TÍNH TOÁN CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI PHÂN PHỐI 22kV

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

CHƯƠNG VII
TÍNH TOÁN CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI
PHÂN PHỐI 22kV
Mạng phân phối trong Luận văn này là mạng hình tia, việc lựa chọn dây dẫn
được thực hiện theo cách như sau:
• Đối với phát tuyến chính: Lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế.
• Đối với các nhánh: Lựa chọn theo độ sụt áp cho phép.
Lấy độ sụt áp cho phép ∆Ucp% = 5%

7.1

LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO PHÁT TUYẾN CHÍNH

Hình 7.1.a

Sơ đồ mạng 22kV
1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

4
4-5
2
Bảng 7.1.a

CHƯƠNG VII

5
2-6
3
Thông số mạng phân phối 22kV

Phát tuyến chính là đoạn từ nút 1 đến nút 5. Đoạn đường dây này sẽ được lựa
chọn theo phương pháp mật độ dòng kinh tế.
Skt =
• Ibt,max - dòng bình thường cực đại:
Với Sbt,max = 10MVA, Uđm = 22kV
 Ibt,max = = = 262.4 A
• Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện, phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn và thời
gian sử dụng công suất cực đại Tmax trong một năm:
Giả sử Tmax = Tmax,22kV = 3500h/năm.
Chọn dây dẫn thuộc loại Cáp nhôm cách điện bằng giấy bọc cao su
với jkt = 1.4 A/mm2, s

Suy ra:

Skt = =

262.4
= 187.43
1.4

mm2

Theo kết quả tính toán trên, ta sẽ chọn dây dẫn có tiết diện gần với giá trị
187.43mm2, tuy nhiên để đảm bảo khả năng mở rộng công suất truyền tải của dây

dẫn ta sẽ chọn dây có tiết diện 240mm2. (AC240)
Tiết diện tiêu Tiết diện (mm2)
chuẩn
S
Đồng
Nhôm
240/32
244
31.7

Đường kính(mm)
DâDây
dẫn
21.6

Lõi
thép
7.2

Điện trở Dòng điện cho
(Ω/km) phép (A)
0.118

610

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

7.1.1 Kiểm tra theo dòng điện cho phép lâu dài.
Dây dẫn được chọn phải thỏa mãn: Icp*k1*k2*k3 ≥ Icb.max
Trong đó:
• K1 – hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh (0.88)
• K2 – hệ số điều chỉnh phụ thuộc số dây song song (0.9)
• K3 – hệ số phụ thuộc cách đặt dây dần (1)
Suy ra:

Icp*k1*k2*k3 = 610*0.88*0.9 = 483.12 A

Mà Icb,max = 262.4 A
Vậy AC240 thỏa mãn điều kiện theo dòng điện cho phép
7.1.2 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Độ sụt sáp trên dây dẫn tính đến cuối đường dây phải bé hơn độ sụt áp cho
phép: ∆U% < ∆Ucp%
(5%)
Thông số đường dây:
R0 = 0.118 Ω/km
0.144 lg(

Dtb
) + 0.016
r

X0 =
Ω/km
Với Dtb = 1.2 (Lưới 22kV), r = 10.8*10-3m (bán kính dây)
X0 = 0.144lg() + 0.016 = 0.311 Ω/km

Công suất tải trên phát tuyến chính(từ nút số 1 đến nút số 5)
1–2
10
2

2–3
8
3

Độ sụt áp trên từng đoạn:

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

∆U% =

CHƯƠNG VII

S * l *(r0 *cos ϕ + x0 *sin ϕ )
PR + QX
*100% =
*100%
2
2
U dm *1000
U dm
*1000

Suy ra:

∆U1 –2% =

10000* 2*(0.118*0.8 + 0.311*0.6)
100% = 1.16%
222 *1000

Kết quả sụt áp trên các đoạn:
Đoạn
Công suất (MVA)
Chiều dài (Km)
Sụt áp ∆U%

1–2
10
2
1.16

2–3
8
3
1.4

3–4
5
3
0.87

–5

2
2
0.23

Suy ra độ sụt áp tính đến cuối phát tuyến chính:
∆U1 –5% =

∑ ∆U %

= 1.16 + 1.4 + 0.87 + 0.23 = 3.66% < ∆Ucp%

Vậy dây AC240 thỏa mãn điều kiện sụt áp.

7.2

LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO CÁC NHÁNH.

Lưới phân phối có các nhánh với chiều dài như sau:
4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Nhánh
Chiều dài (km)
Sụt áp cho phép trên các nhánh:
∆Ucp,4-11% = ∆Ucp% - ∆U1-4 = 5 – (1.16 + 1.4 + 0.87) = 1.57%
∆Ucp,3- 9% = ∆Ucp% - ∆U1-3 = 5 – (1.16 + 1.4)

= 2.44%

∆Ucp,4-11% = ∆Ucp% - ∆U1-4 = 5 – 1.16

= 3.84%

Tính toán đẳng trị cho các nhánh:
Các nhánh 3-9; 4-11 cần tính toán đẳng trị lại như sau:
• Nhánh 3-9: Ta quy phụ tải phân bố đều và chính giữa đoạn 7-8 (tại vị trí
số 12), sau đó quy về cuối nhánh

S12 = 4*0.5 = 2MVA.
S’ = S12* = 2* = 1.1 MVA

• Std9 = 1 + 1.1 = 2.1 MVA

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

• Nhánh 4-11: Ta quy tải tại nút 10 về nút 11:
S’ = 1.5* = 1.2 MVA
• Std11 = 1.5 + 1.2 = 2.7 MVA

Vậy ta có sơ đồ tương đương như sau:

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Kết quả đẳng trị, ta được 3 nhánh với 3 tải tập trung với công suất lần lượt là
2.7MVA, 2.1MVA và 2MVA.

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Việc lựa chọn tiết diện dây sẽ được xác định dựa vào công thức tính độ sụt áp
∆U cp % = Sdt * l *

trên dây dẫn:

r0 *cos ϕ + x 0 sin ϕ
100%
2
U dm
*1000

2
∆U cp %*10* U dm

r0,tinh_toan =

Sdt * l

Suy ra:

− x0 *sin ϕ

cos ϕ

(Ω/km)

Với giá trị x0 được chọn trong khoảng 0.35 – 0.4, ở đây ta lấy x0 = 0.35 Ω/km
Dây dẫn được chọn phải có:
• r0 < r0,tinh_toán Để đảm bảo có sụt áp không quá cho phép.
• Icp > Ilv,max_nhánh. Để đảm bảo khả năng chịu dòng.
Nhánh
Ilv,max (A)

4 – 11
78.7

3–9
78.7

2–6
52.5

7.2.1 Nhánh thứ nhất – Đoạn 4, 11.

1.57 *10* 222
− 0.35*0.6
2700*5
r0,tinh_toan_ 4,11 =
= 0.44
0.8

Ω/km

r0 < 0.44
Kết quả tra bảng ta tìm thấy dây AC 70/11 có thông số như sau:
Loại dây R0 (Ω/km)
AC 70/11
0.42

Dòng cho phép (A)
265

r0 = 0.42 < r0,tính_toán = 0.44
Icp =265 > Ilv.max = 78.7




Bán kính (mm)
5.7

Thỏa
Thỏa

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Với dây AC70/11 và cách bố trí dây đã chọn ( Dtb = 1.2m) thì điện kháng của
0.144 lg(

dây dẫn x0 =

Dtb
) + 0.016
r

0.144 lg(

=

1.2
) + 0.016 = 0.35
0.0057

Ω/km

• Độ sụt áp khi dùng AC 70/11:
∆U4 -11% =
=

S * l *( r0 *cos ϕ + x0 *sin ϕ )
PR + QX
*100% =
*100%
2
2
U dm *1000
U dm
*1000

2700*5*(0.42*0.8 + 0.35*0.6)
*100% = 1.52%
222 *1000

Suy ra ∆U4 -11% < ∆Ucp,4 -11% = 1.57%
Vậy AC70/11 thỏa mãn các điều kiện.
7.2.2 Nhánh thứ hai – Đoạn 3, 9.
r0,tinh_toan_ 3,9

2.44*10* 22 2
− 0.35*0.6
2100*5
=
= 1.14
0.8

Ω/km

• r0 < 1.14
Kết quả tra bảng ta tìm thấy dây AC 35/6.2 có thông số như sau:

Loại dây
AC 35/6.2

R0 (Ω/km)
0.773

Dòng cho phép (A)
175

r0 = 0.773 < r0,tính_toán = 1.14
Icp =175 > Ilv.max = 78.7

Bán kính (mm)
4.2

Thỏa
Thỏa

Với dây AC35/6.5 và cách bố trí dây đã chọn ( Dtb = 1.2m) thì điện kháng của
0.144 lg(

dây dẫn x0 =

Dtb
) + 0.016
r

0.144 lg(

=

1.2
) + 0.016 = 0.37
0.0042

Ω/km

9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Độ sụt áp khi dùng AC 35/6.5: ∆U3 -9% = ∆Upb% + ∆Utt%
Trong đó:

• ∆Upb% =
=
• ∆Upb% =

•

S pb * l pb *( r0 *cos ϕ + x0 *sin ϕ )
PR + QX
*100% =
*100%
2
2
U dm *1000

U dm
*1000
2000* 2.75*(0.773*0.8 + 0.37 *0.6)
*100% = 0.96%
222 *1000
S * l *(r0 *cos ϕ + x0 *sin ϕ )
PR + QX
*100% = tt tt
*100%
2
2
U dm *1000
U dm
*1000

1000*5*(0.773*0.8 + 0.37 *0.6)
*100% = 0.87%
222 *1000

=
∆U3 -9% = ∆Upb% + ∆Utt% = 0.96 + 0.87 = 1.83% < ∆Ucp,3 -9% = 2.44%

Vậy AC35/6.5 thỏa mãn các điều kiện.
7.2.3 Nhánh thứ ba – Đoạn 2, 6.
r0,tinh_toan_ 2,6

3.84*10* 222
− 0.35*0.6
2000*3
=

= 3.6
0.8

Ω/km

• r0 < 3.6
Kết quả tra bảng ta tìm thấy dây AC 10/1.8 có thông số như sau:
Loại dây
AC 10/1.8

R0 (Ω/km)
2.695

Dòng cho phép (A)
80

r0 = 2.695 < r0,tính_toán = 3.6
Icp = 80
> Ilv.max = 52.5

Bán kính (mm)
2.25

Thỏa
Thỏa

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Với dây AC10/1.8 và cách bố trí dây đã chọn ( Dtb = 1.2m) thì điện kháng của
0.144 lg(

dây dẫn x0 =

Dtb
) + 0.016
r

0.144 lg(

=

1.2
) + 0.016 = 0.4
0.00225

Ω/km

• Độ sụt áp khi dùng AC 10/1.8:
∆U2 -6% =
=

S * l *( r0 *cos ϕ + x0 *sin ϕ )
PR + QX
*100% =
*100%

2
2
U dm *1000
U dm
*1000

2000*3*(2.695*0.8 + 0.4*0.6)
*100% = 3%
222 *1000

Suy ra ∆U2-6% < ∆Ucp,2-6% = 3.84%
Vậy AC10/1.8 thỏa mãn các điều kiện.
Như vậy ta đã chọn được dây dẫn cho từng nhánh thỏa mãn điều kiện sụt áp cho
phép, tuy nhiên để đàm bảo cho khả năng mở rộng lưới điện về sau đồng thời tạo
tính đồng nhất ta chọn dây AC120/27 cho cả 3 nhánh.

Lọai dây
AC 120/27

R0 (Ω/km)
0.249

Dòng cho phép (A)
380

Bán kính (mm)
7.75

Với AC120/27 và cách bố trí dây Dtb = 1.2m x0 = 0.33 Ω/km

11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Bảng 7.1.a Kết quả chọn dây dẫn:
Thông số dây

Loại

Đoạn

R0
(Ω/km)

X0
(Ω/km)

Dòng cho
phép(A)

Bán kính (mm)

Phát tuyến chính (1-5)

AC240/32

0.118

0.311

610

10.8

Nhánh 1 (4 – 11)

AC120/27

0.249

0.33

380

7.75

Nhánh 2 (3 – 9)

AC120/27

0.249

0.33

380

7.75

Nhánh 3 (2 - 6)

AC120/27

0.249

0.33

380

7.75

Sụt áp trên các đoạn của phát tuyến chính
Đoạn
l (km) S (MVA) ∆U%
Đoạn 1-2
2
10
1.16
Đoạn 2-3
3
8
1.4
Đoạn 2-4
3
5
0.87
Đoạn 4-5
2

2
0.23
Tổng ∆U% = 3.66
Bảng 7.1.b Kết quả tính toán sụt áp phát tuyến chính
Bảng 7.1.c Kết quả tính toán sụt áp trên các nhánh.
Nhánh

Loại dây
AC120

Chiều
dài (km)
5

Stt
MVA)
2.7

Nhánh 1
(4-11)
Nhánh2
(3-9)
Nhánh 3
(2-6)

AC120

5

1

AC120

3

2

Sụt áp nháh
Spb
Ltt
(MVA) (km)
0
5
2
0

5
3

Lpb
(km)
0

∆Utt%

∆Upb%

1.11

2.75

0.41

0

0.49

∆U%

0

∆Unh
%
1.11

0.45

0.86

3.42

0

0.49

4.54

1.65

12

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Nhận xét: Kết quả sụt áp tính đến đầu mỗi tải luôn bé hơn độ sụt áp cho phép.

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

7.3

CHƯƠNG VII

Tính toán tổn thất công suất và điện năng trên đường dây phân phối.

7.3.1 Phát tuyến chính.
Tổn thất công suất:
Stt

∆Pphat-tuyen =

Đoạn Loại dây Chiều dài
(km)
4,5
AC240
2

3,4
AC240
3
2,3
AC240
3
1,2
AC240
2

1
2
3
4

Hệ số phụ tải:

S2
* r0 * l
U2

Ro
Xo
(Ω/km) (Ω/km)
0.118
0.311
0.118
0.311
0.118
0.311

0.118
0.311
= 115.8

S
(kVA)
2000
5000
8000
10000

∆P
(kW)
1.95
18.3
46.8
48.76

kpt =

Hệ số tổn thất:
ktt = 0.3kpt + 0.7kpt2 = 0.432
Tổn thất điện năng hằng năm: ∆Aphát_tuyến = ∆Pphat-tuyen*Ktt*8760
= 115.8*0.432*8760
= 438.22 MWh
Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ = Pphat-tuyen*Kpt*8760
= S*cosφ*Kpt*8760
= 10MVA*0.8*0.432*8760
= 30274.6 MWh
• Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A% =

438.22
= 1.45%
30274.56

7.3.2 Nhánh
7.3.2.1

Nhánh 1 (4-11)

Stt

Đoạn

Loại dây

1
2

4-10
10-11

AC120
AC120

Chiều dài (km)
4
1

ro(Ω/km)

0.249
0.249
= 19.68

xo(Ω/km
)
0.33
0.33

S(kVA)

∆P (kW)

3000
1500

18.52
1.16

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Tổn thất điện năng hằng năm: ∆A 4-11 = ∆P4-11*Ktt*8760

Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ

• Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A%

7.3.2.2

=

= 19.68*0.432*8760
= 74.5 MWh
= P4-11*Kpt*8760
= S*cosφ*Kpt*8760
= 3MVA*0.8*0.432*8760
= 9082.4 MWh
74.5
= 0.82%
9082.4

Nhánh 2 (3-9):

• Đoạn 3-7:
S2
32
*
r
*
l
=
0.249* 2 = 9.3kW
0
U2

222

∆P3-7 =
• Đoạn 7-8:
Spb = 2 MVA, lpb = 0.5 km
Stt = 1 MVA, ltt = 1.5 km
Tổn thất công suất:

15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

S pb 2

∆P1 =
∆P2 =

U2

CHƯƠNG VII

* r0 * l pb

22
= 2 0.249*0.5 = 1.03kW
22

Stt 2
12

*
r
*
l
=
0.249*1.5 = 0.77 kW
0
tt
U2
222

Stt * S pb
U

2

* r0 * ltt =

1* 2
0.249 *1.5 = 1.54 kW
222

∆P3 =
∆P7-8 = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 = 3.34 kW
• Đoạn 8-9:

S2
12
*
r

*
l
=
0.249*1.5 = 0.77 kW
0
U2
222

∆P8-9 =
Kết quả tính toán tổn thất trên đoạn 3 – 9 :
Stt

Đoạn

Loại dây

Chiều dài (km)

ro(Ω/km)

1
2
3

3-7
7-8
8-9

AC120
AC120

AC120

2
1.5
1.5

0.249
0.249
0.249

xo(Ω/km
)
0.33
0.33
0.33

∆P (kW)
9.3
3.34
0.77

P3-9= 13.41

Tổn thất điện năng hằng năm: ∆A 3-9 = ∆P3-9*Ktt*8760
= 13.41*0.432*8760
= 50.7 MWh
Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ = P3-9*Kpt*8760
= S*cosφ*Kpt*8760
= 3MVA*0.8*0.432*8760
= 9082.4 MWh

50.7
= 0.56%
9082.4
 Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A%
=
7.3.2.3

Nhánh 3 (2-6):
S2
22
*
r
*
l
=
0.249*3 = 6.17 kW
0
U2
22 2

Tổn thất công suất: ∆P2-6 =
Tổn thất điện năng hằng năm: ∆Aphát_tuyến = ∆P2-6*Ktt*8760
= 6.17*0.432*8760
= 23.3 MWh
Điện năng tiêu thụ hàng năm: Atiêu-thụ
= P2-6*Kpt*8760
16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

= S*cosφ*Kpt*8760
= 2MVA*0.8*0.432*8760
= 6055 MWh
23.35
= 0.39%
6055

 Phần trăm tổn thất điện năng: ∆A%
=
Kết quả tính toán tổn thất trên lưới phân phối:
Tổn thất
Phát tuyến
chính
Nhánh 1
Nhánh 2
Nhánh 3

7.4

∆
U
%
4.
1
4.
54
3.

42
1.
65

∆P
(kw)

∆A(
Mwh)

115.
8
19.6
8
13.4
1
6.17

438.2
2
74.5
50.7
23.3

∆
A
%
1.
45
0.

82
0.
56
0.
39

Tổng chi phí hằng năm của phát tuyến chính và nhánh rẽ.

Tổng chi phí hàng năm của phát tuyến là tổng của ba thành phần:
TAC = AIC + AEC + ADC
Trong đó:

• TAC: tổng chi phí hàng năm.
• AIC: chi phí đầu tư tương đương hàng năm của một
đường dây.
• AEC: chi phí tổn thất điện năng hàng năm của đường dây.
• ADC: chi phí yêu cầu hàng năm để bù vào tổn thất công
suất của phát tuyến.

Tính AIC: AIC = ICF.iF.l
• ICF: chi phí xây dừng đường dây $/km
Đường dây trên không 22 kV, mạch đơn cột BTCT cao 14m:
17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

ICF = 10000 – 17000 $/km

• iF: hệ số khấu hao (giả thiết iF = 0.1).
• l: chiều dài đường dây hay đoạn dây đng tính toán (km).
Tính AEC:
• Tính hệ số tổn thất Ktt:
• C: tiền điện 0.05 $/kWh.

Tính ADC:
•
•
•
•
•
•
•

KPR: hệ số đỉnh tổn thất (giả thiết 0.82).
KR : hệ số dự trữ (1.15).
KLSA: hệ số tổn thất cho phép (1.03).
CG: chi phs máy phát, giả thiết 200 $/kW.
CT: chi phí hệ thống truyền tải, giả thiết 65 $/kW.
CS: chi phí hệt thống phân phối, giả thiết 20 $/kW.
iG, iT, iS : hệ số khấu hao tính trên vống cố định, giả thiết lần lượt là:

0.2 – 0.125 – 0.125.
Tổng chi phí cho 1km chiều dài đường dây:
TAC1 km = TAC/l $/km.

18

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

Bảng 7.4 Tổng chi phí hằng năm của phát tuyến chính và nhánh rẽ:
Phát
tuyến

STT

Đoạn

Phát
tuyến
chính

1
2
3
4

4–5
3–4
2–3
1–2
1-5

5

4 - 10

10 11
4 - 11

7
8
9

10

Tổng
Nhán
h1

6

Tổng
Nhán
h2
Tổng
Nhán
h3
Tổng

Toàn đường dây

Chiều
dài
(Km)
2
3

3
2
10

AIC($) AEC($)

ADC($) TAC($)

3000
4500
4500
3000
15000

7379.42
69253.1
177106
184523
438262

91.98
863.21
2207.6
2300
5462.8

10471.4
74616.3
183814
189823

458725

4

6000

70085.6

873.59

76959.2

1

1500

4389.81

54.72

5944.53

5

7500

74475.4

928.31

82903.7

3-7
7-8
8-9
3-9

2
1.5
1.5
5

3000
2250
2250
7500

35194.2
12639.6
2913.93
50747.7

438.68
157.55
36.32
632.55

38632.9
15047.2
5200.25

58880.3

2 -6

3

4500

23349.3

291.04

28140.3

2-6

3
Độ
dài
23

4500
ACIΣ

23349.3
AECΣ

291.04
ADCΣ

28140.3
TACΣ

34500

586835

7315

628649

19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG VII

20