Đồ án Thiết kế các công trình điện

tích nguồn và phụ tải: Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại(MW) 30 20 22 20 30 32 Hệ số cụng suất cosφ 0.90 Mức đảm bảo cung cấp điện I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp 10 kV II.Cân bằng công suất tác dụng : Giả thiết rằng nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải, do đó ta có công thức cân bằng công suất tác dụng là: PF = Pyc Trong đó : PF : Công suất tác dụng phát ra của nguồn. Pyc: Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải. mà: Pyc = m + + Pdt + Ptd với: m : Hệ số đồng thời, ở đây m=1. : Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại. = P1+ P2 +P3 +P4 +P5 +P6= 30+20+22+20+30+32= 154 (MW). : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp, được lấy bằng 7% Do nguồn điện có công suất vô cùng lớn nên ta coi Pdt = 0 và Ptd = 0. => Pyc = 107% = 1,07.154 = 164,78(MW) Vậy ta có : PF = Pyc = 168,78(MW) III.Cân bằng công suất phản kháng: Để mạng lưới vận hành ổn định thì ngoài việc cân bằng công suất tác dụng ta còn phải cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện. Ta có : QF = Qyc Trong đó: QF là công suất phản kháng do nguồn phát ra QF = PF.tg = 164,78.0,62 = 102,16 (MVAR) (do cos= 0,85 => tg = 0,62) Qyc = m + + - - Qdt - Qtd Với : m : hệ số đồng thời,m = 1 = 15% Do nguồn có công suất vô cùng lớn nên ta coi Qdt = 0 và Qtd = 0 Nên : Qyc = 115% + - Trong đó : : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp : tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây : dung dẫn do đường dây sinh ra. : tổng công suất phản kháng của các phụ tải Với : = ( ).tg = 154 . 0,484 = 74,536 (MVAR) (do cos = 0,9 => tg = 0,484) - = 0 => Qyc = 1,15 . 74,536 = 85,72 (MVAR) Ta nhận thấy Qyc < QF nên ta không phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản kháng Chương ii dự kiến các phương án nối dây của mạng điện Bảng 1. giá trị Qi và cos STT cos Qpti(MVAR) 1 0,9 14,52 2 0,9 9,68 3 0,9 10,648 4 0,9 9,68 5 0,9 14,52 6 0,9 15,488 I.Dự kiến phương án nối dây: Ta có theo yêu cầu cung cấp điện cho hộ loại một, mà hộ loại một là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gây nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn quá trình công nghệ. Do đó các phương án cung cấp cho các hộ phải được cấp từ hai nguồn. Các phương án nối dây: Phương án 1 : Phương án 2 : Phương án 3 : Phương án 4 : Phương án 5 : II.Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Ta sử dụng công thức kinh nghiệm : U = 4,34 Với l : chiều dài đường dây (km) P : công suất phụ tảI (MW) U : điện áp tính toán (kV) Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, cũng như đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện Phương án 1 : Bảng 1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) Điện áp tính toán(kv) Điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 30 + j.14,52 56,6 100,534 110 NĐ - 2 20 + j.9,68 53,9 83,92 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 30 + j.14,52 42,4 99,195 NĐ - 6 32 + j.15,488 51 102,978 Từ kết quả nhận được ở trên, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kv) Phương án 2 : Ta có : SNĐ-3= 22 + j.10,648 + 20 +j.9,68 = 42 + j.20,328 SNĐ-3-4= S4 = 20 + j.9,68 Bảng 2: điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) Điện áp tính toán(kv) Điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 30 + j.14,52 56,6 100,534 110 NĐ - 2 20 + j.9,68 53,9 83,92 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 30 + j.14,52 42,4 99,195 NĐ - 6 32 + j.15,488 51 102,978 Từ bảng, ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110( kV) Phương án 3: Ta có : SNĐ-1= S1+ S2= 30 + j.14,52 + 20 + j.9,68 = 50 + j.24,2 (MVA) SNĐ-1-2 = S2 = 20 + j.9,68 (MVA) Bảng 3: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) điện áp tính toán(kv) điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 50 + j.24,2 56,6 127,022 110 1 - 2 20 + j.9,68 22,4 80,308 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 62 + j.30,008 42,4 139,583 5 - 6 32 + j.15,488 28,3 100,88 Từ kết quả nhận được ở trên,chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kv) Phương án 4 : SNĐ-1= S1+ S2= 30 + j.14,52 + 20 + j.9,68 = 50 + j.24,2 (MVA) SNĐ-1-2 = S2 = 20 + j.9,68 (MVA) SNĐ-3= S3+ S4= 22 + j.10,648 + 20 + j.9,68 = 42 + j.20,328 (MVA) SNĐ-3-4 = S4 = 20 + j.9,68 (MVA) SNĐ-5= S5+ S6= 30 + j.14,52 + 32 + j.15,488 = 62 + j.30,008 (MVA) SNĐ-5-6 = S6 = 32 + j.15,488 (MVA) Bảng 4 : Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) điện áp tính toán(kv) điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 50 + j.24,2 56,6 127,022 110 1 - 2 20 + j.9,68 22,4 80,308 NĐ - 3 42 + j.20,328 40 115,806 3 - 4 20 + j.9,68 22,4 80,308 NĐ - 5 62 + j.30,008 42,4 139,583 5 - 6 32 + j.15,488 28,3 100,88 Từ kết quả nhận được ở trên, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kV) Phương án 5 : SNĐ-5 = = = 33 + j.15,952(MVA) S5-6 = SNĐ-5 - S5= 33 + j.15,952 - 30-j.14,52 = 3+ j.1,432(MVA) SNĐ-6= S6- S5-6= 32 + j.15,488 - 3-j.1,432 = 29 +14,056(MVA) Bảng 5 : Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) Điện áp tính toán(kV) Điện áp định mức của mạng điện(kV) NĐ - 1 30 + j.14,52 56,6 100,534 110 NĐ - 2 20 + j.9,68 53,9 83,92 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 33 + j.15,952 42,4 103,65 NĐ - 6 29 + j.14,056 51 98,49 5- 6 3 + j.1,432 28,3 37,91 Từ kết quả nhận được ở trên, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kV) CHƯƠNG III tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án cung cấp điện hợp lý I.Tính Toán Chỉ Tiêu Kỹ Thuật: Các mạng 110(kV) được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không, các dây dẫn sử dụng là dây dẫn lõi thép AC. Với đường dây 110(kV), khoảng cách trung bình hình học giữ dây dẫn các pha bằng 5m(Dtb = 5m) Với mạng điện khu vực chọn tiết diện dây dẫn (Fdd) ta chọn theo mật độ dòng điện F = Với Imax : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tảI cực đại Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện.với dây dẫn AC và Tmax = 5000h thì Jkt = 1,1(A/mm2) Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức : Imax = Với : n : số mạch của đường dây Uđm : điện áp định mức của mạng điện Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên,ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện : về sự tạo thành vầng quang. điều kiện phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. điều kiện về tổn thất điện áp trong các chế độ bình thường và sau sự cố. Để tính tổn thất điện áp trong chế độ bình thường, ta có công thức : DUi-bt = Với : Pi ,Qi : công suất chạy trên đường dây thứ i; Ri, Xi : điện trở và điện kháng của đường dây thứ i. Đối với mạng điện ta đang xét tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và sự cố : DUmax-bt = 15 á 20 DU = 20 á 25 Đối với đường dây 2 mạch ,nếu ngừng một mạch thì DU= 2. DUmax-bt Đối với đường dây 110(kv),để không xuất hịên vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70mm2 Để đảm bảo cho đường dây vận hành trong các chế độ binh thường và sau sự cố, cần phải có điều kiện sau : Isc ≤ Icp DUbt ,DUsc≤ DUcp Phương án 1 : a.Tính tiết diện dây dẫn NĐ-1 Dòng điện chạy trên đường dây : I1 = .103 = 87,466(A) Tiết diện của đường dây : F1 = = 79,514(mm2) chọn dây dẫn AC -70 có Icp = 265(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là : Isc = 2.87,466 = 174,932(A) Như vậy : Isc < ICP Dây AC- 70 có : r0 = 0,46(W/km), xo = 0,44(W/km), bo.10-6 = 2,58(S/km) R1 = 0,5 . 0,46. 56,6 = 13,018(W), X1 = 0,5 . 0,44 . 56,6 = 12,452(W) Tổn thất điện áp : DUbt-NĐ-1 = .100=.100 = 4,7220/0 Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-NĐ-1 = 2. DUbt-NĐ-1= 9,444 0/0 b.Tính tiết diện dây dẫn NĐ-2 Dòng điện chạy trên đường dây : I2= .103 = 58,31(A) Tiết diện của đường dây : F2= = 53,01(mm2) chọn dây dẫn AC - 70 có ICP = 265(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là : Isc = 2 . 58,31 = 116,62(A) Như vậy : Isc < ICP Dây AC -70 có r0 = 0,45(W/km), xo = 0,44 (W/km) R2 = 0,5.0.45.53,9 = 12,13(W), X2 = 0,5.0,44.53,9 = 11,858(W) Tổn thất điện áp : DUbt-NĐ-2 = .100=.100 = 2,954 0/o Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-NĐ-2 = 2. DUbt-NĐ-2 = 5,908o/o tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 7 : Thông số dây dẫn của phương án 1 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 13,018 12,452 4,722 9,444 NĐ-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 12,13 11,858 2,954 5,908 NĐ-3 64,14 58,309 AC-70 265 128,28 9 ,00 8 ,80 2,411 4,822 NĐ-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 13,68 13,376 3,331 6,662 NĐ-5 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 9 ,54 9 ,328 3,485 6,97 NĐ-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 8,415 10,94 3,626 7,252 Từ bảng tổng kết ta có : tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ làm việc bình thường : DUbt-max0/0 = 4,722 0/0 tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sự cố : DUsc-max0/0 = 9,444 o/o Phương án 2 : a.Tính tiết diện của đường dây NĐ-3, 3-4 : ãNĐ-3 Dòng điện chạy trên đường dây : I3=.103 = 122,45(A) Tiết diện của đường dây : F3= = 111,32(mm2) chọn dây dẫn AC -120 có Icp = 380(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là: Isc = 2.122,45 = 244,9 (A) Như vậy : Isc < ICP Dây AC -120 : r0 = 0,27(W/km), Xo = 0,423(W/km) R3= 0,5.0,27.40 = 5,4(W), X1 = 0,5.0,423.40 = 8,46(W) Tổn thất điện áp : DUbt-NĐ-1 = .100=.100 = 3,296 0/0 Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-NĐ-1 = 2. DUbt-NĐ-1= 6,592 0/0 ã3 - 4 : Dòng điện chạy trên đường dây : I3-4 = .103 = 58,31(A) Tiết diện dây dẫn : F3-4 = = 53,01(mm2) Chọ dây dẫn AC-70 có Icp = 265(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là I3-4sc = 2.58,31 = 116,62(A) Vậy : I1-2sc < Icp Dây AC-70 có ro = 0,46(W/km),xo = 0,44 (W/km) R3-4 = 0,5.0,46.22,4 = 5,152(W), X3-4 = 0,5.0,44.22,4 = 4,928(W) DUbt-3-4 = .100=.100 = 1,246 0/0 Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-3-4 0/0 = 2.DUbt-1-2 = 2,492 0/0 Tổng tổn thất điện áp trên đường dây 3-4 : DUNĐ-3-4 0/0 = DUNĐ-3 0/0 + DU3-4 0/0 =3,2960/ 0 + 1,246 0/0 = 4,542 0/0 Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây : DUNĐ-3-4max = 2. DUbt-NĐ-3 0/0 + DUbt-3-4 0/0 = 6,592 0/0 + 1,246 0/0 = 7,838 0/0 tính toán tương tự ta có bảng tổng kết : Bảng 8: Thông số dây dẫn của phương án 2 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 13,018 12,452 4,722 9,444 NĐ-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 12,13 11,858 2,954 5,908 NĐ-3 122,45 111,32 AC-120 380 244,9 5,40 8,46 3,296 6,592 3-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-5 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 9 ,54 9 ,328 3,485 6,97 NĐ-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 8,415 10,94 3,626 7,252 Từ bảng tổng kết : DUbt max o/o = DUbt-NĐ-1-2 0/0 + DUbt-1-2 0/0 = 4,542 0/0 DUsc max o/o = DUsc-NĐ-1 0/0 + DUsc-1-2 0/0 = 7,838 0/0 Phương án 3 : a.Tính tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ-5: Dòng điện chạy trên đường dây : I1 = .103 = 145,777(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 132,525(mm2) Chọn dây dẫn AC-150 có Icp = 445(A) Khi một mạch ngừng làm việc : I1sc = 2.I3 = 2.145,777 = 291,544(A) Vậy I1sc < Icp Dây AC-150 có ro = 0,21(W/km),xo = 0,416(W/km) đ R1 = 0,5.0,21.56,6= 5,943(W), X1 = 0,5.0,416.56,6 = 11,773(W) Ta có : DUbt-NĐ-1 = .100 = 4,810 o/o Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-1 : DUsc-NĐ-1 = 2.DUbt-NĐ-1 = 2.4,810 o/o = 9,620 o/o b.Tính tiết diện dây dẫn của 1-2 Dòng điện chạy trên đường dây : I1-2 = .103 = 58,31(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 53,01(mm2) Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265(A) Khi một mạch ngừng làm việc : I1-2sc = 2.I1-2 = 2.58,31= 116,62(A) Vậy I1-2sc < Icp Dây AC-70 có ro = 0,46(W/km),xo = 0,44(W/km) đ R1-2= 0,5.0,46.22,4 = 5,152(W), X1-2= 0,5.0,44.22,4 = 4,928(W) Ta có : DUbt-NĐ-1-2 = .100 = 1,246 o/o Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-1 DUsc-1-2 = 2.DUbt-1-2 = 2.1,246 o/o = 2,492 o/o Tổng tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây NĐ-1 khi làm việc ở chế độ bình thường : DUbtNĐ-1o/o = DUbt NĐ-1 + DUbt 1-2 o/o = 4,810o/o + 1,246 o/o = 6,056 o/o Tổng tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây khi có sự cố : DUsc NĐ-1o/o =DUsc NĐ-1+ DUbt1-2 = 9,620o/o + 1,246o/o = 10,866o/o Tính toán tương tự ta có bảng số liệu sau : Bảng 9 : Thông số dây dẫn của phương án 3 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 145,777 132,525 AC-150 445 291,544 5,943 11,773 4,810 9,620 1-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-3 64,14 58,309 AC-70 265 128,28 9 ,00 8 ,80 2,411 4,822 NĐ-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 13,68 13,376 3,331 6,662 NĐ-5 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 9 ,54 9 ,328 3,485 6,97 NĐ-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 8,415 10,94 3,626 7,252 Từ bảng tổng kết ,ta có : tổn thất điện áp lớn nhất làm việc ở chế độ bình thường : DUbt maxo/o = DUbt NĐ-1 o/o = 6,056o/o tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sự cố : DUsc max = DUsc NĐ-1 = 10,866o/o Phương án 4 : Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 10 : Thông số dây dẫn phương án 4 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 145,777 132,525 AC-150 445 291,544 5,943 11,773 4,810 9,620 1-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-3 122,45 111,32 AC-120 380 244,9 5,40 8,46 3,296 6,592 3-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-5 180,764 164,331 AC-150 445 362,528 4,452 8,819 4,468 8,936 5-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 4,67 6,07 2,012 4,024 Từ bảng tổng kết ta có : tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng: DUbt max o/o = DUbt NĐ-5-6 o/o = 6,48o/o tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành ở chế độ sự cố : DUsc max = DUsc NĐ-5-6 = 10,948o/o Phương án 5 : a.Chọn tiết diện dây dẫn NĐ-5 Dòng điện chạy trên đường dây: I5 = .103 = 192,38(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 174,89(mm2) Chọn dây dẫn AC-185 có Icp = 510(A) Dây AC-185 có ro = 0,17(W/km), xo = 0,409 (W/km) đ R1 = 0,17.42,4 = 7,208(W), X2 = 0,409.42,4 = 17,342(W) b.Chọn tiết diện dây dẫn NĐ-6 Dòng điện chạy trên đường dây NĐ- 6: I6= .103 = 169,147 Tiết diện dây dẫn : F = = = 153,77(mm2) Chọn dây dẫn AC - 150 có Icp = 445(A) Dây dẫn AC-150 có ro = 0,21(W/km), xo = 0,416(W/km) đR2= 0,21.51 =10,71(W),X4 = 0,416.51 = 21,216(W) c.Chọn tiết diện dây dẫn đoạn 5- 6 Dòng điện chạy trên dường dây 2- 1 ; I5-6 = .103 = 17,448(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 15,862(mm2) Chọn dây dẫn AC - 70 có Icp = 265(A),ro = 0,46(W/km),xo = 0,44(W/km) đR5-6 = 0,46.28,3 = 13,018(W), X5-6 = 0,44.28,3 = 12,452(W) d.Kiểm tra dây dẫn khi có sự cố Đối với mạch đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 5- 6 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-6 Isc 5-6 = .103 = 186,59(A) Vậy Isc 5-6 <Icp Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-5 là : Isc NĐ-5 = .103 = 361,527(A) Như vậy Isc NĐ-5 < Icp Dòng điện chạy trên đoạn NĐ- 6 trong trường hợp đường dây NĐ-5 có sự cố bằng dòng điện chạy trên NĐ-5 trong trường hợp đường dây NĐ-6 có sự cố Isc NĐ-6 = Isc NĐ-5 = 361,527(A) Như vậy Isc NĐ-6 < Icp Kết quả tính tiết diện dây của mạng điện cho trên bảng d.Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét Ta có : SNĐ-6 = 29 + j.14,056(MVA) S5-6 = 3 + j.1,432(MVA) đđiểm 6 là điểm phân chia công suất, do đó nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng là: DUmax-bt = DUbt NĐ-6 Mà DUbt-max = DUbt NĐ-6 = .100 = 6,031 o/o Khi ngừng đoạn NĐ-6, tổn thất điện áp trên NĐ-5 là : DUsc NĐ-5 = .100 = 7,994o/o DUsc 5-6 = .100 = 5,037 o/o Trong trường hợp ngừng đoạn NĐ-5tổn thất điện áp trên NĐ-6 là : DUsc NĐ-6 = .100 = 10,749 o/o DUsc 6-5 = .100 = 4,722o/o Với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiểm nhất xảy ra khi ngưng đoạn NĐ-5 trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng : DUsc max = 10,749o/o + 4,722o/o = 15,471o/o Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 11 : Thông số dây dẫn phương án 5 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 12,735 12,452 4,722 9,444 NĐ-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 12,13 11,858 2,954 5,908 NĐ-3 64,14 58,309 AC-70 265 128,28 9 ,00 8 ,80 2,411 4,822 NĐ-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 13,68 13,376 3,331 6,662 NĐ-5 192,38 174,89 AC-185 510 361,527 7,208 17,342 4,252 7,994 NĐ-6 169,147 153,77 AC-150 445 361,527 10,71 21,216 6,031 10,749 5-6 17,448 15,862 AC-70 265 186,59 13,018 12,452 0,470 4,722 Từ bảng tổng kết ta có : tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình thường : DUsc max = DUbt NĐ-4 = 5,031o/o tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi ngừng đoạn NĐ-2 DUsc max = DUsc NĐ-4 + DUsc 2-4 = 10,749o/o + 4,722o/o = 15,471o/o Vậy ta có bảng so sánh chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án : Bảng so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật Tổn thất điện áp Phương án I II III IV V DUbt max (o/o ) 4,722 4,542 6,056 6,48 6,031 DUsc max (o/o) 9,444 7,838 10,866 10,948 15,471 Từ bảng chỉ tiêu kỹ thuật, ta chọn ra 4 phương án : I , II, III, IV để tiến hành so sánh về chỉ tiêu kinh tế. II.So sánh chỉ tiêu kinh tế : Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức,do đó để tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật không cần tính vốn đầu tư các trạm bién 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 = (avh + atc ).Kd + DA.C Trong đó : atc -hệ số hiệu quả của vốn đầu tư atc = = = 0,125 avh - hệ số khấu hao tu sửa thường kỳ và phục vụ đường dây avh = 0,07 Kd - tổng vốn đầu tư về đường dây DA- tổng tổn thất điện năng hàng năm C - giá 1 kwh điện năng tổn thất ( C = 500 đ/kwh) đối với đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột thì tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau : Kd = ồ1,6.koi.li Trong đó : koi - giá thành 1 kwh đường dây một mạch (đ/km) li - chiều dài đường dây thứ i (km) Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức : DA = ồPi max.t Trong đó : DPmax - tổng tổn thất công suất trên đường dây thứ I khi phụ tải cực đại - thời gian tổn thất công suất cực đại Tổn thất công suất công suất cực đại có thể tính theo công thức sau : ồDPi max = .Ri Trong đó : Pi max,Qi max - công suất tác và phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại Ri - điện trở tác dụng của đường dây thứ i Uđm - điện áp định mức của mạng điện Thời gian cực đại được tính theo công thức : t = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 Trong đó : Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm. 1.Phương án I a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức : DPi = .Ri Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1 DP1 = .R1 = .13,018 = 1,195(MVA) Tính tương tự với các đường dây khác , ta có tổn thất công suất các đường dây khác cho ở bảng. b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện Giả sử các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây được xác định theo công thức sau : K1 = 1,6.ko1.l1 l1 = 56,6(km) ,với dây AC -70: ko1 = 380.106(đ/km) K1 = 1,6.380.56,6.106 = 34412,8.106(đ/km) Tính tương tự ta có bảng tổng kết Bảng 11: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.1 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 30 14,52 13,018 1,195 NĐ-2 20 9,68 12,13 0,495 NĐ-3 22 10,648 9,0 0,444 NĐ-4 20 9,68 13,68 0,558 NĐ-5 30 14,52 9,54 0,876 NĐ-6 32 15,488 8,415 0,879 ồDP 4,447(MW) Bảng 12 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.1 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 70 608 56,6 34412,8 NĐ-2 70 608 53,9 32771,2 NĐ-3 70 608 40 24320 NĐ-4 70 608 60,8 36966,4 NĐ-5 70 608 42,4 25779,2 NĐ-6 95 616 51 31416 ồKd 185665,6.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : Thời gian tổn thất công suất cực đại : t = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411(h) Tổn thất điện năng trong mạng điện : DA = SDPi.t = 4,447.3411 = 15168,717(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z =( atc + avh).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).185665,6.106 + 15168,717.103.500 = 43789,15.106(đ) 2.Phương án II : a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1 : DP1 = .R1 = .13,018 = 1,195(MW) tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 13 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.2 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 30 14,52 13,018 1,195 NĐ-2 20 9,68 12,13 0,495 NĐ-3 42 20,328 5,40 0,972 3-4 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-5 30 14,52 9,54 0,876 NĐ-6 32 15,488 8,415 0,879 ồDP 4,627(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Giả sử các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây được xác định theo công thức sau : K1 = 1,6.Ko1.L1 L1 = 56,6km,Ko1 = 380.106 (đ/km) đ K1 = 1,6.380.56,6.106 = 34412,8.106 (đ/km) Bảng 14 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.2 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 70 608 56,6 34412,8 NĐ-2 70 608 53,9 32771,2 NĐ-3 120 627,2 40 25088 3-4 70 608 22,4 13619.2 NĐ-5 70 608 42,4 25779,2 NĐ-6 95 616 51 31416 ồKd 162786,4.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : thời gian tổn thất công suất cực đại: t = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411h Tổn thất điện năng trong mạng điện : DA = SDP2t = 4,627.3411 = 15782,697(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh ).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).162786,4.106 + 15782,697.103.500 = 39634,70.106(đ) 3.Phương án III: a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tính toán tương tự như các trường hợp trên ta có bảng tổng kết : Bảng 15 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.3 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 50 24,2 5,943 1,515 1-2 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-3 22 10,648 9,0 0,444 NĐ-4 20 9,68 13,68 0,558 NĐ-5 30 14,52 9,54 0,876 NĐ-6 32 15,488 8,415 0,879 ồDP 4,482(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Bảng 16 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.3 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 150 644,8 56,6 36495,68 1-2 70 608 22,4 13619,2 NĐ-3 70 608 40 24320 NĐ-4 70 608 60,8 36966,4 NĐ-5 70 608 42,4 25779,2 NĐ-6 95 616 51 31416 ồKd 168596,48.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : tổng tổn thất điện năng của mạng điện : DA = SDP3.t =4,482.3411 = 15288,102(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).168596,48.106+ 15288,102.103.500 = 40520,36.106(đ) 4.Phương án IV: a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tính toán tương tự như các trường hợp trên ta có bảng tổng kết : Bảng 15 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.4 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 50 24,2 5,943 1,515 1-2 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-3 42 20,328 4,20 0,756 3-4 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-5 62 30,008 4,452 1,746 5-6 32 15,488 4,67 0,488 ồDP 4,925(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Bảng 16 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.4 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 150 644,8 56,6 36495,68 1-2 70 608 22,4 13619,2 NĐ-3 120 627,2 40 25088 3-4 70 608 22,4 13619.2 NĐ-5 150 644,8 42,4 27339,52 5-6 95 616 28,3 17455,44 ồKd 133617,04.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : Tổng tổn thất điện năng của mạng điện : DA = SDP3.t =4,925.3411 = 16799,175(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).133617,04.106+ 16799,175.103.500 = 34454,91.106(đ) 5.Phương án V : a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1 : DP1 = .R1 = .13,018 = 1,195(MW) Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 13 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.5 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 30 14,52 13,018 1,195 NĐ-2 20 9,68 12,13 0,495 NĐ-3 22 10,648 5,40 0,972 NĐ-4 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-5 33 15,952 7,208 0,800 NĐ-6 29 14,056 10,71 0,919 5-6 3 1,432 13,018 0,012 ồDP 4,603(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Giả sử các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây được xác định theo công thức sau : K1 = 1,6.Ko1.L1 L1 = 56,6km,Ko1 = 380.106 (đ/km) đ K1 = 1,6.380.56,6.106 = 34412,8.106 (đ/km) Đối với dây đơn K6 = 403.51.106 = 20553.106( km) Bảng 14 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.5 Lộ Dây AC Ki.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 70 608 56,6 34412,8 NĐ-2 70 608 53,9 32771,2 NĐ-3 70 608 40 24320 NĐ-4 70 608 60,8 36966,2 NĐ-5 185 416 42,4 17638,4 NĐ-6 150 403 51 20553 5-6 70 380 28,3 10754 ồKd 144148,6.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : thời gian tổn thất công suất cực đại: t = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411h Tổn thất điện năng trong mạng điện : DA = SDP2t = 4,603.3411 = 15700,833(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh ).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).144148,6.106 + 15700,833.103.500 = 35959,39.106(đ) Vậy ta có bảng so sánh các phương án như sau : Bảng 17 : Bảng so sánh các phương án Phương án Thông số I II III IV V DUbt-max o/o 4,722 4,542 6,056 6,48 6,031 DUsc-max o/o 9,444 7,838 10,866 10,948 15,471 Z.106(đ) 43789,15 39634,70 40520,36 34454,91 35959,39 Ta có : = .100o/o = 11,83o/o >5o/o = .100o/o = 3,43o/o <5o/o So sánh điều kiện kinh tế ta loại bỏ 3 phương án I, II, III vì có chi phí lớn. Còn lại 2 phương án IV, V thì ta nhận thấy phương án IV là tối ưu hơn. Vì vậy ta chọn phương án IV. CHƯƠNG IV lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây I.Lựa chọn máy biến áp : Tất cả các phụ tải trong hệ thống điện đều là hộ loại I,vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này cần đặt hai MBA trong mỗi trạm khi chọn công suất của MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA còn lại ở chế độ sau sự cố. Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40 o/o trong thời gian phụ tải cực đại. Công suất của mỗi MBA trong trạm có n MBA xác định theo công thức : S ≥ Trong đó : Smax : phụ tải cực đại của trạm K : hệ số quá tải của MBA trong chế độ sau sự cố ,K =1,4 n : số MBA trong trạm đói với trạm có hai MBA,công suất mỗi MBA là : S ≥ tính công suất MBA trong trạm 1 : ãPhụ tải 1: Ta có : P1mâx = 30(MVA); Q1max = 14,52(MVAR) S1 ≥ = 23,806(MVA) → chọn MBA : TPDH - 25000/110 ãPhụ tải 2 Ta có P2max =20(MVA), Q2max = 9,68(MVAR) S2 ≥ = 15,871(MVA) đ chọn MBA : TDH - 16000/110 ãPhụ tải 3 Ta có : P3max =22(MVA), Q3 max = 10,648(MVAR) S3 ≥ = 17,46(MVA) đ chọn MBA : TDH - 25000/110 ãPhụ tải 4 ta có : P4max = 20(MVA),Q4max = 9,68(MVAR) S4≥ = 15,871(MVA) đ chọn MBA : TDH - 16000/110 ãPhụ tải 5 P5mâx = 30(MVA); Q5max = 14,52(MVAR) S5 ≥ = 23,806(MVA) → chọn MBA : TPDH - 25000/110 ãPhụ tải 6 Ta có P6max = 32(MVA), Q6max = 15,488(MVAR) S6 ≥ = 25,094(MVA) → chọn MBA : TPDH - 25000/110 Vậy trong mạng ta chọn 2 loại MBA là : TDH-16000/110 và TPDH-25000/110 Bảng 18 : Thông số của MBA Sđm (MVA) Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính toán Uđm(kv) Un o/o DPn Kw DPo Kw Io o/o R (W) X (W) DQo (kvar) Cao Hạ 16 115 11 10,5 85 21 0,85 4,38 86,7 136 25 115 11 10,5 120 29 0,8 2,54 55,9 200 II.Sơ đồ nối dây : 1.Sơ đồ nối dây trạm nguồn : Dùng hai hệ thống thanh góp (liên hệ với nhau bởi máy cắt liên lạc – MCLL) 2.Sơ đồ nối dây trạm trung gian : Dùng sơ đồ hệ thống hai phân đoạn thanh góp : 3.Sơ đồ trạm hạ áp : Dùng hệ thống có hai phân đoạn thanh góp : + Nếu l>70(km) thì đặt máy cắt cao áp ở phía đường dây bởi vì với chiều lớn thì sự cố xảy ra do thao tác đóng cắt nhiều vì vậy phải đặt máy cắt cuối đường dây. + Với l<70(km) thì đặt máy cắt điện áp ở phía MBA ta có sơ đồ trạm biến áp của mạng điện thiết kế. Chương 5 tính toán chế độ của mạng điện Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật của mạng điện thiết kế ,cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các trạng tháI phụ tảI cực đại ,cực tiểu và sau sự cố khi phụ tải cực đại.khi xác định các dòng công suất và các tổn thất công suất,ta lấy điện áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp định mức : Ui = Uđm = 110kV I.Chế độ phụ tải cực đại : Vì chỉ biết điện áp trên thanh góp của nhà máy điện do đó ta tính chế độ qua hai giai đoạn.Mà điện áp trên thanh góp nhà máy điện trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức sau: UNĐ=110%Uđm=110.110/100=121(KV). Đường dây NĐ-5-6 : Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của mạng điện : a.Sơ đồ nguyên lý b.Sơ đồ thay thế : ND . .S Zd1 . ,, S1 . , S1 . ,,, S1 . S2 . , S2 . ,, S2 Zd2 . Sc2 . DS02 . Sb2 Zb2 . S6=32+j.15,488 Qc1d Qc1c Qc2d Qc2c Zb1 . Sb1 . DS01 C1 h1 . S5=30+j.14,52 ãgiai đoạn 1 : Tính dòng công suất Với dây dẫn : Zd1 = 4,452 + j.8,819(W), B1/2 = 1,162.10-4(s) Zd2 = 4,67 +j.6,07 (W), B2/2 = 0,75.10-4(s) Với MBA : Zb1 = 0,5(Rb1+j.Xb1) = 0,5(2,54+j.55,9) = 1,27+j.27,95(W) DS01 = 2(DP01+j.DQ01).10-3= 2.(29+j.200).10-3= 0,058+j.0,4(MVA) Zb2= 0,5(Rb2+j.Xb2) = 0,5(2,54+j.55,9) = 1,27+j.27,95(W) DS02= 2(DP02+j.DQ02).10-3= 2.(29+j.200).10-3= 0,058+j.0,4(MVA) Tổn thất công suất trên MBA 2: DSb2=.Zb2 = .(1,27+j.27,95) = 0,133+j.2,919(MVA) Công suất trên tổng trở MBA 2: Sb2= S6+DSb2= 32+j.15,488+0,133+j.2,919 = 32,133+j.18,407(MVA) Dòng công suất trên cuộn dây cao áp của MBA 2: Sc2= Sb2+DS02 = 32,133+j.18,407+0,058+j.0,4= 32,191+j.18,807(MVA) Công suất điện dung trên đường dây 2: Qc2d = Qc2c = U2đm.B2/2 = 1102.0,75.10-4 = 0,908(MVA) Công suất cuối đường dây 2 : ,, S2 = Sc2 - j.Qc2c = 32,191+j.18,807-j.0,908 = 32,191+j.17,899(MVA) Tổn thất công suất trên đường dây 2 : DS2 = .Zd2 = (4,67+j.6,07) = 0,524+j.0,681(MVA) Công suất đầu đường dây 2 , ,, S2 = DS2+S2 = 0,524+j.0,681+32,191+j.17,899 = 32,715+j.18,58(MVA) , S2 = S2 -j.Qc2d = 32,715+j.18,58-j.0,908 = 32,715+j.17,672(MVA) Tổn thất công suất trên MBA 1: DSb1 = .Zb1= (1,27+j.27,95) = 0,117+j.2,566(MVA) Công suất trên cuộn dây của MBA 1 : Sb1 = DSb1+S5 = 0,117+j.2,566+30+j.14.52 = 30,117+j.17,086(MVA) Công suất trên thanh cái cao áp MBA 1 : Sc1 = Sb1+j.DS01 = 30,117+j.17,086+0,058+j.0,4 = 30,175+j.17,486(MVA) ,, S1 = Sc1 +S2 = 30,175+j.17,486+32,715+j.17,672 = 62,89+j.35,158(MVA) Công suất điện dung trên đường dây 1 : Qc1c = Qc1d = U2đm.B1/2 = 1102.1,162.10-4 = 1,406(MVAR) Công suất cuối dường dây 1 : ,, ,,, S1 = S1 -j.Qc1c = 62,89+j.35,158-j.1,406 = 62,89+j.33,752 (MVA) Tổn thất công suất trên đường dây 1: DSd1 =.Zd1 = (4,452 + j.8,819) =1,874+j.3,713(MVA) Công suất đầu đường dây 1: , ,, S1= S1 +DSd1 = 62,89+j.33,752+1,874+j.3,713 = 64,764+j.37,465(MVA) Công suất đầu nguồn : S = S1 -j.Qc1d = 64,764+j.37,465-j.1,406 = 64,764+j.36,059(MVA) ãgiai đoạn 2 : Tính điện áp tại các nút Tổn thất điện áp trên đường dây 1 DUd1 = = = 5,113(kv) Điện áp tại thanh góp cao áp của MBA 1 : Uc1 = UN - DUd1 = 121- 5,113 = 115,887(kV) Tổn thất điện áp trên MBA 1 : DUb1 = = = 4,451(kv) điện áp tại thanh góp hạ áp của MBA 1 đã quy đổi về cao áp : Uh1 = Uc1- DU1 = 115,887 - 4,451 = 111,436(kV) Tổn thất điện áp trên đường dây 2 : DUd2 = = = 2,383(kv) Điện áp trên thanh góp cao áp của MBA Uc2 = Uc1- DUb1 = 111,436-2,383 = 109,053(kV) Tổn thất điện áp trên MBA 2 DUb2 = = = 5,092(kv) điện áp trên thanh góp hạ áp của MBA 2 đã quy đổi về cao áp : Uh2 = Uc2 - DUb2 = 109,053- 5,092 = 103,961(kv) Tính toán tương tự ta có bảng sau : Bảng 19 : Tổn thất điện áp và điện áp tại các nút Lộ DUdi(kv) Uci(kv) DUbi(kv) Uhi(kv) NĐ - 1 5,410 115,59 4,462 111,128 1- 2 1,442 109,686 4,926 104,76 NĐ - 3 3,567 117,433 3,101 114,332 3- 4 1,428 112,904 4,875 108,029 NĐ - 5 5,113 115,887 4,451 111,436 5- 6 2,383 109,053 5,092 103,961 Bảng 20 : Tổn thất công suất và công suất trên đường dây Lộ CS NĐ - 1 1 - 2 NĐ - 3 3 - 4 NĐ - 5 5 - 6 Si 30+j.14,52 20+j.9,68 22+j.10,648 20+j.9,68 30+j.14,52 32+j.15,488 Soi 0,058+j.0,4 0,042+j.0,272 0,058+j.0,4 0,042+j.0,272 0,058+j.0,4 0,058+j.0,4 DSbi 0,117+j.2,566 0,089+j.1,769 0,063+j.1,38 0,089+j.1,769 0,117+j.2,566 0,133+j.2,919 Sbi 30,117+j.17,086 20,089+j.11,449 22,063+j.12,028 20,089+j.11,449 30,117+j.17,086 32,133+j.18,407 Sci 30,175+j.17,486 20,131+j.11,721 22,121+j.12,428 20,131+j.11,721 30,175+j.17,486 32,191+j.18,807 Qcid=Qcic 1,877 0,699 1,302 0,699 1,406 0,908 ,, Si 50,53+j.26,147 20,131+j.11,022 42,476+j.21,664 20,131+j.11,022 62,89+j.33,752 32,191+j.17,899 DSdi 1,59+j.3,149 0,224+j.0,215 1,015+j.1,59 0,224+j.0,215 1,874+j.3,713 0,524+j.0,681 , Si 52,12+j.29,296 20,355+j.11,237 43,491+j.23,254 20,355+j.11,237 64,764+j.37,465 32,715+j.18,58 SNi 52,12+j.27,419 20,355+j.10,538 43,491+j.21,952 20,355+j.10,538 64,764+j.36,059 32,715+j.17,672 ồSNi 233,8+j.124,178(MVA) c.Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống: Vậy công suất yêu cầu trên thanh góp 110kV của NĐ Syc = 233,8+j.124,178(MVA) Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, NĐ phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu.Vì vậy tổng công suất tác dụng do NĐ cung cấp là PF = Pyc = 233,8(MW) Khi cosjF = 0,85 thì công suất phản kháng do nguồn phát ra : QF = PF.tgjF = 233,8.0,62 = 144,956(MVAR) Vậy QF > Qyc nên không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại. II.Chế độ phụ tải cực tiểu : ở chế độ phụ tải cực tiểu điện áp trên thanh cái của NĐ là : UN = 105 o/o.110 = 115,5(kv) ở chế độ phụ tải cực tiểu thì công suất phụ tải bằng 50 o/o công suất phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại. Vì công suât phụ tải nhỏ nên để vận hành kinh tế ta xem xét có thể cắt bứt 1 MBA ở các trạm hay không. Điều kiện để cắt bớt 1 MBA trong trạm là : Smin ≤ Sc = Sđm Trong đó : Sđm : công suất định mức của MBA DPo: tổng tổn thất công suất khi không tải DPn: tổng tổn thất công suất khi ngắn mạch ãXét trạm 1 : Smin = = 16,665(MVA) Sc = 25 =17,38(MVA) Tương tự ta có Bảng 21 : Công suất tại các trạm Trạm Smin(MVA) Sc(MVA) Số máy còn lại 1 16,665 17,38 1 2 11,110 11,247 1 3 12,221 17,38 1 4 11,110 11,247 1 5 16,665 17,38 1 6 17,375 17,38 1 b.Đường dây NĐ-5-6 : Sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ thay thế: ND . .S Zd1 . ,, S1 . , S1 . ,,, S1 . S2 . , S2 . ,, S2 Zd2 . Sc2 . DS02 . Sb2 Zb2 . S6=32+j.15,488 Qc1d Qc1c Qc2d Qc2c Zb1 . Sb1 . DS01 C1 h1 . S5=15+j.14,52 Với đường dây: Zd1 = 4,452 + j.8,819(W), B1/2 = 1,162.10-4(s) Zd2 = 4,67 +j.6,07 (W), B2/2 = 0,75.10-4(s) Với MBA : Zb1 = Rb1+j.Xb1 =2,54+j.55,9(W) DS01 = (DP01+j.DQ01).10-3= (29+j.200).10-3= 0,029+j.0,2(MVA) Zb2 = Rb2+j.Xb2 =2,54+j.55,9(W) DS02 = (DP02+j.DQ02).10-3= (29+j.200).10-3= 0,029+j.0,2(MVA) ãgiai đoạn 1:Tính các dòng công suất trên đường dây Tổn thất công suất trên MBA 2: DSb2=.Zb2 = .(2,54+j.55,9) = 0,066+j.1,460(MVA) Công suất trên tổng trở MBA 2: Sb2= S6+DSb2= 16+j.7,744+0,066+j.1,460 = 16,066+j.9,204(MVA) Dòng công suất trên cuộn dây cao áp của MBA 2: Sc2= Sb2+DS02 = 16,066+j.9,204+0,029+j.0,2= 16,095+j.9,404(MVA) Công suất điện dung trên đường dây 2: Qc2d = Qc2c = U2đm.B2/2 = 1102.0,75.10-4 = 0,908(MVA) Công suất cuối đường dây 2 : ,, S2 = Sc2 - j.Qc2c = 16,095+j.9,404 - j.0,908 = 16,095+j.8,496(MVA) Tổn thất công suất trên đường dây 2 : DS2 = .Zd2 = (4,67+j.6,07) = 0,128+j.0,166(MVA) Công suất đầu đường dây 2 , ,, S2 = DS2+S2 = 0,128+j.0,166+16,095+j.8,496 = 16,223+j.8,662(MVA) , S2 = S2 -j.Qc2d = 16,223+j.8,662-j.0,908 = 16,223+j.7,754 (MVA) Tổn thất công suất trên MBA 1: DSb1 = .Zb1= (2,54+j.55,9) = 0,058+j.1,283(MVA) Công suất trên cuộn dây của MBA 1 : Sb1 = DSb1+S5 = 0,058+j.1,283+15+j.7.26 = 15,058+j.8,543(MVA) Công suất trên thanh cái cao áp MBA 1 : Sc1 = Sb1+j.DS01 = 15,058+j.8,543+0,029+j.0,2= 15,087+j.8,743(MVA) ,, S1 = Sc1 +S2 = 15,087+j.8,743+16,223+j.7,754 = 31,31+j.16,497(MVA) Công suất điện dung trên đường dây 1 : Qc1c = Qc1d = U2đm.B1/2 = 1102.1,162.10-4 = 1,406(MVAR) Công suất cuối dường dây 1 : ,, ,,, S1 = S1 -j.Qc1c = 31,31+j.16,497-j.1,406 = 31,31+j.15,091 (MVA) Tổn thất công suất trên đường dây 1: DSd1 =.Zd1 = (4,452 + j.8,819) =0,444+j.0,880(MVA) Công suất đầu đường dây 1: , ,, S1= S1 +DSd1 = 31,31+j.15,091+0,444+j.0,880 = 31,754+j.15,971(MVA) Công suất đầu nguồn : S = S1 -j.Qc1d = 31,754+j.15,971-j.1,406 = 31,754+j.14,565(MVA) ãgiai đoạn 2 : Tính điện áp tại các nút Tổn thất điện áp trên đường dây 1 DUd1 = = = 2,443(kv) Điện áp tại thanh góp cao áp của MBA 1 : Uc1 = UN - DUd1 = 115,5- 2,443 = 113,057(kV) Tổn thất điện áp trên MBA 1 : DUb1 = = = 4,562(kv) điện áp tại thanh góp hạ áp của MBA 1 đã quy đổi về cao áp : Uh1 = Uc1- DU1 = 113,057 - 4,562 = 108,495(kV) Tổn thất điện áp trên đường dây 2 : DUd2 = = = 1,183(kv) Điện áp trên thanh góp cao áp của MBA Uc2 = Uc1- DUb1 = 108,495-1,183 = 107,312(kV) Tổn thất điện áp trên MBA 2 DUb2 = = = 5,175(kv) điện áp trên thanh góp hạ áp của MBA 2 đã quy đổi về cao áp : Uh2 = Uc2 - DUb2 = 107,312- 5,175 = 102,137(kv) Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 22 : Tổn thất điện áp và điện áp tại các nút Lộ DUdi(kv) Uci(kv) DUbi(kv) Uhi(kv) NĐ-1 2,552 112,948 4,567 108,381 1-2 0,718 107,663 5,018 102,645 NĐ-3 1,712 113,788 3,155 110,633 3-4 0,703 109,93 4,915 105,015 NĐ-5 2,443 113,057 4,562 108,495 5-6 1,183 107,312 5,175 102,137 Bảng 23 : Tổn thất công suất và công suất trên đường dây Lộ CS NĐ-1 1-2 NĐ-3 3-4 NĐ-5 5-6 Si 15+j.7,26 10+j.4,84 11+j.5,234 10+ j.4,84 15+j.7,26 16+j.7,744 Soi 0,029+j.0,2 0,021+j.0,136 0,029+j.0,2 0,021+j.0,136 0,029+j0,2 0,029+j0,2 DSbi 0,058+j.1,283 0,045+j.0,884 0,031+j.0,686 0,045+j.0,884 0,058+j.1,283 0,066+j.1,460 Sbi 15,058+j.8,543 10,045+j.5,724 11,031+j.5,92 10,045+j.5,724 15,058+j.8,543 16,066+j.9,204 Sci 15,087+j.8,743 10,066+j.5,86 11,06+j.6,12 10,066+j.5,86 15,087+j.8,743 16,095+j.9,404 Qc1d=Qc1c 1,877 0,699 1,302 0,699 1,406 0,908 ‘’ Si 25,207+j.11,38 10,066+j.5,161 21,18+j.9,332 10,066+j.5,161 31,31+j.15,091 16,095+j.8,496 DSdi 0,376+j.0,744 0,054+j.0,052 0,239+j.0,375 0,054+j.0,052 0,444+j.0,880 0,128+j.0,166 , Si 25,583+j.12,124 10,12+j.5,213 21,419+j.9,707 10,12+j.5,213 31,754+j.15,971 16,223+j.8,662 SNi 25,583+j.10,247 10,12+j.4,514 21,419+j.8,405 10,12+j.4,514 31,754+j.14,565 16,223+j.7,754 SSNi 115,219 + j.49,999(MVA) c.Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống: Từ bảng tổng kết ta có : công suất do nguồn phát ra SSNi = 115,219 + j.49,999(MVA) Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, NĐ phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu.Vì vậy tổng công suất tác dụng do NĐ cung cấp là Pyc =PF = 115,219(MW) Với cosjF =0,85 thì công suất phản kháng do nguồn phát ra : QF = PF.tgjF = 115,219.0,62 = 71,436(MVAR) Vậy QF > Qyc nên trong chế độ phụ tải cực tiểu khi vận hành không cần bù công suất phản kháng III.Chế độ sự cố : ở chế độ sự cố điện áp trên thanh cái cao áp là : Usc = 110 o/o.110 = 121(kv) Trong chế độ sự cố ta xét sự cố nặng nề nhất là chế độ sự cố mà khi đứt một mạch ở đầu nguồn. Khi đó các thông số của đường dây sự cố sẽ thay đổi Đường dây NĐ-5-6 : Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của mạng điện : Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ thay thế ND . .S Zd1 . ,, S1 . , S1 . ,,, S1 . S2 . , S2 . ,, S2 Zd2 . Sc2 . DS02 . Sb2 Zb2 . S6=32+j.15,488 Qc1d Qc1c Qc2d Qc2c Zb1 . Sb1 . DS01 C1 h1 . S5=30+j.14,52 Với dây dẫn : Zd1 = 8,904 + j.17,638(W), B1/2 = 0,581.10-4(s) Zd2 = 4,67 +j.6,07 (W), B2/2 = 0,75.10-4(s) Với MBA : Zb1 = 0,5(Rb1+j.Xb1) = 0,5(2,54+j.55,9) = 1,27+j.27,95(W) DS01 = 2(DP01+j.DQ01).10-3= 2.(29+j.200).10-3= 0,058+j.0,4(MVA) Zb2= 0,5(Rb2+j.Xb2) = 0,5(2,54+j.55,9) = 1,27+j.27,95(W) DS02= 2(DP02+j.DQ02).10-3= 2.(29+j.200).10-3= 0,058+j.0,4(MVA) Tính toán hoàn toàn tương tự như trên ta có: Bảng 24 : Tổn thất điện áp và điện áp tại các nút Lộ DUdi(kv) Uci(kv) DUbi(kv) Uhi(kv) NĐ - 1 11,796 109,204 4,723 104,481 1 - 2 1,534 102,947 5,248 97,699 NĐ - 3 7,545 113,455 3,210 110,245 3 - 4 1,454 108,791 4,966 103,825 NĐ - 5 11,021 109,979 4,69 105,289 5-6 2,522 102,767 5,403 97,364 Bảng 25 : Tổn thất công suất và công suất trên đường dây Lộ CS NĐ - 1 1 - 2 NĐ - 3 3 - 4 NĐ-5 5 - 6 Si 30+j.14,52 20+j.9,68 22+j.10,648 20+j.9,68 30+j.14,52 32+j.15,488 Soi 0,058+j.0,4 0,042+j.0,272 0,058+j.0,4 0,042+j.0,272 0,058+j.0,4 0,058+j.0,4 DSbi 0,117+j.2,566 0,089+j.1,769 0,063+j.1,38 0,089+j.1,769 0,117+j.2,566 0,133+j.2,919 Sbi 30,117+j.17,086 20,089+j.11,449 22,063+j.12,028 20,089+j.11,449 30,117+j.17,086 32,133+j.18,407 Sci 30,175+j.17,486 20,131+j.11,721 22,121+j.12,428 20,131+j.11,721 30,175+j.17,486 32,191+j.18,807 Qcid=Qcic 0,939 0,699 0,651 0,699 0,703 0,908 ,, Si 50,53+j.27,085 20,131+j.11,022 42,476+j.22,315 20,131+j.11,022 62,89+j.34,455 32,191+j.17,899 DSdi 3,229+j.6,396 0,224+j.0,215 2,055+j.3,219 0,224+j.0,215 3,784+j.7,496 0,524+j.0,681 , Si 53,759+j.33,481 20,355+j.11,237 44,531+j.25,534 20,355+j.11,237 66,674+j.41,951 32,715+j.18,58 SNi 53,759+j.32,542 20,355+j.10,538 43,491+j.24,883 20,355+j.10,538 66,674+j.41,248 32,715+j.17,672 Chương vi xác định điện áp tại các nút ]chọn phương thức điều chỉnh điện áp I.Xác định điện áp tại các nút của mạng điện: Như chương 5, ta tính được điện áp tại các nút của mạng điện ở các chế độ : cực đại,cực tiểu và sau sự cố. Ta có bảng tổng kết sau : Bảng 26 : Thông số của mạng điện ở các chế độ: cực đại,cưc tiểu và sự cố Lộ Smăx Smin Ssc Uci(kv) Uhi(kv) Uci(kv) Uhi(kv) Uci(kv) Uhi(kv) NĐ-1 115,59 111,128 112,948 108,381 109,204 104,481 1-2 109,686 104,76 107,663 102,645 102,947 97,699 NĐ-3 117,433 114,332 113,788 110,633 113,455 110,245 3-4 112,904 108,029 109,93 105,015 108,791 103,825 NĐ-5 115,887 111,436 113,057 108,495 109,979 105,289 5-6 109,053 103,961 107,312 102,137 102,767 97,364 Điện áp là một trong những chỉ tiêu quan trọng.Trong đó chỉ tiêu về điện áp là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất. Trong quá trình vận hành phụ tải thay đổi từ cực tiểu đến cực đại hoặc bị sự cố nặng nề dẫn đến điện áp trên thanh cái hạ áp thay đổi vượt quá giới hạn cho phép vì vậy ta phải điều chỉnh để đảm bảo điện áp nằm trong giới hạn cho phép. Có nhiều phương pháp điều chỉnh điện áp khác nhau: thay đổi điện áp máy phát trong nhà máy điện, thay đổi tỉ số điện áp trong các trạm biến áp và thay đổi dòng công suất phản kháng trong máy điện. Trong thưc tế mạng điện lớn không thể thay đổi điện áp tại các nhà máy điện, việc thay đổi các dòng công suất phản kháng truyền tải trên các đường dây cũng khó khăn vì các lý do như: ổn định của hệ thống, vận hành phức tạp vốn đầu tư cao. Vì vậy phương pháp lựa chọn đầu điều chỉnh của các máy biến áp trong các trạm hạ áp được sử dụng rộng rãi để điều chỉnh điện áp trong trong hệ thống. Vì các hộ tiêu thụ trong đồ án đều yêu cầu điều chỉnh khác thường nên điện áp trên thanh hạ áp phải thoả mãn: Chế độ phụ tải cực đại: U%=5%. Chế độ phụ tải cực tiểu: U%=0%. Chế độ sự cố: U%= 0%-5%. Vì các hộ tiêu thụ là loại hộ loại I nên ta dùng máy biến áp là điều chỉnh dưới tải. Các máy biến áp có Uđm=115KV và có phạm vi điều chỉnh là: 91,78%. Điện áp các đầu điều chỉnh tiêu chuẩn được tính chọn theo công thức: ; Trong đó: Ucđm: là điện áp định mức phía cao áp. n: là đầu điều chỉnh thứ n. E: là mức độ điều chỉnh của mỗi một đầu: E=1,78%. Bảng điện áp các đầu điều chỉnh tiêu chuẩn: n +9 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 0 UkV 133,423 131,376 129,33 127,282 125,25 123,188 121,141 119,09 117,47 115 n 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 UkV 115 112,953 110,9 108,859 106,812 104,765 102,718 100,67 98,624 96,577 II.Lựa chọn đầu phân áp : ãNguồn điện 1 : Điện áp thanh góp hạ áp quy đổi về cao áp trong các chế độ: cực đại,cực tiểu và sau sự cố Uhqln = 111,128(kv),Uhqmin = 108,381(kv),Uhqsc = 104,481(kv) Điện áp yêu cấu trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ phụ tải lớn nhất,nhỏ nhất và sau sự cố: Uycln = Udđm + 5 o/o.Udđm =10 + 0,5 = 10,5(kv) Uycnn = Udđm + 0 o/o .Udđm =10 + 0 = 10(kv) Uycsc = Udđm + 5 o/o.Udđm = 10 + 0,5 = 10,5(kv) - chế độ phụ tải lớn nhất : Uđcln = = = 116,420(kv) → chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = +1 có điện áp : Uđctc = 117,47(kv) Điện áp thực trên thanh góp hạ áp trong chế độ phụ tải cực đại Ulnt = = = 10,406(kv) Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp : DUln = .100 o/o = .100 o/o = 4,06 o/o - chế độ phụ tải nhỏ nhất Uđcnn = = = 119,219(kv) Vậy chọn đầu điện áp tiêu chuẩn n = +2 có điện áp Uđctc = 119,09(kv) Điện áp thực trên thanh góp hạ áp trong chế độ phụ tải nhỏ nhất Unnt = = = 10,01(kv) độ lệch điện áp : DUnn = .100 o/o = .100 o/o = 0,1 o/o - chế độ sau sự cố Uđcsc = = = 109,456(kv) Vậy chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = - 2 có điện áp Uđctc = 110,9(kv) điện áp thực trên thanh góp hạ áp : Usct = = = 10,363(kv) độ lệch điện áp DUsc = = .100 o/o = 3,63 o/o Với các trường hợp khác ta cũng tính tương tự : Bảng 27 : Điện áp trong các chế độ đầu điều chỉnh điện áp Trạm Utcmăx (kv) Utcmin (kv) Utcsc (kv) Ulnt (kv) Unnt (kv) Usct (kv) DUln (o/o) DUnn (o/o) DUsc (o/o) 1 111,128 108,381 104,481 10,406 10,01 10,363 4,06 0,1 3,63 2 104,76 102,645 97,699 10,391 9,996 10,463 3,91 0,04 4,63 3 114,332 110,633 110,245 10,56 10,046 10,545 5,6 0,46 5,45 4 108,029 105,015 103,825 10,52 10,045 10,491 5,2 0,45 4,91 5 111,436 108,495 105,289 10,435 10,021 10,443 4,35 0,21 4,43 6 103,961 102,137 97,364 10,505 9,947 10,427 5,05 5,24 4,27 Chương vii tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật I. Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng vốn đầu tư xây dựng được xác định theo công thức: K=KD+Ktba; Trong đó: KD: Vốn đầu tư xây dựng đường dây( đã tính ở chương trước) KD=133,617.109(đ); Ktba: Vốn đầu tư xây dựng trạm BA: Ktba=1,8.(2.13000.106 + 4.19000.106 )= 183600.106(đ) Vậy tổng vốn đầu tư là: K=KD+Ktba=317,217.109(đ) II. Tính tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Theo kết quả tính toán ta có tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây là: SDPid = 5,451(MW) Tổng tổn thất công suất trong cuộn dây MBA là: SDPiba = 0,608(MW) Tổng tổn thất công suất trong lõi thép các MBA được xác định là: SDPio = 0,316(MW) Vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện là: SDP = SDPid + SDPiba +SDPio = 6,375(MW) đSDP o/o = = .100 o/o = 4,14 o/o III. Tổn thất điện năng trong mạng điện S Với: . Do đó: S=(5,451+0,608).3411+0,316.8760. S=23435,409(MWh). Tổng điện năng tải hàng năm: A=SPmax.Tmax = 154.5000 = 770000(MWh); Tổn thất điện năng trong mạng tính theo % là: SDAo/o = = = 3,043 o/o IV. Tính chi phí và giá thành tải điện 1, Chi phí vận hành hàng năm. Y=avhdd.KD+avhba.Kba+C. Y=(0,07. 133,617+0,1.183,6).109+500.23435,409.103. hay Y=39,431.109(đ); 2, Chi phí tính toán hàng năm. z=atc.K+Y=0,125. 317,217.109+39,431.109. Hay z=79,083.109(đ); 3, Giá thành tải điện. b = = = 51,21(đ/kwh); 4, Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ vận hành cực đại Ko = = = 2,06.109(đ/MW) V.Bảng tổng kết STT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 DUmăx%(bình thường) % 6,48 2 DUmăx%(sự cố) % 10,948 3 Tổng chiều dài đường dây km 212,1 4 Vốn đầu tư - trạm biến áp - đường dây x106đ 183600 133617 5 Tổng công suất phụ tải cực đại MW 154 6 Điện năng tải hàng năm MWh 770000 7 Tổng tổn thất công suất tác dụng(SDP) MW 6,375 8 Tổng tổn thất công suất tác dụng(SP %) % 4,14 9 Tổng tổn thất điện năng (SA) MWh 23435,409 10 Tổng tổn thất điện năng (SA%) % 3,043 11 Phí tổn vận hành hàng năm x106đ 39431 12 Giá thành tải điện đ/kWh 51,21 13 Giá thành xây dựng mạng điện cho 1MW công suât phụ tảI cực đại X106đ/MW 2060 Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Văn Đạm , Mạng lưới điện , Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật , Hà Nội – 2002 2. Nguyễn Văn Đạm ,Thiết kế mạng và hệ thống điện , Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật , Hà nội – 2002 3.Ngoài ra còn một số tài liệu có quan tới môn học và tham khảo các đồ án đã hoàn thành của khoá trước.