Tính toán thiết kế và lựa chọn phương án hợp lý về kinh tế và kỹ thuật lưới điện

ỏn mụn hc Li in
Chơng I
Cân bằng công suất trong hệ thống
Mục đích của chơng này là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện
trong hệ thống có cân bằng hay không. Và tính toán để biết đợc mạng
điện có cần bù công suất phản kháng không.
I. Cân bằng công suất tác dụng
Nguồn cung cấp đủ công suất:
P
yc
= P
F
= mP
ptmax
+ P
mđ
+ P
dt
+ P
td
Trong đó:
P
F
là tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của
các nhà máy điện trong hệ thống.
P
pt
là tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ
P
mđ
là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và MBA

P
td
là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện
P
dt
là tổng công suất dự trữ
m là hệ số đồng thời; m = 1
Một cách gần đúng ta sử dụng công thức:

F pt pt
P P P = +

pt
P MVA = + + + + + =
Vậy:

F
P MVA = + =
II. Cân bằng công suất phản kháng
Phơng trình cân bằng công suất phản kháng :
Q
F
= Q
yc
2
• ΣQ
F
lµ tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng do nhµ m¸y ®iÖn ph¸t ra.
ΣQ
F

= ΣP
F
x tgϕ
F
mµ ta cã : cosϕ
F
= 0,85 ⇒ tgϕ
F
= 0,62
⇒ ΣQ
F
= 17,12 x 0,62 = 10,61 MVAr
• ΣQ
yc
lµ tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng tiªu thô.
ΣQ
yc
= mΣQ
ptmax
+ Σ∆Q
MBA
+ Σ∆Q
§Z
- ΣQ
C
+ ΣQ
dt
+ ΣQ
td
Trong ®ã:

ΣQ
ptmax
lµ tæng phô t¶i ph¶n kh¸ng cùc ®¹i cña c¸c hé tiªu thô;
Σ∆Q
MBA
lµ tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong c¸c tr¹m biÕn
¸p;
Σ∆Q
§Z
lµ tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong c¶m kh¸ng cña
c¸c ®êng d©y trong m¹ng ®iÖn;
ΣQ
C
lµ tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng do ®iÖn dung cña c¸c ®êng d©y
sinh ra
ΣP
td
lµ tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng tù dïng trong nhµ m¸y ®iÖn;
ΣP
dt
lµ tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng dù tr÷ trong hÖ thèng
Do cã c¸c ®iÖn dung ký sinh nªn: ΣQ
§Z
= ΣQ
C
Do nguån c«ng suÊt lµ v« cïng lín nªn ta lÊy



∑=∆∑

=∑=∑



ptMBA
dttd
QQ
QQ
cosϕ
pt
= 0,8 ⇒tgϕ
pt
= 0,75
ΣQ
ptmax
= ΣP
ptmax
x tgϕ
pt
= 16,3 x 0,75 = 12,23 MVAr
ΣQ
yc
= (1+15%)ΣQ
ptmax
= (1 + 0,15) x 12,23 = 14,06 MVAr
Nguyễn Thị Nhàn
3
Ta nhËn thÊy ΣQ
F
= 10,61 MVAr < ΣQ

yc
= 14,06 MVAr do ®ã ph¶i bï
c«ng suÊt ph¶n kh¸ng.
 !"
#$
!
%$
&
'$

%14,06 '10,61 %()*+
,-. !/0 123/4 !567
89:.;<=>>9>?

7+@
+>>ABC !>DE:FG-:.
/<9HI5@JKL5KM
 !>N4;15/OHP>1"
$
!
%$

'Q

?

R+>57"
Q

$


8.JN4;+/9 !S
>?

"KLJN1 !
RT:@+H !2;,-U !5/O>+>
bảng 2.1.
V",-U !D N-5N;W52
Q;
Q


C(XM
R+/9 ! V! Y !
>?

$

C()*+M
$

C()*+M
$Z

C()*+M

 [ 

B


 B
B


 [ 

B
[
 



 


Nguyễn Thị Nhàn
4

  B
B
B
RI
  [ B
Nguyễn Thị Nhàn
5
V",-U !D N-5N;W6
Q;
Q

C(XM

R+/9 ! Y !
>?

$

C()*+M
$Z

C()*+M
    B
    
   B B
[   B 
 B [ B [
   [B 
RI BB [ 
Nguyễn Thị Nhàn
6
Chơng II
Chọn phơng án hợP lý về Kinh tế - kỹ thuật
I. Dự kiến các phơng án nối dây
Dựa vào vị trí tơng hỗ giữa các phụ tải với nhau và giữa các phụ tải
với nguồn cung cấp, ta dự kiến 5 phơng án nối dây nh sau.
1) Phơng án 1
N
1
4
3 6
2
5

Nguyn Th Nhn
7
2) Ph¬ng ¸n 2
N
1
4
3 6
2
5
Nguyễn Thị Nhàn
8
3) Ph¬ng ¸n 3
N
1
4
3 6
2
5
Nguyễn Thị Nhàn
9
4) Ph¬ng ¸n 4
N
1
4
3 6
2
5
Nguyễn Thị Nhàn
10
5) Phơng án 5

N
1
4
3 6
2
5
II. Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện
Để cho đơn giản khi tính, cho phép nối các đờng dây hình tia từ nguồn
cung cấp đến các phụ tải.
Xác định chiều dài các đoạn đờng dây L
i
(km) theo định lý Pitago;
công suất truyền tải trên các đoạn P
i
(MW) đã cho sẵn.
Điện áp của mỗi đoạn đờng dây đợc xác định theo công thức :
kVPLU
iii
[[
+=
Bảng 2.1 : Bảng tổng kết tính điện áp qua các đoạn đờng dây
Đoạn ĐD N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6
l , km 30,41 36,40 29,15 29,15 30,41 51,48
P , MW 3,20 2,60 3,20 3,00 1,80 2,50
U , kV
45,60 38,33 38,90 38,12 33,40 41,51
Từ bảng trên ta chọn đợc U
đm
= 35 kV
Nguyn Th Nhn

11
III. tính toán chỉ tiêu kỹ thuật của từng phơng án
- ở phần này ta sẽ thực hiện tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật ở trờng
hợp phụ tải cực đại và trờng hợp sau sự cố. Riêng đối với trờng hợp sau sự
cố chỉ xét sự cố đứt một mạch của đờng dây mạch kép (Không xét sự cố
xếp chồng).
- Lấy khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là D
tb
= 3m
- Do điện áp của mạng là 35kV nên tiết diện tối thiểu của dây dẫn là
F
min
= 35mm
2
, dây nhôm lõi thép AC.
- Chọn dây theo J
kt
và kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng
quang:
I
lvmax
, I
cb
\ I
cp
]U
bt
, ]U
sc
\ ]U

cp

Sau đây ta sẽ tính cụ thể từng phơng án
Bảng 2.2 : Công suất các phụ tải khi cực đại
Phụ
tải
CS
1 2 3 4 5 6
P
max
3,20 2,60 3,20 3,00 1,80 2,50
Q
max
1,26 1,95 1,26 2,25 1,35 0,92
Theo đề bài, T
max
= 2600h tra bảng ta đợc J
kt
= 1,3A/mm
2
Nguyn Th Nhn
12
1) Ph¬ng ¸n I
N
1
4
3 6
2
5
a) Chän tiÕt diÖn c¸c ®o¹n d©y dÉn

* §o¹n N-1
+ C«ng suÊt ch¹y qua ®o¹n N-1:
S

N-1
=
S

1
+

S

5
= 3,2 + j.1,26 + 1,8+j.1,35 = 5 + j 2,61 MVA
+ Dßng ®iÖn ch¹y qua ®o¹n N-1:
 
 


 
    [[
   
N
N
dm
S
I A
U
−

−
+
= = =
+ TiÕt diÖn cña ®o¹n N-1:



[[


N
N
kt
I
F mm
J
−
−
= = =
⇒
Chän F
N-1tc
= 50 mm
2
cã I
cp
= 210 A
+ Khi ngõng mét m¹ch : I
sc
= 2. I

N-1
= 2 . 46,54 = 93,08 A < I
cp
= 210A
Nguyễn Thị Nhàn
13
Vậy tiết diện đoạn N-1 chọn là hợp lý.
Tính toán tơng tự cho các đờng dây còn lại, kết quả thể hiện trong bảng:
Nguyn Th Nhn
14
VRLJ5/^_`&+>25K
a/^
_`&
bc
5K
H
>d
C*M
R-
_K
-
e

C

M
bc
5K
WL
+4

_`&d

C*M
b`&_f
bc
5K
>
g
hd

C*M
+

CijM


CijM
N 1 46,54 35,80 93,08 2AC-50 210 0,63 0,443
N 2 26,81 20,62 53,61 2AC-35 175 0,91 0,445
N 3 28,38 21,83 56,76 2AC-35 175 0,91 0,445
N 4 30,93 23,79 61,86 2AC-35 175 0,91 0,445
1 5 37,12 28,55 37,12 AC-35 175 0,91 0,445
N 6 21,98 16,91 43,96 2AC-35 175 0,91 0,445
b) TÝnh tæn thÊt ®iÖn ¸p
 X¸c ®Þnh
∆
U
maxbt
%
* §o¹n N-1-5

- Tæng trë cña ®o¹n ®êng d©y N-1 :
Z
N-1
=


l
1
(r
0
+ j x
0
) =


. 30,41. (0,63 + j 0,443) = 9,58 + j 6,74 Ω
- Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®o¹n N-1
∆U
N-1bt
% = (5 . 9,58 + 2,61. 6,74) .



= 5,35 %
- Tæng trë cña ®o¹n ®êng d©y 1-5:
Z
1-5
= l

(r

0
+ j x
0
) = 30,41. (0,91 + j 0,445) = 27,68 + j 13,53 Ω
- Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®o¹n 1-5
Nguyễn Thị Nhàn
15
U
1-5bt
% = (1,8 . 27,68 + 1,35. 13,53) .



= 5,56 %
- Vậy kU
N-1-5 bt
% = U
N-1bt
%+ U
1-5bt
% =5,35 + 5,56 = 10,91 %
Xác định

U
maxsc
%
* Đoạn N-1-5
- Khi ngừng một mạch trên đoạn N-1, tổn thất điện áp trên đoạn này
bằng:
kU

N-1sc
% = 2 x 5,35 % = 10,7 %
- Vậy kU
N-1-5sc
% = kU
N-1sc
% + U
1-5bt
% =10,7 + 5,56 = 16,26%
- Tính toán tơng tự cho các đờng dây còn lại, kết quả thể hiện trong
bảng:
Bảng 2.4 : Kết quả chọn tiết diện dây phơng án I
Đoạn ĐD N-1 N-2 N-3 N-4 1-5 N-6
U
bt
%
5,35 4,80 4,13 4,44 5,56 5,64
U
sc
%
10,70 9,61 8,27 8,88 5,56 11,29
Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong phơng án I:
U
bt
% = kU
N-1-5 bt
% = 10,91 %
kU
sc
% = kU

N-1-5sc
% = 16,26%
Nguyn Th Nhn
16
Nguyễn Thị Nhàn
17
2) Ph¬ng ¸n II
N
1
4
3 6
2
5
a) Chän tiÕt diÖn c¸c ®o¹n d©y dÉn
TÝnh to¸n t¬ng tù ph¬ng ¸n 1, kÕt qu¶ thÓ hiÖn trong b¶ng:
VRLJ5/^_`&+>25K
a/^
_`&
bc
5K
H
>d
C*M
R-
_K
-
e

C


M
bc
5K
WL
+4
_`&d

C*M
b`&_f
bc
5K
>
g
hd

C*M
+

CijM


CijM
N 1 46,54 35,80 93,08 2AC-50 210 0,63 0,443
N 2 26,81 20,62 53,61 2AC-35 175 0,91 0,445
N 3 50,35 38,73 100,71 2AC-50 210 0,63 0,443
Nguyễn Thị Nhàn
18
N 4 30,93 23,79 61,86 2AC-35 175 0,91 0,445
1 5 37,12 28,55 37,12 AC-35 175 0,91 0,445
3 6 21,98 16,91 43,96 2AC-35 175 0,91 0,445

b) Tính tổn thất điện áp
Xác định

U
maxbt
%
- Tính toán tơng tự PA1:
Bảng 2.6 : Kết quả chọn tiết diện dây phơng án II
Đoạn ĐD N-1 1-2 N -3 N -4 1-5 3 -6
U
bt
%
5,35 4,80 5,43 4,44 5,56 3,29
U
sc
%
10,70 9,61 10,85 8,88 5,56 6,58
Tổn thất điện áp trên đoạn N-1-5
U
bt
% = kU
N-1-5 bt
% = 10,91 %
kU
sc
% = kU
N-1-5sc
% = 16,26%
Tổn thất điện áp trên đoạn N-3-6
U

N-3-6bt
% = 5,43% + 3,29% = 8,72%
kU
N-3-6sc
% = 2. 5,43% + 3,29% = 14,14%
Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong phơng án II:
U
bt
% = 10,91 %
kU
sc
% =16,26%
Nguyn Th Nhn
19
3) Ph¬ng ¸n III
N
1
4
3 6
2
5
a) Chän tiÕt diÖn c¸c ®o¹n d©y dÉn
TÝnh to¸n t¬ng tù, kÕt qu¶ thÓ hiÖn trong b¶ng:
Nguyễn Thị Nhàn
20
VRLJ5/^_`&+>25K
a/^
_`&
bc
5K

H
>d
C*M
R-
_K
-
e

C

M
bc
5K
WL
+4
_`&d

C*M
b`&_f
bc
5K
>
g
hd

C*M
+

CijM

CijM
N 1 68,39 52,61 136,79 2AC-70 265 0,45 0,420
N 2 26,81 20,62 53,61 2AC-35 175 0,91 0,445
N 3 28,38 21,83 56,76 2AC-35 175 0,91 0,445
N 4 30,93 23,79 61,86 2AC-35 175 0,91 0,445
1 5 37,12 28,55 37,12 AC-35 175 0,91 0,445
1 6 21,98 16,91 43,96 2AC-35 175 0,91 0,445
Điện áp
Xác định

U
maxbt
%
Bảng 2.8: Kết quả chọn tiết diện dây phơng án III
Đoạn
ĐD
N-1 1-2 N-3 3-4 1-5 1-6
U
bt
%
6,03 4,80 4,13 4,44 5,56 3,68
U
sc
%
12,07 9,61 8,27 8,88 5,56 7,35
Tổn thất điện áp trên đoạn N-1-5
U
N-1-5bt
% = 6,03% + 5,56% = 11,59%

kU
N-1-5sc
% = 2. 6,03% + 5,56%= 17,63%
Tổn thất điện áp trên đoạn N-1-6
Nguyn Th Nhn
21
∆U
N-1-6bt
% = 6,03% + 3,68% = 9,71%
kU
N-1-6sc
% = 2. 6,03% + 3,68% = 15,74%
VËy tæn thÊt ®iÖn ¸p lín nhÊt trong ph¬ng ¸n III:
∆U
bt
% = 11,59%
kU
sc
% =17,63%
Nguyễn Thị Nhàn
22
4) Ph¬ng ¸n IV
N
1
4
3 6
2
5
a) Chän tiÕt diÖn c¸c ®o¹n d©y dÉn
TÝnh to¸n t¬ng tù, kÕt qu¶ thÓ hiÖn trong b¶ng:

Nguyễn Thị Nhàn
23
VBRLJ5/^_`&+>25K
a/^
_`&
bc
5K
H
>d
C*M
R-
_K
-
e

C

M
bc
5K
WL
+4
_`&d

C*M
b`&_f
bc
5K
>
g

hd

C*M
+

CijM


CijM
N 1 68,39 52,61 136,79 2AC-70 265 0,45 0,420
3 2 26,81 20,62 53,61 2AC-35 175 0,91 0,445
N 3 54,69 42,07 109,39 2AC-50 210 0,63 0,443
N 4 30,93 23,79 61,86 2AC-35 175 0,91 0,445
1 5 37,12 28,55 37,12 AC-35 175 0,91 0,445
1 6 21,98 16,91 43,96 2AC-35 175 0,91 0,445
B¶ng 2.10 : KÕt qu¶ chän tiÕt diÖn d©y ph¬ng ¸n IV
§o¹n §D N-1 3-2 N-3 N-4 1-5 1-6
∆U
bt
%
6,03 3,55 6,04 4,44 5,56 3,68
∆U
sc
%
12,07 7,11 12,09 8,88 5,56 7,35
Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®o¹n N-1-5
∆U
N-1-5bt
% = 6,03% + 5,56% = 11,59%
kU

N-1-5sc
% = 2. 6,03% + 5,56%= 17,63%
Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®o¹n N-1-6
∆U
N-1-5bt
% = 6,03% + 3,68% = 9,71%
kU
N-1-5sc
% = 2. 6,03% + 3,68% = 15,74%
Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®o¹n N-3-2
∆U
N-3-2bt
% = 6,04+ 3,55= 9,6 %
kU
N-3-2sc
% = 2. 6,04+ 3,55= 15,64 %
Nguyễn Thị Nhàn
24
VËy tæn thÊt ®iÖn ¸p lín nhÊt trong ph¬ng ¸n IV:
∆U
bt
% = 11,59%
kU
sc
% = 17,63%
Nguyễn Thị Nhàn
25
5) Phơng án V
N
1

4
3 6
2
5
a). Chọn tiết diện các đoạn dây dẫn
+ Đối với đoạn N-2-3-N:
Để xác định dòng công suất giả thiết rằng, mạch N-2-3-N là mạng đồng
nhất có cùng tiết diện:
Công suất truyền trên đoạn N- 2:
S
N-2
=


C M
N N
N N
S l l S l
l l l
+ +
+ +
=
C BMCB BM C MB
[ B B
j j+ + + +
+ +
= 2,59 + j. 1,58 MVA
Công suất truyền trên đoạn 3-2:
Nguyn Th Nhn