Đồ án 1: Thiết kế mạng điện 110KV

Chia sẻ: Nguyen Anh Thoi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

1.123
lượt xem 138
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án 1 "Thiết kế mạng điện 110KV" được nghiên cứu với các nội dung: Cân bằng công suất trong hệ thống điện, dự kiến các phương án về mặt kỹ thuật, so sánh phương án về kinh tế, sơ đồ nối dây chi tiết cho mạng điện và trạm biến áp, bù kinh tế trong mạng điện, tính toán cân bằng chính xác công suất và phân bố thiết bị bù cưỡng bức, tính toán phân bố công suất trong mạng điện, điều chỉnh điện áp chọn đầu phân áp của máy biến áp, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện thiết kế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án 1: Thiết kế mạng điện 110KV

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ------ ĐỒ ÁN 1 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV GVHD : ThS. TRẦN ĐÌNH CƯƠNG SVTH : NGUYỄN ANH THỜI MSSV : 41301679 Lớp : 13040102 Khoá : 2013 - 2018 TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2016
TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ------ ĐỒ ÁN 1 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV GVHD : ThS. TRẦN ĐÌNH CƯƠNG SVTH : NGUYỄN ANH THỜI MSSV : 41301679 Lớp : 13040102 Khoá : 2013 - 2018 TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2016
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Mục lục LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................1 CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ...................2 1.1 THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI:...................................2 1.2 PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN: ......................................................2 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN: ...............................2 1.3.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG: ..................................................2 1.3.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: ............................................4 CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT ......................7 2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN: ...................................................................7 2.2. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN: ..............................................8 2.2.1 Khu vực 1: ....................................................................................................9 2.2.2 Khu vực 2: ..................................................................................................10 2.2.3 Khu vực 3: ..................................................................................................10 2.3. TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN, TRỤ, SỨ, TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN: ................................13 2.3.1 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN: ......................................................13 2.3.2 LỰA CHỌN TRỤ ĐIỆN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY: .18 2.3.3 TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP:.........................26 2.5 CHỌN SỐ BÁT SỨ: ........................................................................................33 2.6 TỔN HAO VẦNG QUANG: ...........................................................................34 CHƯƠNG 3: SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ ...........................................35 3.1 TÍNH TOÁN ....................................................................................................35 3.2 CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG ÁN : ..............................35 3.2.1 PHƯƠNG ÁN 1 : .......................................................................................35 3.2.2 PHƯƠNG ÁN 2: ........................................................................................37 3.2.3 PHƯƠNG ÁN 3 : .......................................................................................38 3.2.4 PHƯƠNG ÁN 4: ........................................................................................39 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CHO MẠNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ..............................................................................................................................41 4.1. YÊU CẦU: ......................................................................................................41 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang I
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương 4.2. CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM GIẢM ÁP: .................................................................................................41 4.3. CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP: ......................................................................41 4.4. CHỌN MÁY BIẾN ÁP: .................................................................................42 4.4.1 Phụ tải 1: ....................................................................................................42 4.4.2 Phụ tải 2: ....................................................................................................42 4.4.3 Phụ tải 3: ....................................................................................................42 4.4.4 Phụ tải 4: ....................................................................................................42 4.4.5 Phụ tải 5: ....................................................................................................42 4.4.6 Phụ tải 6: ....................................................................................................42 4.5 CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VÀ THÔNG SỐ MBA .....................................43 4.6. SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHO THANH CÁI ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP: ................................................................................................................................44 CHƯƠNG 5: BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN ...............................................45 5.1. NỘI DUNG: ....................................................................................................45 5.2. YÊU CẦU TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ: ........................................................45 5.3. TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ: .......................................................................45 5.3.1 Bù kinh tế cho khu vực 1: ..........................................................................47 5.3.2 Bù kinh tế cho khu vực 2: ..........................................................................49 5.3.3 Bù kinh tế cho khu vực 3: ..........................................................................51 5.3.4 Kết quả bù kinh tế: .....................................................................................53 6.1 MỤC ĐÍCH ......................................................................................................54 6.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG .......................................55 6.2.1 Tính công suất ở đầu các đường dây nối đến thanh cái: ............................55 6.2.2 Tính toán cân bằng công suất phản kháng: ................................................63 CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN ......65 7.1 MỤC ĐÍCH: .....................................................................................................65 7.2 TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC ĐẠI: ..............................................................................................................65 7.2.1 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện: ..............................................................65 7.2.2 Bảng tổng kết phụ tải trước và sau khi bù, bảng thông số đường dây và máy biến áp: ........................................................................................................65 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang II
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương 7.2.3 Tính điện áp và tổn thất công suất lúc phụ tải cực đại: .............................66 7.3 TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC TIỂU: ............................................................................................................74 7.3.1 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện: ..............................................................74 7.3.2 Bảng số liệu phụ tải: ..................................................................................74 7.3.3 Tính điện áp và tổn thất công suất lúc phụ tải cực tiểu: ............................74 7.4 TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC SỰ CỐ: ................................................................................................................................76 7.4.1 Sự cố đường dây N-3 đứt 1 lộ:...................................................................76 7.4.2 Sự cố đường dây N-4 bị đứt 1 lộ và hỏng một MBA: ...............................79 7.4.3 Sự cố đứt dây N-6 là trầm trọng nhất: .......................................................81 CHƯƠNG 8: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP ..............................................................................................................................87 8.1. MỞ ĐẦU:........................................................................................................87 8.2. CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP:.................................................................................87 8.2.1 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 1 ................................................89 8.2.2 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 2: ...............................................90 8.2.3 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 3: ...............................................91 8.2.4 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 4: ...............................................92 8.2.5 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 5: ...............................................94 8.2.6 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 6: ...............................................95 8.3. ĐẦU PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP TẠI CÁC TRẠM BIẾN ÁP: ..........97 CHƯƠNG 9: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ..............................................................................................................................98 9.1 MỞ ĐẦU:.........................................................................................................98 9.2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG: .......................................................98 9.2.1 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện: ...........................................98 9.2.2 Tổn thất điện áp hàng năm trong mạng điện: ............................................98 9.3 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN: .........................................................99 9.4 LẬP BẢNG CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT: .................................101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................102 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang III
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Trần Đình Cương và Huỳnh Văn Vạn - giảng viên Trường Đại học Tôn Đức Thắng và thầy Vạn là người trực tiếp giảng dạy tôi môn Lưới điện truyền tải và phân phối; Thầy Cương đã giúp đỡ hướng dẫn tôi thực hiện Đồ án 1 về Thiết kế mạng điện 110kV. Đồ án này là kết quả của quá trình học tập trong gần 4 học kỳ tại trường. Do đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể tất cả thầy, cô khoa Điện-Điện tử của Trường Đại học Tôn Đức Thắng- những người đã tham gia vào quá trình giảng dạy và trang bị cho tôi những kiến thức để tôi có thể hoàn thành đồ án này. Tiếp đến là lời cảm ơn tới người thân, bạn bè đã động viên tôi trong suốt thời gian làm đồ án cũng như thời gian học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Anh Thời SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 1
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI: Công tác phân tích phụ tải chiếm một vị trí hết sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo. Việc thu thập số liệu về phụ tải chủ yếu là để nắm vững về vị trí và yêu cầu của các hộ tiêu thụ lớn, dự báo nhu cầu tiêu thụ, sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Sau khi thu thập số liệu và phân tích về phụ tải, ta có bảng số liệu tổng hợp như sau: Bảng 1.1: Số liệu phụ tải  Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0.9  Điện áp thanh cái cao áp: 1.1 Udm lúc phụ tải cực đại Nguồn điện 1.05 Udm lúc phụ tải cực tiểu 1.1 Udm lúc sự cố Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Pmax (MW) 14 15 23 27 17 29 Cos 0.76 0.82 0.81 0.8 0.72 0.8 Pmin(MW) 6.4 6 9.2 10.8 6.8 11.6 Tmax (giờ/năm) 5000 5000 5000 5000 5000 5000 Yêu cầu cung cấp điện Kép Kép Vòng Vòng Điện áp định mức phía thứ cấp 22 22 22 22 22 22 trạm phân phối (kV) Yêu cầu điều chỉnh điện áp phía ±5% ±5% ±5% ±5% ±5% ±5% thứ cấp SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 2
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương 1.2 PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN: Trong thiết kế môn học chỉ cho một nguồn cung cấp điện cho phụ tải trong vùng. Nguồn điện được giả thiết cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu của phụ tải với hệ số công suất là 0.9. Điều này cho thấy nguồn có thể không cung cấp đủ yêu cầu về công suất phản kháng và vì thế mà việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng có thể thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất phản kháng tại các phụ tải mà không cần phải đi từ nguồn. 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN: Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải thông qua mạng điện. Tại mỗi thời điểm phải luôn đảm bảo cân bằng giữacông suất sản xuất và công suất tiêu thụ. Mỗi mức cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng xác định một giá trị tần số và điện áp. Quá trình biến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân bằng công suất bị phá hoại, xảy ra rất phức tạp, vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ. Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, còn sự cân bằng công suất phản kháng ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp. Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất tác dụng cho phụ tải thì tần số bị giảm đi và ngược lại. Khi thiếu công suất phản kháng điện áp bị giảm thấp và ngược lại. Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suất tác dụng, trong mạng thiếu hụt công suất kháng. Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp gây thiệt hại rất lớn. Đồng thời làm hạ điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng. Cho nên việc bù công suất kháng là vô cùng cần thiết. Mục đích của bù sơ bộ trong phần này là để cân bằng công suất kháng và số liệu để chọn dây dẫn và công suất máy biến áp cho chương sau. Sở dĩ bù công suất kháng mà không bù công suất tác dụng là vì khi bù công suất phản kháng giá thành kinh tế hơn, chỉ cần dùng bộ tụ điện để phát ra công suất phản kháng. Trong khi thay đổi công suất tác dụng thì phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nên không được hiệu quả về kinh tế. 1.3.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG: Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích luỹ điện năng thành số lượng SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 2
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương nhìn thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường, cần phải có sự dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như phát triển của hệ thống điện. Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống điện. Cân bằng công suất trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: ∑ 𝑃𝐹 = 𝑚. ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∑ ∆𝑃𝑚𝑑 + ∑ 𝑃𝑡𝑑 + ∑ 𝑃𝑑𝑡 ∑ 𝑃𝐹 = 𝑚 ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∑ 𝑃𝑚𝑑 Trong đó: - ΣPF : Tổng công suất tác dụng phát ra của các nhà máy điện trong hệ thống. - ΣPptmax : Tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ. - m: Hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8). - ΣPmd : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. - ΣPtd : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện. - ΣPdt : Tổng công suất dự trữ. Xác định hệ số đồng thời của một khu vực phải căn cứ vào tình hình thực tế của phụ tải. Theo tài liệu thống kê thì tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áp trong trường hợp mạng cao áp khoảng 8÷10%. Ta có: ΣΔPmd = 10% mΣPpt Công suất tự dùng của các nhà máy điện: Tính theo phần trăm của (mΣPpt + ΣPmd ) - Nhà máy nhiệt điện 3 ÷ 7%. - Nhà máy thuỷ điện 1 ÷ 2%. Công suất dự trữ của hệ thống: - Dự trữ sự cố thường lấy bằng công suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống điện. - Dự trữ phụ tải là dự trù cho phụ tải tăng bất thường ngoài dự báo: 2 - 3% phụ tải tổng. - Dự trữ phát triển nhằm đáp ứng phát triển phụ tải 5 - 15 năm sau. SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 3
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Tổng quát dự trữ hệ thống lấy bằng 10 - 15% tổng phụ tải của hệ thống. Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên tính cân bằng công suất tác dụng như sau: ∑ 𝑃𝐹 = 𝑚 ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∑ 𝑃𝑚𝑑 Từ số liệu công suất tác dụng cực đại của các phụ tải ta tính được công suất tác dụng của nguồn phát ra là: ∑ 𝑃𝐹 = 𝑚 ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∑ 𝑃𝑚𝑑 = 𝑚(1 + 10%) × ∑ 𝑃𝑝𝑡𝑚𝑎𝑥 = 0.8 × (1 + 0.1) × (14 + 15 + 23 + 27 + 17 + 29) = 0.8 × 1.1 × 125 = 110 𝑀𝑊 Vậy ta cần nguồn có công suất tác dụng là: ∑PF = 110 (MW). 1.3.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng, mà còn đối với cả công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Ta có mối quan hệ của công suất tác dụng phản kháng: Qi = Pi×tgφi Từ các số liệu của phụ tải và của nguồn tính ở trên ta có các công suất phản kháng của nguồn và của các phụ tải như sau: Bảng 1.2 Thông số Nguồn Tải1 Tải2 Tải3 Tải4 Tải5 Tải6 P(MW) 125 14 15 23 27 17 29 Cos 0.76 0.82 0.81 0.8 0.72 0.8 Q(MVar) 97.48 11.97 10.47 16.65 20.25 16.39 21.75 S(MVA) 158.72 18.42 18.29 28.40 33.75 23.61 36.25 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 4
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau: ∑ 𝑄𝐹 + ∑ 𝑄𝑏ù∑ = 𝑚 ∑ 𝑄𝑝𝑡 + ∑ ∆𝑄𝐵 + ∑ ∆𝑄𝐿 − ∑ 𝑄𝐶 + ∑ 𝑄𝑡𝑑 + ∑ 𝑄𝑑𝑡 Trong đó: - 𝛴𝑄𝐹 : tổng công suất phát ra của các máy phát điện. Trong thiết kế môn học chỉ thiết kế từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy nên chỉ cần cân bằng từ thanh cái cao áp. ∑𝑄𝐹 = ∑𝑃𝑝𝑡 × tan 𝜑𝐹 = 110 × tan(cos −1 0.9) = 110 × 0.48 = 53.28 (𝑀𝑉𝐴𝑟) - mΣQ pt : tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời. - ΣΔQ B : tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước 2 lượng với:ΣΔQ B = (8 ÷ 12%)ΣSpt ; ΣSpt = √ΣPpt + ΣQ2pt Ta chọn : ΣΔQ B = 10%ΣSpt = 10% × 158.72 = 15.872 (MVAr) - 𝛴Δ𝑄𝐿 : tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường dây của mạng điện. Với mạng điện 110 kV trong tính toán sơ bộ có thể xem tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây bằng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra. - 𝛴𝑄𝑡𝑑 : tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống với ΣQ td = ΣPtd × tgφtd - 𝛴𝑄𝑑𝑡 : công suất phản kháng dự trữ của hệ thống với : ΣQ dt = (5 ÷ 10%)ΣQ pt Trong thiết kế môn học, chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện có thể không cần tính Qtd và Qdt. Từ công thức trên có thể suy ra lượng công suất kháng cần bù QbùƩ Nếu QbùƩ dương có nghĩa hệ thống cần cài đặt thêm thiết bị bù để cân bằng công suất kháng. SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 5
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Trong phần này ta chỉ xét cung cấp công suất bù cho các phụ tải ở xa nguồn và có hệ số cosφ thấp hay phụ tải có công suất tiêu thụ lớn. Và ta có thể tạm cho một lượng Qbù i ở các phụ tải này sao cho tổng Qbù i bằng QbùƩ. Sau đó, ta tính lại công suất biểu kiến và hệ số công suất cosφ mới theo công thức : Pi Si′ = √Pi2 + (Q − Q bù i )2 , và Cosφ′i = S′i Từ biểu thức và các số liệu bảng trên ta có QbùƩ : Q bùΣ = mΣQ pt + ΣΔQ B − ΣQ F = 0.8 × 97.48 + 15.872 − 53.28 = 40.576 (𝑀𝑉𝐴𝑟)  Chọn 𝐐𝐛ù𝚺 = 42(MVAr) Bảng 1.3: Sau khi bù sơ bộ công suất kháng ta có bảng số liệu phụ tải Phụ Ppt Cos Qpt Qb Qpt-Qb S S’ Cos’ tải (MW) (MVa) (MVa) (MVa) (MVA) (MVA) 1 14 0.76 11.97 6 5.97 18.42 15.22 0.92 2 15 0.82 10.47 4 6.47 18.29 16.34 0.92 3 23 0.81 16.65 6 10.65 28.40 25.35 0.91 4 27 0.8 20.25 8 12.25 33.75 29.65 0.91 5 17 0.72 16.39 10 6.39 23.61 18.16 0.94 6 29 0.8 21.75 8 13.75 36.25 32.09 0.90 Tổng 125 97.48 42 55.48 158.72 136.76 Số liệu này sẽ được dùng trong phần so sánh phương án chọn dây chọn công suất máy biến áp. Nếu sau này khi tính chính xác lại sự phân bố thiết bị bù mà một phụ tải không được bù nhưng lại được bù sơ bộ thì ta phải kiểm tra lại tiết diện dây và công suất máy biến áp đã chọn. SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 6
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN: Điện áp vận hành của cả mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của cả mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của 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. Điện áp định mức của mạng điện được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện. Vì chưa có sơ đồ nối dây cụ thể, sơ bộ về một số đường dây hình tia nối từ nguồn đến phụ tải ở xa hoặc có công suất tiêu thụ lớn cấp điện áp phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải. Dựa vào công thức Still để tìm điện áp tải điện U(kV): 𝑈 = 4,34√L + 0,016P Trong đó: P: công suất truyền tải (KW). L: khoảng cách truyền tải (km). Bảng 2.1: Lựa chọn cấp điện áp tải điện. Phụ tải 1 2 3 4 5 6 P(MW) 14 15 23 27 17 29 L(kM) 50 41.23 31.62 41.23 41.23 28.28 U(kV) 78.32 89.92 85.21 91.33 99.85 92.98 Theo các cấp điện áp của Việt Nam thì chỉ có cấp 110 KV là cao gần nhất so với 98,61 kV nên ta sẽ chọn cấp điện áp 110 kV để truyền tải cho hệ thống này. SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 7
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương 2.2. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN: Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ thuộc nhiều yếu tố: số lượng phụ tải, vị trí phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tuyến, sự phát triển của phụ tải và khả năng vận hành của mạng điện. Trong phạm vi đồ án môn học có thể chia ra làm nhiều vùng để cung cấp điện cho các nút phụ tải. Đối với phụ tải có nhu cầu cung cấp điện liên tục cần đưa ra phương án đường dây lộ kép hay phương án mạch vòng kín. Ta chia sơ đồ theo 3 khu vực sau:  Khu vực 1 gồm phụ tải 1 và 2 yêu cầu cung cấp điện không liên tục.  Khu vực 2 gồm phụ tải 3 và 4 yêu cầu cung cấp điện liên tục.  Khu vực 3 gồm phụ tải 5 và 6 yêu cầu cung cấp điện liên tục. 2 1 5 N 4 6 3 |----| : 10km Hình 2.1: Vị trí các phụ tải và nguồn điện Đối với khu vực không cần cung cấp điện liên tục thì có 2 phương án:  Hai tải mắc hình tia đơn.  Hai tải mắc nối tiếp liên thông đơn. SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 8
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Đối với khu vực cần cung cấp điện liên tục thì có 3 phương án:  Hai tải mắc liên thông kép.  Hai tải mắc thành hình tia kép.  Hai tải mắc thành vòng kín. 2.2.1 Khu vực 1: yêu cầu cung cấp điện không liên tục nên có 3 phương án. Phương án 1: Tải 1 và 2 mắc hình tia đơn. 2 1 N Phương án 2: Tải 1 và 2 mắc nối tiếp liên thông đơn. 2 1 N Hình 2.2: Các phương án đi dây khu vực 1 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 9
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương 2.2.2 Khu vực 2: yêu cầu cung cấp điện liên tục lộ kép nên có 3 phương án.  Phương án 1: Tải 1 và 2 mắc liên thông kép. N 4 3  Phương án 2: Tải 1 và 2 mắc thành hình tia kép. N 4 3 Hình 2.3: Các phương án đi dây khu vực 2 2.2.3 Khu vực 3: yêu cầu cung cấp điện liên tục vòng nên có 1 phương án. Tải 5 và 6 mắc thành vòng kín. 5 N 6 Hình 2.4: Phương án đi dây khu vực 3 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 10
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Ta có các phương án nối điện như sau: Phương án 1: Phương án 2: 2 2 1 1 5 N 5 N 4 4 6 6 3 3 Phương án 3: Phương án 4 2 2 1 1 5 N 5 N 4 4 6 6 3 3 Hình 2.5: Các phương án nối điện SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 11
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Chọn phương án tối ưu: Tính ∑Pi.Li của từng phương án sau đó so sánh các phương án với nhau, chọn 02 phương án tối ưu dựa vào ∑Pi.Li nhỏ nhất và đảm bảo yêu cầu: Vùng 1: mạch cung cấp điện không liên tục Vùng 2: mạch cung cấp điện liên tục mạch kép. Vùng 3: mạch cung cấp điện liên tục mạch vòng. Bảng 2.2: Thông số ∑P*L của phương án 1 Phương án 1 Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 14 15 23 27 18.13 27.87 1.13 Chiều dài L(Km) 50 41.23 31.62 41.23 41.23 28.28 36.06 P*L 700.00 618.45 727.26 1113.21 747.50 788.16 40.75 Ʃ P*L 4735.33 Bảng 2.3: Thông số ∑P*L của phương án 2 Phương án 2 Đường dây N-2 2-1 N-3 N-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 29 14 23 27 18.13 27.87 1.13 Chiều dài L(Km) 41.23 31.62 31.62 41.23 41.23 28.28 36.06 P*L 1195.67 442.68 727.26 1113.21 747.50 788.16 40.75 Ʃ P*L 5055.23 Bảng 2.4: Thông số ∑P*L của phương án 3 Phương án 3 Đường dây N-1 N-2 N-3 3-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 14 15 50 27 18.13 27.87 1.13 Chiều dài L(Km) 50 41.23 31.62 36.06 41.23 28.28 36.06 P*L 700.00 618.45 1581.00 973.62 747.50 788.16 40.75 Ʃ P*L 5449.48 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 12
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Bảng 2.5: Thông số ∑P*L của phương án 4 Phương án 4 Đường dây N-2 2-1 N-3 3-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 29 14 50 27 18.13 27.87 1.13 Chiều dài L(Km) 41.23 31.62 31.62 36.06 41.23 28.28 36.06 P*L 1195.67 442.68 1581.00 973.62 747.50 788.16 40.75 Ʃ P*L 5769.38 2.3. TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN, TRỤ, SỨ, TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN: 2.3.1 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN: 2.3.1.1 Chọn tiết diện dây khu vực 1 (lộ đơn): Đoạn N-1 (PA1, 3): SN-1 2 √𝑃𝑁−1 2 + 𝑄𝑁−1 √142 + 11.972 3 3 IN-1 = × 10 = × 10 = × 103 = 96.68 (𝐴) √3Uđm √3Uđm 110√3 Với Tmax = 5000 giờ, dây nhôm lõi thép nên ta có jkt = 1,1 A/mm2 𝐼𝑁−1 96.68 𝐹𝑁−1,𝑘𝑡 = = = 87.89 (𝑚𝑚) 𝑗𝑘𝑡 1.1  Chọn dây AC-95 Đoạn N-2 (PA1, 3): 2 2 𝑆𝑁−2 3 √𝑃𝑁−2 + 𝑄𝑁−2 3 √152 + 10.472 𝐼𝑁−2 = × 10 = × 10 = × 103 √3𝑈đ𝑚 √3𝑈đ𝑚 110√3 = 96.01 (𝐴) 𝐼𝑁−2 96.01 𝐹𝑁−2,𝑘𝑡 = = = 87.28 (𝑚𝑚) 𝑗𝑘𝑡 1.1  Chọn dây AC-95 Đoạn 2-1 (PA2, 4): 2 2 𝑆2−1 3 √𝑃2−1 + 𝑄2−1 √142 + 11.972 𝐼2−1 = × 10 = × 103 = × 103 √3𝑈đ𝑚 √3𝑈đ𝑚 110√3 = 96.68 (𝐴) 𝐼2−1 96.01 𝐹2−1,𝑘𝑡 = = = 87.89 (𝑚𝑚) 𝑗𝑘𝑡 1.1  Chọn dây AC-95 SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 13
Đồ án thiết kế mạng điện 110 kV GVHD: Th.S Trần Đình Cương Đoạn N-2’ (PA2, 4): ′ ′2 ′2 ′ 𝑆𝑁−2 3 √𝑃𝑁−2 + 𝑄𝑁−2 3 √292 + 22.442 𝐼𝑁−2 = × 10 = × 10 = × 103 √3𝑈đ𝑚 √3𝑈đ𝑚 110√3 = 192.46 (𝐴) 𝐼′𝑁−2 192.46 𝐹′𝑁−2,𝑘𝑡 = = = 174.96 (𝑚𝑚) 𝑗𝑘𝑡 1.1  Chọn dây AC-185 2.3.1.2 Chọn tiết diện dây khu vực 2 (lộ kép): Đoạn N-3 (PA1, 2): 2 2 𝑆𝑁−3 3 √𝑃𝑁−3 + 𝑄𝑁−3 3 √232 + 16.652 𝐼𝑁−3 = × 10 = × 10 = × 103 2√3𝑈đ𝑚 2√3𝑈đ𝑚 2 × 110√3 = 74.52 (𝐴) 𝐼𝑁−3 74.52 𝐹𝑁−3,𝑘𝑡 = = = 67.75 (𝑚𝑚) 𝑗𝑘𝑡 1.1  Chọn dây AC-70 Đoạn N-4 (PA1, 2): 2 2 𝑆𝑁−4 3 √𝑃𝑁−4 + 𝑄𝑁−4 3 √272 + 20.252 𝐼𝑁−4 = × 10 = × 10 = × 103 2√3𝑈đ𝑚 2√3𝑈đ𝑚 2 × 110√3 = 88.57 (𝐴) 𝐼𝑁−4 88.57 𝐹𝑁−4,𝑘𝑡 = = = 80.52 (𝑚𝑚) 𝑗𝑘𝑡 1.1  Chọn dây AC-95 Bảng 2.6: Dòng điện cho phép của dây dẫn đoạn N-3, N-4: (Sau khi đã hiệu chỉnh nhiệt độ, giả thiết nhiệt độ môi trường là 40o C=> k = 0.81) Đoạn Dây dẫn Dòng điện cho phép (A) N-3 AC-70 0.81*275 = 222.75 N-4 AC-95 0.81*335 =271.35 Trong quá trình truyền tải nếu có trường hợp đường dây lộ kép gặp sự cố và bị đứt 1 dây thì dây còn lại chịu toàn bộ phụ tải gọi là dòng cưỡng bức. - I3,cb = ImaxN3*2 = 67.75*2 = 135.5 A < Icp - I4,cb = ImaxN4*2 = 80.52*2 = 161.04 A < Icp SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 14