Đồ án lưới điện phạm mạnh hà
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (547.71 KB, 71 trang )
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
LỜI NÓI ĐẦU
Lưới điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn
điện tới các thiết bị dùng điện. Thiết kế và xây dựng lưới điện là một việc hết sức quan
trong của nghành điện, có ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện.
Giải quyết đúng đắn về kinh tế - kỹ thuật, xây dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích
không nhỏ đối với lưới điện.
Đồ án môn học sẽ tính toán thiết kế mạng điện cho một khu vực 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 lương điện năng. Nội dung đồ án gồm các chương sau:
Chương 1 Phân tích nguồn và phụ tải
Chương 2 Đề xuất phương án nối dây
Chương 3 Lựa chọn điện áp truyền tải và tính toán chỉ tiêu kỹ thuật
Chương 4 Tính toán chỉ tiêu kinh tế và lựa chọn phương án tối ưu
Chương 5 Lựa chọn MBA và sơ đồ trạm
Chương 6 Tính chính xác cân bằng công suất
Chương 7 Tính toán và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp
Chương 8 Tính toán kinh tế-kỹ thuật của mạng điện
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo va giúp đỡ của các thầy, cô giáo để
em có thể tự hoàn thiện kiến thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là ThS. Nguyễn
Đức Thuận đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2016
Phạm Mạnh Hà
SVTH: Phạm Mạnh Hà
1
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Mục lục
SVTH: Phạm Mạnh Hà
2
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Chương 1
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG XUẤT
Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải là bước đầu quan trọng trong thiết kế
mạng điện, đây là bước quyết định thành công hay thất bại của công việc. Từ đó đưa ra
những phương án tối ưu hợp lý , đáp ứng được nu cầu của phụ tải.
Trước khi thiết kế phải nắm được các đặc điểm của nguồn trong phạm vi thiết kế
như: số nguồn điện,đặc điểm của nguồn phát...Và của tải như: số phụ tải, công suất yêu
cầu, sơ đồ bố trí, mức độ đảm bảo cung cấp điện...
1.1 Phân tích đặc điểm Nguồn
Trong hệ thống có một nguồn điện được coi là có công suất vô cùng lớn,với hệ số
công suất cos ϕht trên thanh góp cao áp của nhà máy điện là cosϕht = 0,85.
1.2 Phụ tải điện
Tổng công suất của phụ tải ở chế độ cực đại là 195 MW. Tổng công suất của phụ
tải ở chế độ cực tiểu là 97,5 MW.
Các phụ tải được phân làm ba loại nhằm cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện
phù hợp, để đảm bảo cho các thiết bị làm việc tin cậy và hiệu quả.
Các phụ tải 1, 2, 4, 6, 7 là các phụ tải loại I, phụ tải 1, 2, 4, 6 tương ứng với chế
độ điều chỉnh điện áp là khác thường, phụ tải loại 3, 5, 7 ứng với chế độ điều chỉnh
thường. Còn phụ tải 3, 5 là phụ tải loại III, ứng với chế độ điều chỉnh điện áp thường.
Các phụ tải loại I là phụ tải quan trọng có yêu cầu cấp điện liên tục, nếu mất điện
sẽ gây ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng:
- Đối với tính mạng con người thì các phụ tải là: các bệnh viện, hầm mỏ, ...
- Đối với kinh tế thì các phu tải này có thể là: các nhà máy luyện thép, lò cao,...
-Đối với an ninh trật tự, chính trị các phụ tải có thể là: các đại sứ quán, cơ quan an
ninh, trung tâm văn hóa công cộng,...
Do yêu cầu cấp điện phải liên tục và ở mức độ cao nên ta phải thiết kế mỗi phụ tải
được cung cấp bằng đường dây 2 mạch hoặc cung cấp theo mạch vòng kín.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
3
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Các phụ tải loại III thường là những công trình dân dụng, công trình phúc lợi, khu
dân cư...là những phụ tải không quan trọng khi mất điện không gây thiệt hại lớn nên mỗi
phụ tải chỉ cần cung cấp bằng đường dây 1 mạch.
Ta có bảng số liệu phụ tải thiết kế.
Bảng 1.1 Các số liệu về phụ tải
Phụ tải
Thông số
1
2
3
4
5
6
7
Pmax(MW)
34
31
28
25
30
27
20
Pmin(MW)
17
15,5
14
12,5
15
13,5
10
Cosφ
0,9
0,9
0,9
0,9
0,88
0,88
0,88
Uđm(kV )
22
22
22
22
22
22
22
Yêu cầu đ/c U
KT
KT
T
KT
T
KT
T
Loại
1
1
3
1
3
1
1
5100
5100
5100
5100
5100
5100
5100
Tmax(h)
Bảng 1.2 Công suất phụ tải ở các chế độ
Phụ tải
Tanϕ
Pmax+jQmax
Smax
Pmin+jQmin
Smin
MVA
MVA
MVA
MVA
1
0.484
34+j16,456
37.773
17+j8,228
18.887
2
0.484
31+j15,004
34.440
15,5+j7,502
17.220
3
0.484
28+j13,552
31.107
14+j6,776
15.554
4
0.484
25+j12,1
27.774
12,5+j6,05
13.887
5
0.539
30+j16,2
34.095
15+j8,1
17.047
6
0.539
27+j14,58
30.685
13,5+j7,29
15.343
7
0.539
20+j10,8
22.730
10+j5,4
11.365
SVTH: Phạm Mạnh Hà
4
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
1.3 cân bằng công suất
1.3.1 cân bằng công suất tác dụng
Trong trường hợp trạm biến áp cấp điện cho các phụ tải khu vực thì công suất trạm
Ptrạm chỉ có cấp công suất cho các phụ tải cộng them tổn thất trong lưới,phần tự dùng của
trạm là không đáng kể,còn công suất dự phòng là không xét vì đây chỉ là cấp điện nội bộ
khu vực. Do vậy :
Ptrạm = m∑Ppt + ∑∆P
Trong đó:
- Ptrạm : Công suất tác dụng trạm biến áp
- ∑Ppt : Tổng công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ cực đại
- m : Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( với m = 1 )
- ∑∆P : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp, có
thể tính gần đúng bằng 5% của m∑Ppt;
Ta có:
m∑Ppt = 195 MW; ∑∆P= 5%.195= 9,75 MW
Ptrạm = m∑Ppt +∑∆P = 195 + 9,75 = 204,75 MW
1.3.2 cân bằng công suất phản kháng
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong trường hợp này như sau:
∑
Qtrạm +
Qb
= m∑Qpt + ∑∆QB
Trong đó:
-
Qtrạm : Công suất phản kháng của trạm biến áp
1 − cos 2ϕ tram
(Qtrạm= tgφtrạm.Ptrạm , tgφtrạm =
áp,thường lấy khoảng 0,85 );
SVTH: Phạm Mạnh Hà
cos.ϕ tram
, cosφtrạm là hệ số công suất trạm biến
5
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
∑
Qb
: Tổng công suất bù sơ bộ
∑Qpt : Tổng công suất phản kháng phụ tải
-
- ∑∆QB : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ,có giá trị
khoảng 15% của m∑Qpt ;
Ta có:
1 − 0,85 2
0,85
tgφtrạm =
= 0,62 ; Qtrạm = 0,62.204,75 = 126,945 (MVAr)
∑Qpt = ∑Qmax ; ∑∆QB = 15%. ∑Qmax = 0,15 . 98,692 = 14,804 (MVAr)
∑
Qb
= (∑Qmax + ∑∆QB ) - Qtrạm = ( 98,692 +14,804) – 126,945 = -13,449(MVAr)
Vậy không cần bù công suất phản kháng.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
6
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Chương 2
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó.Vì vậy các sơ đồ
mạng điện cần được chọn sao cho nó có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng theo yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện
và an toàn trong vận hành,khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận phụ tải mới.
Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương
án. Từ các vị trí đã cho của phụ tải cần tiến hành dự kiến một số phương án và phương án
tốt nhất sẽ được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án
2.1 Đề xuất các phương án nối dây
Việc lựa chọn các phương án đi dây của mạng điện cần đảm bảo các yêu cầu chính
sau:
- Cung cấp điện liên tục.
- Đảm bảo chất lượng điện năng.
- Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.
- Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển trong tương lai.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Đi từ phụ tải gần nguồn đến phụ tải xa nguồn.
- Các mạch vòng có chiều dài không quá lớn.
Một số dạng sơ đồ cung cấp điện cùng đặc điểm cơ bản của chúng
• Sơ đồ hình tia: Là sơ đồ mà phụ tải nhận điện năng trực tiếp từ nguồn cung cấp
SVTH: Phạm Mạnh Hà
7
Đồ án môn học lưới điện
-
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện khá cao, khi có sự cố ở mộ đường dây nào đó
thì các đường dây khác không bị ảnh hưởng.
-
Nhược điểm: Vốn đầu tư cho quá trình khảo sát và thi công đường dây là tương
đối lớn.
-
Ứng dụng: Thường sử dụng cho các phụ tải quan trọng yêu cầu độ tin cậy, cung
cấp điện cao khi nhà đầu tư có đủ tiềm lực vê kinh tế.
Sơ đồ đường dây liên thông Là sơ đồ mà các phụ tải có thể nhận điện năng từ
một lộ dây khác được nối với nguồn.
•
-
Ưu điểm: giảm được chi phí đầu tư cho việc khảo sát và thi công đường dây
- Nhược điểm: độ tin cậy cung cấp điện có thấp hơn so với sơ đồ hình tia. Khi gặp
sự cố thì các lộ dây khác cũng bị ảnh hưởng. Việc thiết kế các hệ thống điều khiển cũng
khá phức tạp hơn so với sơ đồ hình tia.
-
Ứng dụng: cho phụ tải không yêu cầu cung cấp điện cao như phụ tải loại 3.
Sơ đồ hỗn hợp Là sơ đồ kết hợp sử dụng giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ đường dây
liên thông.
•
- Ưu điểm: Cân bằng về giá thành đầu tư và độ tin cậy cung cấp điện -Nhược
điểm: việc điều khiển hệ thống khá là phức tạp.
- Ứng dụng: Đây là loại sơ đồ thường được áp dụng trong thực tế vì khi cung
cấp điện cho một khu vực thường có nhiều loại phụ tải với yêu cầu độ tin cậy
cung cấp điện khác nhau. Những phụ tải quan trọng thường được cung cấp điện
với sơ đồ hình tia và những phụ tải khác được cấp điện qua sơ đồ liên thông.
•Sơ đồ mạng kín: Là sơ đồ mà phụ tải được cấp điện năng từ ít nhất 2 nguồn độc lập
trở lên.
- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện rất cao và vốn đầu tư cho đường dây nhỏ.
- Nhược điểm: Việc khảo sát thiết kế thi công vận hành là rất phức tạp, tổn thất điện
áp khi sự cố là khá lớn.
- Ứng dụng: Được thiết kế hầu hết cho các lưới trung áp và cao áp tuy nhiên cần lưu
ý đặc biệt đến vấn đề chất lượng điện năng khi sự cố gần nguồn.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
8
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
• Sơ đồ dẫn sâu: Là sơ đồ mà điện năng được cung cấp trực tiếp từ nguồn về phụ
tải,không qua hệ thống trạm biến áp trung gian.
- Ưu điểm: giảm được vốn đầu tư cho trang thiết bị như MBA, giảm được tổn thất
do MBA gây ra.
- Nhược điểm quản lý và vận hành lưới khá phức tạp.
- Ứng dụng: Cho các phụ tải có công suất lớn và tập trung(nhà máy luyện kim)
Ta có các phương án đi dây cụ thể cho lưới như sau:
7
5
6
3
NÐ
4
2
1
Hình 2.1 Sơ đồ đi dây phương án 1
SVTH: Phạm Mạnh Hà
9
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
7
5
6
3
NÐ
4
2
1
Hình 2.2 Sơ đồ đi dây phương án 2
7
5
6
3
NÐ
4
2
1
Hình 2.3 Sơ đồ đi dây phương án 3
SVTH: Phạm Mạnh Hà
10
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
2.2 Tính phân bố công suất của các phương án
2.2.1 Phương án 1
Dòng công suất chạy trên từng đoạn dây:
S N 1 = S1 = 34 + j16, 456(MVA)
S N 2 = S 2 = 31 + j15, 004(MVA)
S N 3 = S3 = 28 + j13,552(MVA)
S N 4 = S 4 = 25 + j12,1(MVA)
S N 5 = S5 = 30 + j16, 2(MVA)
S N 6 = S6 = 27 + j14,58(MVA)
S N 7 = S7 = 20 + j10,8(MVA)
2.2.2 Phương án 2
S 21 = S1 = 34 + j16, 456(MVA)
S N 2 = S 2 + S1 = 31 + j15,004 + 34 + j16, 456 = 65 + j 31, 46(MVA)
S N 3 = S3 = 28 + j13,552(MVA)
S N 4 = S 4 = 25 + j12,1(MVA)
S N 5 = S5 = 30 + j16, 2(MVA)
S N 6 = S6 = 27 + j14,58(MVA)
S N 7 = S7 = 20 + j10,8(MVA)
2.2.3 Phương án 3
S N 1 = S1 = 34 + j16, 456(MVA)
S N 2 = S 2 = 31 + j15, 004(MVA)
S N 3 = S3 = 28 + j13,552(MVA)
S N 4 = S 4 = 25 + j12,1(MVA)
S N 5 = S5 = 30 + j16, 2(MVA)
Dòng công suất chạy trên từng đoạn dây
Xét mạng kín N-6-7-N
SN 6 =
S6 .(l67 + lN 7 ) + S 7 .lN 7 (27 + j14,58).(28, 28 + 40) + (20 + j10,8).40
=
l67 + lN 6 + lN 7
40 + 36, 06 + 28, 28
S N 6 = 25,34 + j13, 68( MVA)
SVTH: Phạm Mạnh Hà
11
Đồ án môn học lưới điện
SN 7 =
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
S7 .(l67 + lN 6 ) + S 6 .lN 6 (20 + j10,8).(28, 28 + 36, 06) + ( 27 + j14,58).36, 06
=
l67 + l N 6 + l N 7
40 + 36, 06 + 28, 28
S N 7 = 21, 66 + j11, 7( MVA)
Vậy điểm phân công suất là điểm 6
S67 = S N 7 − S7 = 21, 66 + j11, 7 − ( 20 + j10,8) = 1, 66 + j 0,9( MVA)
Chương 3
LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ
THUẬT
3.1 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn và tính tổn thất cho các phương
án
a) Chọn điện áp định mức cho lưới điện
SVTH: Phạm Mạnh Hà
12
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Việc lựa chọn điện áp cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan trọng trong thiết kế
hệ thống vì có thể ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của mạng điện.
Điệp áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải,
khoảng cách các phụ tải, từ nguồn tới các phụ tải và cấu trúc mạng lưới. Nếu chọn điện
áp định mức nhỏ thì gây tổn thất nguồn điện lớn. Do đó điện áp định mức được chọn sao
cho hợp lý nhất. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ
cung cấp điện và có thể xác định dựa theo giá trị công suất truyền tải trên mỗi đường dây.
Để lựa chọn điện áp định mức hợp lý, cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Phải đáp ứng yêu cầu mở rộng phụ tải trong tương lai.
- Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn tới phụ tải trong điều kiện cho phép.
- Khi điện áp càng tăng thì tổn thất công suất càng nhỏ. Nhưng điện áp càng tăng thì
chi phí xây dựng mạng điện càng lớn và giá thành điện năng.
Điện áp định mức của các nhánh đường dây được tính theo công thức nghiệm
Still như sau:
U i = 4, 34 li + 16.
Pi
(kV )
n
Trong đó:
- Pi: công suất tác dụng truyền tải trên đường dây thứ i(MW)
-
li :chiều dài đường dây thứ i(km)
- Ui :điện áp vận hành trên đường dây thứ i(kV)
-
n : số lộ đường dây
b) Chọn tiết diện dây dẫn
Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế
Tiết diện dây dẫn phải được chọn làm sao cho phù hợp với quan hệ tối ưu giữa chi
phí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn thất điện năng. Trong thực tế người ta
thường dùng giải pháp đợn giản để xác định tiết diện đường dây, đó là: Phương pháp
chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện, sau đó kiểm tra lại bằng điều
kiện phát nóng.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
13
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Ta dự kiến sử dụng dây nhôm lõi thép trên không (AC trên không), với thời gian
sử dụng công suất cực đại của các phụ tải theo đề bài cho, khoảng cách trung bình hình
học giữa các pha là Dtb = 5m.
Tra tài liệu ta được Jkt(A/mm2) theo Tmax của các phụ tải được sử dụng để tính toán.
Tiết diện kinh tế được tính theo công thức:
F=
I max
J kt
Trong đó:
- Iimax : Là dòng điện chạy trên đường dây i trong chế độ phụ tải cực đại(A).
- jkt : Là mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2), trong thiết kế này ta lấy
jkt =1(A/mm2).
Dòng điện chạy trên các đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác
định cực đại được xác định theo công thức:
P2 + Q2
S
i
i
max
I=
= i
n. 3.U
n. 3.U
dm
dm
Trong đó:
- n: số mạch của đường dây thứ i (đường dây một mạch n=1,hai mạch n=2)
- Uđm :Điện áp định mức của mạng điện(kV).
- Simax : Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại ( MVA )
Kiểm tra điều kiện vầng quang và phát nóng:
Sau khi đã tính được tiết diện theo công thức trên, ta chọn tiết diện dây dẫn tiêu
chuẩn gần nhất và tiến hành kiểm tra điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ
cũng như điều kiện phát nóng trong các chế độ trước và sau sự cố.
Đối với đường dây 110kV, điều kiện không suất hiện vầng quang của dây nhôm lõi
thép là cần phải có tiết diện F ≥ 70mm2.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
14
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Điều kiện cơ học của dây dẫn được lựa chọn phải đảm bảo những yêu cầu về phát
nóng của dây dẫn trong điều kiện trước và sau sự cố. Khi có sự cố, trong mạch vòng giả
sử bị sự cố một đoạn nào đó hoặc, một lộ đường dây đối với đường kép thì khi đó dòng
điện chạy trên đường dây sẽ là dòng cưỡng bức, lớn hơn dòng điện trong mức bình
thường và khi đó dây dẫn sẽ nóng hơn bình thường. Do đó khi chọn tiết dây dẫn ta cần
tính thêm điều kiện phát nóng cho dây dẫn: Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình
I scmax ≤ I cp
thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có các điều kiện:
Trong đó:
-
Icp : dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;
Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất
Trong mạng điện một cấp điện áp, để đạt yêu cầu kỹ thuật thì khi phụ tải cực đại
tổn thất điện áp trong chế độ bình thường và sự cố phải nằm trong khoảng giới hạn cho
phép:
∆U max bt % = 10 ÷ 15%
∆U max s c % = 15 ÷ 20%
Đối với mạng điện kín tổn thất điện áp lớn nhất có thể chấp nhận được có thể cao
hơn mạng hở và nằm trong giới hạn.
∆U max bt % = 15 ÷ 20%
∆U max s c % = 20 ÷ 25%
Trong đó: ∆Umaxbt , ∆Umaxsc là tổn thất điện áp của mạng điện trong chế độ bình
thường và khi có sự cố nặng nề nhất.
Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i được tính theo công thức:
∆U i % =
Pi .Ri + Qi . X i
.100
2
U dm
Trong đó:
- Pi, Qi:Công suất tác dụng và phản kháng truyển tải trên đường dây i.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
15
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
- Ri,Xi:thông số của đường dây i
Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên
đường dây bằng:
∆U is c % = 2∆U ibt %
3.1.1. Phương án 1
Điện áp trên đoạn N-1:
U N 1 = 4,34. 50 + 16.
34
= 77,88( kV )
2
Điện áp trên đoạn N-3:
U N 3 = 4,34. 31, 62 + 16.28 = 95, 05( kV )
Tính toán tương tự với các nhánh ta được bảng sau:
Bảng 3.1 Điện áp định mức và điện áp tính toán của phương án 1
Nhánh
L(km)
Số lộ
Công suất
tác dụng
(MW)
N-1
50
2
34
77.88
N-2
28.28
2
31
72.14
N-3
31.62
1
28
95.05
N-4
60
2
25
69.98
N-5
64.03
1
30
101.23
N-6
36.06
2
27
68.90
N-7
50
2
20
62.89
Đoạn đường dây N-1
SVTH: Phạm Mạnh Hà
16
Điện áp
tính(kV)
Uđm
110
Đồ án môn học lưới điện
I N1 =
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
S
i max = 37, 773 .103 = 99,128( A)
n. 3.U
2. 3.110
dm
Khi đó:
Fkt =
I N 1 99,128
=
= 99,128(mm 2 )
jN 1
1
Ta chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là AC-95. Giả sử ta lấy khoảng cách trung
bình hình học giữa các dây là 5m. Thông số của dây dẫn AC-95 như sau:r0 =
0,33(Ω/km),x0 = 0,429(Ω/km) và dòng tiêu chuẩn điện cho phép của dây dẫn Icp =330A.
• Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn đã chọn có Ftc = 95mm2 . Nên thỏa mãn điều kiện vầng quang.
• Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:
Vì đoạn N-1 là đường dây kép nên dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn
dòng điện cho phép của dây dẫn:
Isc = 2.99,128= 198,256(A)
Ta có Isc < Icp = 330A nên tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát
nóng.
• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:
Tổn thất điện áp trên đường dây:
∆U N 1 % =
PN 1.r0 .
lN 1
l
50
50
+ QN 1.x 0 . N 1
34.0,33. + 16, 456.0, 429.
2
2 .100 =
2
2 .100 = 3, 78%
2
U dm
1102
Do có 2 lộ đường dây nên tổn thất điện áp ở chế độ sự cố sẽ là:
∆UN1,sc% = 2.∆UN1% = 2.3,78% = 7,56 %
Ta thấy: ∆UN1% < ∆Ucp = 15% và ∆UN1,sc < ∆Usc,cp% = 20% nên dây có tiết diện đã
chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.
Tính toán tương tự với các đường dây còn lại ta được bảng như sau:
SVTH: Phạm Mạnh Hà
17
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Bảng 3.2 Bảng tổng kết phương án 1
Nhán
h
n
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
Li(km
)
Smax
(MVA)
Ii(A)
2
50
37.773
2
28.28
34.440
1
2
1
2
2
31.62
60
64.03
36.06
50
31.107
Loại
dây
2
Icp
Isc(A)
Δ
Δ
Usc,cp
Ubt(%)
%
mm
AC
99.128
99.128
95
33
0
198.257
3.78
7.55
90.382
90.382
95
33
0
180.764
1.95
3.90
163.270
163.27
0
150
44
5
-
3.01
-
70
26
5
145.777
4.17
8.34
185
51
0
-
6.20
-
70
26
5
161.055
2.81
5.61
70
26
5
119.300
2.88
5.77
27.774
34.095
Fkt
72.889
72.889
178.950
178.95
0
30.685
80.528
22.730
59.650
80.528
59.650
Từ kết quả bảng 3.2 nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ
vận hành bình thường
∆U
max, bt
= ∆U
N 5, bt
= 6, 2%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố
∆U
max, sc
= ∆U
N 4, sc
= 8,34%
Các thông số của các dây được chọn theo bảng sau:
Bảng 3.3 Bảng thông số đường dây
Loại dây AC
r0(Ω/km)
x0(Ω/km)
Icp(A)
70
0.46
0.44
265
SVTH: Phạm Mạnh Hà
18
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
95
0.33
0.429
330
120
0.27
0.423
380
150
0.21
0.416
445
185
0.17
0.409
510
3.1.2. Phương án 2
Tính toán tương tự phương án 1
Bảng 3.4 Điện áp định mức và điện áp tính toán của phương án 2
Nhánh
L(km)
Số lộ
Công suất
tác dung
(MW)
N-2
28.28
2
65
101.623
2-1
22.36
2
34
74.461
N-3
31.62
1
28
95.047
N-4
60
2
25
69.980
N-5
64.03
1
30
101.228
N-6
36.06
2
27
68.904
N-7
50
2
20
62.893
Điện áp
tính(kV)
Đoạn đường dây N-2
IN2 =
S
i max = 72, 213 .103 = 189,51( A)
n. 3.U
2. 3.110
dm
Khi đó:
Fkt =
SVTH: Phạm Mạnh Hà
I N 2 189,51
=
= 189,51(mm 2 )
jN 2
1
19
Uđm
110
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Ta chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là AC-185. Giả sử ta lấy khoảng cách trung
bình hình học giữa các dây là 5m. Thông số của dây dẫn AC-185 như sau:r0 =
0,17(Ω/km),x0 = 0,409(Ω/km) và dòng tiêu chuẩn điện cho phép của dây dẫn Icp =510A
• Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn đã chọn có Ftc = 185mm2
≥
70mm2. Nên thỏa mãn điều kiện vầng quang.
• Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:
Vì đoạn N-2 là đường dây kép nên dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn
dòng điện cho phép của dây dẫn:
Isc = 2.189,51= 379,02(A)
Ta có Isc < Icp = 510A nên tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:
Tổn thất điện áp trên đường dây:
∆U N 2 % =
PN 2 .r0 .
lN 2
l
28, 28
28, 28
+ QN 2 .x 0 . N 2
65.0,17.
+ 31, 46.0, 409.
2
2 .100 =
2
2 .100 = 2, 79%
2
U dm
1102
Do có 2 lộ đường dây nên tổn thất điện áp ở chế độ sự cố sẽ là:
∆UN2,sc% = 2.∆UN2% = 2.2,79% =5,58 %
Ta thấy: ∆UN2% < ∆Ucp = 15% và ∆UN2,sc < ∆Usc,cp% = 20% nên dây có tiết diện đã
chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.
Tính toán tương tự với các đường dây còn lại ta được bảng như sau:
Bảng 3.5 Bảng tổng kết phương án 2
Nhánh n
Li
Smax
Km
MVA
Ii(A)
Fkt
Loại
dây
Icp
Isc
mm2
AC
A
A
%
%
189.510
185
510
379.020
2.795
5.590
ΔUbt ΔUsc,cp
N-2
2
28.28
72.213
189.51
0
2-1
2
22.36
37.773
99.128
99.128
95
330
198.257
1.689
3.378
N-3
1
31.62
31.107
163.27
163.270
150
445
-
3.010
-
SVTH: Phạm Mạnh Hà
20
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
0
N-4
2
60
27.774
72.889
72.889
70
265
145.777
4.171
8.342
178.950
185
510
-
6.205
-
N-5
1
64.03
34.095
178.95
0
N-6
2
36.06
30.685
80.528
80.528
70
265
161.055
2.807
5.613
N-7
2
50
22.730
59.650
59.650
70
265
119.300
2.883
5.765
Từ kết quả bảng 3.5 nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ
vận hành bình thường
∆U
max, bt
= ∆U
N 5, bt
= 6, 205%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố (không xét tới sự cố xếp chồng).
∆U
max, sc
= ∆U
N 4, sc
= 8,342%
3.1.3 Phương án 3
Tính toán tương tự trường hợp 1 ta có bảng sau:
Bảng 3.6 Điện áp định mức và điện áp tính toán của phương án 3
Công suất tác Điện áp
dung (MW) tính (kV)
Nhánh
L(km)
Số lộ
N1
50
2
34
77.879
N2
28.28
2
31
72.138
N3
31.62
1
28
95.047
N4
60
2
25
69.980
N5
64.03
1
30
101.228
N6
36.06
1
25.34
91.192
6-7
28.28
1
1.66
32.139
N7
50
1
21.66
86.426
SVTH: Phạm Mạnh Hà
21
Udm
110
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Kiểm tra điều kiện sự cố:
Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 6-7 sẽ có giá trị lớn nhất khi
ngừng đường dây N-6. Như vậy:
I 6−7 sc =
27 2 + 14,5732
.103 = 161, 04 A < I cp
3.110
Dòng điện chạy trên đoạn N-7 bằng:
I N 7 sc =
47 2 + 25,382
.103 = 289, 27 A < I cp
3.110
Trường hợp sự cố đoạn N-6, dòng điện chạy trên đoạn N-7 có giá trị bằng dòng
điện chạy trên đoạn N-7, nghĩa là:
I N 7 sc = 289, 27 A < I cp
• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:
- Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng
Bởi trong mạch vòng này chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 6, do đó nút
này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong
mạch vòng bằng:
∆U max % = ∆U 6 % =
25,34.7,57 + 13, 68.15
.100 = 3, 281%
1102
Khi ngừng đoạn N-6, tổn thất điện áp trên đoạn N-7 bằng:
∆U N 7 sc % =
47.13,5 + 25,38.21,15
.100 = 9, 68%
1102
Tổn thất điện áp trên đoạn 6-7bằng:
∆U 6−7 sc % =
27.13, 009 + 14,58.12, 443
.100 = 4, 402%
1102
Khi ngừng đoạn N-7, tổn thất điện áp trên đoạn N-6 bằng:
SVTH: Phạm Mạnh Hà
22
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
∆U N 6 sc % =
47.7,57 + 25,38.15, 001
.100 = 6, 088%
1102
Tổn thất điện áp trên đoạn 6-7 bằng:
∆U 6−7 sc % =
20.13, 009 + 10,8.12, 443
.100 = 3, 261%
1102
Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, đối với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiểm
nhất xảy ra khi ngừng đoạn N-6. Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng:
∆U max sc % = 9, 68% + 4, 402% = 14, 082%
Tính toán tương tự như phương án 1 ta được bảng như sau:
Bảng 3.7 Bảng tổng kết phương án 3
Nhán
h
N1
N2
N3
n
2
2
1
Li(km
)
50
28.28
31.62
Smax
(MVA)
37.773
Ii(A)
99.128
Fkt
Loại
dây
Icp
Isc
ΔUbt
ΔUsc,cp
mm^2
AC
A
A
%
%
330
198.256
9
3.777
7.554
1.948
3.895
99.128
95
34.440
90.382
90.382
95
330
180.763
6
31.107
163.27
0
163.270
150
445
-
3.010
3.010
4.171
8.342
6.205
6.205
N4
2
60
27.774
72.889
72.889
70
265
145.777
1
N5
1
64.03
34.095
178.95
178.850
185
510
-
SVTH: Phạm Mạnh Hà
23
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
0
N6
1
36.06
28.797
151.14
4
6-7
1
28.28
1.888
9.911
N7
1
50
24.618
151.144
150
445
280.356
3.282
6.088
9.911
70
265
161.054
0.271
4.402
120
380
280.356
4.462
9.680
129.211 129.211
Từ kết quả bảng 3.7 nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ
vận hành bình thường
∆U
max, bt
= ∆U
N 5, bt
= 6, 205%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố
∆U max sc % = ∆U N 7 sc % + ∆U 6−7 sc % = 9, 68% + 4, 402% = 14, 082%
3.2 Bảng tổng kết phương án
Bảng 3.8 bảng tổng kết các phương án
Chỉ tiêu
Phương án
1
2
3
Δ Umax,bt%
6,2
6,205
6,205
Δ Umax,sc%
8,34
8,342
14,082
Chương 4
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Để lựa chọn một phương án bất kỳ để xây dựng ta phải lựa chọn dựa trên cơ sở so
sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án đã đề xuất. Ngoài tiêu chuẩn kỹ thuật,các
phương án còn được so sánh về mặt chi phí xây dựng và chi phí tính toán hàng năm.
SVTH: Phạm Mạnh Hà
24
Đồ án môn học lưới điện
GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận
Các phương án đã đề xuất đều cùng cấp điện áp định mức, do đó trong quá trình
tính toán ta không xét đến vốn đầu tư vào các trạm biến áp.Và phương án đều có số
lượng các máy biến áp, máy cắt, dao cách ly và các thiết bị khác trong phạm vi là như
nhau.
4.1 Phương pháp tính toán chỉ tiêu kinh tế
Khi tính toán thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ
thuật mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kỹ thuật thường mâu thuẫn nhau. Một
lưới điện có chỉ tiêu kỹ thuật tốt thì vốn đầu tư, chi phí vận hành cao và 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, kỹ
thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế.
Vì các phương án của các nhóm đều có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản
ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.
Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán
hàng năm, được xác định theo công thức:
Z = (a tc + a vh ).K d + ∆A.c
Trong đó:
- Z : hàm chi phí tổn thất hàng năm, đồng.
a tc =
1
1
= = 0,125
Ttc 8
- atc : hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn (
với Ttc là thời gian tiêu
chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ thuộc vào từng giai đoạn, ta lấy Ttc = 8 năm).
- avh : hệ số khấu hao, hao mòn sửa chữa các đường dây và thiết bị trong mạng
điện (do mạng điện thiết kế dùng cột bê tông cốt thép nên lấy avh = 0,04).
- ΔA : tổng tổn thất điện năng hàng năm trong mạng điện;
-
c : giá 1kWh điện năng tổn thất (c = 700 đ/kWh).
- Kđ : tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện (chỉ xét đến việc xây dựng đường dây
vì coi số lượng của máy biến áp, máy cắt, dao cách ly của các phương án là như
nhau).
SVTH: Phạm Mạnh Hà
25
