Đồ án lưới điện Phân Tích Nguồn Phụ Tải Cân Bằng Công Suất
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (485.45 KB, 47 trang )
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
LỜI NÓI ĐẦU
Lưới điện là một bộ phận hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn
điện tớ các thiết bị dung điện. Thiết kế và xây dựng lưới điện là công việc hết sức
quan trọng của ngành điện, có ảnh hưởng lớn tới cách chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật của
hệ thống điện. Giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế- kỹ thuật, xây dựng và vận hành
sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống điện.
Đồ án môn học “ Thiết kế lưới điện khu vực” sẽ tính toán thiết kế mạng điện
cho một khu vực gồm 7 hộ tiêu thụ điện gồm loại I và loại III, đưa ra phương án
thiết kế thực thi nhất, đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện với chi phí
nhỏ nhất khi thực hiện các hạn chế kỹ thuật về độ tin cậy cung cấp điện và chất
lượng điện năng.
Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót,
em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy , cô giảng viên để em có
thể tự hoàn thiện kiến thức của mình. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Th.S
Nguyễn Đức thuận đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này.
Tháng 6 năm 2016
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Hồng Quế
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-1-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
MỤC LỤC
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-2-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI, CÂN BẰNG
CÔNG SUẤT
1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI.
-Phân tích nguồn cung cấp điện là rất cần thiết và phải quan tâm đúng mức khi
bắt tay vào làm thiết kế. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như
phương thức vận hành của các mạng nhà máy điện, hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí,
nhiệm vụ cũng như tính chất của từng nhà máy điện.
-Số liệu về phụ tải là loại tài liệu quan trọng. Thiết kế hệ thống có chính xác hay
không hoàn toàn toàn do mức độ chính xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải
quyết định.
1.1.1 Phân tích nguồn.
-Hệ thống công suất vô cùng lớn.
-Hệ số công suất: 0,85.
1.1.2 Phân tích phụ tải.
Bảng1.1_Các số liệu đã cho.
Các hộ tiêu thụ
Các số liệu
Phụ tải cực đại (MW)
1
2
3
4
5
6
7
21
20
18
23
27
31
20
t
kt
kt
Thời gian sử dụng công suất lớn
nhất
4700
Phụ tải cực tiểu(MW)
60%Pmax
Hệ số công suất cos φ
0,85
Mức đảm bảo cung cấp điện
Yêu cầu điều chỉnh điện áp
I
Kt
t
Điện áp danh định thứ cấp
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
t
kt
22 kV
-3-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
-Gồm 7 phụ tải loại I- là những phụ tải phải đảm bảo cung cấp điện liên tục ,
vì khi mất điện gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
-Tổng công suất tác dụng cực đại: 160 MW.
-Thời gian sử dụng công suất lớn nhất: Tmax= 4700h.
-Điện áp danh định thứ cấp: 22 kV.
-Phụ tải ( 1, 4, 6, 7) là những phụ tải có yêu cầu khác thường , phụ tải ( 2, 3, 5)
là những phụ tải có yêu cầu thường.
Bảng 1.2_Số liệu tổng hợp về phụ tải.
STT
cosϕ
tanϕ
Phụ tải max
Qmax
Pmax
(MW)
(MVAr)
Phụ tải min
Smax
(MVA)
1
0.85
0.62
21
13.01
21+13.01j
2
0.85
0.62
20
12.39
20+12.39j
3
0.85
0.62
18
11.16
18+11.16j
4
0.85
0.62
23
14.25
23+14.25j
5
0.85
0.62
27
16.73
27+16.73j
6
0.85
0.62
31
19.21
31+19.21j
7
0.85
0.62
20
12.39
20+12.39j
Pmin
(MW)
12.6
0
12.0
0
10.8
0
13.8
0
16.2
0
18.6
0
12.0
0
Qmin
(MVAr)
Smin
(MVA)
7.81
12.6+7.81j
7.44
12+7.44j
6.69
10.8+6.69j
8.55
13.8+8.55j
10.04
16.2+10.04j
11.53
18.6+11.53j
7.44
12+7.44j
cos= 0.85 suy ra tg=0.62=tgng
Pmin=60%Pmax
Qmin=tgPmin
Ṡ=P+jQ
1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng.
-Cân bằng công suất tác dụng để ổn định tần số của hệ thống và được biểu
diễn bằng biểu thức tổng quát :
Png= Py/c= m∑Pmaxi+ ∑∆Pmax+ Pdt
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-4-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
Png: Tổng công suất tác dụng phát ra của nguồn điện
Py/c: Tổng công suất tác dụng yêu cầu
m: hệ số đồng thời( tính toán sơ bộ lấy bằng 1).
∑Pmaxi: Tổng công suất tác dụng lớn nhất của 7 phụ tải.
∑∆Pmax: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên lưới điện
(bằng 5%∑Pmaxi).
Pdt: Công suất tác dụng dự trữ của hệ thống
(vì hệ thống công suất vô cùng lớn nên lấy bằng 0).
Vậy Png= 1,05∑Pmaxi= 1,05.160
Png=168( MW)
1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng.
- Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp định mức trong hệ thống và
được tính bằng biểu thức:
Qy/c= m∑Qmaxi+ ∑∆Qba + ∑∆QL- ∑QC+ Qdt
Qy/c: Tổng công suất phản kháng yêu cầu.
m: hệ số đồng thời( tính toán sơ bộ lấy bằng 1)
∑Qmaxi: Tổng công suất phản kháng lớn nhất của 7 phụ tải.
∑∆Qba: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong biến áp
(bằng 15%∑Qmaxi).
∑∆QL:Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây.
∑QC: Tổng công suất phản kháng do đường dây sinh ra( bằng ∑∆QL)
Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ( sơ bộ bằng 0).
Vậy Qy/c= ∑Qmaxi+ 15%∑Qmaxi= 1,15tgф.∑Pmaxi = 1,15.0,62.160
Qy/c=114,08( MVAr)
-Công suất phản kháng do nguồn điện phát ra :
Qng= Png.tgфng= 168.0,62= 104,16 (MVAr).
Thấy Qy/c > Qng
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-5-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
Kết luận : Hệ thống phải bù sơ bộ để cân bằng công suất phản kháng.
CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Nguyên tắc chủ yếu của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với
chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cao. Mục đích tính toán thiết kế là
nhằm tìm ra một phương án phù hợp nhất với những nguyên tắc đã nêu ở trên.
Với nhiệm vụ đồ án có 7 phụ tải loại I là được cung cấp điện bằng đường dây kép
hoặc có 2 nguồn cung cấp điện ( vòng kín).
2.1 PHƯƠNG ÁN HÌNH TIA.
Là phương án cấp từ nguồn điện trực tiếp đến phụ tải.
Ta phải dùng 7 lộ kép.
Sơ đồ hình tia:
7
6
NÐ
5
1
3
4
2
( 1 ô= 10x10 km).
2.2 PHƯƠNG ÁN LIÊN THÔNG.
Khi liên thông để đảm bảo an toàn và dễ thi công thì có 3 quy tắc cơ bản :
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-6-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
+ Không nên liên thông quá nhiều phụ tải( chỉ 2 phụ tải)
+ Không nên liên thông từ loại III sang loại I.
+ Đường dây không được đi chéo nhau.
Sơ đồ liên thông:
7
6
NÐ
5
1
3
4
2
( 1ô= 10x10 km).
2.3 PHƯƠNG ÁN LƯỚI KÍN.
Sơ đồ lưới kín:
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-7-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
7
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
6
NÐ
5
1
3
4
2
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN.
3.1 XÉT PHƯƠNG ÁN HÌNH TIA.
3.1.1 Phân bố công suất.
Bỏ qua tổn thất công suất trên đường dây ta có:
ṠNi= Ṡmaxi suy ra:
ṠN1= 21+ j13,01 (MVA).
ṠN2= 20+ j12,39 (MVA).
ṠN3= 18+ j11,16 (MVA).
ṠN4= 23+ j14,25 (MVA).
ṠN5= 27+ j16,73 (MVA).
ṠN6= 31+j19,21 (MVA).
ṠN7= 20+ j12,39 (MVA).
3.1.2 Chọn Uđm.
Để phù hợp và tiết kiệm chi phí ta dùng điện áp tối ưu nhờ tính bằng công thức
Still: Utti =
4, 34 Li + 16 Pi
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-8-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
Với Li ( km) : Khoảng cách truyền tải từ nguồn đến phụ tải thứ i.
Pi: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây đến phụ tải i( =Pmaxi).
Nếu 70 ≤ Utti ≤ 170 thì chọn Uđm= 110kV.
Bảng 3.1_ kết quả tính toán:
Đoạn
dây
Pmaxi
(MW)
Li
(km)
Utti
(kV)
N-1
21
30
83,03
N-2
20
63,25
84,85
N-3
18
50
79,79
N-4
23
76,16
91,47
N-5
27
50
95,28
N-6
31
67,08
102,99
Uđm
(kV)
110
N-7
20
42,43
82,62
Vậy điện áp định mức của lưới là 110kV.
3.1.3 Chọn dây dẫn.
a, Cơ sở tính toán và kiểm tra.
Lưới điện 110 kV chọn tiết diện theo mật độ dòng điện kinh tế.
Bước 1: Chọn Ftc.
Ta có tiết diện tính toán:
Ftt =
I lvmax
jkt
Trong đó:
Ilvmax: Là dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại(A).
jkt : mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2).
Sử dụng dây nhôm lõi thép (dây AC) và có Tmax= 4700h suy ra jkt= 1,1( A/mm2).
I lvmax =
Smaxi
n 3.U đm
với:
Smax: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại( MVA).
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-9-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
n: số mạch của đường dây.
Uđm: điện áp định mức của mạng điện (kV).
Khi đã có được Ftt , chọn Ftc gần nhất với Ftt .
Bước 2 : Kiểm tra. ( 4 điều kiện).
-Vầng quang điện : Đối với đường dây trên không 110kV, để giảm tối thiểu
lượng tổn thất vầng quang thì các dây nhôm lõi thép phải có tiết diện 70 mm 2.
-Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện
vầng quang nên không phải kiểm tra điều kiện này.
- Điều kiện phát nóng cho phép :
Từ loại dây AC suy ra dòng điện cho phép Icp , dòng này phải thoải mãn :
Icp ≥
Icp Isc
Trong đó :
Ilvmax: Dòng điện làm việc cực đại.
k1: hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường.
(coi như nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ tiêu chuẩn k1= 1).
k2: hệ số hiệu chỉnh.
(Đường dây cáp trên không coi k2= 1)
Isc: Dòng điện trong chế độ sự cố ( khi lộ kép chỉ còn 1 mạch hoạt động).
-Điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
Ta xét ở 2 chế độ : chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố.
Tổn thất điện áp chế độ làm việc bình thường : Ubt 15%Uđm.
Bỏ qua phần ảo của điện áp : Ubt= (P.R+Q.X)/U2đm (kV).
Trong đó :
P (MW) :Công suất tác dụng chạy trên đoạn đường dây.
Q(MVAr): Công suất phản kháng chạy trên đường dây.
R, X (Ὼ) : Điện trở , điện kháng của đoạn đường dây.
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-10-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
Uđm: Điện áp định mức chạy trên đoạn đường dây.
Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố: Usc= 2Ubt 25%Uđm.
b, Tính toán.
-Bước 1:
Xét đoạn N-1:
+Dòng điện làm việc cực đại trên đoạn N-1:
Ilvmax=
S max1
n × 3.U dm
=
212 + 13, 012
2 × 3.110
= 0,06(kA).
+ Tiết diện tính toán:
Ftt =
I max
J kt
=
0, 06.1000
1,1
= 54,55 (mm2) => Chọn Ftc= 70mm2.
Là dây AC-70.
Tương tự ta có:
Bảng 3.2 Tiết diện dây dẫn.
ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
Công suất
biểu kiến
(MW)
24.7
23.53
21.18
27.06
31.76
36.47
23.53
Số lộ
dây
2
2
2
2
2
2
2
Ilv max (kA)
0.06
0.06
0.06
0.07
0.08
0.1
0.06
Tiết diện dây
kinh tế (mm2)
54.55
54.55
54.55
63.64
72.73
90.91
54.55
Dây phù
hợp
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-95
AC-70
Bước 2: Kiểm tra:
-Có thông số đường dây:
Loại dây R0
(Ω/km)
X0
(Ω/km
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-11-
Bo (S/km) Icp (A)
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
)
AC-70
AC-95
0.45
0.33
0.44
0.429
2,58.10-6
2,65.10-6
265
330
-Điều kiện phát nóng:
Bảng dòng điện sự cố phương án hình tia:
IMAX
(A)
STT
ISC (A) ICP (A)
1
60 120
265
2
60 120
265
3
60 120
265
4
70 140
265
5
80 160
265
6
100 200
330
7
60 120
265
Từ bảng trên suy ra: Isc < Icp => thỏa mãn điều kiện phát nóng.
-Điều kiện tổn thất cho phép:
Điện trở trên đoạn truyền tải N-1 :R=
Điện kháng trên đoạn truyền tải :X=
1
2
1
2
.ro.L1=
1
2
.0,45.30=6,75(om).
1
2
.Co.L1= .0,44.30=6,6(om).
Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
( Pmax1.R
Ubt=
Ubt%=
+ Qmax1. X )
U đm
VU bt .100
U đm
=
=
2, 07.100
110
21.6, 75 + 13, 01.6, 6
110
=2,07(kV)
= 1,88% <15% (thỏa mãn).
Usc= 2Ubt% =3,76% <20% (thỏa mãn).
Tương tự với các đường dây còn lại ta có:
Bảng 3.2_Tổn thất điện áp phương án hình tia.
ĐD
l0i (km) Pi
Qi
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
Ri=R0.l0
-12-
Xi=X0.l0
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
(MW) (MVAr) (Ω)
(Ω)
N-1
30
21
13.01
6.75
6.6
N-2
63.25
20
12.39
14.01
13.7
N-3
50
18
11.16
11.25
11
N-4
76.16
23
14.25
17.14
16.76
N-5
50
27
16.73
11.25
11
N-6
67.08
31
19.21
11.07
14.39
N-7
42.43
20
12.39
9.55
9.33
ΔUbtmax% =5,12 % < ΔUcpbt%.
ΔUscmax% = 10,24% < ΔUcpsc%.
Vậy phương án hình tia thoải mãn yêu cầu kỹ thuật.
1.88
3.72
2.69
5.23
4.03
5.12
2.53
3.76
7.44
5.38
10.46
8.06
10.24
5.06
3.2 PHƯƠNG ÁN LIÊN THÔNG.
3.2.1 Tính toán sơ bộ công suất.
ṠN1= 21+ j13,01 (MVA).
ṠN2= Ṡ2 + Ṡ4= 20+ j12,39+ 23+ j14,25= 43+ j26,64 (MVA).
Ṡ24= 23+ j14,25 (MVA).
ṠN3= 18+ j11,16 (MVA).
ṠN4= 23+ j14,25 (MVA).
ṠN5= 27+ j16,73 (MVA).
ṠN6= 31+j19,21 (MVA).
ṠN7= 20+ j12,39 (MVA).
3.2.2 .Chọn điện áp định mức.
Tương tự như phương án hình tia ta có:
Bảng 3.3 Kết quả tính toán điện áp phương án liên thông.
ĐD
N-1
N-2
2- 4
N-3
N-5
N-6
N-7
Pi
Li
Utti
Uđm-i
(MW) (km)
(kV)
(kV)
21
30 83.03
110
43 63.25 118.88
110
23 58.31 89.61
110
18
50 79.79
110
27
50 95.28
110
31 67.08 102.99
110
20 42.43 82.62
110
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-13-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
Vậy điện áp định mức của phương án liên thông là 110 kV.
3.2.3 Chọn dây dẫn.
Tương tự như phương án hình tia nên ta có:
-Bước 1:
Bảng 3.4-Chọn dây dẫn cho phương án 2.
ĐD
N-1
N-2
2- 4
N-3
N-5
N-6
N-7
Công suất
biểu kiến
(MW)
24.7
50.58
27.06
21.18
31.76
36.47
23.53
Số lộ
dây
2
2
2
2
2
2
2
Tiết diện
Ilv max (kA) dây kinh tế
(mm2)
0.06
54.55
0.13
118.18
0.07
63.64
0.06
54.55
0.08
72.73
0.1
90.91
0.06
54.55
Dây phù
hợp
AC-70
AC-120
AC-70
AC-70
AC-70
AC-95
AC-70
-Bước 2 : Kiểm tra.
+ Có thông số đường dây:
R0
X0
Loại
(Ω/km (Ω/km
dây
)
)
Icp(A)
AC-70
0.45
0.44
265
AC-95
0.33 0.429
330
AC-120
0.27 0.423
380
Điều kiện phát nóng:
STT
Ilvmax
(A)
Isc (A) Icp(A)
1
60
120
265
2
130
260
380
3
70
140
265
4
60
120
265
5
80
160
265
6
100
200
330
7
60
120
265
Từ bảng trên ta có: ISC < ICP nên thỏa mãn điều điện phát nóng.
Điều kiện tổn thất điện áp.
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-14-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
Bảng 3.5 Tổn thất điện áp trong phương án 2.
l0i
Ri=R0.l0 Xi=X0.l0
ĐD
(km)
Pi
Qi
(Ω)
(Ω)
N-1
30
21
13.01
6.75
6.6
1.88
3.76
N-2
63.25
43
26.64
8.4
13.57
6.02
12.04
2- 4
58.31
23
14.25
13.12
12.83
4
8
N-3
50
18
11.16
11.25
11
2.69
5.38
N-5
50
27
16.73
11.25
11
4.03
8.06
N-6
67.08
31
19.21
11.07
14.39
5.12
10.24
N-7
42.43
20
12.39
9.55
9.33
2.53
5.06
Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp trong chế độ bình thường và sự cố của đường
dây N-2-4:
ΔUbt N-2% + ΔUbt 2-4% = 6.02 + 4 = 10,2 %
ΔUsc N-2 % + ΔUsc 2-4% = 12,04 + 8 = 20,04 %
ΔUbtmax% =10,02 % < ΔUcpbt%
ΔUscmax% = 20,04% < ΔUcpsc%
Vậy phương án lien thông thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật.
3.3 PHƯƠNG ÁN LƯỚI KÍN.
3.3.1 Phân bố công suất.
Ở phương án này phụ tải 2 và 4 nối với nhau thành mạch kín N-2-4-N.
Giả sử mạch điện là cùng 1 loại dây.
Công suất trên đoạn N-2
SmaxN-2 =
= = 22,46+j.13,92 (MVA)
Công suất trên đoạn đường dây 2-4
Smax2-4 = SmaxN-2 - Smax2 =(22,46+j.13,92 ) – (20+j12,39) = 2,46 + j1,53 (MVA)
Công suất trên đoạn đường dây N-4
SmaxN-4 = Smax4 - Smax2-4 = 23+j14,25 – (2,46 + j1,53) = 20,54+ j12,72(MVA).
Bảng 3.6. Phân bố công suất phương án lưới kín.
Đường dây
N-1
N-2
N-3
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
Công suất S ̇i
(MVA)
21+13.01j
22.46+13.92j
18+11.16j
-15-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
N-4
N-5
N-6
N-7
2-4
20.54+12.72j
27+16.73j
31+19.21j
20+12.39j
2.46+1.53j
3.3.2 Chọn điện áp định mức.
Tương tự như phương án hình tia ta có:
Bảng 3.7. Điện áp định mức từng lộ phương án 3
ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
2-4
Pi
Li
Utti
Uđm-i
(MW) (km)
(kV)
(kV)
21
30 83.03
110
22.46 63.25 89.22
110
18
50 79.79
110
20.54 76.16 87.32
110
27
50 95.28
110
31 67.08 102.99
110
20 42.43 82.62
110
2.46 58.31 42.89
110
Vậy điện áp định mức của lưới phương án 3 là 110kV.
3.3.3 Chọn dây dẫn.
Bước 1: Tương tự như phương án hình tia ta có:
Bảng 3.8 .Chọn dây dẫn cho phương án 3.
ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
2-4
Số lộ
dây
2
1
2
1
2
2
2
1
Công suất biểu
kiến (MW)
24.7
26.42
21.18
24.16
31.76
36.47
23.53
2.9
Ilv max (kA)
0.06
0.14
0.06
0.13
0.08
0.1
0.06
0.02
Tiết diện
dây kinh tế
(mm2)
54.55
127.27
54.55
118.18
72.73
90.91
54.55
18.18
Dây phù
hợp
AC-70
AC-120
AC-70
AC-120
AC-70
AC-95
AC-70
AC-70
Bước 2: Kiểm tra.
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-16-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
-Ta có thông số đường dây:
R0
X0
Loại
(Ω/km (Ω/km
dây
)
)
Icp(A)
AC-70
0.45
0.44
265
AC-95
0.33 0.429
330
AC-120
0.27 0.423
380
-Điều kiện phát nóng:
Xét lưới kín N-2-4:
Trường hợp 1: Sự cố từ N-4.
Công suất trên đoạn 2-4: Ṡ2-4 =Ṡ4 =23+ j14,25(MVA).
Dòng điện sự cố trên đoạn 2-4:
Isc 2-4 =
= .103=142,01(A) <256A =>thỏa mãn.
Công suất trên đoạn N-2:
ṠN2= Ṡ2 + Ṡ4= 20+ j12,39+ 23+ j14,25= 43+ j26,64 (MVA).
Dòng điện sự cố trên đoạn N-2:
Isc N-2 =
= .103=265,49(A)< 380A=>thỏa mãn.
Trường hợp 2: Sự cố từ N-2.
Công suất trên đoạn 2-4: Ṡ2-4 =Ṡ2 =20+ j12,39 (MVA).
Dòng điện sự cố trên đoạn 2-4:
Isc 2-4 =
= .103=123,48(A)< 265A=>thỏa mãn.
Công suất trên đoạn N-4:
ṠN4= Ṡ2 + Ṡ4= 20+ j12,39+ 23+ j14,25= 43+ j26,64 (MVA).
Dòng điện sự cố trên đoạn N-4:
Isc N-2 =
= .103=265,49(A)< 380A=>thỏa mãn.
Kiểm tra các đoạn còn lại như phương án hình tia, ta có bảng:
STT
1
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
IMAX
(A)
60
ISC (A)
120
-17-
ICP (A)
265
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
3
60
5
80
6
100
7
60
Kết luận:Chọn dây dẫn như bảng 3.8
120
160
200
120
265
265
330
265
-Tính tổn thất điện áp:
Bảng thông số đường dây:
l0i
Ri=R0.l0
ĐD
(km)
Pi
Qi
(Ω)
Xi=X0.l0 (Ω)
N-1
30
21
13.01
6.75
6.6
N-2
63.25 22.46
13.92
26.75
26.75
N-3
50
18
11.16
11.25
11
N-4
76.16 20.54
12.72
20.56
32.22
N-5
50
27
16.73
11.25
11
N-6
67.08
31
19.21
11.07
14.39
N-7
42.43
20
12.39
9.55
9.33
2-4
58.31
2.46
1.53
26.24
25.66
Xét lưới kín N-2-4-N:
Ta có công thức tính tổn thất điện áp:
∆U % =
Pi .Ri + Qi . X i
.100
2
U dm
Tổn thất điện áp trên đường dây lúc bình thường
+Xét đường dây N-2
∆UN-2%=
= .100 = 8,04 %
+Xét đường dây N-4
∆UN4% =
= .100 = 6,88 %
+ Xét đường dây 2-4
∆U24 =
= .100 = 0,86 %
Tổn thất điện áp của đường dây khi bị sự cố:
+Tổn thất điện áp trên đường dây khi xảy ra sự cố đứt dây N-4 là:
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-18-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
∆=∆+∆
Trong đó:
∆=
= .100 =15,39 %
∆=
= .100 = 8,01 %
⇒ ∆ = 15,39 % + 8,01 % = 23,4 %.
+Tổn thất điện áp khi sự cố đứt dây N-2:
∆=
= .100 =14,4 %
∆=
= .100 = 6,96 %
⇒ ∆ = 14,4 % + 6,96 % = 21,36%.
Các đoạn còn lại tương tự như phương án hình tia:
Bảng 3.9 Tổn thất điện áp trong phương án 3.
l0i
Ri=R0.l0
ĐD
(km)
Pi
Qi
(Ω)
Xi=X0.l0 (Ω)
N-1
30
21
13.01
6.75
6.6
1.88
3.76
N-2
63.25 22.46
13.92
26.75
26.75
8.04
21,36
N-3
50
18
11.16
11.25
11
2.69
5.38
N-4
76.16 20.54
12.72
20.56
32.22
6.88
23,4
N-5
50
27
16.73
11.25
11
4.03
8.06
N-6
67.08
31
19.21
11.07
14.39
5.12
10.24
N-7
42.43
20
12.39
9.55
9.33
2.53
5.06
2-4
58.31
2.46
1.53
26.24
25.66
0.86
Từ kết quả bảng trên ta thấy, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường
là ∆ = ∆UbtN-2-4 =8,04+ 6,88+ 0,86= 15,78% 15% ( với lưới kín có thể chấp nhận
được ).
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố
∆ = ∆Uqtsc N-2-4 = 23,4 % <25%
Kết luận : phương án 3 thỏa mãn yêu cầu về mặt kĩ thuật.
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-19-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
TỐI ƯU.
4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Khi tính toán, thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kĩ
thuật. Mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kĩ thuật thường mâu thuẫn nhau,
một lưới điện có chỉ tiêu kĩ thuật tốt, vốn đầu tư và chi phí vận hành cao.
Ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc
lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp.Vì vậy việc đánh giá
tính toán chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu
về kĩ thuật, hợp lý về kinh tế.
Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để
đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.
Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:
Z = (atc+avh).V+∆A.C
(1)
Trong đó:
Z: Là hàm tính toán chi phí tổn thất hàng năm (đồng).
atc: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư ,với lưới điện 110kV thì atc=0,125
avh : Hệ số khấu hao hao mòn vận hành sửa chữa thiết bị,với đường dây trên
không các cấp điện áp avh = 0,04
K: tổng vốn đầu tư xây dựng lưới điện.
V = x. ΣV0.li
• Với đường dây đơn thì:
• Với đường dây kép thì:
x=1
x=1, 6
V0: Suất đầu tư cho 1km đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi.
li.: Chiều dài đường dây nhánh thứ i, (km).
Bảng 4.1 Giá dây dẫn:
Loại dây
AC-70
AC-95
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
AC-120
-20-
AC-150
AC-185
AC-240
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
Giá
(10 đ/ km)
6
300
308
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
320
336
352
402
-Tính tổn thất:
∆A: tổn thất điện năng trên lưới điện, (kWh)
∆A=∑∆Pmaxi.τ.
∆Pmaxi: tổn thất công suất đường dây nhánh thứ i khi phụ tải cực đại,
S2
P2
+ Q2
max
i
max
i
max .R
∆P
=
.R =
max i
i
i
2
2
U
U
dm
dm
Trong đó:
Pmaxi, Qmaxi là công suất tác dụng và công suất phản kháng của đường dây khi
phụ tải cực đại.
Ri. : Là điện trở tác dụng của đường dây thứ i.
τ: Thời gian tổn thất lớn nhất (h) được tính bằng công thức:
τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h)
Với Tmax: Thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và Tmax = 4700 h.
τ = (0,124 + 4700.10-4)2.8760 ≈ 3091 (h)
C: Giá tiền tổn thất điện năng, C = 700đ/1kWh.
4.2 PHƯƠNG ÁN HÌNH TIA.
4.2.1 Vốn đầu tư.
Từ các công thức và số liệu ở trên ta có:
Bảng 4.2.Vốn đầu tư phương án hình tia.
ĐD
N-1
N-2
N-3
Loại
dây
AC70
AC70
AC70
li
(km)
V0i
(106đ/km
Số lộ dây
)
Vi (106đ)
30
2
300
14400
63.25
2
300
30360
50
2
300
24000
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-21-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
N-4
N-5
N-6
N-7
Tổng
AC70
AC70
AC95
AC70
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
76.16
2
300
36556.8
50
2
300
24000
67.08
2
308
33057.02
42.43
2
300
20366.4
182740.22
4.2.2 Tổn thất điện năng.
Bảng 4.3. Tổn thất điện năng phương án hình tia.
ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
Tổng
Pi(MW)
21
20
18
23
27
31
20
Qi
(MVAr)
13.01
12.39
11.16
14.25
16.73
19.21
12.39
Ri (Ω)
6.75
14.23
11.25
17.14
11.25
11.07
9.55
ΔPi
0.34
0.65
0.42
1.04
0.94
1.22
0.44
5.05
ΔAi
(MWh)
1050.94
2009.15
1298.22
3214.64
2905.54
3771.02
1360.04
2410.98
Hàm chi phí tính toán phương án hình tia:
ZI = (atc + avh). VI + ∆AI . C = ( 0.125 + 0,04). 182740,22.106 + 2410,98.103.700
ZI= 3,18.1010 (đ).
4.3 PHƯƠNG ÁN LIÊN THÔNG.
4.3.1 Vốn đầu tư.
ĐD
N-1
N-2
2-4
N-3
N-5
N-6
Loại dây
AC-70
AC-120
AC-70
AC-70
AC-70
AC-95
li
(km)
30
63.25
58.31
50
50
67.08
Số lộ
dây
2
2
2
2
2
2
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
V0i
(106đ/km)
300
320
300
300
300
308
Vi (106đ)
14400
32384
27988.8
24000
24000
33057.02
-22-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
N-7
Tổng
AC-70
42.43
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
2
300
20366.4
176196.22
4.3.2 Tổn thất điện năng.
Pi(MW Qi
)
(MVAr)
21
13.01
43
26.64
23
14.25
18
11.16
27
16.73
31
19.21
20
12.39
ΔPi
ΔAi
ĐD
Ri (Ω)
(MW)
(MWh)
N-1
6.75
0.34
1050.94
N-2
8.54
1.81
5594.71
2-4
13.12
0.79
2441.89
N-3
11.25
0.42
1298.22
N-5
11.25
0.94
2905.54
N-6
11.07
1.22
3771.02
N-7
9.55
0.44
1360.04
Tổng
18422.36
Hàm chi phí tính toán phương án liên thông:
ZII = (atc + avh). VII + ∆AII . C =( 0,125+ 0,04). 176196,22.106 + 18422,36.103.700
ZII=4,19.1010 (đ).
4.4 PHƯƠNG ÁN LƯỚI KÍN.
4.4.1 Vốn đầu tư.
ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
Loại
dây
AC-70
li
(km)
30
63.2
AC-120 5
AC-70 50
76.1
AC-120 6
AC-70 50
67.0
AC-95 8
42.4
AC-70 3
Số lộ
dây
2
V0i
(106đ/km
)
300
1
2
320
300
20240
24000
1
2
320
300
24371.2
24000
2
308
33057.024
2
300
20366.4
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-23-
Vi (106đ)
14400
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
2-4
Tổng
AC-70
58.3
1
1
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
300
17493
177927.624
4.4.2 Tổn thất điện năng.
Pi(MW
ĐD
)
Qi (MVAr) Ri (Ω)
ΔPi (MW) ΔAi (MWh)
N-1
21
13.01
6.75
0.34
1050.94
N-2
22.46
13.92
26.75
1.54
4760.14
N-3
18
11.16
11.25
0.42
1298.22
N-4
20.54
12.72
20.56
0.99
3060.09
N-5
27
16.73
11.25
0.94
2905.54
N-6
31
19.21
11.07
1.22
3771.02
N-7
20
12.39
9.55
0.44
1360.04
2-4
2.46
1.53
26.24
0.02
61.82
Tổng
18267.81
Hàm chi phí tính toán phương án lưới kín:
ZIII = (atc + avh). VIII + ∆AIII . C = (0,125+ 0,04). 177927,624.106 + 18267,81.103.700
ZIII= 4,21.1010 (đ).
Từ hàm chi phí tính toán trong 1 năm của 3 phương án , thấy hàm chi phí của
phương án hình tia là nhỏ nhất . Vì vậy phương án hình tia là phương án tối
ưu nhất.
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-24-
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
TRƯỜNG ĐH ĐIỆN LỰC
CHƯƠNG 5: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
CHÍNH.
5.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP.
5.1.1 Lựa chọn số lượng máy biến áp.
Đồ án thiết kế mạng điện khu vực có điện áp 110 kV cho các hộ tiêu thụ loại I
và hộ tiêu thụ điện loại III . Do đó để đảm bảo tính chất cung cấp điện được liên tục
và đảm bảo yêu cầu kinh tế- kỹ thuật thì tại mỗi nút phụ tải loại I ta đều đặt 2 máy
biến áp 3 pha làm việc song song. Còn các phụ tải loại III dùng 1 máy biến áp 3 pha
làm việc độc lập cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện .
5.1.2 Lựa chọn công suất các máy biến áp.
Công suất của các máy biến áp lựa chọn phải luôn cung cấp điện được liên tục
cho các hộ phụ tải trong tất cả các khả năng của phụ tải như: cực đại, cực tiểu và sự
cố.
Với 2 máy biến áp làm việc song song, nếu xảy ra sự cố 1 trong 2 máy phải
ngừng làm việc thì máy biến áp còn lại vẫn phải đảm bảo cung cấp điện đầy đủ và
liên tục cho các hộ phụ tải.
Khi 2 máy biến áp làm việc song song ta có công thức xác định công suất của từng
máy biến áp như sau:
Với: n – số máy biến áp trong trạm, n = 2.
kqtsc
– hệ số quá tải cho phép
S
Với phụ tải loại III
:
dmB
≥S
kqtsc
= 1,4.
max
.
Trong mạng điện thiết kế có 7 phụ tải loại I.
-Xét phụ tải 1:
Ta có : P1= 21 (MW) , cosϕ1= 0,85
S1max=
P1
21
=
COSφ1 0,85
GVHD: ThS. Nguyễn Đức Thuận
-25-
= 24,71 (MVA)
SV: N.T.Hồng Quế- D8H2
