N - 5 52 27,97 57,78 44,72 5- 6 24 12,91 26,67 36,06 4 - 3 1,36 0,73 1,51 40 c- Chọn tiết diện tiêu chuẩn, kiểm tra sự cố Áp dụng với phương án 5 ta có: Tính tương tự như phương án trên ta có: - Xét mạng kín N - 4 - 3: Ta giả thiết đứt đoạn N - 4 hoặc N - 3 (Vì công suất truyền tải trên đoạn này lớn nên khi bị đứt sẽ rất nguy hiểm cho mạng). Sau khi đứt ta còn mạng hở N - 4 - 3, hoặc N - 3 - 6. Dòng công suất trên N - 4 là: Lúc này dòng Isc trên đoạn N - 4 là: Dòng công suất trên N - 3 là: Lúc này dòng Isc trên đoạn N - 3 là: Vậy ta có bảng kết quả sau: Đoạn Số mạch Siln Iiln Ftt Ftc Icp Isc Kết luận (MVA) (A) (mm2) (mm2) (A) (A) N - 1 2 35.56 93.31 84.83 AC-95 330 186,62 T. mãn N - 2 2 30.43 79.86 72.6 AC-70 265 159,72 T. mãn N - 3 1 31.82 167.01 151.83 AC-150 450 334,02 T. mãn N - 4 1 30.4 159.56 145.05 AC-150 450 319,12 T. mãn N - 5 2 57.78 151.63 137.85 AC-120 380 303,26 T. mãn 5- 6 1 26.67 139.98 127.25 AC-120 380 279,96 T. mãn 4 - 3 1 1.51 7.93 7.21 AC-70 265 15,86 T. mãn d- Kiểm tra độ bền cơ, tổn thất vầng quang Tất cả các dây đã chọn trong phương án này đều có tiết diện F > 70mm2 vậy đều thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang và độ bền cơ của đường dây 110kV. e- Thông số các đường dây Tính toán tương tự như phương án một ta có bảng kết quả sau: Đường dây Số mạch Loại dây F (mm2) R0 (W/km) X0 (W/km) Li (km) Ri (W) Xi (W) N - 1 2 AC 95 0,33 0,429 50,99 8,41 10,94 N - 2 2 AC 70 0,46 0,44 56,57 13,01 12,45 N - 3 1 AC 150 0,21 0,416 50,99 10,71 21,21 N - 4 1 AC 150 0,21 0,416 58,31 12,25 24,26 N - 5 2 AC 120 0,27 0,423 44,72 6,04 9,46 5- 6 1 AC 120 0,46 0,44 36,06 9,74 15,25 4 - 3 1 AC 70 0,46 0,44 40 18,4 17,6 f- Tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường - lúc sự cố Tính cho phương án 5: Lúc bình thường tính cho mạch kín giống như tính ở lộ kép: Lúc sự cố nguy hiểm nhất là đứt đoạn N - 4 = 11,7 % = 6.6 % Vậy AU4-3 =+= 18.3 Hoặc đứt đoạn N - 3: ==10,24 % =6,3 % Vậy AU3-4 =+= 16,54 % Đường dây Ri (W) Xi (W) Pi Q i DUibt% N - 1 8,41 10,94 32 17,21 3,78 N - 2 13,01 12,45 28 12,96 4,34 N - 3 10,71 21,21 28,64 15,4 2,62 N - 4 12,25 24,26 27,36 14,71 2,86 N - 5 6,04 9,46 52 27,97 4,78 5- 6 9,74 15,25 24 12,91 1,78 4 - 3 18,4 17,6 1,36 0,73 0,16 Vậy: DUisc max% =18,3 % 4. Xác định DUmax bt % và DUmax sc % - Chọn phương án phù hợp về kỹ thuật Trong mục 3 ta đã trình bầy rõ cách tính, kết quả tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường cũng như khi sự cố của các phương án. Vì vậy sau khi tính toán ta có bảng tổng kết sau: Điều kiện kiểm tra Phương án I II III IV V DUmaxbt (%) 6,91 4,4 6,91 9,56 9.15 DUmaxsc (%) 13,82 8,8 13,82 19,12 18,3 Như vậy tổn thất điện áp của cả 5 phương án đều thoả mãn điều kiện: DUmax bt% £ 10¸15% DUmax sc% £ 15¸25% Ta chọn phương án I, phương án II và phương án III có tổn thất điện áp nhỏ nhất để so sánh về mặt kinh tế. 5. So sánh kinh tế các phương án 5.1. Đặt vấn đề Sau khi đã vạch phương án, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật, cuối cùng ta chọn được các phương án tốt nhất về mặt kỹ thuật đó là các phương án I, II, III. Nhưng nếu bài toán chỉ dừng ở đây thôi thì chưa đủ bởi vì thực tế yêu cầu mạng điện của ta không những vận hành tốt mà còn phải thật kinh tế. Chính vì yêu cầu đó mà việc so sánh kinh tế 3 phương án đã nêu trên là việc làm cần thiết. 5.2. Tính kinh tế các phương án Để so sánh các phương án ngoài việc so sánh về chỉ tiêu kỹ thuật ta còn so sánh về mặt kinh tế dựa vào hàm chi phí tính toán hằng năm.Để đơn giản trong tính toán, ta coi số lượng máy biến áp trong các trạm biến áp và máy cắt giống nhau nên chỉ tính toán với đường dây. Hàm chi phí tính toán hằng năm được tính theo công thức sau: Z=(a+a).K+DA.C (3-8) Trong đó : Z- hàm chi phí tính toán hằng năm, đ a- hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện,a= 0,04 a- hệ số hiệu quả của vốn đầu tư, a=0,125 K- tổng vốn đầu tư về đường dây, đ DA- tổng tổn thất điện năng hằng năm,kWh C- giá tiền tổn thất điện năng, C= 1.300 đ/kWh · Vốn đầu tư về đường dây : K= n.k.l (đ) (3-9) Đối với đường dây mạch đơn n=1. Đối với đường dây mạch kép (đường dây trên không 2 mạch đặt trên cùng một cột): n=1,6. Với : k- giá thành 1km đường dây 1 mạch, đ/km l - chiều dài đường dây thứ i, km · Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức : DA= .t (kWh) (3-10) Trong đó : DP- tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại,MW DP=.R (MW) (3-11) t - thời gian tổn thất công suất cực đại, h t =(0,124+T.10).8760 (h) Theo yêu cầu: Tmax = 4900 (h) Þ t = (0,124+4900.10-4)2.8760 = 3302 (h) 5.2.1 -Tính Z cho phương án I Áp dụng các công thức trên tính toán ta được bảng kết quả sau: Đường dây Siln (MVA) Ri (W) DPmax (MW) Loại dây AC Li (Km) Koj K N - 1 35,56 8,41 0,879 AC-95 50,99 308 25,13 N - 2 30,43 13,01 0,996 AC-70 56,57 300 27,15 N - 3 33,33 11,73 1,077 AC-70 50,99 300 24,48 N - 4 28,89 13,41 0,925 AC-70 58,31 300 27,99 N - 5 31,11 10,29 0,823 AC-70 44,72 300 21,47 N - 6 26,67 18,9 1,111 AC-120 70 320 22,4 Tổng 5,8 148,62 Ta có: K = 148,62 x 109 (đồng) SPmax = 5,8 (MW) * Xác định chi phí vận hành hằng năm: · Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị (tính theo công thức (3-10)): DA = 5,8x103x3302 = 19,18*106 (kWh) · Chi phí tính toán hằng năm : Z=(atc+a).K+DA.C=(0,125+0,04)*162,06*10+19,18*106*1300= 49,456.109 đ) 5.2.2 -Tính Z cho phương án II Áp dụng các công thức trên tính toán ta được bảng kết quả sau: Siln (MVA) Ri (W) DPmax (MW) Loại dây AC Li (km) Koj K N - 1 35,56 8,41 0,88 AC-95 50,99 308 25,13 N - 2 30,43 13,01 1 AC-70 56,57 300 27,15 N - 3 33,33 11,73 1,08 AC-70 50,99 300 24,48 N - 4 28,89 13,41 0,92 AC-70 58,31 300 27,99 4-5 26,67 9,74 0.,7 AC-120 36,06 320 18,46 N - 6 57,78 4,7 1,3 AC-150 44,72 336 15,03 Tổng 5,75 138,24 Ta có: K = 138,24 x109 (đồng) SPmax = 5,75 (MW) * Xác định chi phí vận hành hằng năm: · Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: DA = 5,75x103x3302 = 18,99*106 (kWh) · Chi phí tính toán hằng năm : Z=(atc+a).K+DA.C=(0,125+0,04)*138,24*10+18,99*106*1300=38,3508.109 đ).5.2.3 -Tính Z cho phương án III Áp dụng các công thức trên tính toán ta được bảng kết quả sau: Siln (MVA) Ri (W) DPmax (MW) Loại dây AC Li (km) Koj K N - 1 66,67 5,35 1,97 AC150 50,99 336 27,41 1 - 2 30,43 13,01 1 AC-70 56,57 300 27,15 N - 3 33,33 11,73 1,08 AC-70 50,99 300 24,48 N - 4 28,89 13,41 0,92 AC-70 58,31 300 27,99 4 - 5 31,11 10,29 0,82 AC-70 44,72 300 21,47 N - 6 26,67 18,9 1,11 AC-120 70 320 22,4 Tổng 6,9 150,9 Ta có: K = 150,9 x109 (đồng) SPmax = 6,9 (MW) * Xác định chi phí vận hành hằng năm: · Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: DA = 6,9x103x3302 = 22,78*106 (kWh) · Chi phí tính toán hằng năm : Z=(atc+a).K+DA.C=(0,125+0,04)*150,9*10+22,78*106*1300= 43,09.109 đ) 5.2.4- So sánh kinh tế các phương án Sau khi tính được hàm chi phí tính toán Z của các phương án I, II, III ta tiến hành lập bảng so sánh kinh tế các phương án. Để so sánh kinh tế các phương án ta dựa trên các nguyên tắc sau: - Sẽ chọn phương án nào có Z min. - Nếu các phương án cần so sánh có độ chênh lệch về hàm chi phí tính toán là: DZ% £ ± 5% thì hai phương án đó xem như tương đương nhau về mặt kinh tế. Lúc đó muốn chọn được phương án tối ưu ta cần phải dựa vào điều kiện kỹ thuật. Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của các phương án: Phương án I II III Z 49,45.109 38,35*109 43,09*109 DUmax bt% 6,91 4,4 6,91 DUmax sc% 13,82 8,8 13,82 Lựa chọn theo nguyên tắc trên ta thấy phương án II là phương án thiết kế hợp lý nhất. CHƯƠNG IV CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO MẠNG LƯỚI ĐIỆN A. ĐẶT VẤN ĐỀ Để truyền tải điện đi xa và cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ cần phải tăng điện áp từ nhà máy điện lên (nhằm mục đích giảm tổn thất khi truyền tải). Sau khi đến các phụ tải tiêu thụ ta cần phải giảm điện áp thấp xuống. Việc tăng hay giảm điện áp cho phù hợp trong mạng điện sẽ được giải quyết bằng các máy biến áp và trạm biến áp. B. LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG - DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 1. Chọn số lượng máy biến áp Để chọn được số lượng các máy biến áp trong các trạm biến áp ta có thể dựa vào nhiều tiêu chuẩn để lựa chọn trong đó tiêu chuẩn quan trọng là: yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải. Hộ loại I: Sẽ được cung cấp bằng một trạm biến áp có 2 máy biến áp. Hộ loại III: Sẽ được cung cấp bằng một trạm biến áp có 1 máy biến áp. Theo yêu cầu đó trong mạng ta đang thiết kế sẽ cung cấp bằng trạm biến áp có hai máy biến áp cho tất cả các phụ tải: 2. Chọn dung lượng máy biến áp Công suất MBA chọn sao cho cung cấp điện cho phụ tải trong các trường hợp như : phụ tải cực đại,phụ tải cực tiểu,phụ tải gặp sự cố.Quá tải cho phép bằng 40% trong thời gian phụ tải cực đại. · Công suất của máy biến áp trong trường hợp trạm có 1 MBA là: S³ S (MVA) · Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm biến áp có n máy biến áp : S³ (MVA) Với : S- công suất cực đại của phụ tải ,MVA. k- hệ số quá tải của MBA trong chế độ sau sự cố ; k=1,4 n- số máy biến áp trong trạm. ® Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm biến áp có 2 MBA : S³ (MVA) a)Phụ tải 1: Đây là hộ phụ tải loại 1 có S= 35,56 (MVA) nên trạm có 2 MBA.Công suất mỗi máy biến áp bằng : S³ =25,4 (MVA). Trạm biến áp có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường nên: ® chọn MBA: SFZ9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp dưới tải do hãng Chong Qing chế tạo. Phụ tải 2: Đây là hộ phụ tải loại 1 có S= 30,43 (MVA) nên trạm có 2 MBA.Công suất mỗi máy biến áp bằng : S³ =21,7 (MVA). Trạm biến áp có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường nên: ® chọn MBA: SFZ9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp dưới tải do hãng Chong Qing Tính tương tự đối với phụ tải 3,4 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường, ta chọn MBA: SF9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp thường do hãng Chong Qing chế tạo. c) Phụ tải 5: Đây là hộ phụ tải loại 1 có S= 57,78 (MVA) nên trạm có 2 MBA .S³ =41,27 (MVA). Trạm biến áp có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường nên: ® chọn MBA: SFZ9-40000-110/22kV điều chỉnh điện áp thường do hãng Chong Qing chế tạo. d)Phụ tải 6. Đây là hộ phụ tải loại 3 có S= 26,67 (MVA) nên trạm có 1 MBA chọn MBA: SFZ9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp dưới tải do hãng Chong Qing Ta có bảng chọn MBA như sau: Tên trạm Số lượng MBA S,MVA S/1,4 MVA Chọn MBA 1 2 35,56 25,4 SFZ9-25000-110/22kV 2 2 30,43 21,74 SFZ9-25000-110/22kV 3 2 33,33 23,81 SFZ9-25000-110/22kV 4 2 28,89 20,64 SFZ9-25000-110/22kV 5 2 26,67 19,05 SFZ9-25000-110/22kV 6 1 57,78 41,27 SFZ9-40000-110/22kV Thông số tính toán của TBA có 02 MBA được tính theo công thức sau: C. SƠ ĐỒ TRẠM BIẾN ÁP 2. Sơ đồ trạm biến áp Do đa phần phụ tải là các hộ tiêu thụ loại I nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp là việc song song. Khi vận hành một thanh góp vận hành còn một thanh góp dự trữ. Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp Đối với các trạm cuối ta có 2 trường hợp: - Phụ tải loại III: Ta dùng sơ đồ bộ đường dây-máy biến Sơ đồ bộ đường dây máy biến áp - Phụ tải loại I: ta dùng sơ đồ cầu: Sơ đồ cầu trong Sơ đồ cầu ngoài Sơ đồ cầu thường được chọn phối hợp với đường dây: + Nếu L>70(km) thì chọn sơ đồ cầu trong bởi vì với chiều dài lớn sự cố xảy ra do thao tác đóng cắt nhiều vì vậy phải đặt máy cắt cuối đường dây. + Với L<70(km) thì chọn sơ đồ cầu ngoài. - Ngoài ra tùy theo phía nào thường hay xảy ra sự cố mà lựa chọn sơ đồ cầu tương ứng. Do hệ thống có chiều dài đường dây L 70 (km) nên đặt máy cắt điện ở phía máy biến áp. Ta có sơ đồ trạm biến áp của mạng điện thiết kế: MCLL 3 S AC-120 S 6 2AC-70 40000/110 2 S 4 S B¶n vÏ s¬ ®å nèi d©y chi tiÕt cña m¹ng ®iÖn 2-25000/110 2-25000/110 5 S 2-25000/110 2-25000/110 2-25000/110 1 S 2AC-70 2AC-70 2AC-70 2AC-70 CHƯƠNG V TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN Để đảm bảo an toàn cho hệ thống và các yêu cầu kỹ thuật ,cần tính toán sự phân bố các dòng công suất, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, tổn thất công suất, xác định điện áp các nút của mạng trong chế độ vận hành. Từ đó có phương pháp để điều chỉnh điện áp và công suát cho mạng điện. Có 3 chế độ vận hành sau: chế độ cực tiểu, chế độ cực đại và chế độ sau sự cố. I. Tính toán phân bố công suất Ta tính toán phân bố công suất cho 3 chế độ vận hành: Chế độ phụ tải cực đại, chế độ phụ tải cực tiểu, chế độ sự cố. 1. Chế độ phụ tải cực đại Ở chế độ này, điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110% điện áp định mức của mạng: U=110% U=121 (kV) a)Đường dây N-1: * Sơ đồ nguyên lý : S1 = 32 + j17,21 NÐ T1 - SFZ9-25000/110-22 2AC95 / 50,99km T2 - SFZ9-25000/110-22 * Sơ đồ thay thế: NÐ Zd Zb jQcd jQcc Sn1 S' S'' Sc Sb D So S1 = 32+ j17,21 * Tính thông số đường dây mạch kép: Bảng 5.1.Thông số đường dây N-1 Đường dây n F, mm L, km R, W X, W =.n.b.L , 10S N-1 2 95 50,99 8,41 10,94 1,35 Bảng thông số máy biến áp: Bảng 5.2.Thông số máy biến áp trạm phụ tải 1 Phụ tải Kiểu Số liệu kỹ thuật Số liệu tính toán U kV U kV U % DP kW DP kW I % R W X W DP kW DQ kVAr 1 SFZ9-25000-110/22 115 11 10,5 110,7 21,6 0,65 1,07 25,41 43,2 325 - Tính các thông số trên sơ đồ thay thế: Tổng trở máy biến áp là : Z =.(R+jX) Tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp là: =.Z Công suất trước tổng trở máy biến áp là: = + Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp: DS=2.(DP+jDQ) Dòng công suất vào cuộn dây cao áp : = +DS Công suất điện dung ở cuối đường dây: Q= U. Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị: =-j Q Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây : =.Z Dòng công suất trước tổng trở đường dây là: =+ Công suất điện dung đầu đường dây bằng: Q= Q Công suất từ nguồn truyền vào đường dây có giá trị là : =- jQ ® Tính toán tương tự với các đường dây N-2, N-3, N-4, N-5, N-6. Ta có kết quả sau: Bảng thông số các đường dây: Bảng 5.3.Thông số các đường dây ở chế độ phụ tải cực đại Đường dây n F, mm L, km R, W X, W =.n.b.L, 10S N-1 2 95 00,99 13,69 13,38 1,35 N-2 2 70 56,57 13,01 12,45 1,49 N-3 2 70 50,99 11,73 11,22 1,35 N-4 2 70 58,31 13,41 12,83 1,54 N-5 2 40 44,72 9,74 15,25 1,18 N-6 1 120 30,06 4,7 9,3 0,40 Bảng 5.4.Thông số các máy biến áp ở chế độ phụ tải cực đại Đường dây Z (W) DS (MVA) Rb Xb DP DQ N-1 1,30 30,75 0,04 0,33 N-2 1,71 38,43 0,04 0,26 N-3 1,30 30,75 0,04 0,33 N-4 1,10 30,75 0,04 0,33 N-5 2,19 61,49 0,02 0,16 N-6 1,30 30,75 0,04 0,33 Bảng 5.5.Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp và trên đường dây khi phụ tải cực đại Đường dây MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA R X R X R X R X R X R X R X R X N-1 26 12,6 0,07 1,75 26,07 14,34 26,12 14,67 26,12 12,27 0,78 0,76 26,90 13,04 26,90 10,64 N-2 24 11,6 0,08 1,87 24,08 13,49 24,12 13,75 24,12 10,80 0,82 0,80 24,94 11,59 24,94 8,64 N-3 30 14,5 0,10 2,33 30,10 16,86 30,14 17,19 30,14 15,22 0,61 0,84 30,75 16,05 30,75 14,08 N-4 28 11,9 0,07 1,95 28,07 13,87 28,10 14,20 28,10 12,57 0,42 0,57 28,52 13,15 28,52 11,52 N-5 22 10,6 0,09 2,51 22,09 13,16 22,11 13,33 22,11 10,43 0,37 0,62 22,48 11,06 22,48 8,16 N-6 30 14,5 0,10 2,33 30,10 16,86 30,14 17,19 30,14 15,14 0,62 0,85 30,76 15,99 30,76 13,95 Tổng 0,51 12,74 3,62 4,44 164,35 67,00 ® Từ các bảng ta tính được công suất yêu cẩu trên thanh góp 110kV của nhà máy điện : = 164,35+j67 (MVA) Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống,các nguồn điện phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu.Vì vậy tổng công suất tác dụng do nhà máy điện phải cung cấp bằng: P = 164,35 (MW) Hệ số công suất của nguồn cosj= 0,85 (®tgj=0,6197 ) thì tổng công suất phản kháng của nhà máy có thể cung cấp bằng : Q= P.tgj= 164,35*0,6197 = 101,9 (MVAr) Như vậy : =164,35+j 101,9 (MVA) Ta nhận thấy công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu,vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phu tải cực đại. 2.Chế độ phụ tải cực tiểu Ở chế độ này,điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực tiểu bằng 105% điện áp định mức của mạng U=105% U=115,5 (kV) a)Vận hành kinh tế: Vì phụ tải nhỏ nên phải vận hành kinh tế,tức là xem có thể cắt bớt một số máy biến áp của các trạm hay không. Điều kiện để cắt bớt máy biến áp là: S<S=S Trong đó: S- công suất phụ tải ở chế độ cực tiểu ,MVA S- công suất định mức của máy biến áp.MVA m- số máy biến áp DP- tổn thất công suất khi không tải ,MVA DP- tổn thất công suất khi ngắn mạch, MVA Đối với trạm có 2 máy biến áp thì : S=S * Xét trạm 1: theo tính toán có S= 17,33 (MVA) Công suất giới hạn để chuyển từ chế độ vận hành 2 máy biến áp sang 1 máy biến áp: S= S= 25=15,62 (MVA) Vậy trạm 1 không cắt bớt máy biến áp được vì S> Snên vẫn vận hành 2 máy biến áp. * Xét các trạm còn lại: tính toán tương tự trạm 1 ta có bảng sau: Bảng 5.6. Giá trị S và S của các trạm biến áp Trạm biến áp S (MVA) S (MVA) Số MBA vận hành 1 17,33 15,6 2 2 16,00 12,3 2 3 20,00 15,6 2 4 18,26 15,3 2 6 14,67 15,3 2 ® Như vậy khi phụ tải cực tiểu thì các trạm đều vận hành 2 máy biến áp do S> S. b)Tính toán thông số chế độ: Thông số đường dây như bảng 5.3 Thông số của máy biến áp trong chế độ phụ tải cực tiểu: Bảng 5.7.Thông số của máy biến áp ở chế độ phụ tải cực tiểu Đường dây Z (W) DS (MVA) Rb Xb DP DQ N-1 1,07 25,41 0,04 0,33 N-2 1,42 31,76 0,04 0,26 N-3 1,07 25,41 0,04 0,33 N-4 0,91 25,41 0,04 0,33 N-5 1,81 50,82 0,02 0,16 N-6 1,07 25,41 0,04 0,33 Tính các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp và trên đường dây ở chế độ phụ tải cực tiểu tương tự như ở chế độ cực đại,ta có bảng dưới đây: Bảng 5.8.Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp và trên đường dây khi phụ tải cực tiểu Đường dây MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA R X R X R X R X R X R X R X R X N-1 15,6 7,6 0,03 0,59 15,63 6,89 15,67 7,22 15,67 5,12 0,29 0,30 15,95 5,42 15,95 3,32 N-2 14,4 7,0 0,03 0,63 14,43 6,44 14,46 6,70 14,46 4,08 0,30 0,31 14,76 4,39 14,76 1,76 N-3 18,0 8,7 0,03 0,79 18,03 8,06 18,08 8,38 18,08 6,66 0,32 0,34 18,40 6,99 18,40 5,27 N-4 16,8 7,2 0,02 0,67 16,82 6,63 16,86 6,96 16,86 5,53 0,22 0,24 17,08 5,77 17,08 4,35 N-5 13,2 6,4 0,03 0,85 13,23 6,18 13,25 6,34 13,25 5,10 0,50 0,53 13,75 5,63 13,75 4,38 N-6 18,0 8,7 0,03 0,79 18,03 8,06 18,07 8,38 18,07 6,62 0,33 0,34 18,40 6,97 18,40 5,21 Tổng 98,35 24,29 3.Chế độ sau sự cố Khi sự cố nặng nề nhất điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện bằng 110% điện áp định mức của mạng U=110% U=121 (kV) Khi xét sự cố chúng ta không giả thiết sự cố xếp chồng,chỉ xét trường hợp ngừng một mạch (đối với mạch kép) trên các đường dây nối từ nhà máy đến các phụ tải khi phụ tải cực đại.Khi đó điện trở điện kháng của đường dây tăng gấp đôi,còn điện dẫn dung dẫn giảm một nửa. Sơ đồ thay thế : Thông số trên sơ đồ thay thế: Bảng 5.9.Thông số ở chế độ sau sự cố Đường dây Z (W) Z(W) Q(MVAr) DS (MVA) Rb Xb Rd Xd DPo DQo N-1 1,18 30,75 27,37 26,76 0,010 0,04 0,33 N-2 1,56 38,43 34,27 33,51 0,012 0,04 0,26 N-3 1,18 30,75 15,70 21,45 0,008 0,04 0,33 N-4 1,00 30,75 12,95 17,69 0,007 0,04 0,33 N-5 1,99 61,49 18,24 30,50 0,012 0,02 0,16 N-6 1,18 30,75 16,01 21,87 0,008 0,04 0,33 Tính toán tương tự như ở chế độ cực đại ta có bảng sau : Bảng 5.10.Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp và trên đường dây ở chế độ sau sự cố Đường dây MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA R X R X R X R X R X R X R X R X N-1 26,00 12,59 0,07 1,93 26,07 14,52 26,12 14,85 26,12 14,84 2,04 2,00 28,16 16,83 28,16 16,82 N-2 24,00 11,62 0,08 2,05 24,08 13,68 24,12 13,94 24,12 13,92 2,20 2,15 26,32 16,07 26,32 16,06 N-3 30,00 14,53 0,10 2,57 30,10 17,10 30,14 17,42 30,14 17,41 1,57 2,15 31,71 19,56 31,71 19,55 N-4 28,00 11,93 0,07 2,14 28,07 14,07 28,10 14,39 28,10 14,39 1,07 1,46 29,17 15,84 29,17 15,84 N-5 22,00 10,66 0,09 2,76 22,09 13,42 22,11 13,58 22,11 13,57 1,01 1,70 23,12 15,26 23,12 15,25 N-6 30,00 14,53 0,10 2,57 30,10 17,10 30,14 17,42 30,14 17,41 1,60 2,19 31,74 19,60 31,74 19,59 Tổng 170,22 103,12 II.Xác định điện áp các nút Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110%,khi phụ tải cực tiểu bằng 105%,khi sự cố nặng nề nhất bằng 110% điện áp định mức.Dựa vào sơ đồ thay thế ta tính điện áp các nút trong 3 chế độ vận hành: · Tổn thất điện áp trên đường dây : DU= (kV) Trong đó : P,Q- công suất tác dụng, phản kháng ở đầu đường dây, MW, MVAr R,X - điện trở ,điện kháng của đường dây, W U- điện áp định mức của đường dây, kV · Điện áp tại nút i trên thanh góp cao áp của trạm: U=U- DU (kV) · Tổn thất điện áp trên máy biến áp : DU= (kV) Trong đó : P,Q-công suất tác dụng ,phản kháng tải qua máy biến áp,MW,MVAr R,X- điện trở ,điện kháng của máy biến áp, W U- điện áp trên thanh góp cao áp của trạm, kV · Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về cao áp: U= U- DU(kV) 1.Chế độ phụ tải cực đại Điện áp nguồn U= 121 kV a) Đường dây N-1: Sơ đồ như mục I.1a,và các dòng công suất ở bảng 5.7 · Tổn thất điện áp trên đường dây là : DU= = 4.48 (kV) · Điện áp tại nút 1 trên thanh cao áp của trạm 1: U= U- DU= 121- 4.48=116.52 (kV) · Tổn thất trên máy biến áp : DU= = 4.16 (kV) · Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về cao áp: U= U- DU= 116,33 – 4,16 = 112,35 (kV) b) Với các đường dây còn lại : tính toán tương tự ta có bảng sau: Bảng 5.11.Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp khi phụ tải cực đại Đường dây DU (kV) U (kV) DU (kV) U (kV) N-1 4,4838 116,52 4,16 112,35 N-2 5,3344 115,67 4,93 110,74 N-3 3,4181 117,58 4,83 112,76 N-4 2,4869 115,1 3,97 111,13 N-5 3,2468 117,75 7,54 110,21 N-6 3,4807 114,27 4,97 109,31 2.Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp nguồn U=115 kV. Tính tương tự như khi phụ tải cực đại ta có: Bảng 5.12. Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp khi phụ tải cực tiểu Đường dây DU (kV) U (kV) DU (kV) U (kV) N-1 2,40 112,60 1,78 110,82 N-2 2,74 112,26 2,08 110,18 N-3 2,34 112,66 2,06 110,59 N-4 1,74 113,26 1,75 111,51 N-5 5,24 109,76 3,06 106,7 N-6 2,39 112,61 2,06 110,55 3.Chế độ sau sự cố Điện áp nguồn U=121 kV Tính tương tự như chế độ cực đại ta có: Bảng 5.13. Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ sau sự cố Đường dây DU (kV) U (kV) DU (kV) U (kV) N-1 10,09 110,91 4,39 106,51 N-2 11,90 109,10 5,25 103,84 N-3 7,58 113,42 5,04 108,38 N-4 5,44 115,56 4,14 111,42 N-5 7,33 113,67 7,61 106,06 N-6 7,74 113,26 5,04 108,21 III.Điều chỉnh điện áp trong mạng lưới điện Trong quá trình vận hành, phụ tải thay đổi từ cực đại đến cực tiểu,hoặc khi sự cố nặng nề làm điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm thay đổi vượt quá giới hạn cho phép.Vì vậy cần điều chỉnh điện áp bằng phương pháp lựa chọn đầu điều chỉnh của các máy biến áp.Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy định như sau: · Trong chế độ phụ tải cực đại : dU%=+5% · Trong chế độ phụ tải cực tiểu : dU%=0% · Trong chế độ sau sự cố : dU%=0¸+5% Các trạm đều dùng biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải cho phép thay đổi các đầu điều chỉnh không cần tắt máy biến áp,U=115kV,U=11kV,phạm vi điều chỉnh ± 9´1,78% . Bảng 5.14.Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải Thứ tự đầu điều chỉnh Điện áp bổ sung % Điện áp bổ sung kV Điện áp đầu điều chỉnh, kV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 +16,02 +14,24 +12,46 +10,68 +8,90 +7,12 +5,34 +3,56 +1,78 0 -1,78 -3,56 -5,34 -7,12 -8,90 -10,68 -12,46 -14,24 -16,02 +18,45 +16,40 +14,35 +12,30 +10,25 +8,20 +6,15 +4,10 +2,05 0 -2,05 -4,10 -6,15 -8,20 -10,25 -12,30 -14,35 -16,40 -18,45 133,45 131,40 129,35 127,30 125,25 123,20 121,15 119,10 117,05 115 112,95 110,90 108,85 106,80 104,75 102,70 100,65 98,60 96,55 1.Chế độ phụ tải cực đại · Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức: U=U+ dU%.U Trong đó : U - điện áp định mức của mạng điện hạ áp,kV,ở bài U=10 kV ® U=10+= 10,5 (kV) · Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của MBA được xác định theo công thức: U= ,kV ®Đối với trạm biến áp 1: U==117,7 (kV),chọn đầu điều chỉnh n=8 ,khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn U=119,10 kV (bảng 5.14) · Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng: U= (kV) ®Đối với trạm biến áp 1: U==10,38 (kV) · Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng: DU%= .100 ®Đối với trạm biến áp 1: DU%=.100=3,77 %, như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp. Đối với trạm biến áp khác tính tương tự như trạm biến áp 1 ®Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 5.17.Bảng chọn đầu điều chỉnh trong chế độ phụ tải cực đại Trạm biến áp U,kV U,kV U,kV U,kV U,kV DU% 1 112,35 10,5 117,7 119,1 10,38 3,77 2 112,51 10,5 116,01 117,05 10,41 4,07 3 112,67 10,5 118,12 119,1 10,41 4,14 4 107,22 10,5 116,42 117,05 10,44 4,43 5 111,47 10,5 115,46 117,05 10,36 3,57 6 105,61 10,5 114,51 115 10,46 4,55 ® Từ bảng ta thấy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp 2.Chế độ phụ tải cực tiểu Khi phụ tải cực tiểu: U=10+.10=10 (kV) ®Tính tương tự như ở chế độ cực đại ta có bảng sau: Bảng 5.18.Bảng chọn đầu điều chỉnh trong chế độ phụ tải cực tiểu Trạm biến áp U kV U kV U kV U kV U kV DU% 1 110,82 10 121,91 123,2 9,90 -1,05 2 110,18 10 121,19 123,2 9,84 -1,63 3 110,59 10 121,65 123,2 9,87 -1,26 4 111,51 10 122,66 123,2 9,96 -0,44 5 106,7 10 117,37 119,1 9,85 -1,45 6 110,55 10 121,6 123,2 9,87 -1,30 ® Từ bảng ta thấy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp 3.Chế độ sau sự cố Trong chế độ sau sự cố :U=10+.10=10,5 (kV) ®Tính tương tự như ở chế độ cực đại ta có bảng sau: Bảng 5.19.Bảng chọn đầu điều chỉnh trong chế độ sau sự cố Trạm biến áp U kV U kV U kV U kV U kV DU% 1 106,51 10,5 111,59 119,1 9,84 -1,62 2 103,84 10,5 108,79 117,05 9,76 -2,41 3 108,38 10,5 113,54 119,1 10,01 0,10 4 111,42 10,5 116,73 117,05 10,47 4,71 5 106,06 10,5 111,11 117,05 9,97 -0,33 6 108,21 10,5 113,37 115 10,35 3,51 ® Từ bảng ta thấy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN I.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức: K=K+K Trong đó : K- vốn đầu tư xây dựng đường dây, đ K - vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp, đ K= n.k Với k - giá thành 1 máy biến áp, đ Đối với trạm có 1 máy biến áp thì n=1 Đối với trạm có 2 máy biến áp thì n=1,8 · Theo kết quả đã tính toán ta có : K= 135,514.10 (đ) · Trong hệ thống điện thiết kế có 6 trạm biến áp trong đó có 4 trạm biến áp (mỗi trạm 2 máy) dung lượng 25000 kVA, 1 trạm biến áp (2 máy) dung lượng 20000 kVA, 1 trạm (1 máy) dung lượng 25000 kVA .Như vậy vốn đầu tư cho các trạm sẽ là: K= 18000+1,8.(4.21500+17000).10= 203,4 .10 (đ) ® Như vậy tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện là : K=135,514.10+ 203,4 .10 = 338,914 .10 (đ) II.Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện gồm có tổn thất công suất trên đường dây (DP) và tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây (DP) và trong lõi thép(DP) của các máy biến áp ở chế độ phụ tải cực đại DP= DP+DP+DP · Theo bảng 5.7 có DP=3,62 (MW) · Theo bảng 5.6 có DP= 0,21 (MW) · Theo bảng 5.7 có DP= 0,51 (MW) ® Như vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng: DP=3.62+0,21+0,51 = 4,35 (MW) Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo phần trăm bằng: DP%=.100= .100=2,72% III.Tổn thất điện năng trong mạng điện Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện xác định theo công thức: DA= (DP+DP).t +DP.t Trong đó : t- thời gian tổn thất công suất lớn nhất, h t= (0,124+T.10).8760=3302 (h) t- thời gian các máy biến áp làm việc trong năm,do các máy biến áp vận hành trong cả năm nên t= 8760 (h) Vậy tổng tổn thất điện năng trong mạng điện bằng: DA= (3,62+0,51).3302+ 0,21.8760= 15477 (MWh) Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm bằng: A=.T= 160.4900= 784000 (MWh) Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm bằng: DA%=.100= .100= 1,97 % IV. Tính chi phí và giá thành 1.Chi phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định theo công thức: Y=a.K+a.K+DA.c Trong đó : a- hệ số vận hành đường dây (a= 0,04) a - hệ số vận hành các thiết bị trong các trạm biến áp (a=0,1) c- giá thành 1 kWh điện năng tổn thất (c=1300 đ/kWh) Như vậy ,chi phí vận hành hằng năm trong mạng điện là: Y= 0,04.135,514.109+0,1.203,4.10+15477.10.1300= 25561 .10 (đ) 2.Chi phí tính toán hàng năm Chi phí tính toán hàng năm được tính theo công thức : Z= a.K+Y Trong đó : a- hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư (a=0,125) Do đó, chi phí tính toán hàng năm là : Z=0,125. 338914.10+25561 .10=71475,35 .10 (đ) 3.Giá thành truyền tải điện năng Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức: b===42,17 (đ/kWh) 4.Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải được xác định theo công thức: K ===1932,06.10 (đ/MW) ® Tổng kết kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế Bảng 6.1.Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của hệ thống điện thiết kế Các chỉ tiêu Giá trị Đơn vị 1.Tổng công suất phụ tải khi cực đại 2.Tổng chiều dài đường dây 3.Tổng công suất các MBA 4.Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 5.Tổng vốn đầu tư về đường dây 6.Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp 7.Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ 8. DU 9.DU 10.Tổng tổn thất công suất tác dụng 11.Tổng tổn thất điện năng 12.Chi phí vận hành hàng năm 13.Chi phí tính toán hàng năm 14.Giá thành truyền tải điện năng 15.Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải khi cực đại 160 351.32 265 338,914.10 135,514.109 203,4.109 784000 5,008 10,017 4,35 2,72 20348,91 2,58 33317,1 71475,35 42,17 1932,06.10 MW Km MVA đ đ đ MWh % % MW % MWh % 10đ 10đ đ/kWh đ/MW