Bài giảng thiết kế hệ thống điện ( ĐH Sư phạm kỹ thuật Tp HCM ) - Phần 3 ppt

1.2. Mạng phâ n phối sơ cấp
1.2.1 Các dạng sơ đồ cung cấp điện
a.Sơ đồ hình tia
.
Ưu điểm
Đơn giản
Chi phí thấp
Nhược điểm
Độ tin cậy thấp
Cung cấp điện
không liên tục

Trạm phân phối
Tuyến trung thế
CC MBA
phân phối
Nhánh

Nhánh
phụ

CC nhánh

Hình 1.6. Sơ đồ mạng
phân phối sơ cấp hình
tia.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

12

1.2.1 Các dạng sơ đồ cung cấp điện
.a.Sơ đồ hình tia
Tuyến sơ cấp hình
tia và hệ thống dao
cách ly
Tái cung cấp điện
nhanh

Hình 1.7. Tuyến sơ cấp
hình tia và hệ thống dao
cách ly.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Vùn g tải tuyến 1
DCL liên lạc (NO)
Vùn g tải tuyến 2
DCL phân đoạn

DCL liên lạc (NO)
Vùn g tải tuyến 3

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

13


1.2.1 Các dạng sơ đồ cung cấp điện
a.Sơ đồ hình tia

.
Sơ đồ hình tia
với một tuyến dây
chính và một tuyến
dây ngược

Hình 1.8. Sơ đồ mạch
hình tia với một tuyến
dây chính và một tuyến
dây ngược.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Tuyến
ngược

Trung
tâm
tải

Tuyến
chính

MBA
phân phối

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

14

1.2.1 Các dạng sơ đồ cung cấp điện
a.Sơ đồ hình tia
.
Sơ đồ phân bố
phụ tải từng pha
cho từng khu vực
từ tuyến 3 pha

Trạm phân phối
Tuyến 1
pha
Khu vực
tải
pha A
Nhán h
1 pha

Tuyến
3 pha
Khu vực
tải
pha B

Hình 1.9. Tuyến dây
cung cấp hình tia tải
khu vực.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Khu vực
tải

pha C

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

15


1.2.1 Các dạng sơ đồ cung cấp điện
.

b.Sơ đồ mạch vòng
Ưu điểm
Độ tin cậy cao
Cấp điện liên tục
Nhược điểm
Mạch phức tạp

Hình 1.10. Sơ đồ tuyến
dây trung thế mạch vòn g
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Trạm phân phối

Nhán h
DCL
phân đoạn

DCL liên kết

Vị trí MBA phân phối

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

16


1.2.1 Các dạng sơ đồ cung cấp điện
.

Trạm B

Trạm C

Trạm A

Trạm D

c.Sơ đồ dạng lưới
Ưu điểm
Độ tin cậy cao
Cấp điện liên tục
Tổn thất thấp
Nhược điểm
Khó thiết kế
Khó vận hành

Trạm E

Hình 1.11. Mạn g phân phối sơ cấp dạn g lưới
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

17


1.2.2. Các cấp điện áp của HTPP sơ cấp
.

Các yếu tố ảnh hưởng đến mức điện áp
Chiều dài tuyến dây sơ cấp
Tải của tuyến dây sơ cấp
Số lượng trạm phân phối
Định mức của trạm phân phối
Số đường dây truyền tải trung gian
Số lượng phụ tải đặc biệt
Hệ thống bảo trì
Sự mở rộng sơ đồ hình cây
Các điểm nối của trụ
Các loại dây và cấu trúc
Hình dáng của dây trụ
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

18


1.2.2. Các cấp điện áp của HTPP sơ cấp
Các yếu tố khác ảnh hưởng đến mức điện áp

Tổn thất
điện áp
Chiều dà i
đường dây
Điện áp trạm
trung gian

Dự án phát
Triển tải

Chọn cấp
điện áp

Chính sách
công ty ĐL

Tổn thất
công suất
Giá trị
thiế t bị
Điện áp trạm
lân cận

Hình 1.12. Các yếu tố ảnh hưởng đến cấp điện áp tuyến dây
sơ cấp.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

19

1.2.2. Các cấp điện áp của HTPP sơ cấp
.

Tổng quát với độ sụt áp cho trước, chiều dài dây tuyến
và tải là hàm cấp điện thế.
Tỉ số khoảng cách x tỉ số tải = hệ số bình phương
điện áp
2

 VL-N,mới 
Hệ số bình phương điện áp = 

 V

L - N, cũ 

Khoảng cách mới
Khoảng cách cũ
Tỉ số tải = Tải tuyến dây mới
Tải tuyến dây cũ
Tỉ số khoảng cách =

Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng ñieä n

20

1.2.3. Chọn cỡ dây trung thế
.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thiết kế tuyến dây:
Mật độ phụ tải trên nhánh.
Đặc tính phụ tải
Mức gia tăng của phụ tải.
Công suất dự trữ trong trường hợp khẩn cấp.
Cấp điện liên tục cho phụ tải.
Độ tin cậy điện năng.
Chất lượng cung cấp điện.
Cấp điện áp của mạng trung the.á
Phân loại và chi phí của việc xây dựng mạng điện.
Vị trí và công suất của trạm phân phối.
Các yêu cầu về cấp điện áp qui định.

Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

21


1.2.3. Chọn cỡ dây trung thế
.

Giới hạn
Vật lý
Mật độ

tải

Độ sụt áp

Tuyến dâ y

Phát triển
tải

Mô hình
Phát triển

Tổng chi phí
Nhánh

Hình 1.13. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chọn lựa tuyến dây
trung thế.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng ñieä n

22


1.2.3. Chọn cỡ dây trung thế
.

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến số lượng tuyến dây
Mật độ tải

Cấp điện áp

Chiều dà i
nhánh

Số lượng
tuyến dâ y

Công suất
trạm

Giới hạn
nhánh

Cỡ dây dẫn
Độ sụt áp

Hình 1.14. Các yếu tố ảnh hưởng đến số lượng tuyến dây.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

23


1.2.3. Chọn cỡ dây trung thế
.

* Các yếu tố khác ảnh hưởng đến chọn lựa cỡ dây dẫn.
Độ sụt áp

Công suất
MBA

Mức tăng tải
Cỡ dây dẫn
Dự báo
phụ tả i

Định mức
dây dẫn

Tổng chi phí
Tổn thất
công suất

Hình 1.15. Các yếu tố ảnh hưởng đến chọn lựa cỡ dây dẫn.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

24


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
.

Thiết kế tuyến dây thỏa Hệ số 100
tổn thất

mãn dòng yêu cầu cho
(%)
80
phép.
60
Các tính chất về nhiệt
40
của cáp được chọn phù hợp.
Độ sụt áp có thể được
20
tính và kiểm tra.
0
0
20
40
60
80 100
Kích thước dây dẫn được
Hệ số phụ tải dòng điện
đường dây (%)
lựa chọn theo định luật
Kelvin.
Hình 1.16 – Sự quan hệ giữa hệ
số phụ tải và hệ số tổn thất.
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

25

a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Định luật Kelvin: Kích thước dây dẫn mang tính kinh
tế nhất khi chi phí đầu tư hàng năm và chi phí tổn thất
hàng năm do truyền tải là nhỏ nhất.
Chi phí hàng năm của dây dẫn được xét bởi:
Một phần do chi phí cố định P1.
Phần còn lại là tỉ lệ thuận với tiết diện dây dẫn P2.
Chi phí hàng năm do dây dẫn là P1 + P2F.
Với F là tiết diện dây dẫn.
Chi phí tổn thất điện năng tỉ lệ thuận với điện năng
tổn thất hàng năm và tỉ lệ nghịch với F được tính là
(P3/F).
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

26


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Tổng phí tổn trong năm :
P min ↔ dP/dF = 0

P = P1 + P2 .F +

P3
F

P2.F = P3.F

{

Với p3 là hằng số
l
P3
jkt = =
jkt – mật độ dòng
Nếu P3 = p3I2
F
p3
điện kinh tế
x + x 2 + ... x n
I= 1
Dòng trung bình:
n
Giá trị hiệu dụng của I : I = x1 + x 2 + ... + x n
n
Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

27


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Bảng 1.1: Hệ số phụ tải

Hệ số tải %

K=

Dòng hiệu dụng
Dòng trung bình

Hệ số tổn thất công suất
2

 % Hệ số tải 
=
.K  . 100%
100



10
20

2,20
1,70

4,84
11,60

30
40
50

1,45
1,30
1,20

19,00
27,00
26,00

70
100

1,08
1,00

57,00
100,00

Trườ n g ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

28


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Chọn tiết diện theo mật độ dòng điện kinh tế khi biết
thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax:
Biểu thức xác định tiết diện kinh tế:

Fkt =

I lv max
J kt

Trong đó :
Jkt
: mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)
Ilvmax : dòng làm việc lớn nhất của tải (A)
Fkt : tiết diện kinh tế (mm2)
Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

29


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Chọn tiết diện theo mật độ dòng điện kinh tế khi biết
thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax:
Với Tmax được xác định:

t = 8760

Khi biết được đồ thị phụ tải: T max

∫ I ( t )dt

tb

=

0

I max

ΣPi Ti
ΣTmax i
Dựa vào Tmax tìm Jkt, sau đó tìm tiết diện bằng công
I
thức:
F=
J kt

Hoặc: Tmax tb =

Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

30


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Bảng 1.2 –Mật độ dòng điện kinh tế Jkt

Tên dây dẫn
Dây dẫn trần

Đồng
Nhôm

Thời gian sử dụng công suất cực đại
Tmax , h
1000 - 3000 3000-5000
>5000
2,5
1,3

Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

2,1
1,1

1,8
1,0

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

31


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Ví du 1.1 : U= 110 kV, 3 phụ tải công nghiệp.Fkt1, Fkt2,
Fkt3 =? với dây nhôm lõi theùp (AC)
S1 = 40 + j30 M VA
T max1 = 5500 h

1

2
3
S3 = 12 + j9 M VA
T max3 = 4000 h

S2 = 20 + j15 M VA
T max2 = 5000 h

Hình 1.17
Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

32


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Ví dụ 1.1 :

Ta có:

T max

tb

=

Σ Pi T i
= 5100 h
Σ T max i

Tra baûng: Jkt = 1 A/mm2

I lv max i =

F kt =

Si
3 .U ñm

I lv max
J kt

I1 = 78A; I2 = 65A; I3 = 236A

Fkt1 = 78mm2; Fkt2 = 65mm2;
Fkt3 = 236mm

Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

33


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung

Chọn dây dẫn theo điều kiện sụt áp:
Đường dây một phụ tải: ∆U = P.R + Q. X = ∆U '+∆U"
U đm
Trong đó : ∆U’: thành phần tổn thất điện áp do công suất
tác dụng gây ra (V)
∆U”: thành phần tổn thất điện áp do công suất
phản kháng gây ra (V)
Nếu lấy tổn thất điện áp trên đường dây bằng trị số cho
phép
∆Ucp = ∆U’ + ∆U”
Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

34


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Chọn dây dẫn theo điều kiện sụt áp:
Đường dây có một phụ tải:
∆ U" =

Với
Suy ra:

Q.X Q. x0 .l
=
U ñm
U ñm

⇒

'
∆Ucp =

P.R Q.P.l P.ρ .l
=
=
U ñm U ñm U đm .F

x0= (0,36 ÷ 0,4) /km ( đường dây trên không)
x0= 0,08 /km ( cáp ngầm)

F=

P. ρ.l
∆U 'cp .U đm

Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n

35


a. Sự lựa chọn cỡ đường dây cung cấp điện cho tải
tập trung
Chọn dây dẫn theo điều kiện sụt áp:
Đường dây liên thông cung cấp cho một số phụ tải:

x0 n
x0 n
∆U"=
∑Qi li = U ∑qi Li
Uñm i=1
ñm i=1
r0 n
r0 n
'
⇒ ∆Ucp = U ∑Pili = U ∑piLi
ñm i=1
ñm i=1
Suy ra:

F =

ρ

n

∆ U ' cp U đm

∑ Pl

i i

i =1

Với ρ là điện trở suất của kim loại làm ra dây dẫn
Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM

Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng ñieä n

36