Đề tài: Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

MỤC LỤC PHẦN I .............................................................................................................. 5 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP ......................................................... 5

CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI ................................................. 5

CHƯƠNG I. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN ................................... 6 1.1 . Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải ............................................... 6

1.1.1. Nguồn điện ....................................................................................... 6

1.1.1.1. Nhà máy nhiệt điện .................................................................... 6

1.1.1.2. Hệ thống điện ............................................................................. 6 1.1.2. Phụ tải .............................................................................................. 6

1.1.3. Định hướng kỹ thuật cơ bản .............................................................. 7

CHƯƠNG II ...................................................................................................... 9

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG .................................................................................. 9

2.1. Cân bằng công suất tác dụng ................................................................... 9 2.2. Cân bằng công suất phản kháng ............................................................. 10

2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện ................................. 11 2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại .................................................................... 11

2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu ................................................................... 11

2.3.3. Chế độ sự cố ................................................................................... 12 2.3.4. Tổng kết các chế độ vận hành ......................................................... 12 CHƯƠNG III ................................................................................................... 13

LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ .......................................................................................... 13

3.1. Các phương án nối dây .......................................................................... 13 3.1.1. Phương án nối dây 01 ..................................................................... 14

3.1.2. Phương án nối dây 02 ..................................................................... 14 3.1.3. Phương án nối dây 03 ..................................................................... 15

3.1.4. Phương án nối dây 04 ..................................................................... 15 3.1.5. Phương án nối dây 05 ..................................................................... 16

3.2. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án ................................................. 16

3.2.1. Phương án nối dây 01 ..................................................................... 16

3.2.1.1. Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện ............................................................................................... 17

3.2.1.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn ....................................................... 20

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 1

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

3.2.2. Phương án nối dây 02 ..................................................................... 27

3.2.3. Phương án nối dây 03 ..................................................................... 30

3.2.4. Phương án nối dây 04 ..................................................................... 33

3.2.5. Phương án nối dây 05 ..................................................................... 36 3.3. Bảng tổng kết cho từng phương án ........................................................ 43

CHƯƠNG IV. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ........................................................ 44

4.1. Phương pháp tính kinh tế ....................................................................... 44

4.2. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án ................................. 45 4.2.1. Phương án 01 .................................................................................. 45

4.2.2. Phương án 02 .................................................................................. 46

4.2.3. Phương án 03 .................................................................................. 47 4.2.4. Phương án 04 .................................................................................. 48

4.2.5. Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu ........................................... 49 CHƯƠNG V. CHỌN SỐ LƯỢNG, .................................................................. 50

CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ NỐI DÂY .................. 50 5.1. Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp .................................. 50

5.1.1. Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp .......... 50 5.1.2. Chọn số lượng máy biến áp ............................................................ 50 5.1.3. Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải ........................ 50

5.1.4. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện ............................................................................................ 51

5.2. Chọn sơ đồ nối điện ............................................................................... 52

5.2.1. Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp ................................................ 52 5.2.2. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp ........................................... 55

5.3. Sơ đồ nối dây toàn mạng điện ................................................................ 56

CHƯƠNG VI. TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN ..................... 57 6.1. Chế độ phụ tải cực đại ........................................................................... 57

6.1.1. Đường dây NĐ-3 ............................................................................ 58

6.1.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 ................................................ 59

6.1.3. Đường dây ND-1-HT ...................................................................... 60

6.1.5. Cân bằng công suất trong hệ thống điện ......................................... 67

6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu .......................................................................... 67

6.2.1 Đường dây NĐ-3 ............................................................................. 68

6.2.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 ................................................ 69

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 2

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.2.3 Đường dây ND-1-HT ....................................................................... 70

6.2.5 Cân bằng công suất trong hệ thống điện .......................................... 76

6.3. Chế độ sau sự cố .................................................................................... 76

6.3.1. Đường dây NĐ-3 ............................................................................ 76 6.3.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6 ................................................ 78

6.3.3 Đường dây ND-1-HT ....................................................................... 78 6.3.4. Đường dây 1-2 ............................................................................... 80

6.3.5. Từ thanh góp trung gian (nút 1) tới TBA phụ tải 1 .......................... 81

6.3.6 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 ................................................. 83

6.3.7 Cân bằng công suất trong hệ thống điện .......................................... 84

CHƯƠNG VII. TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ...................................................................... 85 7.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện .................................................... 85

7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại .................................................................... 85 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV) ........................................... 86 7.1.3 Chế đô sau sự cố ( Ucs = 121 kV) ..................................................... 86 7.1.3.1. Đường dây ND-1-HT ............................................................... 86

7.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện ...................................................... 87 7.2.1. Các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1 ........................................... 89 7.2.1.1. Chế độ phụ tải cực đại.............................................................. 89

7.2.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu ............................................................ 89 7.2.1.3. Chế độ sau sự cố ...................................................................... 90

7.2.2. Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại .................. 90 CHƯƠNG VIII ................................................................................................ 91

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN ...... 91 8.1. Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∆P ..................................... 91

8.2. Tính tổn thất điện năng trong lưới điện ∆A ............................................ 91

8.3. Vốn đầu tư cho lưới điện K ................................................................... 92

8.4. Tính chi phí và giá thành điện................................................................ 92 8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm Y ......................................................... 92 8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm Z .......................................................... 92

8.5. Giá thành truyền tải điện năng ............................................................... 92

PHẦN II ........................................................................................................... 94

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI ...................................................... 94

1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 95

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 3

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

1.1. Nội dung thiết kế trạm biến áp ............................................................... 95

1.2. Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế ...................................................... 95

1.3. Phương án dự kiến ................................................................................. 95

2.Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA .................................................. 96 2.1. Chọn máy biến áp .................................................................................. 96

3. Chọn các thiêt bị điện cao áp và hạ áp .......................................................... 97 3.1. Chọn các thiết bị điện cao áp ................................................................. 97

3.2. Chọn thiết bị điện hạ áp ......................................................................... 97

4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện đã chọn ......................... 100

4.1. Tính toán ngắn mạch ........................................................................... 100

4.1.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1 ......................................................... 101

4.1.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp ........................................................... 101

4.2. Kiểm tra các thiết bị đã chọn ............................................................... 103 5. Tính toán nối đất cho trạm biến áp ............................................................. 105

5.1. Điện trở nối đất của thanh nối đất ........................................................ 105

5.2. Điện trở nối đất của cọc ....................................................................... 106

5.3 Điện trở nối đất của hệ thống cọc thanh. ............................................... 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO: ............................................................................. 109

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 4

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

PHẦN I

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 5

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG I. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN

1.1 . Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải

Phân tích nguồn điện và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích các đặc điểm của các nguồn điện cung cấp và các phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn điện cung cấp và dự kiến phương án nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất.

1.1.1. Nguồn điện

Hệ thống điện thiết kế có 02 nguồn cung cấp điện bao gồm 01 nhà máy

nhiệt điện và 01 hệ thống điện

1.1.1.1. Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 55 MW, hệ số công suất của các tổ máy là cosφ = 0,85. Tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện là 04 x 55 = 220 MW.

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (khoảng 30%-40%), thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 04 đến 10 giờ), công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 06% đến 15%. Công suất phát kinh tế (Pkt) của nhà máy nhiệt điện thường bằng 80% đến 90% công suất định mức (Pđm). Trong đồ án này chúng ta thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là Pkt = 85% Pđm 1.1.1.2. Hệ thống điện

Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn với hệ số công suất cosφ = 0,85. Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống điện là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, có nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.

1.1.2. Phụ tải

Trong hệ thống điện thiết kế có 09 phụ tải với các thống số và thuộc tính

của từng phụ tải được chi tiết trong bảng số liệu phụ tải như sau:

0,88

0,9

0,88

0,92

0,9

0,92

0,9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

20,52 14,40 17,28 17,20 16,80 15,84 13,76 14,19 17,28

Phụ tải Pmax (MW) Cosφ Qmax (MVAr) Độ tin cậy

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 6

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Phụ tải YC ĐCĐA Uđm (kV)

Bảng 1.1. Phụ tải của lưới điện khu vực

Ta có kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực

đại và cực tiểu trong bảng sau:

Phụ tải

Smax(MVA)

Smin(MVA)=Pmin+jQmin

Smin(MVA)

Smax(MVA) = Pmax + jQmax 38+20,52j 30+14,4j 32+17,28j 40+17,04j 35+16,94j 33+15,972j 32+13,632j 33+14,058j 36+17,424j 309+147,386j

43,19 33,33 36,37 43,48 38,88 36,66 34,78 35,87 39,99 342,55

19+10,26j 15+7,2j 16+8,64j 20+8,52j 17,5+8,47j 16,5+7,986j 16+6,816j 16,5+7,029j 18+8,712j 154,5+73,693j

21,59 16,64 18,18 21,74 19,44 18,33 17,39 17,93 20 171,26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tổng

Bảng 1.2. Giá trị công suất của phụ tải ở chế độ cực đại, cực tiểu

1.1.3. Định hướng kỹ thuật cơ bản

Ta có tất cả các phụ tải đều là loại I luôn được cung cấp từ 02 nguồn khác nhau nên ta phải sử dụng dây kép, mạch vòng nhằm cung cấp điện từ 02 nguồn.

Xây dựng đường dây tải điện trên không sử dụng cột bê tông li tâm cho những vị trí cột đỡ, cột thép cho những cột néo, góc với dây truyền tải là dây nhôm lõi thép để đảm bảo khả năng dẫn điện và độ bền cơ, tính kinh tế.

Bố trí dây dẫn theo hình tam giác đều với khoảng cách trung bình hình

học là 5m

Ta có sơ đồ địa lý của hệ thống điện như sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 7

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 8

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG II

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG

2.1. Cân bằng công suất tác dụng

Để đảm bảo cho lưới điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp.

Mục đích của phần này là ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không, từ đó suy ra phương thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng.

Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và

máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực đại.

Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng

phương trình cân bằng sau:

∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC = m∑PPT + ∑∆PMĐ + ∑PTD + ∑PDT

Trong đó:

- m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng một lúc, trong tính toán ta lấy m =1

Ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện ở chế độ phụ tải cực

- ∑PHT là tổng công suất tác dụng lấy ra từ hệ thống - ∑PNĐ là tổng công suất phát kinh tế trong nhà máy điện: ∑PNĐ = 4 x 55 x 85% = 187 (MW) - ∑PYC là tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện - ∑PPT là tổng công suất tác dụng của các phụ tải: ∑PPT = 309 (MW) - ∑∆PMĐ là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và các máy biến áp. (Khi tính toán ta lấy bằng 5% ∑PPT) ∑∆PMĐ = 5% ∑PPT = 5% x 309 = 15,45 (MW) - ∑PTD là tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. Đối với nhà máy nhiệt điện ta lấy bằng 10% ∑PĐM ∑PTD = 10% ∑PĐM = 10% x 220 = 22 (MW) - ∑PDT là tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống nghĩa là ∑PDT = 0 đại là ∑PYC = 309 + 15,45 + 22 = 346,45 (MW) Phương trình cân bằng công suất tác dụng sẽ là ∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 9

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Điều này có nghĩa là trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp

∑PHT = ∑PYC - ∑PNĐ = 346,45 - 187 = 159,45 (MW). cho phụ tải một lượng công suất là 159,45 (MW)

2.2. Cân bằng công suất phản kháng

Để đảm bảo chất lượng điện áp ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và

trong các khu vực riêng biệt của nó cần có sự cân bằng công suất phản kháng.

Phương trình cân bằng công suất phản kháng như sau

QHT + ∑QF+ ∑Qb = m∑QPT + ∑∆QB + ∑∆QL - ∑QC +∑QTD + ∑QDT Trong đó:

- QHT là tổng công suất phản kháng từ phía hệ thống QHT = PHT x tgφHT = 159,45 x 0,62 = 98,86 (MVAr) - ∑QF là tổng công suất phảng kháng phát của các tổ máy nhà máy điện ∑QF = ∑PNĐ x tgφF = 187 x 0,62 = 115,94 (MVAr) - m∑QPT là phụ tải phản kháng cực đại của mạng có xét đến hệ số đồng thời (m=1)

∑QPT = ∑QPTmax = 147,27 (MVAr) - ∑∆QB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống. Ta lấy ∑∆QB= 20% x ∑QPT= 20% x 147,27 = 29,45 (MVAr) - ∑∆QL là tổng tổn thất phản kháng trên các đoạn đường dây của lưới điện - ∑QC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đoạn đường dây cao áp trong lưới điện sinh ra.

Trong tính toán sơ bộ có thể coi ∑∆QL- ∑QC = 0 (MVAr) - ∑QTD là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện được xác định theo hệ thống công suất cosφtd của các thiết bị tự dùng trong nhà máy. Trong tính toán sơ bộ có thể lấy cosφtd trong khoảng 0,7 đến 0,8. Trong đồ án này chúng ta tính toán với cosφtd = 0,75 thì tgφtd = 0,88 ∑QTD =∑PTD x tgφtd = 22 x 0,88 = 19,36 (MVAr) - ∑QDT là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống, ở đây do hệ thống có công suất vô cùng lớn lên ∑PDT sẽ lấy ở thanh góp của hệ thống, nghĩa là ∑QDT = 0 (MVAr) - ∑QB là tổng cống suất phản kháng do thiết bị bù phát ra ∑QB = m∑QPT + ∑∆QB + (∑∆QL - ∑∆QC) +∑QTD + ∑QDT - (QHT + ∑QF) ∑QB = 147,27 + 29,45 + 0 + 19,36 + 0 - (98,86 + 115,94) ∑QB = - 18,72 (MVAr) < 0. Vậy ta không phải bù công suất phản kháng trong lưới điện thiết kế.

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 10

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện

2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại

Ta thấy công suất vận hành kinh tế của nhà máy điện là từ 80% - 90% so với công suất đặt. Vì vậy trong chế độ này ta cho nhà máy vận hành cả 4 tổ máy với công suất phát là 85% công suất đặt.

Ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của hệ thống khi chưa tính công

suất dự trữ của hệ thống là

∑Pycmax = ∑PPT + ∑PTD + ∑∆PMĐ ∑Pycmax = 309 + 22 + 15,45 = 346,45 (MW) - Nhà máy điện phát công suất kinh tế 85% công suất ta có

PF = 85% x 4 x 55 = 187 (MW) - Lượng điện tự dùng của nhà máy điện là

PTD = 10% x PDM = 10% x 220 = 22 (MW)

- Nhà máy phát lên lưới là

PVH = PF - PTD = 187 - 22 = 165 (MW)

- Phần công suất do hệ thống cung cấp là

PHT = ∑PYCmax - PF = 346,45 - 165 = 181,45 (MW)

2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu

Theo yêu cầu của đồ án, ở chế độ này phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại, do đó công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực tiểu là

∑PYCmin = 50% x ∑PYCmax = 50% x 346,45 = 173,23 (MW) Trong quá trình vận hành nhà máy điện nói chung và nhà máy nhiệt điện nói riêng các tổ máy phát và thiết bị liên quan phải được kiểm tra bảo dưỡng định kỳ. Chúng ta thường lập kế hoạch bảo dưỡng vào thời điểm phụ tải cực tiểu. Giả sử ở chế độ này chúng ta dự kiến ngừng 02 máy phát để bảo dưỡng, 02 máy phát còn lại sẽ phát công suất kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là tổng công suất phát của nhà máy điện ở chế độ phụ tải cực tiểu bằng

PFct = 85% x 2 x 55 = 93,5 (MW)

Trong đó:

- Lượng điện tự dùng của nhà máy là:

PTD = 10% x 2 x 55 = 11 (MW)

- Lượng công suất phát lên lưới là:

PFvh = PFct - PTD = 93,5 - 11 = 82,5 (MW)

- Hệ thống cung cấp là

PHT = ∑PYCmin - PFvh = 173,23 - 82,5 = 90,73 (MW)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 11

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

2.3.3. Chế độ sự cố

Trường hợp sự cố có 01 tổ máy của nhà máy nhiệt điện ngừng hoạt động. Khi đó các tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất định mức. Công suất yêu cầu của hệ thống vẫn tương ứng với trường hợp phụ tải cực đại

- Công suất phát của nhà máy là PF = 100% x 3 x 55 = 165 (MW) Trong đó:

∑Pycmax = ∑PPT + ∑PTD + ∑∆PMĐ ∑Pycmax = 309 + 22 + 15,45 = 346,45 (MW)

- Lượng điện tự dùng của nhà máy điện là

PTD = 10% x PDM = 10% x 165 = 16,5 (MW)

- Nhà máy phát lên lưới là

PVH = PF - PTD = 165 - 16,5 = 148,5 (MW)

- Phần công suất do hệ thống cung cấp là

PHT = ∑PYCmax - PF = 346,45 - 148,5 = 197,95 (MW)

2.3.4. Tổng kết các chế độ vận hành

Ta có bảng tổng kết các phương thức vận hành của nhà máy điện trong

các chế độ như sau

Nhà máy điện Hệ thống Chế độ vận hành

- 04 tổ máy phát 85% công suất đặt Cung cấp cho phụ tải 181,45 MW Phụ tải cực đại - Phát lên lưới 165 MW

- 02 tổ máy phát 85% công suất Cung cấp cho phụ tải 90,73 MW Phụ tải cực tiểu - Phát lên lưới 82,5 MW

- 03 tổ máy phát 100% công suất Cung cấp cho phụ tải 197,95 MW Chế độ sự cố - Phát lên lưới 148,5 MW

Bảng 2.1. Phương thức vận hành của nhà máy điện

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 12

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG III

LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ

3.1. Các phương án nối dây

Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế lưới điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao. Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp, làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên vần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế, ...

Trong quá trình lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc

- Lưới điện phải đảm bảo tính an toàn cung cấp điện liên tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo cung cấp điện liên tục không được phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào. Vì vậy trong phương án nối dây phải có đường dây dự phòng.

- Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp, ...)

- Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành hàng năm nhỏ.

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt và

có khả năng phát triển.

Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên ta nhận thấy có 09 phụ tải đều là hộ loại I. Do vậy với các hộ tiêu thụ này phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như lộ kép, mạch vòng.

Với các nhận xét và yêu cầu trên ta có 05 phương án nối dây như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 13

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

3.1.1. Phương án nối dây 01

3.1.2. Phương án nối dây 02

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 14

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

3.1.3. Phương án nối dây 03

3.1.4. Phương án nối dây 04

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 15

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

3.1.5. Phương án nối dây 05

3.2. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án

3.2.1. Phương án nối dây 01

Sơ đồ lưới điện phương án 01 như sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 16

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

- Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây NĐ-1 được xác định như

3.2.1.1. Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện sau: PNĐ-1 = Pkt - Ptd - PN - ∆PN Trong đó:

Pkt: Tổng công suất phát kinh tế của nhà máy phát điện Ptd: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện PN: Tổng công suất tác dụng của các phụ tải nối với nguồn điện. PN = P3 + P4 + P5 + P6 ∆PN: Tổn thất công suất trên các đường dây (∆PN = 5% PN) Từ sơ đồ lưới điện phương án 1 và giá trị công suất các dụng của các phụ

tải đã cho trong đề bài ta có:

PN = P3 + P4 + P5 + P6 PN = 32+40+35+33 = 140 (MW) ∆PN = 5% x PN = 5% x 140 = 7 (MW) Do Pkt = 85%Pđm = 187 (MW); Ptd = 10%Pđm = 22 (MW) ta có PNĐ-1 = 187 - 22 - 140 - 7 = 18 (MW) - Công suất phản kháng do nhà máy điện (NĐ) truyền vào đường dây NĐ-

1 có thể tính gần đúng như sau: QNĐ-1 = Qkt - Qtd - QN - ∆QN

Trong đó:

Qkt: Tổng công suất phản kháng kinh tế của nhà máy phát điện Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện QN: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải nối với nhà máy nhiệt

∆QN: Tổn thất công suất phản kháng của các phụ tải nối với NĐ (∆QN =

điện. QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 20%QN) Ta có Q = P x tgφ;

cosφf = 0,85 => tgφf = 0,62; cosφtd = 0,75 => tgφtd = 0,88; Qkt = Pkt x tgφf = 187 x 0,62 = 115,94 MVAr Qtd = Ptd x tgφtd = 22 x 0,88 = 19,36 MVAr QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 17,28 + 17,2 + 16,8 + 15,84 QN = 67,12 (MVAr) ∆QN = 20%QN = 20% x 67,12 = 13,42 (MVAr) Ta có QNĐ-1 = Qkt - Qtd - QN - ∆QN = 115,94 - 19,36 - 67,12 - 13,42 QNĐ-1 =16,04 (MVAr)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 17

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Vậy công suất truyền tải trên đoạn ĐZ NĐ-1:

SNĐ-1 = PNĐ-1 + jQNĐ-1 = 18 + j16,04 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1

SHT-1 = S1 + S2 - SNĐ-1

Trong đó:

S1, S2: Công suất của phụ tải 1, 2 S1 = P1 + jQ1 = 38 + j20,52 (MVA) S2 = P2 + jQ2 = 30 + j14,4 (MVA) SHT-1 = (38 + j20,52) + (30 + j14,4) - (18+j16,04) SHT-1 = 50 + j18,88 (MVA) Do đang ở trong giai đoạn tính toán sơ bộ công suất trên các đoạn đường dây trong lưới điện, để đơn giản trong tính toán các đoạn ĐZ còn lại ta bỏ qua ∆P, ∆Q

- Dòng công suất truyền tải trên đoạn 1-2: S1-2 = 30 + j14,4 - Dòng công suất truyền tải trên đoạn 3-N:

SNĐ-3 = P3 + jQ3 = P3 + jP3tgφ3 = 32 + j17,28 (MVA)

Tương tự ta có:

- Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-4: SNĐ-4 = 40 + j17,2 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-5: SNĐ-5 = 35 + j16,8 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn N-6: SNĐ-6 = 33 + j15,84 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-7: SHT-7 = 32 + j13,76 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-8: SHT-8 = 33 + j14,19 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đoạn HT-9: SHT-9 = 36 + j17,28 (MVA) Từ các kết quả tính dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây trong lưới điện ở trên và từ kết quả đo đạc thực tế độ dài các đoạn đường dây cấp điện trên sơ đồ địa lý cấp điện ta có bảng tổng hợp độ dài và công suất truyền tải của đoạn đường dây cấp điện ĐZ như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

22,36

63,25

72,8

60,83

76,16

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

17,28

17,20

16,80

15,84

18,88

13,76

14,19

17,28

Bảng 3.2.1.1. Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 18

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Điện áp của lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối của các phụ tải với nhau, sơ đồ lưới điện, ...



34,4







L i

P i

Có một số phương pháp để chọn sơ bộ điện áp của lưới điện tuy nhiên ở đồ án này theo bảng 3.2.1.1 ta thấy giá trị công suất tác dụng truyền tải trên các đoạn đường dây Pi≤ 60 MW, chiều dài của các đường dây truyền tải Li≤ 220 km. Do vậy ta áp dụng tính sơ bộ điện áp định mức của các đoạn đường dây truyền tải theo công thức kinh nghiệm Still (Theo tài liệu thiết kế các mạng và hệ thống điện của Nguyễn Văn Đạm, NXB KT&KT năm 2008)

Trong đó:

Pi - Công suất lớn nhất của phụ tải thứ i (MW) Li - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i (km) Ui - Điện áp định mức cho lộ thứ i (KV) i - Có giá trị từ 1 tới 9

Căn cứ số liệu trong bảng 3.2.1.1 về Li, Pi của các đoạn đường dây truyền tải và áp dụng công thức Still để tính điện áp trên các đoạn đường dây truyền tải của lưới điện như sau:

34,4









34,4









96,80

 1

P N

- Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-1 bằng:



34,4









34,4



83,60





88,18



127

34,

 1

P HT

 1

- Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-1 bằng:

Tương tự ta có bảng kết quả tính điện áp tính toán của đường dây trong

phương án 01 như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

22,36

63,25

72,8

60,83

76,16

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

80,96

97,27

104,09

115,87

108,14

106,68

127,34

105,82

105,53

109,73

Điện áp tính toán U (kV)

Bảng 3.2.1.2. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây cấp điện

- Từ kết quả trong bảng 3.2.1.2 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính

toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (80,96÷127,34) kV

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 19

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

- Căn cứ bảng số liệu khả năng tải và khoảng cách truyền tải của các đường dây 110 ÷ 1150 tại trang 56, tài liệu "Thiết kế các mạng và hệ thống điện của tác giả Nguyễn Văn Đạm, NXB KH&KT năm 2008" ta chọn điện áp định mức cho lưới thiết kế là 110 kV.

3.2.1.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn



I max ktJ

Tiết diện dây dẫn của lưới điện cần phải chọn 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 phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt):

Trong đó:

- F: Tiết diện dây dẫn

2  QP



max

max i 3  U



- Imax: Dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, nó được xác định theo công thức

n là số mạch của đường dây (đường dây đơn n=1, kép n=2)

Udm là điện áp định mức của lưới điện =110 (kV) Smax i là công suất chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại (MVA) - Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện Theo định hướng kỹ thuật ban đầu là xây dựng đường dây trên không và sử dụng dây nhôm lõi thép AC để truyền tải điện. Với thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h, tra bảng 4-1 trang 143 tài liệu mạng lưới điện tập I tác giả Nguyễn Văn Đạm, NXB khoa học kỹ thuật năm 2001 ta có mật độ kinh tế của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm2 Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ về đường dây và điều kiện phát nóng của dây dẫn trong các chế độ của sự cố

* Tính chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐ-1

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại



04,16











(27,63

A )

max

 1

max 3

ND 

 1 U



110

SNĐ-1 = 18 + j16,04

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 20

 1



52,57

max J

27,63 1,1

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta chọn dây dẫn AC có tiết diện 70 mm2. Tra bảng 33 trang 227 tài liệu mạng lưới điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006 "Dòng điện lâu dài cho phép trên dây nhôm lõi thép đặt bên ngoài của tác giả Nguyễn Văn Đạm ta được dòng điện cho phép (Icp) của AC-70 là Icp = 265 (A)

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật của dây dẫn

- Tiêu chuẩn dòng điện khi phụ tải cực đại: ImaxND-1 = 63,27 (A)

- Tiêu chuẩn tổn thất vầng quang: tra bảng 10 trang 207 tài liệu mạng lưới điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006 "Tiết diện và bán kính nhỏ nhất của dây dẫn theo điều kiện tổn thất vầng quang của tác giả Nguyễn Văn Đạm ta được tiết diện dây nhôm lõi thép ứng với điện áp 110 kV không xuất hiện tổn thất vầng quang là F≥70 mm2. Dây dẫn đã chọn có tiết diện 70 mm2≥ 70 mm2 nên đảm bảo không xuất hiện tổn thất vầng quang trên đường dây 110 kV

- Tiêu chuẩn độ bền cơ: theo trang 62 tài liệu thiết kết các mạng và hệ thống điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2008 của tác giả Nguyễn Văn Đạm. Đường dây cao áp ≤ 330 kV tiêu chuẩn cho độ bền cơ đối với dây nhôm lõi thép là dây dẫn phải có tiết diện F ≥ 25 mm2. Dây dẫn đã chọn có tiết diện 70 mm2≥ 25 mm2 nên đảm bảo độ bền cơ trên đường dây 110 kV

- Tiêu chuẩn dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố:

Đối với đường dây mạnh kép NĐ-1 có thể xảy ra một trong hai sự cố sau:

+ Ngừng một mạch cấp điện trên đường dây

+ Ngừng một tổ máy phát điện

(Ở đây chúng ta không xét trường hợp sự cố xếp chồng)

+ Xét trường hợp ngừng một mạch cấp điện trên đường dây thì dòng điện

 2

27,63



54,126

 1

chạy trên mạch còn lại bằng

Như vậy I1sc< Icp + Xét trường hợp ngừng một tổ máy phát điện thì 03 máy phát điện còn

lại sẽ phát 100% công suất.

Do đó tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện

Pf = 3 x 55 = 165 (MW)

Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện

Ptd = 10% x Pf = 10% x 165 = 16,5 (MW)

Công suất chạy trên đường dây NĐ-1

PNĐ-1 = Pf - Ptd - PN - ∆PN

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 21

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ở trên ta đã tính được PN = 140 MW, ∆PN = 7 MW Do đó PNĐ-1 = 165 - 16,5 - 140 - 7 = 1,5 (MW) Công suất phản kháng chạy trên đường dây NĐ-1 có thể tính gần đúng

như sau: QNĐ-1 = Qkt - Qtd - QN - ∆QN Trong đó:

∆QN: Tổn thất công suất phản kháng của các phụ tải nối với NĐ (∆QN =

điện. QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 20%QN) Ta có Q = P x tgφ;

cosφf = 0,85 => tgφf = 0,62; cosφtd = 0,75 => tgφtd = 0,88; Qkt = Pkt x tgφf = 165 x 0,62 = 102,3 MVAr Qtd = Ptd x tgφtd = 16,5 x 0,88 = 14,52 MVAr QN = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 67,12 (MVAr) ∆QN = 20%QN = 20% x 67,12 = 13,42 (MVAr) Ta có QNĐ-1 = Qkt - Qtd - QN - ∆QN = 102,3 - 14,52 - 67,12 - 13,42 QNĐ-1 = 7,24 (MVAr) Vậy công suất truyền tải trên đoạn ĐZ NĐ-1:

SNĐ-1 = PNĐ-1 + jQNĐ-1 = 1,5 + j7,24 (MVA) - Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1

SHT-1 = S1 + S2 - SNĐ-1

Trong đó:

5,1



24,7











(4,19

A )

scND

 1

max 3

ND 

 1 U



110

S1, S2: Công suất của phụ tải 1, 2 S1 = P1 + jQ1 = 38 + j20,52 (MVA) S2 = P2 + jQ2 = 30 + j14,40 (MVA) SHT-1 = (38 + j20,52) + (30 + j14,4) - (1,5+j7,24) SHT-1 = 66,5 + j27,68 (MVA)

Dòng điện lớn nhất trong trường hợp sự cố là Max(I1sc; I2sc) = Max(126,54;19,4) = 126,54 A

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 22

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép

Tra cứu dòng điện cho phép của từng chủng loại dây dẫn và áp dụng điều

kiện dòng điện làm việc lâu dài cho phép

+ Trường hợp lưới điện hoạt động ở chế độ phụ tải cực đại: Imax< Icp + Trường hợp lưới điện hoạt động ở chế độ sự cố với phụ tải cực đại:

Isc max < K x Icp

Trong đó:

- K là hệ số quy đổi theo nhiệt độ: K=0,8 ứng với nhiệt độ 250C - Icp là dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây

Đối với các đường dây mạch kép thì ta thường có Isc max = 2 x Imax Đối với các đường dây mạch đơn, khi sự cố thì dẫn tới mất điện nên ta sử

dụng hệ số k.

Do đường dây NĐ-1 là đường dây mạch kép nên Isc maxND-1 = 2 x ImaxND-1 =

126,54 A < Icp= 265 A Kết luận

Chủng loại và tiết diện dây dẫn đoạn NĐ-1 chọn AC-70 là đạt yêu cầu về tiêu chuẩn vầng quang, dòng điện cực đại và dòng điện làm việc lâu dài khi sự cố

* Tính chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn HT-1

Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1 (SHT-1) khi phụ tải cực đại



88,18











(26,140

A )

max

 1

max 3

HT 

 1 U



110

 1



51,127

max J

26,140 1,1

ta đã tính ở mục 3.2.1.1 được SHT-1 = 50 - j18,88 (MVA)

Với tiết diện dây dẫn tính toán Fmax HT-1 = 127,51 mm2, ta chọn tiết diện dây tiêu chuẩn là Ftc = 120 mm2chủng loại dây AC-120. Tra bảng 33 "dòng điện lâu dài cho phép trên dây nhôm lõi thép đặt bên ngoài"; trang 227 tài liệu mạng lưới điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006 của tác giả Nguyễn Văn Đạm ta đường dòng điện cho phép (Icp) của AC-120 là Icp = 380A Kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố:

Đối với đường dây mạch kép HT-1 có thể xảy ra một trong hai sự cố sau:

+ Ngừng một mạch cấp điện trên đường dây

+ Ngừng một tổ máy phát điện

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 23

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

(Ở đây chúng ta không xét trường hợp sự cố xếp chồng)

+ Xét trường hợp ngừng một mạch cấp điện trên đường dây thì dòng điện

 2

26,140



52,280

 1

chạy trên mạch còn lại bằng

Như vậy I1sc< Icp + Xét trường hợp ngừng một tổ máy phát điện thì 03 máy phát điện còn

lại sẽ phát 100% công suất. Ở phần trên ta đã tính được

5,66



68,27











(03,189

A )

scHT

 1

max 3

HT 

 1 U



110

SHT-1 = 66,5 - j27,68 (MVA)

Dòng điện lớn nhất trong trường hợp sự cố là Max(I1sc; I2sc) =

Max(280,52;189,03) = 280,52A

Tương tự như tính toán điều kiện phát nóng dây dẫn sau sự cố ở đường

dây NĐ-1 ta có:

Isc max HT-1 = 280,52 (A) < Icp = 380 (A) Kết luận:

Chủng loại và tiết diện dây dẫn đoạn HT-1 chọn AC-120 là đạt yêu cầu về tiêu chuẩn vầng quang, dòng điện cực đại và dòng điện làm việc lâu dài khi sự cố

Tính toán tương tự cho các đoạn đường dây còn lại ta được bảng tổng hợp

chủng loại cáp của các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

63,27

87,33

95,44

114,27

101,88

96,06

140,26

91,41

94,27

104,8

Imax (A)

126,54

174,66

190,88

228,54

203,76

192,12

280,52

182,82

188,54

209,6

Imax sc (A)

57,52

79,39

86,76

103,88

92,62

87,33

127,51

83,1

85,7

95,27

Ftt

120

Ftc

265

330

380

330

265

Icp

Bảng 3.2.1.3. Chủng loại cáp vận hành của các đoạn đường dây

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 24

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải



`- Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.1.3, tra cứu thông số đơn vị của cáp là r0, x0, b0 tại các bảng 2, 3, 4 trang 196, 197, 198, 199 tài liệu mạng lưới điện nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006 của tác giả Nguyễn Văn Đạm; ứng với khoảng cách trung bình giữa các pha (Dtb) = 5m. Chúng ta tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B trong sơ đồ thay thế hình π của đường dây theo công thức sau:



 ;

  l

 ;

 Sl

 r 0

 bnB 0

1 n

1  n

Trong đó:

r0 là điện trở đơn vị của dây dẫn khi nhiệt độ 200C (Ω/km) x0 là điện kháng đơn vị của dây dẫn (Ω/km) b0 là điện dẫn phản kháng đơn vị của dây dẫn (S/km) n là số mạch của dây dẫn

l là chiều dài dây dẫn (km)

Chúng ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản

kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện

Đoạn ĐZ

NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

R (Ω)

13,8

5,14

10,44

12,01

10,04

12,57

8,21

13,61

10,44

X (Ω)

13,2

4,92

13,57

15,62

13,05

16,34

12,87

17,69

13,57

B/2 x 10-4 (S)

1,55

0,58

1,68

1,93

1,61

2,02

1,64

2,19

1,68

Bảng 3.2.1.4. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 01

Tính tổn thất điện áp trong lưới điện

XQ i

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó (∆Uibt) được tính theo công thức





(%)





100

(%)

 2

RP i i U

Trong đó:

- Pi, Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i (MW, MVAr)

- Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đoạn đường dây thứ i (Ω) Đối với đường dây 02 mạch, nếu ngừng 01 mạch thì tổn thất điện áp trên

đường dây sẽ là ∆Uisc(%) = 2∆Uibt(%) Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 25

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải



8,13



2,13

 1



(%)





100





100

bt 1 

04,16 2

 1  2 U

 110



(%)



8,3

(%)

NDU

 bt 1

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây là

+ Trường hợp sự cố khi một mạch của đường dây ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị ∆Uisc(%) = 2∆Uibt(%) = 2 x 3,8 = 7,6 (%) Tính toán tương tự ta có bảng tổn thất điện áp trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ

NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

∆Ubt (%)

3,8

1,86

4,7

6,19

4,72

5,57

5,4

5,61

4,44

5,04

∆Usc (%)

7,6

3,72

9,4

12,38

9,44

11,14

10,8

11,22

8,88

10,08

Bảng 3.2.1.5.Bảng giá trị tổn thất điện áp trong lưới điện

+ Trường hợp sự cố ngừng một tổ máy phát

Theo tính toán ở trên ta có

Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây từ NĐ tới PT1 là

SNĐ-1 = 1,5 + j7,24 (MVA) Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây từ HT tới PT1 là

SHT-1 = 66,5 + j27,68 (MVA) Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây từ PT1 tới PT2 là

S1-2 = 30 + j14,4 (MVA)

Tổn thất điện áp trên các đoạn là:

5,1



2,13







100



96,0

(%)

NDU 1

 24,78,13 110

- Đoạn NĐ-1

 21,85,66



87,12







100



46,7

(%)

HTU 1

68,27 2

 110

- Đoạn HT-1



14,5

 92,44,14





100



86,1

(%)

 U 21

 110

- Đoạn 1-2









32,9

(%)

 21

 21

 1

Như vậy điểm có điện áp thấp nhất trên đường dây là điểm 2

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 26

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta thấy tổn thất điện áp khi sự cố đứt một mạch trên đường dây lớn hơn sự cố hỏng một tổ máy phát nên ta dùng sự cố đứt một mạch trên đường dây (đã tính trong bảng 3.2.1.5) để so sánh chọn tính tổn thất điện áp lớn nhất khi gặp sự cố

Từ kết quả trong bảng 3.2.1.5 ta có

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp hoạt động bình

thường:

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt,max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt} = 7,26 %<10 % trị: + Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá

∆Usc max (%) = max{∆Uisc,max(∆Und-1_sc ,∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt} =12,66% <20 % Vậy các chủng loại dây dẫn của các đoạn đường dây trong lưới điện đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ bền cơ, không xuất hiện vầng quang, dòng điện khi có sự cố và tổn thất điện áp.

3.2.2. Phương án nối dây 02

Sơ đồ lưới điện phương án nối dây 02 như sau:

Từ sơ đồ lưới điện của phương án 2 ta thấy sơ đồ lưới điện của phương án 2 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 1 ở phần cấp điện cho phụ tải 4 là NĐ- 3-4. Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn đường dây NĐ-3-4 (còn các đoạn đường dây còn lại kết quả giống như tính toán ở phương án 01)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 27

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-3 có giá trị

SNĐ-3 = S3 + S4 = (32 + j17,28) + (40 + j17,2) = 72 + j34,48 (MVA) Ta có bảng tổng hợp độ dài các đường dây và công suất truyền tải của

lưới điện phương án 02 như sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

22,36

63,25

41,23

60,83

76,16

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

34,48

17,20

16,80

15,84

18,88

13,76

14,19

17,28

Bảng 3.2.2.1. Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải

Chọn điện áp định mức của lưới điện



100(



)

P i

Theo bảng 3.2.2.1 ta thấy giá trị công suất tác dụng truyền tải trên các đoạn đường dây truyền tải công suất tác dụng PNĐ-3 = 72 MW > 60 MW. Do vậy ta áp dụng tính sơ bộ điện áp định mức của các đoạn đường dây truyền tải theo công thức A.A.Zalesski (Theo trang 57, 58 tài liệu thiết kế mạng và các hệ thống điện của tác giả Nguyễn Văn Đạm, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2008)

Trong đó:

- Pi là công suất tác dụng lớn nhất của đoạn đường dây thứ i (MW) - Li là khoảng cách đoạn đường dây thứ i (km) - Ui là điện áp định mức chọn cho đoạn đường dây thứ i (kV) - i có giá trị từ 1 đên 9



100(



)





100(



)25,63



66,125



Ta có điện áp tính toán trên đoạn 5-NĐ

Các đoạn đường dây còn lại đều truyền tải công suất tác dụng Pi≤ 60 MW nên áp dụng công thức Still để tính điện áp của đoạn đường dây truyền tải điện tương tự trong phương án 01. Vậy ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

Độ dài L (km)

P (MW)

16,04

14,40

34,48

17,20

16,80

15,84

18,88

13,76

14,19

17,28

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 28

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

80,96

97,27

125,66

113,28

108,14

106,68

127,34

105,82

105,53

109,73

Điện áp tính toán U (kV)

Bảng 3.2.2.2. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

- Từ kết quả trong bảng 3.2.2.2 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (80,96÷127,34) kV. Ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV

Chọn tiết diện dây dẫn

Tính dòng điện cực đại, dòng điện sau sự cố rồi tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn kinh tế và tra cứu dòng điện cho phép ứng với tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn đã lựa chọn ở phương án 01 ta được bảng tổng hợp tiết diện, dòng điện của các đường dây trong lưới điện của phương án 02 như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

63,27

87,33

209,5

114,27

101,88

96,06

140,26

91,41

94,27

104,8

Imax (A)

126,54

174,66

419

228,54

203,76

192,12

280,52

182,82

188,54

209,6

Imax sc (A)

Fkt

57,52

79,39

190,45

103,88

92,62

87,33

127,51

83,1

85,7

95,27

Ftc

185

120

265

510

330

380

330

Icp

Bảng 3.2.2.3. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật dây dẫn

- Tiêu chuẩn độ bền cơ, vầng quang:

Từ bảng 3.2.2.3 ta thấy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây trong lưới điện đều ≥ 70 mm2 nên đảm bảo tiêu chuẩn độ bền cơ, tiêu chuẩn vầng quang trong lưới điện có điện áp vận hành 110 kV

- Tiêu chuẩn phát nóng dây dẫn

Tra cứu dòng điện cho phép của từng chủng loại dây dẫn từ bảng 3.2.2.3 ta thấy giá trị dòng điện cực đại Imax< Icp. Vậy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây đã chọn là đảm bảo tiêu chuẩn dòng điện làm việc lâu dài cho phép ở chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố

- Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.2.2, tra cứu thông số đơn vị của cáp tương tự phương án 01

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 29

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

R (Ω)

13,8

5,14

5,38

6,8

10,04

12,57

8,21

13,61

10,44

X (Ω)

13,2

4,92

12,93

8,84

13,05

16,34

12,87

17,69

13,57

1,55

0,58

1,8

1,09

1,61

2,02

1,64

2,19

1,68

B/2 x 10-4 (S)

Bảng 3.2.2.4. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 02

Từ các thông số R, X, B của các đoạn đường dây trong lưới điện đã tính được trong bảng 3.2.2.4 và áp dụng công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây tương tự phương án 01 ta có bảng tổng hợp giá trị của tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

∆Ubt (%)

3,8

3,5

1,86

6,89

4,72

5,57

5,4

5,61

4,44

5,04

∆Usc (%)

7,6

3,72

13,78

9,44

11,14

10,8

11,22

8,88

10,08

Bảng 3.2.2.5. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 02

Từ các kết quả trong bảng 3.2.2.5 ta có

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp hoạt động bình thường:

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt, max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt, ∆Und-3b+∆U3-4b} = 10,39 %

trị: + Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá

∆Usc max (%) = max{∆Uisc, max(∆Und-1_sc ,∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt, ∆Und-3sc+∆U3-4b} =17,28 %

3.2.3. Phương án nối dây 03

Sơ đồ lưới điện phương án nối dây 03 như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 30

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ sơ đồ lưới điện của phương án 3 ta thấy sơ đồ lưới điện của phương án 3 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 2 ở phần cấp điện cho phụ tải 6 là NĐ- 5-6. Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn đường dây NĐ-5-6(còn các đoạn đường dây còn lại kết quả giống như tính toán ở phương án 02)

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-5 có giá trị

SNĐ-5 = S5 + S6 = (35 + j16,8) + (33 + j15,84) = 68 + j32,64 (MVA) Ta có bảng tổng hợp độ dài các đường dây và công suất truyền tải của lưới điện phương án 03 như sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

34,48

17,20

32,64

15,84

18,88

13,76

14,19

17,28

Bảng 3.2.3.1. Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải

Chọn điện áp định mức của lưới điện

Tương tự phương án 02 ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các

đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 31

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

80,96

97,27

125,66

113,28

121,47

103,55

127,34

105,82

105,53

109,73

Điện áp tính toán U (kV)

Bảng 3.2.3.2. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

- Từ kết quả trong bảng 3.2.3.2 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (80,96÷127,34) kV. Ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV

Chọn tiết diện dây dẫn

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

63,27

87,33

209,5

114,27

197,95

96,06

140,26

91,41

94,27

104,8

Imax (A)

126,54

174,66

419

228,54

395,9

192,12

280,52

182,82

188,54

209,6

Imax sc (A)

Fkt

57,52

79,39

190,45

103,88

179,95

87,33

127,51

83,1

85,7

95,27

Ftc

185

120

265

510

330

510

330

380

330

Icp

Bảng 3.2.3.3. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật dây dẫn

- Tiêu chuẩn độ bền cơ, vầng quang:

- Tiêu chuẩn phát nóng dây dẫn

- Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 32

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.2.2, tra cứu thông số đơn vị của cáp tương tự phương án 01 ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

R (Ω)

13,8

5,14

5,38

6,8

5,17

6,8

8,21

13,61

10,44

X (Ω)

13,2

4,92

12,93

8,84

12,44

8,84

12,87

17,69

13,57

1,55

0,58

1,8

1,09

1,73

1,09

1,64

2,19

1,68

B/2 x 10-4 (S)

Bảng 3.2.3.4. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 03

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

∆Ubt (%)

3,8

3,5

1,86

6,89

6,26

3,01

5,4

5,61

4,44

5,04

∆Usc (%)

7,6

3,72

13,78

12,52

6,02

10,8

11,22

8,88

10,08

Bảng 3.2.3.5. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 03

Từ các kết quả trong bảng 3.2.3.5 ta có

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp hoạt động bình

thường:

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt, max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt, ∆Und-3b+∆U3-4b, ∆Und- 5b+∆U5-6b} = 10,39 % trị: + Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá

∆Usc max (%) = max{∆Uisc, max(∆Und-1_sc ,∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt,∆Und-3sc+∆U3- 4b,∆Und-5sc+∆U5-6b} =17,28 % 3.2.4. Phương án nối dây 04

Sơ đồ lưới điện phương án nối dây 04 như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 33

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ sơ đồ lưới điện của phương án 4 ta thấy sơ đồ lưới điện của phương án 4 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 3 ở phần cấp điện cho phụ tải 9 là HT- -9. Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn đường dây HT-8-9(còn các đoạn đường dây còn lại kết quả giống như tính toán ở phương án 03)

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-8 có giá trị

SHT-8 = S8 + S9 = (33 + j14,19) + (36 + j17,28) = 69 + j31,47 (MVA) Ta có bảng tổng hợp độ dài các đường dây và công suất truyền tải của lưới điện phương án 04 như sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

34,48

17,20

32,64

15,84

18,88

13,76

31,47

17,28

Bảng 3.2.4.1. Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải

Chọn điện áp định mức của lưới điện

Tương tự như tính toán trong phương án 01, phương án 02 ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 34

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

80,96

97,27

125,66

113,28

121,47

103,55

127,34

105,82

123,01

107,72

Điện áp tính toán U (kV)

Bảng 3.2.4.2. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

- Từ kết quả trong bảng 3.2.4.2 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (80,96÷127,34) kV. Ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV

Chọn tiết diện dây dẫn

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

63,27

87,33

209,5

114,27

197,95

96,06

140,26

91,41

199,02

104,8

Imax (A)

126,54

174,66

419

228,54

395,9

192,12

280,52

182,82

398,04

209,6

Imax sc (A)

Fkt

57,52

79,39

190,45

103,88

179,95

87,33

127,51

83,1

180,93

95,27

Ftc

185

120

185

265

510

330

510

330

380

330

510

330

Icp

Bảng 3.2.4.3. Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật dây dẫn

- Tiêu chuẩn độ bền cơ, vầng quang:

Từ bảng 3.2.4.3 ta thấy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây trong lưới điện đều ≥ 70 mm2 nên đảm bảo tiêu chuẩn độ bền cơ, tiêu chuẩn vầng quang trong lưới điện có điện áp vận hành 110 kV

- Tiêu chuẩn phát nóng dây dẫn

Tra cứu dòng điện cho phép của từng chủng loại dây dẫn từ bảng 3.2.4.3 ta thấy giá trị dòng điện cực đại Imax< Icp. Vậy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây đã chọn là đảm bảo tiêu chuẩn dòng điện làm việc lâu dài cho phép ở chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố

- Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 35

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.4.3, tra cứu thông số đơn vị của cáp tương tự phương án 01 ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

R (Ω)

13,8

5,14

5,38

6,8

5,17

6,8

8,21

13,61

5,38

6,6

X (Ω)

13,2

4,92

12,93

8,84

12,44

8,84

12,87

17,69

12,93

8,58

1,55

0,58

1,8

1,09

1,73

1,09

1,64

2,19

1,8

1,06

B/2 x 10-4 (S)

Bảng 3.2.4.4. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 03

Từ các thông số R, X, B của các đoạn đường dây trong lưới điện đã tính được trong bảng 3.2.4.4 và áp dụng công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây tương tự phương án 01 ta có bảng tổng hợp giá trị của tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

∆Ubt (%)

3,8

3,5

1,86

6,89

6,26

3,01

5,4

5,61

6,43

3,19

∆Usc (%)

7,6

3,72

13,78

12,52

6,02

10,8

11,22

12,86

6,38

Bảng 3.2.4.5. Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 03

Từ các kết quả trong bảng 3.2.4.5 ta có

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp hoạt động bình

thường:

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt, max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt, ∆Und-3b+∆U3-4b, ∆Und- 5b+∆U5-6b, ∆Und-8b+∆U8-9b} = 10,39 % trị: + Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá

∆Usc max (%) = max{∆Uisc, max(∆Und-1_sc ,∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt,∆Und-3sc+∆U3- 4b,∆Und-5sc+∆U5-6b,∆Und-8sc+∆U8-9b} =17,28 % 3.2.5. Phương án nối dây 05

Sơ đồ lưới điện phương án nối dây 05 như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 36

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ sơ đồ lưới điện của phương án 5 ta thấy sơ đồ lưới điện của phương án 5 khác với sơ đồ lưới điện của phương án 4 ở phần cấp điện cho phụ tải 8, 9 là mạch vòng đơn HT-8-9-HT. Do vậy các tính toán kỹ thuật của phương án này ta chỉ thực hiện với đoạn đường dây HT-8-9-HT(còn các đoạn đường dây còn lại kết quả giống như tính toán ở phương án 04)

Ta có bảng số mạch dây và độ dài các đường dây trong lưới điện như sau:

1-2

3-4 NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

9-HT

Đoạn ĐZ

NĐ- 1

NĐ- 3

Số mạch dây n

22,36 63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L

Bảng 3.2.5.1. Độ dài các đoạn đường dây cung cấp điện và công suất truyền tải

Phân bố công suất trong mạch vòng HT-8-9-HT



 98



lS 9





(

MVA )



lS ( 8 l

l HT  l

 ) l 



 98



Dòng công suất chạy trên đường dây HT-8:

Trong đó:

SHT-8 là công suất trên đường dây HT-8

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 37

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Li-j là độ dài đường dây nối 2 nút i, j

33(



j 40)(19,14

j )28,17



25,63



14,34



j (36,15

MVA )

S HT

 8

 25,63

)25,63  40

 

 36( 25,63

Ta có

14,34



36,15







(49,196

A )

 8

 8 HT U 3

110

Dòng điện chạy trên đoạn HT-8 là

Dòng công suất chạy trên đường dây HT-9 là

86.34



2 11,16







(56,201

A )



 HT U 3

110

SHT-9 = S8 + S9 - SHT-8 =(33+j14,19) + (36+j17,28) - (34,14+j15,36) SHT-9 = 34,86 + j16,11 Dòng điện chạy trên doạn HT-9 là

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 8-9 là

14,1







(57,8

A )

 98

S  98 3 U

 110

17,1 3

S8-9 = SHT-8 - S8 = (34.14+j15,36) - (33 + j14,19) = 1,14 + j1,17 (MVA) Dòng điện chạy trên đoạn 8-9 là

Ta có bảng tổng hợp độ dài các đường dây và công suất truyền tải của

lưới điện phương án 05 như sau

NĐ-1

1-2 NĐ-3

3-4 NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

9-HT

Đoạn ĐZ

Số mạch dây n

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

34,14

1,14

34,86

P (MW)

16,04

14,40

34,48

17,20

32,64

15,84

18,88

13,76

15,36

1,17

16,11

Q (MV Ar)

Bảng 3.2.5.2.Công suất truyền tải của các đường dây cung cấp điện

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 38

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Chọn điện áp định mức của lưới điện

Tương tự như tính toán trong phương án 01, phương án 02 ta có bảng tổng hợp điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện như sau:

NĐ-1

1-2 NĐ-3

3-4 NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

9-HT

Đoạn ĐZ

Số mạch dây n

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

34,14

1,14

34,86

P (MW)

80,96

97,27 125,66

113,28 121,47

103,55

127,34

105,82

107,15

33,12

108,15

Điện áp tính toán U (kV)

Bảng 3.2.5.3 Điện áp tính toán của các đoạn đường dây tải điện trong lưới điện

- Từ kết quả trong bảng 3.2.5.3 trên ta thấy rằng các giá trị điện áp tính toán của các đoạn đường dây truyền tải trong lưới điện Ui = (33,12÷127,34 kV). Ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV

Chọn tiết diện dây dẫn

- Dòng điện chạy trên đoạn HT-8

IHT-8 = 196,49 (A)



(63,178

2mm

)

I J

49,196 1,1

+ Tiết diện dây dẫn kinh tế đường dây HT-8:

+ Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn cho ĐZ HT-8 là Ftc = 185 mm2 có Icp = 510 (A)

- Dòng điện chạy trên đoạn HT-9

IHT-9 = 201,6 (A)



(24,183

2mm

)

I J

6,201 1,1

+ Tiết diện dây dẫn kinh tế đường dây HT-9:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 39

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

+ Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn cho ĐZ HT-9 là Ftc = 185 mm2 có Icp = 510 (A)

- Dòng điện chạy trên đoạn 8-9

I8-9 = 8,57 (A)



(79,7

2mm

)

I J

57,8 1,1

+ Tiết diện dây dẫn kinh tế đường dây 8-9:

+ Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn cho ĐZ 8-9 là Ftc = 70 mm2 có Icp = 265 (A)

- Kiểm tra dây dẫn khi có sự cố đối với mạch vòng HT-8-9-HT

+ Khi dừng dây HT-9



28,17







(59,209

A )

 98

 98 sc U 3

110

Dòng điện chạy trên đoạn 8-9



47,31









(04,398

A )

scHT

 8

scHT U 3

110

Dòng điện chạy trên đoạn HT-8

+ Khi ngừng dây 8-9



28,17









(59,209

A )

scHT



scHT U 3

110

Dòng điện chạy trên đoạn HT-9



19,14

 8







(54,188

A )

scHT

 8

scHT U 3

110

Dòng điện chạy trên đoạn HT-8

+ Khi ngừng dây HT-8



19,14







(54,188

A )

 98

 98 sc U 3

110

Dòng điện chạy trên đoạn 8-9









(04,398

A )

scHT



scHT U 3

 110

47,31 3

+ Dòng điện chạy trên đoạn HT-9

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 40

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Đối với các đường dây còn lại đã được tính ở các phương án trên. Ta có

bảng tổng hợp tiết diện dây dẫn AC của các đường dây trong lưới điện như sau:

NĐ-1

1-2 NĐ-3

3-4 NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

9-HT

Đoạn ĐZ

63,27

87,33

209,5

114,27 197,95

96,06

140,26

91,41

196,49

8,57

201,56

Imax (A)

126,54

419

228,54

395,9

192,12

280,52

182,82

398,04

209,59

398,04

174,6 6

Imax sc (A)

Fkt

57,52

79,39 190,45

103,88 179,95

87,33

127,51

83,1

178,63

7,79

183,24

185

120

185

Ftc

265

510

330

510

330

380

330

510

265

510

Icp

Bảng 3.2.5.4 Tiết diện dây dẫn của các đường dây trong lưới điện

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật dây dẫn - Tiêu chuẩn độ bền cơ, vầng quang:

Từ bảng 3.2.5.4 ta thấy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây trong lưới điện đều ≥ 70 mm2 nên đảm bảo tiêu chuẩn độ bền cơ, tiêu chuẩn vầng quang trong lưới điện có điện áp vận hành 110 kV

- Tiêu chuẩn phát nóng dây dẫn

Tra cứu dòng điện cho phép của từng chủng loại dây dẫn từ bảng 3.2.5.4 ta thấy giá trị dòng điện cực đại Imax< Icp. Vậy tiết diện dây dẫn AC của các đoạn đường dây đã chọn là đảm bảo tiêu chuẩn dòng điện làm việc lâu dài cho phép ở chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố

- Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Căn cứ chủng loại, tiết diện tiêu chuẩn đã được chọn cho các đoạn đường dây trong bảng 3.2.5.4, tra cứu thông số đơn vị của cáp tương tự phương án 01 ta có được bảng thông số điện trở, điện kháng và điện dẫn phản kháng của các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

NĐ-1

1-2 NĐ-3

3-4 NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

9-HT

Đoạn ĐZ

R (Ω)

13,8

5,14

5,38

6,8

5,17

6,8

8,21

13,61

10,75

18,4

10,75

X (Ω)

13,2

4,92

12,93

8,84

12,44

8,84

12,87

17,69

25,87

17,6

25,87

1,55

0,58

1,8

1,09

1,73

1,09

1,64

2,19

0,9

0,52

0,9

B/2 x 10-4 (S)

Bảng 3.2.5.5 Thông số R, X, B của các đoạn đường dây của phương án 05

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 41

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ các thông số R, X, B của các đoạn đường dây trong lưới điện ta tính tổn thất điện áp của các đường dây của lưới điện trong chế độ lưới điện hoạt động bình thường và chế độ sau sự cố. Trường hợp lưới điện hoạt động bình thường ta tính tổn thất điện áp của các đoạn đường dây tương tự các phương án trên. Sau đây ta tính tổn thất điện áp của các đoạn đường dây thuộc mạch vòng HT-8-9-HT khi sự cố độc lập trên đường dây này.

- Khi sự cố đứt mạch HT-9



4,18



6,17





100





100



99,7

(%)

U   98

28,17 2

 110

 2 dmU

+ Tổn thất điện áp trên đoạn 8-9 có giá trị



75,10



87,25







100



86,12

(%)

HTU

47,31 2

 110

+ Tổn thất điện áp trên đoạn HT-8 có giá trị

- Khi sự cố đứt mạch HT-8



4,18



6,17





100



08,7

(%)

 U 89

19,14 2

 110

+ Tổn thất điện áp trên đoạn 9-8 có giá trị



75,10



87,25







100



86,12

(%)

HTU

47,31 2

 110

+ Tổn thất điện áp trên đoạn HT-9 có giá trị

- Khi sự cố đứt mạch 8-9



75,10



87,25







100



97,5

(%)

HTU

19,14 2

 110

+ Tổn thất điện áp trên đoạn HT-8 có giá trị



75,10



87,25







100



89,6

(%)

HTU

28,17 2

 110

+ Tổn thất điện áp trên đoạn HT-9 có giá trị

Ta thấy rằng đối với mạch vòng HT-8-9-HT sự cố nguy hiểm nhất khi

Đối với đường dây 2 mạch , nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên

Ta có bảng tổng hợp giá trị tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong

ngừng đoạn HT-9, với tổn thất điện áp bằng ∆Umax sc = 20,85 % đường dây sẽ là ∆Usc(%) = 2∆U(%) lưới điện như sau:

Từ các thông số R, X, B của các đoạn đường dây trong lưới điện đã tính được trong bảng 3.2.5.4 và áp dụng công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây tương tự phương án 01 ta có bảng tổng hợp giá trị của tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong lưới điện như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 42

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

NĐ-1

1-2 NĐ-3

3-4 NĐ-5

5-6

HT-1 HT-7 HT-8

8-9

9-HT

Đoạn ĐZ

3,8

1,86

6,89

3,5

6,26

3,01

5,4

5,61

6,32

0,34

6,54

∆Ubt (%)

7,6

3,72

13,78

12,52

6,02

10,8

11,22

12,64

0,68

13,08

∆Usc (%)

7,6

3,72

13,78

12,52

6,02

10,8

11,22

12,86

∆Usc 2 (%)

7,08/7 ,99

Bảng 3.2.5.6. Bảng giá trị tổn thất điện áp trong lưới điện

Từ các kết quả trong bảng 3.2.5.6 ta có

+ Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp hoạt động bình

thường:

∆Ubtmax (%) = max{∆Uibt, max(∆Und-1b, ∆Uht-1b)+∆U1-2_bt, ∆Und-3b+∆U3-4b, ∆Und- 5b+∆U5-6b} = 10.39 % trị: + Tổn thất điện áp lớn nhất của lưới điện trong trường hợp sự cố có giá

∆Usc max (%) = max{∆Uisc, max(∆Und-1_sc , ∆Uht-1_sc )+ ∆U1-2_bt, ∆Und-3sc+∆U3-4b, ∆Und-5sc+∆U5-6b} =20,85 % 3.3. Bảng tổng kết cho từng phương án

Sau khi tính toán các phương án kể trên ta có bảng tổng kết các phương

án như sau:

Tổn thất điện áp

Phương án 01

Phương án 02

Phương án 03

Phương án 04

Phương án 05

∆Umaxbt (%)

7,26 10,39 10,39 10,39 10,39

∆Umaxsc (%)

12,66 17,28 17,28 17,28 20,85

Bảng 3.3.1 Tổng hợp tổng thất điện áp của các phương án cấp điện

Ta thấy trong 5 phương án trong bảng 3.3.1 có các phương án 01, 02, 03, 04 là phương án đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật. Đó cũng là các phương án mà chúng ta tính toán các chi phí về mặt kinh tế và chọn ra phương án tối ưu

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 43

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG IV. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Để so sánh các phương án ta tiến hành tính toán các chỉ tiêu kinh tế của từng phương án: vốn đầu tư cơ bản K, tổn thất điện năng A, phí tổn vận hành hàng năm Y và quan trọng nhất là chi phí tính toán hàng năm Z

4.1. Phương pháp tính kinh tế

Việc quyết định bất kỳ một phương án nào của hệ thống điện cũng phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kỹ thuật. Nói khác đi là dựa trên nguyên tắc bảo đảm cung cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây. Lẽ tất nhiên chỉ những phương án nào thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật thì mới giữ lại để so sánh về mặt kinh tế

Khi so sánh phương án nối dây của lưới điện thì chưa cần đề cập đến các trạm biến áp vì coi các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau. Để giảm khối lượng cần so sánh những phần giống nhau của các phương án với nhau

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán

hàng năm nhỏ nhất



(



)





Phí tổn tính toán của mỗi phương án được tính theo biểu thức

Trong đó:

- K là vốn đầu tư của lưới điện. Trong vốn đầu tư chỉ kể những thành phần chủ yếu như đường dây, máy cắt phía cao áp mà thôi. Nếu không cần chi tiết lắm thì có thể bỏ qua máy cắt. Trong đồ án đang xét cũng chỉ tính đến giá thành đường dây, đường dây lộ kép đi song song trên một cột lấy giá bằng 1,6 lộ đơn.

- avh là hệ số vận hành gồm khấu hao, tu sửa thường kỳ và phục vụ các



đường dây của lưới điện. Với đường dây dùng cột bê tông thép thì avh = 4%

1 T tc

- atc là hệ số thu hồi vốn đầu tư

với Ttc là thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ. Ttc=8 năm thì atc=0,125 - C là giá tiền 1kWh điện năng tổn thất. Theo đề bài C=1000 đồng/1kWh



 

(103

kWh

)

- ∑∆A là tổng tổn thất điện năng trong toàn lưới điện được xác định bởi ∑∆A=∆A1 + ∆A2 + ...+ ∆An (∆Ai là tổn thất điện năng trên từng tuyến đường

 A i

R i

 QP 2 U dm

dây của lưới điện.

Pi, Qi là công suất tác dụng và phản kháng tương ứng của tuyến đường dây thứ i

Udm là điện áp định mức của lưới điện (Udm=110kV)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 44

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

 là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, nó phụ thuộc vào giá trị Tmax =







124,0(





24 )



8760



2987

65, h

max

4600h tra trong đường cong tính toán hoặc áp dụng công thức

- Căn cứ theo số liệu tính toán ta sẽ lựa chọn phương án nào có hàm chi

phí tính toán Z là bé nhất

- Nếu các phương án có phí tổn tính toán chênh lệch nhau không quá 5% (tức là nằm trong phạm vi tính toán chính xác) được coi là tương đương về mặt kinh tế. Trong trường hợp này nếu muốn quyết định chọn phương án nào cần phải có phân tích cân nhắc thận trọng và toàn diện. Một khi đã tương đương nhau về mặt kinh tế ta nên chú ý tới phương pháp có điện áp vận hành cao hơn. Khối lượng kim khí màu sử dụng là ít nhất, sơ đồ nối dây lưới điện là đơn giản nhất, có nhiều khả năng phát triển nhất, mức đảm bảo cung cấp điện cao, tổ chức thi công và quản lý vận hành đơn giản, thuận lợi...

4.2. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án

4.2.1. Phương án 01

Tổng vốn đầu tư của phương án K=∑k0i, Li

Trong đó:

k0i là giá thành 01 km đường dây có tiết diện Fi Li là chiều dài đoạn đường dây thứ i tương ứng

Theo đề bài ta có

Dây dẫn Giá tiền 1 mạch k0i (triệu đồng/km) Giá tiền 2 mạch k0i (triệu đồng/km)

2000 3200 ACSR -70

2038 3260,8 ACSR -95

2256 3609,6 ACSR -120

2420 3872 ACSR -150

2503 4004,8 ACSR -185

3145 5032 ACSR -240

Căn cứ vào bảng chủng loại cáp của các đường dây trong bảng 3.2.1.3 ta

có:

- Vốn đầu tư cho đoạn đường dây NĐ-1: KNĐ-1 = 1,6 x k0NĐ-1 x LNĐ-1 = 1,6 x 2000 x 60 = 192000*106 (Đ/km)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 45

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải











 66,08,13

P ND

 1

04,16 2

2 S  1 ND 2 U

 110

- Tổn thất công suất (∆P), tổn thất điện năng (∆A) trên đoạn đường dây NĐ-1

∆AND-1 = ∆PND-1 x ζ = 0,66 x 2,987.65 = 1971,85 MWh Tính toán tương tự ta có bảng sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

Số mạch

22,36

63,25

72,8

60,83

76,16

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

17,28

17,20

16,80

15,84

18,88

14,19

17,28

147,27

K x 106 đ/km

192000,0 0

71552, 00

206245 ,60

237386, 24

19835 4,46

248342,5 3

219571,9 7

268885 ,57

206245,6 0

∆P

0,66

0,47

1,14

1,88

1,25

1,39

1,94

1,36

1,11

1,38

∆A

1971,85

1404,2

5616,78

4152,83

5796,04

4063,2

3316,29

4122,96

3405,9 2

3734,5 6

Bảng 4.2.1.1. Vốn đầu tư, tổn thất công suất, tổn thất điện năng

- Tổng tổn thất công suất trên các đoạn đường dây

∆P=∑∆Pi = 12,58 MW - Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây

)

(







04,0(



)125,0



2054829

57,





37584

63.



1000



3 10

Z Z=37,6631508720 x 1010 Đ

∆A=∑∆Ai = 37584,63 MWh - Tổng vốn đầu tư của các đoạn đường dây K=∑∆Ki = 2054829,57 x 106 Đ/km - Giá trị hàm chi phí tính toán hàng năm là

4.2.2. Phương án 02

Ta tính vốn đầu tư, tổn thất công suất, tổn thất điện năng (∆A) của các

đoạn đường dây trong phương án 02 tương tự phương án 01 ta có bảng sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

Số mạch

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 46

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

22,36

63,25

41,23

60,83

76,16

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

34,48

17,20

16,80

15,84

18,88

13,76

14,19

17,28

K x 106 đ/km

19200 0,0

7155 2,0

25330 3,6

13444 2,8

1983 54,5

248342 ,5

219572 ,0

26888 5,6

206245 ,6

∆P

0,66

0,47

2,83

1,07

1,25

1,39

1,94

1,36

1,11

1,38

∆A

1971,85

8455,05 3196,79

4152,83

5796,04

3316,29

4122,96

1404,2 0

3734,5 6

4063,2 0

Bảng 4.2.2.1. Vốn đầu tư tổn thất công suất tổn thất điện năng

- Tổng tổn thất công suất trên các đoạn đường dây

∆P=∑∆Pi = 13,46 MW - Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây

(

)







04,0(



)125,0



1998944

11,





40213

77,



1000



3 10

Z Z=37,0039547480 x 1010 Đ

∆A=∑∆Ai = 40213,77 MWh - Tổng vốn đầu tư của các đoạn đường dây K=∑∆Ki = 1998944,11 x 106 Đ/km - Giá trị hàm chi phí tính toán hàng năm là

4.2.3. Phương án 03

Ta tính vốn đầu tư, tổn thất công suất (∆P), tổn thất điện năng (∆A) của

các đoạn đường dây trong phương án 03 tương tự phương án 01 ta có bảng sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

Số mạch

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,40

34,48

17,20

32,64

15,84

18,88

13,76

14,19

17,28

K x 106 đ/km

192000, 00

71552, 00

253303, 60

134442, 78

24361 1,98

134442,7 8

219571,9 7

268885 ,57

206245,6 0

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 47

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

∆P

0,66

0,47

2,83

1,07

2,43

0,75

1,94

1,36

1,11

1,38

∆A

1971,85

8455,05 3196,79

2240,74

5796,04

3316,29

4122,96

1404,2 0

7259,9 9

4063,2 0

Bảng 4.3.2.1. Vốn đầu tư tổn thất công suất tổn thất điện năng

- Tổng tổn thất công suất trên các đoạn đường dây

∆P=∑∆Pi = 14 MW - Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây

)

(







04,0(



)125,0



1930301

89,





41287

10,



1000



3 10

Z Z=36,0326911520 x 1010 Đ

∆A=∑∆Ai = 41287,10 MWh - Tổng vốn đầu tư của các đoạn đường dây K=∑∆Ki = 1930301,89 x 106 Đ/km - Giá trị hàm chi phí tính toán hàng năm là

4.2.4. Phương án 04

Ta tính vốn đầu tư, tổn thất công suất, tổn thất điện năng (∆A) của các

đoạn đường dây trong phương án 04 tương tự phương án 01 ta có bảng sau

Đoạn ĐZ NĐ-1

1-2

NĐ-3

3-4

NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

Số mạch

22,36

63,25

41,23

60,83

41,23

60,83

82,46

63,25

Độ dài L (km)

P (MW)

Q (MVAr)

16,04

14,4

34,48

17,2

32,64

15,84

18,88

13,76

31,47

17,28

K x 106 đ/km

192000, 00

71552, 00

253303, 60

134442, 78

24361 1,98

134442,7 8

219571,9 7

268885 ,57

253303,6 0

130432,0 0

∆P

0,66

0,47

2,83

1,07

2,43

0,75

1,94

1,36

4,96

1,38

∆A

1971,85

8455,05 3196,79

2240,74

5796,04

14818,74

4122,96

1404,2 0

7259,9 9

4063,2 0

Bảng 4.3.2.1. Vốn đầu tư tổn thất công suất tổn thất điện năng

- Tổng tổn thất công suất trên các đoạn đường dây

∆P=∑∆Pi = 17,85 MW

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 48

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

- Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây

(

)







04,0(



)125,0



1930301

89,





41287

10,



1000



3 10

Z Z=36,7084690020 x 1010 Đ

∆A=∑∆Ai = 53329,55 MWh - Tổng vốn đầu tư của các đoạn đường dây K=∑∆Ki = 1901546,29 x 106 Đ/km - Giá trị hàm chi phí tính toán hàng năm là

4.2.5. Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu

Từ các kết quả tính toán vốn đầu tư, tổn thất công suất, tổn thất điện năng của các phương án 1, 2, 3, 4 ta có bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế của 04 phương án như sau

2054829,57

37584,63

37,6631508720 x1010

Vốn đầu tư K Tổn thất điện năng Phương án Đồng/km Chi phí tính toán hàng năm Z (Đồng) ∆A (MWh)

1998944,11

40213,77

37,0039547480 x1010

1930301,89

41827,10

36,0326911520 x1010

1901546,29

53329,55

36,7084690020 x1010

- Do các phương án có chi phí tính toán hàng năm Z chênh lệch nhau không quá 5% nên các phương án được coi là tương đương về mặt kinh tế. Trong các phương án thì ta thấy phương án 1 tổn thất điện năng ít hơn, sơ đồ nối dây lưới điện là đơn giản nhất, mức đảm bảo cung cấp điện cao, tổ chức thi công và quản lý vận hành đơn giản, thuận lợi nên ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu.

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 49

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG V. CHỌN SỐ LƯỢNG,

CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ NỐI DÂY

5.1. Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp

5.1.1. Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp

Số lượng máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải phụ thuộc vào loại phụ tải, với các hộ loại I ở trong hệ thống ta chọn hai máy biến áp vận hành song song để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

Việc xác định công suất của các máy biến áp là một vấn đề quan trọng vì nó ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Để chọn lựa công suất của các máy biến áp ta cần căn cứ vào công suất cực đại của các phụ tải của trạm và khả năng quá tải của máy biến áp ở chế độ sau sự cố là 40%

Lưới điện thiết kế có cấp điện áp là 110kV và điện áp thứ cấp là 10kV. Như vậy ở trạm biến áp phụ tải ta chọn máy biến áp 3 pha hai dây quấn có tỷ số biến áp là 110/10.

Ta coi các máy biến áp đã được nhiệt đới hóa do vậy không cần phải hiệu

chỉnh công suất của chúng theo nhiệt độ nữa.



S max ( n  

Công suất của máy biến áp được chọn theo điều kiện:

Trong đó:

SdmB: là công suất định mức của máy biến áp n: là số máy biến áp (trong bài ta chọn n=2)

Smax: là công suất phụ tải của trạm ở chế độ cực đại. k: là hệ số quá tải của máy biến áp sau sự cố (k=1,4)

Công suất của máy biến áp phải đảm bảo

- Cung cấp điện trong trạng thái làm việc bình thường

- Khi có sự cố 1 máy biến áp bất kỳ nghỉ, các máy biến áp còn lại với khẩ

năng quá tải sự cố cho phép phải đảm bảo đủ công suất cần thiết

5.1.2. Chọn số lượng máy biến áp

Các phụ tải đề là phụ tải loại I, để đảm bảo cung cấp điện liên tục ta phải chọn tối thiểu là 02 máy biến áp (MBA) làm việc song song cung cấp điện cho mỗi phụ tải. Như vậy tại mỗi trạm biến áp phía đầu phụ tải ta phải đặt 02 MBA, mỗi máy nối vào một phân đoạn thanh góp riêng và giữa các phân đoạn này có một thiết bị đóng cắt tự động khi cần thiết.

5.1.3. Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải

Do ta đã có n=02 nên công thức xác định công suất tính toán của máy

biến áp có thể được xác định theo công thức sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 50

Si 

maxS 4,1

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Với k=1,4 là hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố. Do đó

ứng với các phụ tải đã cho ta có các kết quả tính toán ở bảng sau

Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9

38 30 32 40 35 33 32 33 36 Pmax (MVA)

Cos fi 0,88 0,9 0,88 0,92 0,9 0,9 0,92 0,92 0,9

43,19 33,28 36,37 43,54 38,82 36,6 34,83 35,92 39,93 Smax

Số MBA 2 2 2 2 2 2 2 2 2

31,1 27,73 26,14 24,88 25,66 28,52 Smax/1,4 (MVA) 30,85 23,77 25,98

32 25 32 32 32 32 25 32 32 Sdm (MVA)

115 115 115 115 115 115 115 115 115 Uc (kV)

11 11 11 11 11 11 11 11 11 Uh (kV)

10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 Un (kV)

145 120 145 145 145 145 120 145 145 ∆Pn (kW)

35 29 35 35 35 35 29 35 35 ∆P0 (kW)

0,75 0,8 0,75 0,75 0,75 0,75 0,8 0,75 0,75 I0 (%)

1,87 2,54 1,87 1,87 1,87 1,87 2,54 1,87 1,87 RT (Ω)

43,5 55,9 43,5 43,5 43,5 43,5 55,9 43,5 43,5 XT (Ω)

240 200 240 240 240 240 200 240 240 ∆Q0 (kVAr)

Bảng 5.1.3. Công suất phụ tải và thông số kỹ thuật các máy biến áp hạ áp

5.1.4. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện

Công suất của máy phát được trích lại một phần tự dùng trong nhà máy, lượng còn lại được truyền qua máy biến áp tăng áp. Do đó máy biến áp tăng áp được nối bộ với máy phát điện





(71,64

MVA )

dmB

dmF

P dmF cos



55 85,0

Công suất của máy biến áp tăng áp được chọn theo biểu thức sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 51

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Vậy ta chọn máy biến áp tăng áp ở nhà máy nhiệt điện có công suất là

Ta chọn máy biến áp tăng áp TDH-80000/110 loại 3 pha hai dây quấn với

SdmB = 80 MVA các thông số kỹ thuật sau

Số liệu kỹ thuật Số liệu tính toán

Udm (kV) Sdm MVA RT (Ω) UN (%) ∆PN (kW) ∆P0 (kW) I0 (%) XT (Ω) ∆Q0 (kVAr) Cao Hạ

80 121 10,5 10,5 315 70 0,6 0,65 17,3 480

Bảng 5.1.4. Công suất và thông số kỹ thuật MBA tăng áp

5.2. Chọn sơ đồ nối điện

Yêu cầu chung đối với sơ đồ nối điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục, linh hoạt trong quản lý vận hành, sơ đồ đơn giản, dễ thao tác, giá thành hạ và tiết kiệm thiết bị

5.2.1. Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp

Do mỗi trạm biến áp phụ tải có 02 MBA được nối với 02 đường dây cung cấp điện, do vậy để nối điện tới các TBA phụ tải ta sử dụng sơ đồ đơn giản như sơ đồ cầu không có máy cắt và có máy cắt với những phụ tải loại I

* Sơ đồ cầu ngoài (sơ đồ có máy cắt ở phía máy biến áp)

Trong sơ đồ này, về phía đường dây không có máy cắt mà chỉ có dao cách ly, khi sửa chữa hay sự cố một máy biến áp hai đường dây vẫn làm việc bình thường. Ngược lại khi sự cố một đường dây thì một máy biến áp tạm thời bị mất điện.

Sơ đồ này chỉ thích hợp với đường dây ngắn các trạm biến áp cần phải

thường xuyên đóng cắt máy biến áp để vận hành kinh tế trạm biến áp.

* Sơ đồ cầu trong (sơ đồ có máy cắt ở phía đường dây)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 52

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Trong sơ đồ này về phía cao áp của máy biến áp không đặt máy cắt. Với sơ đồ này những ưu nhược điểm hoàn toàn ngược lại so với sơ đồ cầu trong và nó thích hợp với các trạm biến áp ít phải đóng cắt máy biến áp và chiều dài đường dây lớn. Sơ đồ này thường dùng cho TBA có đồ thị phụ tải ngày đêm bằng phẳng, ít phải đóng cắt máy biến áp, đường dây tải điện dài vì đường dây càng dài thì khả năng xảy ra sự cố, hư hỏng càng nhiều

* Các trạm cuối (Các loại phụ tải loại I)









dmB

P 0

P N

Việc quyết định sử dụng sơ đồ cầu trong hay sơ đồ cầu ngoài phụ thuộc vào khoảng cách truyền tải cũng như sự thay đổi của các giá trị phụ tải so với công suất giới hạn. Giá trị tới hạn của công suất được tính theo công thức sau:

Trong đó:

Sgh: là công suất giới hạn SdmB: là công suất định mức của MBA n: là số lượng máy biến áp trong trạm biến áp

∆PN: là tổn hao ngắn mạch của máy biến áp ∆P0: là tổn hao không tải của máy biến áp Nếu Smin< Sgh: để vận hành kinh tế ta sử dụng sơ đồ cầu có 2 máy cắt cao áp là hai máy cắt tổng cho 02 MBA, phía đường dây đặt dao cách ly

Do phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại và sử dụng kết quả tính toán công suất phụ tải cực tiêu, tính toán các giá trị công suất giới hạn (Sgh) theo biểu thức trên ta có bảng sau

Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9

32 25 32 32 32 32 25 32 32 Sdm (MVA)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 53

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9

145 120 145 145 145 145 120 145 145 ∆Pn (kW)

35 29 35 35 35 35 29 35 35 ∆P0 (kW)

21,59 16,64 18,18 21,77 19,41 18,3 17,42 17,96 19,97 Smin (MVA)

22,23 17,38 22,23 22,23 22,23 22,23 17,38 22,23 22,23 Sgh (MVA)

Bảng 5.2.1. Tương quan công suất phụ tải cực tiểu và công suất giới hạn

Nhận xét:

- Độ dài đường dây truyên tải điện là không lớn Li<83(km) - Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại nên đồ thị phụ tải là không bằng bẳng. Mặt khác công suất cực tiểu Smin của các trạm biến áp phụ tải hầu hết là có giá trị nhỏ hơn công suất giới hạn Sgh. Do vậy trong chế độ cực tiểu để vận hành kinh tế trạm biến áp ta có thể cắt bớt 01 máy biến áp để giảm tổn thất vận hành máy biến áp đối với các trạm phụ tải có Smin < Sgh Vậy theo đánh giá mối tương quan giữa công suất phụ tải cực tiểu so với công suất giới hạn, độ dài đường dây. Để đơn giản trong quản lý vận hành ta thấy nên sử dụng chung 1 sơ đồ cầu ngoài cho tất cả các phụ tải trong lưới điện

* Trạm trung gian liên lạc giữa nhà máy nhiệt điện và nút hệ thống

điện.

Từ phương án cấp điện đã chọn ta thấy MBA phụ tải 1, 2 được cấp nguồn từ hai phía (NMĐ, HT) và tất cả các phụ tải trong lưới điện đều là phụ tải loại I. Do vậy để đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải trong lưới điện ta sử dụng sơ đồ hệ thống 02 thanh góp trung gian để liên lạc giữa NMĐ và Hệ thống và cung cấp điện cho phụ tải 1, 2. Sơ đồ thanh góp trung gian liên lạc như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 54

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

5.2.2. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp

Công suất của nhà máy được sử dụng một phần cho tự dùng, lượng còn lại được truyền qua máy biến áp tăng áp. Do đó máy biến áp tăng áp được nối với bộ máy phát điện không qua máy cắt. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho lưới ta sử dụng sơ đồ 02 thanh góp cho TBA tăng áp của nhà máy điện

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 55

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

5.3. Sơ đồ nối dây toàn mạng điện

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 56

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG VI. TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN

Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện thiết kế, cần phải xác định 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 lưới điện bằng điện áp định mức Ui= Udm=110 kV. Do các phụ tải đều là phụ tải có hệ số cosφ cao nên ta không cần phải tiến hành bù kinh tế nữa, do đó ở đây không có các thiết bị bù kinh tế

6.1. Chế độ phụ tải cực đại

Ta có các thông số của phụ tải ở bảng sau

0,88

0,9

0,88

0,92

0,9

0,92

0,9

20,520 14,520 17,280 17,040 16,940 15,972 13,632 14,058 17,424

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Phụ tải Pmax (MW) Cosφ Qmax (MVAr) Độ tin cậy YC ĐCĐA Uđm (kV)

Ta có thông số của các lộ đường dây ở bảng sau

Đoạn ĐZ

NĐ-1

1-2

NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6

HT-1 HT-7 HT-8

HT-9

Ftc (mm2)

L (km)

70 70 95 95 95 95 120 95 95 95

r0 (Ω/km)

60 22,36 63,25 72,8 60,83 76,16 60,83 82,46 63,25 63,25

x0 (Ω/km)

0,46 0,46 0,33 0,33 0,33 0,33 0,27 0,33 0,33 0,33

0,44 0,44 0,429 0,429 0,429 0,429 0,423 0,429 0,429 0,429

b0 x 10-6 (S/km)

R (Ω)

2,58 2,58 2,65 2,65 2,65 2,65 2,69 2,65 2,65 2,65

X (Ω)

13,8 5,14 10,44 12,01 10,04 12,57 8,21 13,61 10,44 10,44

B/2 x 10-4 (S) 1,55

13,2 4,92 13,57 15,62 13,05 16,34 12,87 17,69 13,57 13,57

0,58 1,68 1,93 1,61 2,02 1,64 2,19 1,68 1,68

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 57

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta có thông số các trạm biến áp ở bảng sau: 2 TBA S/1 TBA 2 25 Sdm (MVA) 29 ∆P0 (kW) 120 ∆PN (kW) 200 ∆Q0 (kVAr) 0,8 I0 (%) 10,5 UN (kV) 2,54 R (Ω) 55,9 X (Ω) 1 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5 3 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5 5 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5 6 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5 7 2 25 29 120 200 0,8 10,5 2,54 55,9 8 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5 9 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5

4 2 32 35 145 240 0,75 10,5 1,87 43,5

6.1.1. Đường dây NĐ-3

- Từ bảng thông số của các lộ dây ta có Zd_ND-3 = 10,44 + j13,57 - Từ bảng thông số của MBA ta có

Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr);

I%=0,75; UN%=10,5







145





094

P B

P n



28,17 2

1  2

1  2

 32

2 S 3 2 S dm

Tổn thất không tải TBA của phụ tải số 3 ∆S03 = 2 x (∆P0 + j∆Q0) = 2 x (35 + j240) x 10-3= 0,07 + j0,48 (MVA) Z3b = 0,5 x (RB3 + jXB3) = 0,5 x (1,87 + j43,5) = 0,935 + j21,75 (Ω) Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải số 03

2 )28,17





5,0





170,2

MVAr

1  2

U S

 

2 S 3 100

 32(5,10  32

 100

Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây của TBA phụ tải số 3

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 3

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 58

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

∆SB3=∆PB3 + j∆QB3 = 0,094 + j2,170 MVA Công suất trước tổng trở (CS tại thanh cái) MBA

SB3 = S3 + ∆SB3 = (32+j17,280) + (0,094 + j 2,170) MVA SB3 =32,094 + j19,450 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA









110



68,1





(03,2

MVAr

)

2 dm

B 2

S3c = SB3 + ∆S03 = (32,094+j19,450) + (0,07+j0,48) S3c =32,164 + j19,93 MVA Công suất điện dung ở cuối đường dây ND-3

Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị

P )"(

Q )"(

164,32

9,17

 S









44,10(



j )57,13



 2 110

 2 U dm

S"ND-3 = S3c - jQcc3 = (32,164 + j19,93) - j2,03 S"ND-3 =32,164 + j17,9 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

∆SND-3 = 1,169 + j1,520 MVA Dòng công suất trước tổng trở đường dây

Công suất điện dung ở đầu đoạn đường dây bằng công suất điện dung ở

S'ND-3 = S"ND-3 + ∆SND-3 = (32,164+j17,9) + (1,169+j1,520) S'ND-3 =33,333 + j19,42 MVA cuối đường dây ND-3 QCd = QCc =2,03 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền vào đường dây có giá trị

SND-3 = S'ND-3 -jQcd = (33,333+j19,42) - j2,03 = 33,333+j17,39 MVA 6.1.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6

Tính toán tương tự đường dây ND-3 ta có bảng tổng hợp kết quả như sau

ND-3 10,44+13,57i 1,68 0,07+0,48i 0,935+21,75i ND-4 12,01+15,62i 1,93 0,07+0,48i 0,935+21,75i ND-5 10,04+13,05i 1,61 0,07+0,48i 0,935+21,75i ND-6 12,57+16,34i 2,02 0,07+0,48i 0,935+21,75i

32+17,28i 40+17,2i 35+16,8i 33+15,84i

33,333+17,39i 42,146+18,636i 36,467+17,529i 34,576+15,472i

DZ Zd (Ω) B/2*10^-4 (S) ∆S0 (MVA) Zb (Ω) Spt=P+jQ (MVA) Công suất ND truyền vào DZ SND-i MVA

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 59

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

ND-3 ND-4 ND-5 ND-6

33,333+19,42i 42,146+20,976i 36,467+19,479i 34,576+17,912i

1,169+1,52i 1,942+2,526i 1,29+1,676i 1,411+1,834i

32,164+17,9i 40,204+18,45i 35,177+17,803i 33,165+16,078i

2,03 2,34 1,95 2,44

32,094+19,45i 40,134+20,31i 35,107+19,273i 33,095+18,038i

0,094+2,17i 0,134+3,11i 0,107+2,473i 0,095+2,198i

DZ CS trước tổng trở DZ S' MVA Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA CS sau tổng trở DZ S" MVA Dung kháng DZ Qcc MVAr CS trước tổng trở TBA Sb MVA Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA

Bảng 6.1.2. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây

6.1.3. Đường dây ND-1-HT

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 60

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta có các thông số kỹ thuật của các phần từ trong mạch ND-1-HT và từ

ZND-1 = 13,8 + j13,2( Ω); BND-1/2 = 1,55 x 10-4 (S)

Z1-2 = 5,14 + j4,92( Ω); B1-2/2 = 0,58 x 10-4 (S)

ZHT-1 = 8,21 + j12,87( Ω); BHT-1/2 = 1,64 x 10-4 (S)

Sdm = 80 MVA; ∆P0 = 70 (kW); ∆PN = 315 kW; ∆Q0 = 480 (kVAr) I% = 0,6; UN% = 10,5; R=0,65 Ω; X = 17,3 Ω - Tổn thất không tải của MBA trong TBA tăng áp ∆S0=∆P0 + j∆Q0 = (70 + j480) x 10-3 = 0,07 + j0,48 - Tổng trở của 1 MBA trong TBA tăng áp Z1b = RB +jXB = 0,65 + j17,3 (Ω)

Theo chương 1 chúng ta thiết kế chọn côn suất phát kinh tế của NMĐ là

(58,96

MVA )

187(

165

22(

* S











Như vậy công suất truyền vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà





)

P  b

nQj b

P N

P 0

Qnj (  0

1 n

S S

1  n

U N S

2 S  % H 100 

2 H 2 dm

165

58,96





07,04

315,0





 48,04(

)

S b

58,96 2

1  4

 165(5,10 

 100

 80



j (914,13

MVA )

bảng 3.2.1.4 ta có các thống số R, X, B của đoạn đường dây ND-1-HT như sau: - Đường dây ND-1 - Đường dây 1-2 - Đường dây HT-1 Trạm biến áp tăng áp của nhà máy nhiệt điện có 04 máy biến áp với các công số kỹ thuật như sau: (Theo bảng 5.1.4. Công suất và thông số kỹ thuật máy biến áp tăng áp) * Tính dòng công suất truyên từ nhà máy điện vào đường dây ND-1 85%Pdm, công suất tự dùng là 10% công suất phát định mức với cosφtd=0,75 Vậy ở chế độ phụ tải cực đại với công suất phát kinh tế chúng ta có PFkt = 85% x 4 x 55 = 187 MW QFkt = PFkt x tgφ = 187 x 0,62 = 115,94 MVAr Ptd = 10%PF = 10% x 4 x 55 = 22 MW Qtd = Ptd x tgφ = 22 x 0,88 = 19,36 MVAr máy là * * S S  j )94,115 j )36,19 kt Tổn thất công suất trong trạm tăng áp là

73,0 Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng

 Sb

SC= SH - ∆Sb = 164,27+j82,666 (MVA) Từ bảng 6.1.2 ta có tổng công suất các phụ tải 3, 4, 5, 6 lấy từ thanh góp cao áp của ND là S3,4,5,6 = SND-3 +SND-4 +SND-5 +SND-6 = 140,43 + j77,071 (MVA) Như vậy công suất từ ND vào đoạn đường dây ND-1 có giá trị

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 61

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải



 1







110



55,1





(88.1

MVAr

)

ccND

 1

cdND

 1

2 dm

ND 2

SND-1 =SC - S3,4,5,6 =23,84 + j5.595 MVA Công suất điện dung ở đầu, cuối đoạn đường dây ND-1 là

 1

 S







712



(681

MVA )

 1

S ' U

2 nd 2 dm

Công suất trước tổng trở đường dây S'ND-1=SND-1 + jQcdND-1 =23,84 + j7,475 MVA Tổn thất công suất trên đường dây

Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị S"ND-1 = S'ND-1 - ∆SND-1 = 23,128 + j6,794 MVA Công suất nhà máy điện cấp cho nút 1 S"'ND-1 = S"ND-1 + j QccND-1 = 23,128 + j8,674 MVA * Tính dòng công suất trên đoạn 1-2

dm x B1-2/2 = 0,702 MVAr

Sdm = 25 MVA; ∆P0 = 29 (kW); ∆PN = 120 kW; ∆Q0 = 200 (kVAr) I% = 0,8; UN% = 10,5; R=2,54 Ω; X = 55,9 Ω







120





(106,0

)

P B

P n

4,14 2

1  2

1  2

 25

2 S 2 2 S dm

Qcc=Qcd=U2 Từ bảng 5.1.3. Công suất phụ tải và thông số kỹ thuật các MBA hạ áp ta có TBA phụ tải số 2 có 02 MBA với thông số của 01 MBA là Công suất điện dung ở đầu, cuối DZ 1-2 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của các MBA trong TBA phụ tải 2

2 )4,14





5,0





(325,2

MVAr

)

1  2

U S

 

2 S 2 100

 30(5,10 25 

 100

Tổn thất CS phản kháng trong cuộn dây của MBA trong TBA phụ tải số 2

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 62

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 2

∆SB2=∆PB2 + j∆QB2 = 0,106 + j2,325 MVA Tổn thất không tải của MBA ∆S02=2 x (∆P0 + j∆Q0) = 2 x (29 + j200) x 10-3 = 0,058 + j0,4 MVA Tổng trở MBA

Zb2=1/2 x (Rb2 + jXb2) = 0,5 x (2,54 + j55,9) = 1,27 + j27,95 Ω Công suất trước tổng trở MBA

S'2b = S2 +∆Sb2 = (30 + j14,4) + (0,058 + j0,4) = 30,106 +j16,725 MVA Công suất vào cuộn cao áp MBA

Sc2=S'b2+∆S02 = (30,106 + j16,725) + (0,058 + j0,4) = 30,164 + j17,125 Công suất sau tổng trở đường dây

S"1-2 = Sc2 - jQcc = (30,164+j17,125) - j0,702 = 30,164 + j16,423 MVA









14,5(



 501,0)92,4



48,0

MVA

 S  21

 21

125,17 2

 110

2 ' S  21 2 U dm

Tổn thất công suất trên đường dây 164,30

Công suất trước tổng trở đường dây

Công suất từ nút 1 vào DZ 1-2

S'1-2 = S"1-2 + ∆S1-2 = (30,164 + j16,423) + (0,501 + j0,48) = 30,665 + j16,903 S1-2 = S'1-2 - jQcc = (30,655 + j16,903) - j0,702 = 30,665 + j16,201 MVA * Tính dòng công suất từ nút 1 vào TBA phụ tải 1

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 63

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ bảng 5.1.3 ta có công suất và thông số kỹ thuật của MBA trọng TBA

phụ tải số 1 như sau:

Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr);

Tổn thất không tải của các MBA trong TBA phụ tải 1

Do TBA phụ tải 1 được đấu trực tiếp vào thanh góp liên lạc trung gian

2 pt







145





132,0

P BPT

P n



52,20 2

1  2

1  2

 32

S 2 1 dmpt

I%=0,75; UN%=10,5 ∆S01 = 2 x (∆P0 + j∆Q0) = 2 x (35 + j240) x 10-3= 0,07 + j0,48 (MVA) nên giữa nút 1 và TBA phụ tải 1 chỉ có dòng công suất của phụ tải 1 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây MBA của TBA



2 )52,20





5,0





06,3

MVAr

1 Bpt

1  2

2 1 pt 100



 38(5,10  32

 100

1 dmpt

Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây MBA của TBA

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây MBA của TBA

∆SBpt1=∆PBpt1 + j∆QBpt1 = 0,132 + j3,06 MVA Công suất trước tổng trở của MBA trong TBA phụ tải 1

SBpt1 = Spt1 + ∆SBpt1 = (38+j20,52) + (0,132 + j3,06) MVA SBpt1 =38,132 + j23,58 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA

Tổng trở DZ HT-1: ZHT-1 = 8,21 + j12,87 Ω Dung kháng DZ HT-1: BHT-1/2 = 1,64 x 10-4 (S)

Qcc=Qcd=1,984 MVAr

S"HT-1 = S"'HT-1 - jQcc = 45,739 + 29,603 MVA Spt1c = SBpt1 + ∆S0pt1 = (38,132+j23,58) + (0,07+j0,48) Spt1c =38,202 + j24,06 MVA * Tính dòng công suất từ HT chạy vào nút 1 (S"'HT-1) Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 1 ta được công suất từ hệ thống cấp vào nút 1 là S"'HT-1 = Spt1c + S1-2 - S"'ND-1 S"'HT-1 = (38,202 + j24,06) + (30,665 + j16,201) - (23,128 + j8,674 ) S"'HT-1 = 45,739 + j31,587 MVA Ta có: Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây HT-1 Công suất sau tổng trở đường dây Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 64

 1

 S







014



157,3

 1

S " U

2 HT 2 dm

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Công suất trước tổng trở đường dây S'HT-1= S"HT-1+∆S"HT-1=47,753 + 32,76 MVA Công suất từ hệ thống chạy vào đường dây HT-1 SHT-1 = S'HT-1 - jQcc = 47,753 + 30,776 MVA

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 65

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.1.4 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 Tính toán tương tự ta có bảng sau

23,128+8,674i

38,202+24,06i

30,665+16,201i

47,753+30,776i

33,561+13,2102i

34,298+14,1984i

37,603+18,1564i

23,84+7,475i

30,665+16,903i

47,753+32,76i

33,561+15,8601i

34,298+16,2312i

37,603+20,1892i

0,712+0,681i

0,501+0,48i

2,014+3,157i

1,387+1,802i

1,137+1,477i

1,42+1,846i

23,128+6,794i

30,164+16,423i

45,739+29,603i

32,174+14,0581i

33,161+14,7542i

36,183+18,3432i

1,88

0,702

1,984

2,6499

2,0328

165+96,58i

38,132+23,58i

30,106+16,725i

32,116+16,308i

33,091+16,307i

36,113+19,896i

0,73+13,914i

0,132+3,06i

0,106+2,325i

0,116+2,548i

0,091+2,117i

0,113+2,616i

ND-1 1-PT1 1-PT2 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

DZ Công suất truyền vào DZ S MVA CS trước tổng trở DZ S' MVA Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA CS sau tổng trở DZ S" MVA Dung kháng DZ Qcc MVAr CS trước tổng trở TBA Sb MVA Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA

Bảng 6.1.4. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 66

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.1.5. Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Từ các bảng 6.1.2 và bảng 6.1.4 ta tính được tổng công suất yêu cầu trên

Khi hệ số công suất của các nguồn là 0,85 thì tổng công suất phản kháng

thanh góp 110 kV của Hệ thống là Syc = 153,215 + j76,341 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đầy đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng do hệ thống cần cung cấp bằng PCC = 153,215 MW của hệ thống và nhà máy điện có thể cung cấp bằng QCC = PCC x tgφ = 153,215 x 0,62 = 94,954 MVAr Như vậy công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC = 153,215 + j94,954 MVA Từ giá trị tổng công suất yêu cầu Syc, Công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn điện cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy ta không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại

6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu

Smin (MVA) Smin=Pmin + jQmin (MVA)

Công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu bằng 50% công suất phụ tải ở chế độ cực đại, ta có bảng công suất ở chế độ cực tiểu như như sau Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tổng 19+10,26j 15+7,2j 16+8,64j 20+8,6j 17,5+8,4j 16,5+7,92j 16+6,88j 16,5+7,1j 18+8,64j 154,5+73,64j Qmin (MVAr) 10,26 7,2 8,64 8,6 8,4 7,92 6,88 7,1 8,64 73,64 Pmin (MVA) 19 15 16 20 17,5 16,5 16 16,5 18 154,5 21,59 16,64 18,18 21,77 19,41 18,3 17,42 17,96 19,97 171,24

Bảng 6.2. Tổng hợp giá trị phụ tải ở chế độ cực tiểu





dmB

 

P 0 P N

Xét chế độ vận hành kinh tế khi phụ tải cực tiểu Do các trạm phụ tại là các các trạm cung cấp cho phụ tải loại I nên trong thiết kế chúng ta đã thiết kế 02 MBA hoạt động song song. Do phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại, để vận hành kinh tế các trạm biến áp phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu ta có thể cắt bớt 01 MBA song cần thỏa mãn điều kiện công suất phụ tải (Spt) nhỏ hơn công suất giới hạn (Sgh) Công suất giới hạn được tính bằng công thức sau

Trong đó:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 67

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Sgh là công suất giới hạn SdmB là công suất định mức của MBA n là số lượng máy biến áp trong TBA ∆P0 là tổn hao không tải của MBA ∆PN là tổn hao ngắn mạch của MBA Công suất giới hạn của máy biến áp

Từ bảng 6.2. Tổng hợp giá trị phụ tải ở chế độ cực tiểu và bảng 5.2.1. Tương quan công suất phụ tải cực tiểu và công suất giới hạn ta thấy công suất cực tiểu Smin của các TBA phụ tải 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 có giá trị nhỏ hơn công suất giới hạn. Do vậy trong chế độ cực tiểu đề vận hành kinh tế TBA ta có thể cắt bớt 01 MBA để giảm tổn thất vận hành MBA. TBA phụ tải 7 có Smin> Sgh, do vậy trong chế độ cực tiểu chúng ta vẫn vận hành 02 MBA song song

6.2.1 Đường dây NĐ-3

Chế độ phụ tải cực tiểu để vận hành kinh tế TBA phụ tải ta cắt bớt 01

MBA và chỉ vận hành 01 MBA, sơ đồ cấp điện như sau:

- Từ bảng thông số của các lộ dây ta có Zd_ND-3 = 10,44 + j13,57 - Từ bảng thông số của MBA ta có

Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr);

I%=0,75; UN%=10,5











145





047

P B

P n



64,8 2

 32

2 S 3 2 S dm

Tổn thất không tải TBA của phụ tải số 3 ∆S03 = (∆P0 + j∆Q0) =(35 + j240) x 10-3= 0,035 + j0,24 (MVA) Z3b = (RB3 + jXB3) = (1,87 + j43,5) = 1,87 + j43,5 (Ω) Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải số 03

Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây của TBA phụ tải số 3

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 68

2 )64,8





085

MVAr

U S

 

2 S 3 100

 16(5,10 32 

 100

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 3

∆SB3=∆PB3 + j∆QB3 = 0,047 + j1,085 MVA Công suất trước tổng trở (CS tại thanh cái) MBA

SB3 = S3 + ∆SB3 = (16+j8,64) + (0,047 + j1,085) MVA SB3 =16,047 + j9,725 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA









110



68,1





(03,2

MVAr

)

2 dm

B 2

S3c = SB3 + ∆S03 = (16,047 + j9,725 ) + (0,035 + j0,24 ) S3c =16,082 + j9,965 MVA Công suất điện dung ở cuối đường dây ND-3

Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị

P )"(

Q )"(

082,16

 S









44,10(



j )57,13



935,7 2

 110

 2 U dm

S"ND-3 = S3c - jQcc3 = (16,082 + j9,965 ) - j2,03 S"ND-3 =16,082 + j7,935 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

∆SND-3 = 0,277 + j0,361 MVA Dòng công suất trước tổng trở đường dây

Công suất điện dung ở đầu đoạn đường dây bằng công suất điện dung ở

S'ND-3 = S"ND-3 + ∆SND-3 = (16,082 + j7,935 ) + (0,277 + j0,361 ) S'ND-3 =16,359 + j8,296 MVA cuối đường dây ND-3 QCd = QCc =2,03 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền vào đường dây có giá trị

SND-3 = S'ND-3 -jQcd = (16,359 + j8,296 ) - j2,03 = 16,359 + 6,266 MVA 6.2.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6

Tính toán tương tự đường dây ND-3 ta có bảng tổng hợp kết quả như sau

ND-3 10,44+13,57i 1,68 0,035+0,24i 1,87+43,5i ND-4 12,01+15,62i 1,93 0,035+0,24i 1,87+43,5i ND-5 10,04+13,05i 1,61 0,035+0,24i 1,87+43,5i ND-6 12,57+16,34i 2,02 0,035+0,24i 1,87+43,5i DZ Zd (Ω) B/2*10^-4 (S) ∆S0 (MVA) Zb (Ω)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 69

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

ND-3 16+8,64i ND-4 20+8,6i ND-5 17,5+8,4i ND-6 16,5+7,92i

16,359+6,266i 20,567+6,32i 17,897+6,377i 16,916+4,813i

16,359+8,296i 20,567+8,66i 17,897+8,327i 16,916+7,253i

0,277+0,361i 0,465+0,605i 0,309+0,401i 0,334+0,434i

16,082+7,935i 20,102+8,055i 17,588+7,926i 16,582+6,819i

2,03 2,34 1,95 2,44

16,047+9,725i 20,067+10,155i 17,553+9,636i 16,547+9,019i

0,047+1,085i 0,067+1,555i 0,053+1,236i 0,047+1,099i

DZ Spt=P+jQ (MVA) Công suất ND truyền vào DZ SND-i, S MVA CS trước tổng trở DZ S' MVA Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA CS sau tổng trở DZ S" MVA Dung kháng DZ Qcc MVAr CS trước tổng trở TBA Sb MVA Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA Bảng 6.2.2. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây

6.2.3 Đường dây ND-1-HT

Ta có các thông số kỹ thuật của các phần từ trong mạch ND-1-HT và từ

bảng 3.2.1.4 ta có các thống số R, X, B của đoạn đường dây ND-1-HT như sau: - Đường dây ND-1

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 70

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

ZND-1 = 13,8 + j13,2( Ω); BND-1/2 = 1,55 x 10-4 (S)

Z1-2 = 5,14 + j4,92( Ω); B1-2/2 = 0,58 x 10-4 (S)

ZHT-1 = 8,21 + j12,87( Ω); BHT-1/2 = 1,64 x 10-4 (S)

Theo chương 1 chúng ta thiết kế chọn công suất phát kinh tế của NMĐ là

MVA )

5,82

* S









Như vậy công suất truyền vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà





)

P  b

nQj b

P N

P 0

Qnj (  0

1 n

S S

1  n

U N S

2 S  % H 100 

2 H 2 dm



(957,6

MVA )

 Sb

365,0 Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng

- Đường dây 1-2 - Đường dây HT-1 Trạm biến áp tăng áp của nhà máy nhiệt điện có 04 máy biến áp với các công số kỹ thuật như sau: (Theo bảng 5.1.4. Công suất và thông số kỹ thuật máy biến áp tăng áp) * Tính dòng công suất truyên từ nhà máy điện vào đường dây ND-1 85%Pdm, công suất tự dùng là 10% công suất phát định mức với cosφtd=0,75 Vậy ở chế độ phụ tải cực tiểu(02 tổ máy làm việc, 02 tổ máy bảo dưỡng) với công suất phát kinh tế chúng ta có PFkt = 85% x 2 x 55 = 93,5 MW QFkt = PFkt x tgφ = 93,5 x 0,62 = 57,97 MVAr Ptd = 10%PF = 10% x 2 x 55 = 11 MW Qtd = Ptd x tgφ = 11 x 0,88 = 9,68 MVAr máy là * * S S (29,48 Tổn thất công suất trong trạm tăng áp là



 1







110



55,1





(88.1

MVAr

)

ccND

 1

cdND

 1

2 dm

ND 2

SC= SH - ∆Sb = 82,135 + j41,333 (MVA) Từ bảng 6.2.2 ta có tổng công suất các phụ tải 3, 4, 5, 6 lấy từ thanh góp cao áp của ND là S3,4,5,6 = SND-3 +SND-4 +SND-5 +SND-6 = 70,214 + j38,535 (MVA) Như vậy công suất từ ND vào đoạn đường dây ND-1 có giá trị SND-1 =SC - S3,4,5,6 = 11,921 + j2,798 MVA Công suất điện dung ở đầu, cuối đoạn đường dây ND-1 là

Công suất trước tổng trở đường dây S'ND-1=SND-1 + jQcdND-1 = 11,921 + j4,678 MVA Tổn thất công suất trên đường dây

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 71

 1

 S







187,0



179,0

(

MVA )

 1

2 S ' nd 2 U dm

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị S"ND-1 = S'ND-1 - ∆SND-1 = 11,734 + j4,499 MVA Công suất nhà máy điện cấp cho nút 1 S"'ND-1 = S"ND-1 + j QccND-1 = 11,734+j6,379 MVA * Tính dòng công suất trên đoạn 1-2

Từ bảng 5.1.3. Công suất phụ tải và thông số kỹ thuật các MBA hạ áp ta

dm x B1-2/2 = 0,702 MVAr

Sdm = 25 MVA; ∆P0 = 29 (kW); ∆PN = 120 kW; ∆Q0 = 200 (kVAr) I% = 0,8; UN% = 10,5; R=2,54 Ω; X = 55,9 Ω











120





(053

)

P B

P n

2,7 2

 25

2 S 2 2 S dm

Qcc=Qcd=U2 có TBA phụ tải số 2 có 01 MBA với thông số của MBA là Công suất điện dung ở đầu, cuối DZ 1-2 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của các MBA trong TBA phụ tải 2

2 )2,7





(163,1

MVAr

)

U S

 

2 S 2 100

 15(5,10 25 

 100

Tổn thất CS phản kháng trong cuộn dây của MBA trong TBA phụ tải số 2

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 2

∆SB2=∆PB2 + j∆QB2 = 0,053 + j1,163 MVA Tổn thất không tải của MBA ∆S02=(∆P0 + j∆Q0) = (29 + j200) x 10-3 = 0,029 + j0,2 MVA Tổng trở MBA

Zb2=(Rb2 + jXb2) = (2,54 + j55,9) = 2,54 + j55,9Ω

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 72

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Công suất trước tổng trở MBA

S'2b = S2 +∆Sb2 = (15 + j7,2) + (0,053 + j1,163) = 15,053 +j8,363 MVA Công suất vào cuộn cao áp MBA

Sc2=S'b2+∆S02 = (15,053 +j8,363 ) + (0,029 + j0,2 ) = 15,082 + j8,563 MVA Công suất sau tổng trở đường dây

,15

082









14,5(



 123,0)92,4



118,0

MVA

 S  21

 21

2 861,7 2

 110

2 ' S  21 2 U dm

S"1-2 = Sc2 - jQcc = (15,082 + j8,563) - j0,702 = 15,082 + j7,861 MVA Tổn thất công suất trên đường dây

Công suất trước tổng trở đường dây

Công suất từ nút 1 vào DZ 1-2

S'1-2 = S"1-2 + ∆S1-2 = (15,082 + j7,861 ) + (0,123 + j0,118) = 15,205 + j7,979 S1-2 = S'1-2 - jQcc = (15,205 + j7,979) - j0,702 = 15,205 + j7,277MVA * Tính dòng công suất từ nút 1 vào TBA phụ tải 1

Từ bảng 5.1.3 ta có công suất và thông số kỹ thuật của MBA trọng TBA

phụ tải số 1 như sau:

Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr);

Do TBA phụ tải 1 được đấu trực tiếp vào thanh góp liên lạc trung gian

I%=0,75; UN%=10,5 Tổn thất không tải của các MBA trong TBA phụ tải 1 ∆S01 = (∆P0 + j∆Q0) = (35 + j240) x 10-3= 0,035 + j0,24 (MVA) nên giữa nút 1 và TBA phụ tải 1 chỉ có dòng công suất của phụ tải 1

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 73

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

2 pt











145





264

P BPT

P n



 26,10 2 32

S 2 1 dmpt

Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây MBA của TBA



2 )26,10





53,1

MVAr

1 Bpt

2 1 pt 100



 19(5,10  32

 100

1 dmpt

Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây MBA của TBA

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây MBA của TBA

∆SBpt1=∆PBpt1 + j∆QBpt1 = 0,264 + j1,53 MVA Công suất trước tổng trở của MBA trong TBA phụ tải 1

SBpt1 = Spt1 + ∆SBpt1 = (19+j10,26) + (0,264 + j1,53 ) MVA SBpt1 =19,264 + j11,79 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA

Tổng trở DZ HT-1: ZHT-1 = 8,21 + j12,87 Ω Dung kháng DZ HT-1: BHT-1/2 = 1,64 x 10-4 (S)

Qcc=Qcd=1,984 MVAr

 1

 S







433



679

 1

S " U

2 HT 2 dm

S"HT-1 = S"'HT-1 - jQcc = 22,77 + j10,94 MVA Spt1c = SBpt1 + ∆S0pt1 = (19,264 + j11,79 ) + (0,035 + j0,24 ) Spt1c =19,299 + j12,03 MVA * Tính dòng công suất từ HT chạy vào nút 1 (S"'HT-1) Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 1 ta được công suất từ hệ thống cấp vào nút 1 là S"'HT-1 = Spt1c + S1-2 - S"'ND-1 S"'HT-1 =22,77 + j12,928 MVA Ta có: Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây HT-1 Công suất sau tổng trở đường dây Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

Công suất trước tổng trở đường dây S'HT-1= S"HT-1+∆S"HT-1= 23,203 + j11,623MVA Công suất từ hệ thống chạy vào đường dây HT-1 SHT-1 = S'HT-1 - jQcc = 23,023 + j9,639MVA

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 74

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.2.4 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 Tính toán tương tự ta có bảng sau

ND-1 1-PT1 1-PT2 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

11,734+6,379i 19,299+12,03i 15,205+7,277i 23,203+9,639i 16,409+3,036i 16,853+4,681i 18,431+6,564i

0 11,921+4,678i 15,205+7,979i 23,203+11,623i 16,409+5,686i 16,853+6,714i 18,431+8,597i

0 0,187+0,179i 0,123+0,118i 0,433+0,679i 0,322+0,419i 0,272+0,354i 0,34+0,442i

0 11,734+4,499i 15,082+7,861i 22,77+10,944i 16,087+5,267i 16,581+6,36i 18,091+8,155i

0 1,88 0,702 1,984 2,65 2,033 2,033

82,5+48,29i 19,264+11,79i 15,053+8,363i 16,029+7,517i 16,546+8,153i 18,056+9,948i 0

0,365+6,957i 0,264+1,53i 0,053+1,163i 0,029+0,637i 0,046+1,058i 0,056+1,308i 0

Bảng 6.2.4. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 75

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.2.5 Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Từ các bảng 6.2.2 và bảng 6.2.4 ta tính được tổng công suất yêu cầu trên

Khi hệ số công suất của các nguồn là 0,85 thì tổng công suất phản kháng

thanh góp 110 kV của Hệ thống là Syc = 74,896 + j23,92 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đầy đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng do hệ thống cần cung cấp bằng PCC = 74,896 MW của hệ thống và nhà máy điện có thể cung cấp bằng QCC = PCC x tgφ = 74,896 x 0,62 = 46,416 MVAr Như vậy công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC = 74,896 + j46,416 MVA Từ giá trị tổng công suất yêu cầu Syc, Công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn điện cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy ta không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực tiểu

6.3. Chế độ sau sự cố

Sự cố trọng mạng điện có thể xảy ra là ngừng một mạch trên các đường dây hai mạch liên kết nhà máy điện với hệ thống điện, ngừng một mạch trên các đường dây hai mạch nối từ các nguồn cung cấp đến phụ tải, ngừng 01 MBA trong TBA phụ tải. Khi xét sự cố chúng ta không xét sự cố xếp chồng, đồng thời do công suất của hệ thống là vô cùng lớn đủ cung cấp cho phụ tải cực đại khi sự cố nên ta không cần xét trường hợp sự cố máy phát mà chỉ xét sự cố đứt một mạch dây trong các đường dây mạch kép nối từ hệ thống và nhà máy điện đến các phụ tải khi phụ tải cực đại và tất cả các máy phát điện vẫn vận hành bình thường phát 85% công suất định mức

6.3.1. Đường dây NĐ-3

- Từ bảng thông số của các lộ dây ta có Zd_ND-3 = 20,88 + j27,14 - Từ bảng thông số của MBA ta có

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 76

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr);

I%=0,75; UN%=10,5







145





094,0

P B

P n



28,17 2

1  2

1  2

 32

2 S 3 2 S dm

2 )28,17





5,0





170,2

MVAr

1  2

U S

 

2 S 3 100

 32(5,10  32

 100

Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây của TBA phụ tải số 3

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 3

∆SB3=∆PB3 + j∆QB3 = 0,094 + j2,170 MVA Công suất trước tổng trở (CS tại thanh cái) MBA

SB3 = S3 + ∆SB3 = (32+j17,280) + (0,094 + j 2,170) MVA SB3 =32,094 + j19,450 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA









110



4,0





(02,1

MVAr

)

2 dm

B 2

S3c = SB3 + ∆S03 = (32,094+j19,450) + (0,07+j0,48) S3c =32,164 + j19,93 MVA Công suất điện dung ở cuối đường dây ND-3

Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị

P )"(

Q )"(

164,32

 S









88,20(



)14,27



2  91,18 2 110

 2 U dm

S"ND-3 = S3c - jQcc3 = (32,164 + j19,93) - j1,02 S"ND-3 =32,164 + j18,91 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

∆SND-3 = 2,402 + j3,122 MVA Dòng công suất trước tổng trở đường dây

S'ND-3 = S"ND-3 + ∆SND-3 = (32,164 + j18,91 ) + (2,402 + j3,122 ) S'ND-3 =34,566 + j22,032 MVA

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 77

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Công suất điện dung ở đầu đoạn đường dây bằng công suất điện dung ở

cuối đường dây ND-3 QCd = QCc =1,02 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền vào đường dây có giá trị

SND-3 = S'ND-3 -jQcd = (34,566 + j22,032 ) - j1,02 = 34,566 + j21,012 MVA 6.3.2. Các đường dây ND-4, ND-5, ND-6

Tính toán tương tự đường dây ND-3 ta có bảng tổng hợp kết quả như sau

ND-3 20,88+27,14i 0,84 0,07+0,48i 0,935+21,75i ND-4 24,02+31,24i 0,965 0,07+0,48i 0,935+21,75i ND-5 20,08+26,1i 0,805 0,07+0,48i 0,935+21,75i ND-6 25,14+32,68i 1,01 0,07+0,48i 0,935+21,75i

32+17,28i 40+17,2i 35+16,8i 33+15,84i

34,566+21,012i 44,177+23,617i 37,816+21,243i 36,072+19,857i

34,566+22,032i 44,177+24,787i 37,816+22,213i 36,072+21,077i

2,402+3,122i 3,973+5,167i 2,639+3,43i 2,907+3,779i

32,164+18,91i 40,204+19,62i 35,177+18,783i 33,165+17,298i

1,02 1,17 0,97 1,22

32,094+19,45i 40,134+20,31i 35,107+19,273i 33,095+18,038i

0,094+2,17i 0,134+3,11i 0,107+2,473i 0,095+2,198i

DZ Zd (Ω) B/2*10^-4 (S) ∆S0 (MVA) Zb (Ω) Spt=P+jQ (MVA) Công suất ND truyền vào DZ SND-i MVA CS trước tổng trở DZ S' MVA Tổn thất trên tổng trở DZ, ∆Sd MVA CS sau tổng trở DZ S" MVA Dung kháng DZ Qcc MVAr CS trước tổng trở TBA Sb MVA Tổn thất trong cuộn dây TBA ∆Sb MVA

Bảng 6.3.2. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây

6.3.3 Đường dây ND-1-HT

Xét sự cố đứt một mạch dây truyền tải của đường dây HT-1. Ta có sơ đồ

nguyên lý và sơ đồ thay thế DZ này như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 78

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ta có các thông số kỹ thuật của các phần từ trong mạch ND-1-HT và từ

ZND-1 = 13,8 + j13,2( Ω); BND-1/2 = 1,55 x 10-4 (S)

Z1-2 = 5,14 + j4,92( Ω); B1-2/2 = 0,58 x 10-4 (S)

bảng 3.2.1.4 ta có các thống số R, X, B của đoạn đường dây ND-1-HT như sau: - Đường dây ND-1 - Đường dây 1-2 - Đường dây HT-1 ZHT-1 = 16,42 + j25,74( Ω); BHT-1/2 = 3,28 x 10-4 (S) Trạm biến áp tăng áp của nhà máy nhiệt điện có 04 máy biến áp với các công số kỹ thuật như sau: (Theo bảng 5.1.4. Công suất và thông số kỹ thuật máy biến áp tăng áp) Sdm = 80 MVA; ∆P0 = 70 (kW); ∆PN = 315 kW; ∆Q0 = 480 (kVAr) I% = 0,6; UN% = 10,5; R=0,65 Ω; X = 17,3 Ω - Tổn thất không tải của MBA trong TBA tăng áp

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 79

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

∆S0=∆P0 + j∆Q0 = (70 + j480) x 10-3 = 0,07 + j0,48 - Tổng trở của 1 MBA trong TBA tăng áp Z1b = RB +jXB = 0,65 + j17,3 (Ω)

Tổng trở DZ HT-1: ZHT-1 = 16,42 + j25,74Ω Dung kháng DZ HT-1: BHT-1/2 = 0,82 x 10-4 (S)

Qcc=Qcd=0,992 MVAr

 1

 S







109,4



442

 1

S " U

2 HT 2 dm

S"HT-1 = S"'HT-1 - jQcc = 45,739 + j30,595 MVA * Tính dòng công suất từ HT chạy vào nút 1 (S"'HT-1) Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 1 ta được công suất từ hệ thống cấp vào nút 1 là S"'HT-1 = Spt1c + S1-2 - S"'ND-1 S"'HT-1 = 45,739 + j31,587 MVA Ta có: Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây HT-1 Công suất sau tổng trở đường dây Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

Công suất trước tổng trở đường dây S'HT-1= S"HT-1+∆S"HT-1= 49,848 + j37,037 MVA Công suất từ hệ thống chạy vào đường dây HT-1 SHT-1 = S'HT-1 - jQcc = 49,848 + j36,045 MVA

6.3.4. Đường dây 1-2

Giả sử đường dây bị sự cố đứt 1 mạch truyền tải điện năng, ta có sơ đồ

nguyên lý và sơ đồ thay thế như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 80

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ bảng 5.1.3. Công suất phụ tải và thông số kỹ thuật các MBA hạ áp ta

dm x B1-2/2 = 0,351 MVAr

Sdm = 25 MVA; ∆P0= 29 (kW); ∆PN = 120 kW; ∆Q0 = 200 (kVAr) I% = 0,8; UN% = 10,5; R=2,54 Ω; X = 55,9 Ω







120





106,0

(

)

P B

P n

4,14 2

1  2

1  2

 25

2 S 2 2 S dm

Qcc=Qcd=U2 có TBA phụ tải số 2 có 02 MBA với thông số của 01 MBA là Công suất điện dung ở đầu, cuối DZ 1-2 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của các MBA trong TBA phụ tải 2

2 )4,14





5,0





(325,2

MVAr

)

1  2

U S

 

2 S 2 100

 30(5,10 25 

 100

Tổn thất CS phản kháng trong cuộn dây của MBA trong TBA phụ tải số 2

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây của trạm biến áp phụ tải 2

∆SB2=∆PB2 + j∆QB2 = 0,106 + j2,325 MVA Tổn thất không tải của MBA ∆S02=2 x (∆P0 + j∆Q0) = 2 x (29 + j200) x 10-3 = 0,058 + j0,4 MVA Tổng trở MBA

Zb2=1/2 x (Rb2 + jXb2) = 0,5 x (2,54 + j55,9) = 1,27 + j27,95 Ω Công suất trước tổng trở MBA

S'2b = S2 +∆Sb2 = (30 + j14,4) + (0,058 + j0,4) = 30,106 +j16,725 MVA Công suất vào cuộn cao áp MBA

Sc2=S'b2+∆S02 = (30,106 + j16,725) + (0,058 + j0,4) = 30,164 + j17,125 Công suất sau tổng trở đường dây

S"1-2 = Sc2 - jQcc = (30,164+j17,125) - j0,351 = 30,164 + j16,774 MVA

774

 S









28,10(



,1)84,9



012



969,0

MVA

 21

,16 2

 110

2 ' S  21 2 U dm

Tổn thất công suất trên đường dây 164,30

Công suất trước tổng trở đường dây

Công suất từ nút 1 vào DZ 1-2

S'1-2 = S"1-2 + ∆S1-2 = (30,164 + j16,774) + (1,012+j0,969) = 31,176 + j17,743 S1-2 = S'1-2 - jQcc = (31,176 + j17,743) - j0,351 = 31,176 + j17,392MVA 6.3.5. Từ thanh góp trung gian (nút 1) tới TBA phụ tải 1

Đối với sơ đồ cấp điện 1 - PT1 ta thấy TBA phụ tải 1 được cấp điện trực tiếp từ thanh góp trung gian nút 1 do vậy ở trường hợp sự cố cung cấp điện đối với trạm này ta giả sử sự cố là 01 MBA bị dừng không hoạt động được. Ta có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế như sau:

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 81

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Từ bảng 5.1.3 ta có công suất và thông số kỹ thuật của MBA trọng TBA

phụ tải số 1 như sau:

Sdm = 32 MVA; ∆P0 = 35 (kW); ∆PN = 145 (kW); ∆Q0=240 (kVAr);

Tổn thất không tải của máy MBA trong TBA phụ tải 1

Do TBA phụ tải 1 được đấu trực tiếp vào thanh góp liên lạc trung gian

2 pt











145





264

P BPT

P n



52,20 2

 32

S 2 1 dmpt

I%=0,75; UN%=10,5 ∆S01 =(∆P0 + j∆Q0) = (35 + j240) x 10-3= 0,035 + j0,24 (MVA) nên giữa nút 1 và TBA phụ tải 1 chỉ có dòng công suất của phụ tải 1 Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây MBA của TBA



2 )52,20





12,6

MVAr

1 Bpt

2 1 pt 100



 38(5,10  32

 100

1 dmpt

Tổn thất công suất phản kháng trong cuộn dây MBA của TBA

Ta có tổn thất công suất trong cuộn dây MBA của TBA

∆SBpt1=∆PBpt1 + j∆QBpt1 = 0,264 + j6,12 MVA Công suất trước tổng trở của MBA trong TBA phụ tải 1

SBpt1 = Spt1 + ∆SBpt1 = (38+j20,52) + (0,264 + j6,12 ) MVA SBpt1 =38,264 + j26,64 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA

Spt1c = SBpt1 + ∆S0pt1 = (38,264 + j26,64 ) + (0,035 + j0,24 ) Spt1c =38,299 + j26,88 MVA

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 82

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.3.6 . Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9

Tính toán tương tự ta có bảng sau

16,413+45,271i 38,299+26,88i 31,176+17,392i 49,848+36,045i

35,035+17,777i

35,488+17,779i

39,089+22,121i

23,696+51,298i

31,176+17,743i 49,848+37,037i

35,035+19,102i

35,488+18,795i

39,089+23,137i

7,283+6,967i

1,012+0,969i

4,109+6,442i

2,861+3,719i

2,327+3,024i

2,906+3,777i

16,413+44,331i

30,164+16,774i 45,739+30,595i

32,174+15,383i

33,161+15,771i

36,183+19,36i

0,94

0,351

0,992

1,325

1,016

165+145,2i

38,264+26,64i 30,106+16,725i

32,116+16,308i

33,091+16,307i

36,113+19,896i

0,874+17,771i

0,264+6,12i

0,106+2,325i

0,116+2,548i

0,091+2,117i

0,113+2,616i

ND-1 1-PT1 1-PT2 HT-1 HT-7 HT-8 HT-9

Bảng 6.3.4. Các dòng CS, tổn thất trong tổng trở các MBA, trên đường dây

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 83

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

6.3.7 Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Từ các bảng 6.3.2 và bảng 6.3.4 ta tính được tổng công suất yêu cầu trên

Khi hệ số công suất của các nguồn là 0,85 thì tổng công suất phản kháng

thanh góp 110 kV của Hệ thống là Syc = 159,46 + j93,722 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đầy đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng do hệ thống cần cung cấp bằng PCC = 159,46 MW của hệ thống và nhà máy điện có thể cung cấp bằng QCC = PCC x tgφ = 159,46 x 0,62 = 93,722 MVAr Như vậy công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC = 159,46 + j93,722 MVA Từ giá trị tổng công suất yêu cầu Syc, Công suất do các nguồn cung cấp vào lưới điện SCC ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn điện cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy ta không cần bù công suất phản kháng trong chế độ sự cố

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 84

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG VII. TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

7.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện

Trong các chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố chọn điện áp Ucs =

Trong mạng điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, nhưng vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên chọn thanh góp 110kV của hệ thống là nút điện áp cơ sở. 121kV còn trong chế độ cực tiểu lấy Ucs = 115kV 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại

ZND-1 = 13,8 + j13,2( Ω);

Z1-2 = 5,14 + j4,92( Ω);

ZHT-1 = 8,21 + j12,87( Ω); Ở trong chế độ phụ tải cực đại ta đã tính được công suất trước tổng trở



 1





,114

275

 UU 1

  1 U

* Đường dây ND-1-HT Để tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện trước hết ta cần tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm trung gian 1. ĐZ liên lạc ND-1-HT khi hoạt động ở chế độ phụ tải cực đại có 2 mạch dây truyền tải vận hành song song, do vậy thông số kỹ thuật của DZ liên lạc là - Đường dây ND-1 - Đường dây 1-2 - Đường dây HT-1 đường dây HT-1 là S'HT-1 = 47,753 + j32,76 MVA Điện áp trên thanh góp trung gian nút 1 bằng ' Q



P 1 B

1 B

Q 1 B

1 B







,109

475

1_ q

 U

Do TBA phụ tải 1 đấu nối trực tiếp vào hệ thống thanh góp trung gian nút 1 nên điện áp trên thanh góp cao áp của TBA phụ tải 1 bằng điện áp trên thanh góp trung gian. Vậy điện áp trên thanh góp hạ áp của TBA phụ tải 1 quy về cao áp là



'  21

 21

'  21

 21



168,112





U Cao

 U

Điện áp trên thanh góp cao áp của TBA phụ tải 2 là X





P B



,112

209





Cao

2 B U

Cao Điện áp trên thanh góp cao áp của NMD

Điện áp trên thanh góp hạ áp của TBA phụ tải 2 là 

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 85

" P



" Q



 1







07,118

 U

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Tính toán tương tự ta có bảng sau

TBA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

114,275 112,168 108,924 106,978 108,847 107,911 110,078 107,678 108,442

UCao, kV

109,475 107,66 104,765 102,498 104,694 103,989 105,567 104,097 104,14

UHa, kV

Bảng 7.1.1. Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ phụ tải cực đại

7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV)

Tính toán tương tự chế độ cực đại ta có bảng sau:

TBA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

112,043 110,995 109,514 108,631 109,469 109,087 110,187 108,936 109,284

UCao, kV

101,98 108,717 107,446 106,425 107,405 107,147 108,095 107,166 107,15

UHa, kV

Bảng 7.1.2. Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ phụ tải cực tiểu

7.1.3 Chế đô sau sự cố ( Ucs = 121 kV)

Chế độ sau sự cố có thể xảy ra khi ngừng một máy phát điện, ngừng một mạch trên đường dây liên kết từ nhà máy điện với hệ thống, ngừng một mạch trên các đường dây nối từ các nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ. Trong phần này chỉ xét trường hợp sự cố khi ngừng một mạch trên đường dây nối từ các nguồn cung cấp tới các phụ tải, không xét sự cố xếp chồng và chỉ xét từng sự cố riêng biệt Căn cứ công suất truyền tải trên các đoạn đường dây liên lạc và theo kết quả tính dòng công suất của các đoạn đường dây trong lưới điện bị sự cố độc lập ta thấy sự cố đứt 01 mạch của đường dây HT-1 là sự cố nặng nhất đối với lưới điện, do vậy khi tính toán điện áp tại các nút trong lưới điện ta sử dụng kết quả tính dòng công suất khi DZ này bị sự cố;

Để tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện,

Giả sử đường dây liên lạch ND-1-HT bị sự cố đứt 1 mạch dây truyền tải

7.1.3.1. Đường dây ND-1-HT trước hết cần tính điện áp trên thanh góp trung gian (nút 1) HT-1, ta có thông số kỹ thuật của đường dây liên lạc sau sự cố là + Đường dây ND-1: ZND-1=13,8 +j13,2 ( Ω); + Đường dây 1-2: Z1-2=5,14 +j4,92 ( Ω); + Đường dây HT-1: ZHT-1=16,42 +j25,74 ( Ω);

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 86

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Ở trong chế độ sau sự cố ta đã tính được công suất trước tổng trở đường

dây HT-1 là S'HT-1 = 49,848+ j37,037 MVA



 1



357,106



 UU 1

  1 U

cs Điện áp trên thanh góp cao áp của NMD " Q

" P



 1



105,114





 U

Điện áp trên thanh góp trung gian nút 1 bằng '

Tính toán tương tự chế độ phụ tải cực đại ta có bảng sau

TBA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

106,357 104,03 100,153 97,728 100,062 98,856 101,341

98,69

99,568

UCao, kV

100,573 99,169

95,629

92,824

95,545

94,574

96,441

94,783

94,883

UHa, kV

Bảng 7.1.3. Điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp ở chế độ sự cố

7.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện

- Udm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp Đối với mạng điện thiết kế Udm = 10kV. Vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh

Tất cả các phụ tải trong mạng điện thiết kế đều là hộ tiêu thụ loại I và có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Đồng thời các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm trong chế độ phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu và sau sự cố là khác nhau tương đối nhiều. Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải. Tất cả các trạm cấp điện cho hộ loại I dùng MBA loại TDH-25000/110, TDH-32000/110 có phạm vi điều chỉnh ± 9 x 1,78%, Ucdm=115kV, Uhdm=11 kV Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy định như sau: + Chế độ phụ tải cực đại: dUmax% = +5 % + Chế độ phụ tải cực tiểu: dUmin% = 0 % + Chế độ sau sự cố: dUsc% = +5 % Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức sau: Uyc = Udm + dU% x Udm Trong đó góp hạ áp của trạm - Khi phụ tải cực đại bằng Uycmax = 10 + 5% x 10 = 10,5 kV - Khi phụ tải cực tiểu bằng Uycmin = 10 + 0% x 10 = 10 kV

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 87

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

- Chế đố sau sự cố bằng Uycsc = 10 + 5% x 10 = 10,5 kV Ta có kết quả tính toán điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm quy đổi về phía điện áp cao trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu, sau sự cố trong bảng sau:

TBA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

109,475 107,66 104,765 102,498 104,694 103,989 105,567 104,097 104,14

Uqmax, kV

101,98 108,717 107,446 106,425 107,405 107,147 108,095 107,166 107,15

Uqmin, kV

100,573 99,169

95,629

92,824

95,545

94,574

96,441

94,783

94,883

Uqsc, kV

Bảng 7.2.Chế độ điện áp trên các thanh góp quy đổi về phía cao áp Sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải cho phép thay đổi các đầu điều chỉnh không cần cắt các máy biến áp. Do đó cần chọn đầu điều chỉnh riêng cho chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố. của MBA, Điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn được tính theo công thức sau: Utc = Ucdm ± 

cdm





cdm

 UEn 0 100

Để thuận tiện có thể tính trước điện áp, tương ứng với mỗi đầu điều chỉnh

Trong đó - Ucdm là điện áp định mức của cuộn dây cao áp - n là số thứ tự đầu điều chỉnh chọn - E0 là mức điều chỉnh của mỗi đầu, %

Thứ tự đầu

Điện áp bổ sung, % 16,02 14,24 12,46 10,68 8,9 7,12 5,34 3,56 1,78 0 -1,78 -3,56 Điện áp bổ sung, kV 18,45 16,4 14,35 12,3 10,25 8,2 6,15 4,1 2,05 0 -2,05 -4,1 Điện áp đầu điều chỉnh, kV 133,45 131,4 129,35 127,3 125,25 123,2 121,15 119,1 117,05 115 112,95 110,9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 88

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Thứ tự đầu

Điện áp bổ sung, % -5,34 -7,12 -8,9 -10,68 -12,46 -14,24 -16,02 Điện áp bổ sung, kV -6,15 -8,2 -10,25 -12,3 -14,35 -16,4 -18,45 Điện áp đầu điều chỉnh, kV 108,85 106,8 104,75 102,7 100,65 98,6 96,55 13 14 15 16 17 18 19

Bảng 7.2. Thông số điều chỉnh MBA điều chỉnh dưới tải

7.2.1. Các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1

Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh máy biến áp được xác định theo



,109



hdm



,114

688



max

max U

475 5,10

max

7.2.1.1. Chế độ phụ tải cực đại công thức U

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=10, khi đó điện áp đầu điểu chỉnh tiêu



chuẩn Utcmax = 115 kV



max



,10

472



max

475 115

max U

max

Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng ,109



,10









100





100



%72,4

max

max U

472 10

Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng

Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh máy biến áp được xác định theo



hdm



98,101



min

min U

max

7.2.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu công thức U

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n= 11, khi đó điện áp đầu điểu chỉnh tiêu



hdm



932,9

max

min U

min

chuẩn Utcmin = 112,95 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng

Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 89









100



%68,0

min

min U

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh máy biến áp được xác định theo



hdm



362,105

csc

qsc U

csc

7.2.1.3. Chế độ sau sự cố công thức U

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=14, khi đó điện áp đầu điểu chỉnh tiêu

chuẩn Utcsc =106,8 kV



hdm



359,10



tsc

qsc U

csc

Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng U







100



%59,3

 tsc U

Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng

7.2.2. Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại

Tính toán tương tự phần 7.2.1 ta có bảng tổng hợp sau 7 1 5 6 3 2 4 8 9

115

112,95

110,9

108,85

110,9

108,85 108,85

110,9

max

Utc

112,95

119,1

117,05 117,05 117,05 117,05 117,05 117,05 117,05

min

106,8

104,75 100,65

98,6

100,65 100,65

102,7

98,6

Utc sc

10,472 10,485 10,391 10,358 10,384 10,509 10,668 10,325 10,329

max

9,932

10,041 10,097 10,001 10,094 10,069 10,158 10,071

10,07

Ut min

10,359 10,414 10,451 10,356 10,442 10,336

10,33

10,574 10,585

Ut sc

4,72

4,85

3,58

3,84

5,09

6,68

3,25

3,29

3,91

dUmax

-0,68

0,41

0,01

0,94

0,69

1,58

0,71

0,7

0,97

dUmin

3,59

4,14

3,56

4,42

3,36

3,3

5,74

5,85

4,51

dUsc

TBA Utc

Bảng 7.2.2 Tổng hợp các đầu điều chỉnh trong các TBA

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 90

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

CHƯƠNG VIII

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN

8.1. Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∆P

Theo các kết quả tính toán ở phần trước ta có - Tổng tổn thất công suất tác dụng trên các đoạn đường dây của lưới điện

- Tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các máy biến

- Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp là:

,18

%891,5



P  

309

Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∑∆P= ∑∆PD + ∑∆PCu + ∑∆PFe = 18,204 MW Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện tính theo % của toàn bộ phụ

Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện gồm tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong các TBA ở chế độ phụ tải cực đại là: ∑∆PD= 15,736 MW áp là: ∑∆PCu= 1,862 MW ∑∆PFe= 0,606 MW tải trong lưới điện là P  204 PTP 

8.2. Tính tổn thất điện năng trong lưới điện ∆A

Tổng tổn thất điện năng trong lưới điện có thể được tính theo công thức

( 



)





P D

P Cu

 tP 0

  A Trong đó:

. hMW

)862,1

8760

736

225

,15(

65,









1421400

. hMW

4600

309







P PT

max

τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất t là thời gian các máy biến áp làm việc trong năm (Các máy biến áp vận hành song song cả năm nên t=8760h) Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể tính theo công thức sau τ = (0,124 + Tmax x 10-4)2 x t =(0,124 +4600 x 10-4)2 x 8760=2987,65h Tổn thất điện năng trong lưới điện bằng    606 A 2987 57885 , Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm   A 







100



%072

A 

A   A 

Tổn thất điện năng trong lưới điện tính theo % bằng

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 91

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

8.3. Vốn đầu tư cho lưới điện K

Tổng các vốn đầu tư xây dựng lưới điện được xác định theo công thức K =Kd + Kt

+ MBA giảm áp: 07 trạm có 02 MBA loại 32000/110 và 02 trạm có 02

Ta có chi phí đầu tư cho các trạm hạ áp trong lưới điện là Kt = 1,8 x (7 x 29 x 109 + 2 x 22 x 109) = 444,6 x 109 đồng

Trong đó Kd là vốn đầu tư xây dựng đường dây Kt là vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp Từ bảng 4.2.1.1 ta có Kd = 2054829,57 x 106 đồng Lưới điện có 04 TBA tăng áp và 09 TBA phụ tải, đồng thời mỗi trạm có 02 máy biến áp. Tuy nhiên ở đây máy biến áp tăng táp tính vào giá thành xây dựng của nhà máy nhiệt điện nên ta chỉ tính vốn đầu tư cho các trạm hạ áp. Đối với các TBA hạ áp có MBA loại 25000/110 Vậy tổng vốn đầu tư cho lưới điện K=Kd + Kt =2499,429568 x 109 đồng

8.4. Tính chi phí và giá thành điện

8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm Y

Các chi phí vận hành hàng năm trong lưới điện được xác định theo công

Trong đó: avh là hệ số vận hành đường dây (avh=0,04) avht là hệ số vận hành thiết bị trong các trạm biến áp (avht = 0,1) c là giá thành1kW.h điện năng tổn thất ( bài cho c=1000)

thức: Y=avhd x Kd + avht x Kt + ∆A x c Y=0,04 x 2054829,57 x 106 + 0,1 x 444,6 x 109 + 57885,225 x 103 x 1000 Y=184.538.407.720,00 đồng

8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm Z

Chi phí tính toán hàng năm được tính theo công thức Z = atc x K + Y Với atc là hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư (atc = 0,125) Chi phí tính toán Z = 0,125 x 2499,43 x 109 + 184.538.407.720 Z = 496.967.103.720 đồng

8.5. Giá thành truyền tải điện năng

Giá thành truyền tải điện năng của lưới điện cho 1kWh điện năng đến phụ

tải là

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 92





74,123

Y A  Ta có bảng tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện thiết kế

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Giá trị

Các chỉ tiêu Tổng công suất khi phụ tải max Tổng chiều dài đường dây Tổng công suất các MBA hạ áp Đơn vị MW Km MVA 309 625,19 548 như sau: TT 1 2 3

tỷ đồng 4 Tổng vốn đầu tư cho lưới điện, K 2499,429568

tỷ đồng 5

tỷ đồng MWh % % MW % MWh % 2054,829568 444,6 1421400 6,19 12,38 15,307 4,954 49230,003 3,463 Tổng vốn đầu tư cho đường dây, Kd Tổng vốn đầu tư cho TBA 6 Điện năng tải hàng năm, AЕ 7 ∆Umaxbt % 8 ∆Umaxsc % 9 Tổng tổn thất CS, ∑∆P 10 Tổng tổn thất CS, ∑∆P % 11 Tổng tổn thất điện năng, ∑∆A 12 13 Tổng tổn thất điện năng, ∑∆A %

Phí tổn vận hành hàng năm tỷ đồng 14 175,883186

Giá thành tải điên, β đ/kWh 15 123,74

tỷ đồng/MWh 16 Giá thành xây dựng 1 MW CS phụ tải max, K 8,088769

Bảng 8.5. Tổng hợp các chỉ tiêu của lưới điện thiết kế

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 93

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

PHẦN II

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 94

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Thiết kế trạm biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung cấp điện bởi vì nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng và khả năng phát triển của phụ tải. Ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi phí đầu tư và vận hành của cả lưới điện khu vực

1.1. Nội dung thiết kế trạm biến áp

1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 2. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp 3. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn 4. Tính toán nối đất cho trạm biến áp

1.2. Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế

1. Công suất định mức: Sdm = 320 kVA 2. Điện áp định mức: 10/0,4 kV 3. Điện trở suất của đất: ρ = 0,4 x 104Ωcm

1.3. Phương án dự kiến

Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt một máy biến áp có công

Với công suất của trạm đã cho dự kiến lắp đặt trạm biến áp kiểu treo. Trạm biến áp kiểu treo là toàn bộ các thiết bị điện cao và hạ áp được đặt trên hai cột bê tông kiểu LT. Đối với tủ phân phối hạ thế có thể được thiết kế đặt ngay trên giàn trạm thao tác hoặc thiết kế đặt trong buồng phân phối dưới mặt đất tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. Ưu điểm của trạm biến áp treo là tiết kiệm được diện tích, giảm đáng kể về chi phí đầu tư. Tuy nhiên trạm kiểu này cùng với đường dây trên thông thường làm mất mỹ quan đô thì nên về lâu dài kiểu trạm này thường không được khuyên dùng ở đô thị. suất 320 kVA -10/0,4 kV Phía cáo áp được lắp một bộ cầu chì tự rơi để bảo vệ máy biến áp khi có ngắn mạch và một bộ chống sét van để chống sét truyền từ đường dây vào trạm biến áp Phía hạ thế đặt tủ phân phối 0,4 kV, trong đó có 01 attomat tổng (AT), 04 attomat nhánh (AN), 03 đồng hồ ampe đo dòng điện tiêu thụ của các pha, 01 đồng hồ Vôn kèm 01 đảo mạch để kiểm tra điện áp pha, 01 công tơ vô công, 01 công tơ hữu công để đo công suất tiêu thụ của toàn trạm và 01 bộ biến đổi dòng điện (TI)

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 95

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

2.Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA

2.1. Chọn máy biến áp

Trạm có công suất thiết thế Sdm = 320 kVA, ta chọn máy biến áp 3 pha 2 dây quấn do nhà máy chế tạo biến thế Hà Nội sản xuất có các thông số như sau:

Trọng lượng (Kg) Kích thước (mm)

Sdm (kVA) 320 ∆P0 Udm (kV) (W) 10/0,4 700 ∆PN (W) 3750 UN (%) 4 1400 1470 x 870 x 1355

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 96

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

3. Chọn các thiêt bị điện cao áp và hạ áp

Việc lựa chọn đúng các thiết bị điện có ý nghĩa rất quan trọng là đảm bảo

độ tin cậy, cung cấp điện an toàn và đạt hiệu quả kinh tế

3.1. Chọn các thiết bị điện cao áp



,18

A )(475



320  3

dmB  U

dmC

Các thiết bị điện cao áp được chọn theo các điều kiện sau Udm tbC≥ Udm lưới C Idm tb ≥ Itt S

Ta chọn cầu chì tự rơi loại 3GD1 203-3B do hãng SIEMENS sản xuất và

* Chọn cầu chì tự rơi có các thông số như sau: IcN Udm min (kV) 62 12 IcN (kA) 63 ∆P (W) 16 Khối lượng (Kg) 2,6 Kích thước dài (mm) 292 Đường kính (mm) 69

Idm (A) 26 * Chọn sứ cao thế

Kiểu F (Kg)

Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô sản xuất với các thông số như sau: Khối lượng (Kg) 12,1 UPD khô (kV) 50 UPD ướt (kV) 34 2000

Chọn chống sét van loại PB∏-10 do Liên Xô sản xuất và có các thông số

Udm (kV) O∑H-10-2000 10 *Chọn chống sét van như sau:

Loại UCPmax (kV) UdmCSV (kV) Khối lượng (Kg) Điện áp đánh thủng xung kích khi tp=2-10s

12,7 10 50 6

Thanh dẫn được chọn theo Ilv max, ta dùng thanh dẫn loại thanh đồng tròn

Điện áp đánh thủng của CSV khi f=50HZ (kV) PB∏-10 25 *Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp có đường kính Φ=8 mm Loại Thanh đồng tròn Đường kính (mm) 8 Icp (A) 235

3.2. Chọn thiết bị điện hạ áp

Các thiết bị điện cao áp được chọn theo các điều kiện sau Udm tbHC≥ Udm lưới H Idm tbH ≥ IH

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 97



A )(88,461

dmB  U

320  4,03

dmH

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

* Chọn cáp tổng từ cực sứ hạ thế của MBA đến tủ phân phối 0,4 kV Điều kiện Icp≥IH Chọn cáp 4 lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo

r0 (mΩ/m) x0 (mΩ/m) Trọng lượng (kg/km)

1876 0,0991 Icp (A) 506

Loại 3 x 185 + 120 * Chọn Attomat tổng (AT) Điều kiện chọn Idm AT≥ Icp = k x IH (với k là hệ số quá tải =1,3) IH = 461,88 (A) -> Icp = 1,3 x 461,88 = 600,44 (A) Chọn Attomat tổng loại SA803-G do Nhật chế tạo

Loại SA803-G Udm (kV) 0,4 Idm (A) 700 IN (kA) 85 Số cực 3

Từ thanh cái hạ áp có 04 lộ ra cung cấp cho các hộ tiêu thụ, coi sông suất



(47,115

A )

S dmB  3 U

80  4,03

dmH Điều kiện chọn Idm AN≥ Icp = k x IHN (với k là hệ số quá tải =1,3) IH = 115,47 (A) -> Icp = 1,3 x 115,47 = 150,11 (A) Chọn Attomat nhánh loại EA203-G do Nhật chế tạo

* Chọn Attomat nhánh (AN) các lộ là như nhau thì công suất mỗi nhánh là S1 = S2 = S3 = S4 = 320/4 = 80 (kVA)

Loại EA203-G Udm (kV) 0,4 Idm (A) 700 IN (kA) 25 Số cực 3

* Chọn cáp xuất tuyến Chọn cáp đồn bốn lõi cách điện bằng PVC do LENs chế tạo

Loại 4G 50 Icp (A) 192 r0 (Ω/m) 0,387 Trọng lượng (kg/km) 2276

Chọn thanh cái bằng đồng, mỗi pha một thanh được đặt trong tủ phân

Icp (A) r0 (Ω/m) x0 (Ω/m)

* Chọn thanh cái hạ áp phối 0,4 kV Kích thước (mm) 40 x 5 Tiết diện 01 thanh (mm2) 200 Trọng lượng (kg/m) 1,78 700 0,1 0,17

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 98

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

* Chọn sứ hạ áp

Kiểu Udm (kV) UPD khô (kV) F (kg)

O-1-375 1 11 375 Khối lượng (kg) 0,7

Udm BI≥ Udm lưới = 0,4 (kV) Idm BI ≥ IH = 461,88 (A)

Cấp chính xác S (VA) 0,5 10 Idm (kV) 500/5 Udm (kV) 0,5

- 03 đồng hồ ampe 500/5 (theo tỷ số biến của BI) - 01 đồn hồ vôn kế có thang đo từ 0 - 450V - 01 công tơ hữu công 3 pha 3 phần tử - 01 công tơ vô công 3 pha 3 phần tử - 01 khóa chuyển mạch để kiểm tra điện áp

Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn loại dây đồng một sợi bọc PVC có tiết

Chọn chống sét van điện áp thấp loại PBH để bảo vệ quá điện áp cho cách

* Chọn biến dòng điện Kiểu TKM-0,5 * Chọn các thiết bị đo đếm Tủ 0,4 kV đặt gồm có: * Chọn dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo diện ≥ 2,5 mm2 * Chọn chống sét van hạ áp điện của thiết bị xoay chiều tần số 50 Hz

Loại UdmCSV (kV) UCPmax (kV) Khối lượng (Kg) Điện áp đánh thủng xung kích khi tp=2-10s

Điện áp đánh thủng của CSV khi f=50HZ (kV) 2,5 0,5 0,5 3,5-4,5 2

PB∏-10 * Chọn tủ phân phối hạ áp Chọn vỏ tủ hạ áp do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất, trên khung tủ đã làm sẵn các lỗ gá để có thể lắp các giá đỡ tùy ý theo các thiết bị đã chọn lắp đặt ở trên

Số lượng cửa tủ

Kích thước Rộng (mm) 600 Sâu (mm) 400 1 Dài (mm) 1200

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 99

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện đã chọn

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thườn xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha và ngắn mạch 1 pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất. Vì vậy người ta thường căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện.

4.1. Tính toán ngắn mạch

Hình 4.1. Các điểm ngắn mạch cần tính

Các điểm ngắn mạch cần tính trong sơ đồ hình 4.1 như sau - Điểm N1: Kiểm tra cầu chì tự rơi phía cao áp - Điểm N2, N3 kiểm tra các thiết bị hạ áp Giả thiết ngắn mạch xảy ra là ngắn mạch 3 pha đối xứng và coi nguồn có công suất vô cùng lớn, coi trạm biến áp ở xa nguồn nên khi tính toán ngắn mạch lấy theo công thức sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 100

"  I



I N



U 3 



Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Trong đó: IN là dòng điện ngắn mạch (kA) I" là dòng điện ngắn mạch siêu quá độ (kA) I∞ là giá trị của dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập (kA) U là điện áp đường dây (kV) ZЕ là tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch

4.1.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1

XHT

Sơ đồ thay thế

2 tb

(313,0





)

Ta có:

U S Udm = 10 kV Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định bằng công thức

I  "



,18

(446

 )

I N



U 

10  313,03

 1

Điện kháng của hệ thống bằng 102 320

Trị số dòng ngắn mạch xung kích bằng   I

446,18

8,1







2 k

I

(956,46

kA )

xk 1

4.1.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp

I Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp có thể coi máy biến áp hạ áp là nguồn (vì được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp phía hạ áp khôn thay đổi khi ngắn mạch, do đó ta có "  I I N

Ở lưới điện hạ áp khi tính toán ngắn mạch ta phải xét đến điện trở, điện kháng của tất cả các phần tử trong lưới như MBA, dây dẫn, cuộn dòng điện của Attomat, thanh cái, ... * Tính ngắn mạch tại N2 Sơ đồ thay thế

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 101

ZAT

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải









%  S

UP  N 2 S

75,3











859,5



(20



)

Z BA

4,0 2

 320

 4,04 320

Tổng trở máy biến áp U 

Giả sử cáp nối từ máy biến áp đến tủ phân phối dài 3m, khi đó tổng trở

Tổng trở của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện của attomat tổng tra bảng



(867,10

 )

4,0  ,21

252

dm Z 

Cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối mỗi pha dùng một sợi cáp đồng bọc PVC 1 x 185 nên tra bảng PL4.28 sách "Cung cấp điện" ta được r0=0,0991 (mΩ/m) còn x0 có thể lấy gần đúng bằng 0,07 (mΩ/m) của đường dây cáp bằng Zc = lc x Z0c = 3 x (0,0991 +j0,07)=2,973 +j0,21 (mΩ) PL3.12 "cung cấp điện" được ZAT = 0,12 + j0,094 (mΩ) Tổng trở đối với điểm ngắn mạch N2 là ZЕ2 = ZBA + Zc + ZAT = 21,252 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định bằng công thức

Trị số dòng ngắn mạch xung kích bằng   I

867,10

8,1







2 k

I

(663,27

kA )

ZAT

ZTC

ZAN

* Tính ngắn mạch tại N3 Sơ đồ thay thế

Tổng trở của thanh cái tra trong sổ tay được Ztc=l x (rOTC + jxOTC) = 1,2 x (0,1+j0,17) = 0,12 + j0,204 (mΩ) Tổng trở của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện của attomat nhánh tra bảng



,10

(446

 )

4,0  108,22

dm Z 

PL3.12 sách "cung cấp điện" ta được ZAN = 0,61 +j0,46 ZЕ2 = ZBA + Zc + ZAT + ZTC + ZAN =22,108 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định bằng công thức

Trị số dòng ngắn mạch xung kích bằng

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 102







8,1



,10

446



(591,26

kA )

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

4.2. Kiểm tra các thiết bị đã chọn

Điều kiện kiểm tra Idm cắt≥ Ixk1 Idm cắt = 63 kA ≥ Ixk1 =46,956 kA Sdm cắt≥ SN1 Sdm cắt = 1091,192 (kA) ≥ SN1=319,494 (kA) Vậy cầu chì tự rơi đã chọn đạt yêu cầu



* Cầu chì tự rơi * Kiểm tra cáp hạ áp Điều kiện ổn định nhiệt  F

α là hệ số nhiệt độ cáp đồng (=6) tqd là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch. Vì coi ngắn





 6

105,46

867,10

Trong đó: mạch trong hệ thống cung cấp điện là xa nguồn nên tqd=0,5s

IN = IN2 = 10,867 (kA) I t  5,0 F=50 mm2 > 46,105 mm2, vậy cáp đã chọn thỏa mãn yêu cầu

* Kiểm tra Attomat - Attomat tổng Điều kiện kiểm tra IxkAT≥ Ixk2 IxkAT = 85 (kA) ≥ Ixk2 = 27,633 (kA), vậy Attomat tổng đã chọn đạt yêu cầu - Attomat nhánh Điều kiện kiểm tra IxkAN≥ Ixk3 IxkAT = 25 (kA) ≤ Ixk3 = 26,591 (kA), Attomat nhánh đã chọn không đạt yêu cầu

Vậy áptômát nhánh phải chọn loại LG kiểu ABL403A và có các thông số

như sau:

Loại ABL A403a Udm (kV) 0,6 Idm (A) 250 IN (kA) 35 Số cực 3

* Kiểm tra sứ đỡ hạ áp Điều kiện kiểm tra Fcp ≥ Fkt Fcp là lực tác dụng lên đầu sứ

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 103



76,1



 210

F kt

2 xk

l  a

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

l: khoảng cách giữa 2 sứ đỡ liên tiếp (l=70cm) a: khoảng cách giữa 2 pha (a=15 cm) Fkt=1,76 x 10-2 x 70/15 x 26,5912 = 58,075 (kg) Fcp = 375 (kg) > Fkt = 58,075 (kg), vậy sứ hạ áp đã chọn đạt yêu cầu

* Kiểm tra thanh cái hạ áp - Kiểm tra ổn định lực điện động: Khi có ngắn mạch xảy ra, dòng điện ngắn mạch chạy qua thanh cái làm cho thanh cái chịu một lực rất lớn, sự rung động có thể làm cho thanh cái bị uốn cong sinh ra phá hoại thanh cái và các sứ đỡ, do đó ta phải kiểm tra thanh cái theo điều kiện sau cptt

- Ứng suất cho phép của thanh góp cp =1400 kg/cm2 - Ứng suất tính toán được tính như sau: tt = M/W

M là momen uốn tính toán (kg/cm) W là momen chống uốn của thanh góp đặt thẳng đứng (cm3)



76,1





10 10

2  l a





. lF tt 10 2hb  6

Trong đó: Ta có





76,1



76,1



,27

663



904,15

(

cmkg .

)

 a



 70 10  15

lF . 10 tt 10 10 Với b=5 mm, h=20mm ta có





21 )



(333,0

)



(76,47

2cm

)

 tt

M W

20( 6 904,15 333,0

l là khoảng cách giữa hai sứ đỡ liên tiếp (l=70 cm) a là khoảng cách giữa 2 pha (a=15 cm) ixk là dòng điện xung kích tại điểm ngắn mạch N2 (ixk=27,663 kA)

cp =1400 (kg/cm2)tt = 47,76 (kg/cm2), vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn

điều kiện ổn định lực điện động - Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Kiểm tra ổn định nhiệt dựa vào điều kiện sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 104



 FF tt

min  I

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

 6

867,10

105,46

5,0





(

)

min

Ftt F=200 >Ftt min = 46,105, vậy thanh cái đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định

Trong đó: α là hệ số ổn định nhiệt (α=6) Ftt min là tiết diện tính toán nhỏ nhất đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt tqd là thời gian quá độ, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch (tqd=0,5s)

nhiệt

5. Tính toán nối đất cho trạm biến áp

Tác dụng của nối đất là để tản dòng điện, giữ mức điện thế thấp trên các vật được nối đất, đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị. Ngoài ra việc nối đất các phần không mang điện (tủ điện, vỏ máy, ...) để đảm bảo an toàn cho người vận hành. Dự kiến hệ thống nối đất bao gồm các thanh thép góc L60x60x6 dài 2,5m được nối với nhau bằng các thanh thép tròn Φ 12, tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các thanh thép góc được đóng sâu dưới mặt đất 0,7m; thép tròn được hàn với các cọc ở độ sâu 0,8m

m = 1,4;Kt

m = 1,6;

Điện trở nối đất yêu cầu của trạm biến áp: Rndyc ≤ 4Ω Điện trở xuất của đất  = 0,4.104/cm Hệ số điều chỉnh theo mùa của cọc và thanh là Kc

5.1. Điện trở nối đất của thanh nối đất





  2 

2  LK dh 

Điện trở nối đất của thanh được tính theo công thức sau

ρ là điện trở xuất của đất đặc tính theo mùa an toàn ρ=ρdo x Kt m =0,4 x 104 x 10-2 x 1,6 = 64 (Ωm) L là tổng chiều dài lấy bằng chu vi, L=(10+5)x2=30 (m) h là độ chôn sâu, h=0,8m d là đường kính của thanh thép tròn, d=0,012m K là hệ số phụ thuộc vào hình dạng của hệ thống nối đất, (K=f(l1/l2) ->

Trong đó: l1/l2 =10/5=2) Từ bảng 2-6 sách hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA có K=6,42 Ta có điện trở nối đất của thanh là

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 105





(52,4



)

tR

64 14,32



 42,6 ,08,0 

30 012

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

5.2. Điện trở nối đất của cọc





ln.

 .l 2.

.2 l d

1 2

4 4

t t

 

l l

 ln. 

 

m =0,4 x 104 x 10-2 x 1,4 = 56 (Ωm)

Gọi số cọc cần phải đóng là n Khoảng cách giữa các cọc là a=l/n Chiều dài cọc là l=2,5m. Nếu lấy tỷ số a/l=1 thì a=l=2,5m Vậy số cọc cần phản đóng là n=L/a=30/2,5=12 (cọc) Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp ta có hệ số sử dụng của thanh và cọc là t = 0,26 ; cọc = 0,58 Điện trở nối đất của cọc được tính theo công thức

ρ là điện trở xuất của đất đặc tính theo mùa an toàn ρ=ρdo x Kc l là chiều dài của cọc, l=2,5m d là đường kính cọc và thép góc (L60x60x6) mm Nếu d=0,95 x b = 0,95 x 60 x 10-3 = 0,057 (m) t=l/2 +h=2,5/2 + 0,7 = 1,95 (m)

Trong đó: Ta có điện trở nối đất của cọc là

 ln ln 14,17 cR 56 3,14 2   2,5  5,22 057 ,0 1  2 95,14 95,14     5,2 5,2      



(16,2



)

RR . c t  Rn .

14,17



14,17  26,0

 12

52,4 

52,4



58,0

 . t

 . c

5.3 Điện trở nối đất của hệ thống cọc thanh.

So sánh điện trở nối đất yêu cầu của trạm và điện trở tính toán của hệ

thống ta có:

RHT = 2,16< Ryc = 4 Kết luận: Hệ thống nối đất dùng 12 cọc thép góc L60x60x6 dài 2,5m được nối với nhau bằng các thanh thép tròn Φ12 tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các thanh thép góc được đóng sâu dưới mặt đất 0,7m, thép tròn được hàn chặt với các cọc ở độ sâu 0,8m như hình vẽ là đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 106

0,7m

0,8m

Tr¹m biÕn ¸p

2,5m

a=2,5m

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải

Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp 1- Cọc; 2- Thanh

Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu -0941946262 Trang: 107

s¬ ®å l¾p ®Æt tr¹m biÕn ¸p 320 KVa - 10/0,4 kv

Híng d©y ®Õn

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải