Đồ ế án II thi t kế lưới điện khu vực

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Phân tích nguồn và phụ t i 5 ả 2 Cân bằng công su t 7ấ a Cân bằng công su t tác dấ ụng

Trong thiết kế thanh góp cao áp cho trạm tăng áp của nhà máy điện, không cần phân tích nguồn cung cấp điện vì giả định rằng nguồn điện đủ công suất Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nguồn có thể không đáp ứng đủ yêu cầu về công suất kháng Việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng có thể được thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất kháng tại các phụ tải mà không cần phải điều chỉnh từ nguồn cung cấp.

Phụ tải điện là dữ liệu cơ bản cần thiết để giải quyết các vấn đề kinh tế kỹ thuật phức tạp trong thiết kế mạng điện Việc xác định phụ tải điện là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế hệ thống, nhằm xây dựng sơ đồ và kiểm tra các thành phần của mạng điện như máy phát, đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Do đó, công tác phân tích phụ tải điện đóng vai trò rất quan trọng và cần được thực hiện một cách cẩn thận.

Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện, phụ tải phân ra làm ba loại:

Loại mặt: bao gồm các phụ tùng quan trọng Việc ngừng cung cấp điện cho các phụ tùng này có thể gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, và ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng.

Để đảm bảo cung cấp điện liên tục, các đường dây cần được bố trí sao cho vẫn duy trì khả năng cung cấp ngay cả khi có sự cố trong mạng điện Không nhất thiết tất cả các thành phần tiêu thụ điện trong phụ tải yêu cầu phải được cung cấp điện liên tục, vì có thể tách biệt một phần không quan trọng của phụ tải để đảm bảo cung cấp điện trong các trường hợp sự cố xảy ra trong mạng điện.

Việc đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho các sản phẩm công nghiệp là rất quan trọng, bởi việc mất điện có thể gây ra sự giảm sút về sản lượng và chất lượng sản phẩm Do đó, cần cân nhắc kỹ lưỡng các biện pháp để quyết định cách thức quản lý nguồn điện cho các cơ sở sản xuất này.

Loại ba là các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây ra hậu quả nghiêm trọng Trong trường hợp này, không cần xem xét các phương tiện dự trữ để đảm bảo cung cấp điện Chúng ta sẽ tập trung vào yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải loại này.

Sơ đồ mặt bằng nguồn theo đề bài thiết kế

Các thông s ố Các h tiêu th ộ ụ

Mức đảm bảo cung cấp điện I I I I I I

Yêu cầu điều chỉnh điện áp 𝛿𝑈 𝑚𝑎𝑥= 5%, 𝛿𝑈 𝑚𝑖𝑛= 0% , 𝛿𝑈 𝑠𝑐= 5%

Thời gian s d ng công su t cử ụ ấ ực đại 5100 Điện áp định mức lưới hạ áp 22

Phụ ả ự t i c c ti u b ng 60% ph t i cể ằ ụ ả ực đại.

Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nguồn điện bằng 0,85

Hệ số đồng thời m được xác định là 1 Điện áp vận hành trên thanh góp cao áp của nguồn điện đạt mức tối đa khi phụ tải cực đại là 110% Đối với phụ tải tiêu chuẩn, điện áp duy trì ở mức 105%, trong khi khi sức bền của hệ thống đạt 110% điện áp định mức.

 𝑆𝑚𝑖𝑛= √𝑃𝑚𝑖𝑛 2+ 𝑄𝑚𝑖𝑛 2 = 13 333 𝑀𝑉𝐴 Áp dụng tương tự cho các ph t i còn lụ ả ại, ta được b ng sau ả

Cân bằng công suất trong hệ thống điện là việc đảm bảo khả năng cung cấp của các nguồn phụ tải thông qua mạng điện Tại mọi thời điểm, cần duy trì sự cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ Công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q ảnh hưởng đến tần số và điện áp Quá trình biến đổi công suất và các tiêu chí chất lượng điện năng khi cân bằng công suất bị phá hoại sẽ gây ra những tác động phức tạp do mối quan hệ tương hỗ giữa chúng Để đơn giản hóa, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, trong khi công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Cụ thể, khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải, tần số sẽ giảm, và ngược lại; khi thiếu công suất phản kháng Q, điện áp sẽ giảm thấp và ngược lại.

Cân bằng công suất tác dụng trong nhà máy điện là quá trình quan trọng, được thực hiện thông qua các bộ điều tốc để điều chỉnh tốc độ tuabin Việc duy trì cân bằng công suất tác dụng cần thiết để đảm bảo ổn định cho hệ thống Công suất tác dụng trong hệ thống được thể hiện qua một công thức cụ thể.

Với ∑ 𝑃 𝐹 : Công su t tác d ng phát ra t ngu n ấ ụ ừ ồ

∑ 𝑃 𝑦𝑐 : Công su t tác d ng yêu c u c a ph t ấ ụ ầ ủ ụ ải

• ∑𝑃𝑝𝑡 : T ng ph t i t d ng cổ ụ ả ác ụ ực đạ ủi c a các h tiêu th trong ch cộ ụ ế độ ực đại

• m: h s ng thệ ố đồ ời (đề ả t i gi thi t m=1) ả ế

• ∆𝑃𝑚đ: T ng t n th t công su t tác d ng trong mổ ổ ấ ấ ụ ạng điện, tính sơ bộ lấy ∑∆𝑃𝑚đ=5%∑ 𝑃𝑝𝑡

• ∑𝑃𝑡𝑑: T ng t n th t công su t tác dổ ổ ấ ấ ụng trên đường dây và máy bi n áp ế ∑𝑃𝑡𝑑= 0

• ∑𝑃𝑑𝑡 : T ng công su t d ổ ấ ựtrữ ∑𝑃𝑑𝑡=0 Áp d ng công thụ ức trên ta được:

∑ 𝑃 𝐹 =∑ 𝑃 𝑦𝑐 = 𝑚 𝑃∑ 𝑝𝑡 + ∆𝑃𝑚đ+ 𝑃𝑡𝑑+ 𝑃𝑑𝑡= 165+5%.1653,25(MW) b Cân b ng công su t ph n kháng ằ ấ ả

Cân b ng công su t ph n kháng nh m gi ằ ấ ả ằ ữ điện áp bình thường trong h ệthống Cân b ng công suằ ất phản kháng được biểu diễn bằng công thức sau:

∑QF + Qbu∑ =∑ 𝑄𝑦𝑐= m∑Qpt+ ∑ΔQB+ ∑ΔQL - Q + Q + QC td dt

• ∑QF: t ng công su t phát ra cổ ấ ủa các máy phát điện

• Qbu∑: tổng công suất phản kháng cần bù

• ∑ 𝑄𝑦𝑐: t ng t n th t công su t ph n kháng yêu c u ph t i ổ ổ ấ ấ ả ầ ụ ả

• m∑Qpt: t ng ph tổ ụ ải phản kháng của mạng điện có xét đến h s ng ệ ố đồ thời

• ∑ΔQMBA: t ng t n th t công su t ph n kháng trong máy bi n ápổ ổ ấ ấ ả ế , ∑ΔQMBA%∑ΔQmax

• ∑ΔQL: t ng t n th t công su t phổ ổ ấ ấ ản kháng trên các đường dây c a mủ ạng điện

• QC: tổng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh

• Qtd, Q : t ng công su t kháng t dùng và d dt ổ ấ ự ựtrữ ủ nhà máy điệ c a n Q = Qtd dt=0

• Nếu ∑QF ≥∑ 𝑄 𝑦𝑐 thì không c n ph i bù công su t ph n kháng ầ ả ấ ả Áp d ng công thụ ức trên ta được:

∑ 𝑄𝑦𝑐= m∑Qpt+ ∑ΔQ + ∑ΔQB L - Q + Q + QC td dt = 1.79,913+15%.79,913,9(MVAr)

Ta th y ấ ∑QF > ∑ 𝑄 𝑦𝑐 nên ta không c n bù công su t ph n kháng ầ ấ ả

CHƯƠNG 2.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT

2.1 Các phương án dự kiến sẽ thực hiện

Việc lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý cần đảm bảo các yếu tố và mục tiêu nhất định, trong đó hai yếu tố quan trọng nhất là cung cấp điện kinh tế và chất lượng, cùng với độ tin cậy cao Tính toán thiết kế lưới điện nhằm đưa ra các phương án và lựa chọn phù hợp, cân bằng giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật Bước đầu của quá trình tính toán là xây dựng các sơ đồ cung cấp điện hợp lý, đảm bảo các điều kiện cần thiết theo yêu cầu.

Trong việc lập phương án cung cấp điện, cần chú ý đến việc đảm bảo nguồn điện liên tục và phù hợp với nhu cầu tiêu thụ Các phụ tải quan trọng như bệnh viện, khu công nghiệp và nhà máy yêu cầu phải có hệ thống điện ổn định trong mọi tình huống Do đó, phương án đi dây cho các phụ tải này cần có các đường dây dự phòng cố định, như hai đường dây cấp điện độc lập hoặc mạch kép Bên cạnh đó, cần đảm bảo chất lượng điện năng và các chỉ tiêu kinh tế như vốn đầu tư, chi phí vận hành và độ tin cậy, đồng thời đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành và khả năng phát triển lưới khi nhu cầu phụ tải tăng.

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 10 b Phương án 2: c Phương án 3: d Phương án 4:

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 11 e Phương án 5:

2.2.1 Phương án 1: a Tính phân b công suố ất trên các nhánh đường dây

Từ đó ta có bảng tổng k t phân bế ố công suất trên từng nhánh trên đường dây như sau:

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 12 Đường dây

S (MVA) 22.222 27.778 33.333 31.111 33.333 35.555 b Tính chọn điện áp định m c ứ

Chọn điện áp định mức theo công thức: Ui= 4.34∗ √𝐿𝑖 + 𝑃16

P: công suất đường dây c n truy n t i (MW) ầ ề ả

L: kho ng cách c n truy n t i công su t (km) ả ầ ế ả ấ nh m c c a m n (kV) U: điện áp đị ứ ủ ạng điệ Áp dụng cho đường dây có L < 220 km và P ≤ 60 MW Nếu 70 kV < m i Ui < 187 kV thì ch n ọ ọ

Với đường dây N-1: 𝑈𝑡𝑡𝑁𝐷1= 4.34∗ √ ,41 231 16 20+ ∗ = 82 486 𝑉 Tương t vự ới các đường dây khác ta có b ng: ả Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Theo điện áp tính toán đường dây so sánh với điều kiện L < 220 km và P ≤ 60 MW, 70 kV < mọi

Ui < 187 chọn điện áp truyền tải là 𝑈𝑑𝑚= 110 𝐾𝑉 c Tính toán ch n k t cọ ế ấu đường dây và ti t di n dây d n ế ệ ẫ

Thiết kế lưới 110kV: đường dây trên không, dây AC sử dụng cột bê tông cốt thép

Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện, tính chọn dòng điện chạy trên dây dẫn với chế độ tải tối đa, ta có công thức tính như sau:

𝑛 ∗ 𝑈𝑑𝑚∗ √3 Trong đó: n: s mố ạch đường dây, đường dây kép thì n = 2 còn đường dây đơn thì n=1

𝑈𝑑𝑚: điện áp định m c c a mứ ủ ạng điện, kV

𝑃𝑚𝑎𝑥, 𝑄𝑚𝑎𝑥: dòng CSTD và CSPK trên đường dây, [MW, MVAr]

Từ dòng điện cực đại( 𝐼𝑚𝑎𝑥) ta tính ch n ti t di n dây d n theo công th c tính mọ ế ệ ẫ ứ ật độ dòng kinh tế:

𝐽𝑘𝑡 : mật độ kinh t cế ủa dòng điện, A/mm2

𝐽𝑘𝑡: chọn chung cho toàn lưới điện theo 𝑇𝑚𝑎𝑥 và dây AC

𝐼𝑚𝑎𝑥: dòng điện chạy trên đường dây cho ch ph t i cế độ ụ ả ực đại

Dây tiêu chu n sẩ ử dụng cho lưới 110kV trên không b o g m là ả ồ AC-70, AC-95, AC-120, AC-150, AC-185, AC-240

Theo yêu c u có th i gian s d ng công su t l n nh t c a ph t i là ầ ờ ử ụ ấ ớ ấ ủ ụ ả 𝑇𝑚𝑎𝑥= 5100 (h), với 𝑇𝑚𝑎𝑥>

Tương tự ới các đoạ v n khác ta có bảng chọn tiết diện cho các dây như sau: Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Chọn dây AC-70 AC-70 AC-95 AC-70 AC-95 AC-95

Bảng các thông s ố đường dây cho các phương án vừa chọn được Đường dây

N-6 50 AC-95 0.34 0.429 2.65 8.5 10.725 132.5 d Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

• Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây

Khi dòng điện đi qua, dây dẫn và cách điện nóng lên do hiệu ứng Joul, và nếu nhiệt độ tăng quá cao trong thời gian dài, sẽ làm giảm độ bền cơ học của dây dẫn hoặc làm già hóa cách điện Để đảm bảo dây dẫn hoạt động lâu dài mà không bị hư hại, nhiệt độ của dây dẫn trong chế độ làm việc không được vượt quá mức nhiệt cho phép của dây.

Phát nóng dây dẫn do dòng điện s cự ố: 𝐼𝑠𝑐≤ 𝐼𝑐𝑝 (𝐼𝑠𝑐= 2 ∗ 𝐼𝑏𝑡)

Icp xác định theo điều ki n tiêu chu n và cho trong các cataloge ệ ẩ

Theo b ng ch n tiả ọ ết diện dây đã tính: Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Chọn dây AC-70 AC-70 AC-95 AC-70 AC-95 AC-95

So sánh giá tr dòng s c trong b ng và giá trị ự ố ả ị dòng điện cho phép sau khi ch n dây th a mãn ọ ỏ điều điện phát nóng của dây

• Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang và độ ền cơ họ b c

Chọn ti t diện dây cho đường dây đã xét đến việc loại bỏ tổn thất vầng quang bằng cách chọn tiết ế diện dây F 70 ≥ 𝑚𝑚 2

Đường dây trên không là hệ thống cột điện được thiết kế để treo các xà và dây dẫn, với các xứ cách điện giữ cho dây dẫn an toàn Cột điện được chôn sâu xuống đất bằng các móng vững chắc, giúp nâng cao dây dẫn so với mặt đất Hệ thống này còn bao gồm các thiết bị chống sét, nhằm bảo vệ dây dẫn khỏi sự tác động trực tiếp của sét.

Dây dẫn được làm b ng nhôm lõi thép (AC), dây v n xoằ ặ ắn nhôm lõi thép, để tăng độ bền người ta làm lõi thép trong, các s i nhôm bên ngoài ở ợ ở

Để đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng, cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp lớn nhất cho phép trong lưới điện Điện áp trên lưới điện phải luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị nhất định Để đạt được điều này, tổn thất điện áp từ đầu nguồn đến mọi điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong cả chế độ bình thường và khi có sự cố.

Công th c tính t n thứ ổ ất điện áp trên đoạn N-1:

110 2 ∗ 100= 2.294 % Tương tự tính toán cho các mạch đường dây ta có b ng t ng h p t n thả ổ ợ ổ ất điện áp trên lưới điện là: Đường dây

Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp trên đường dây N-3 là l n nhớ ất, ∆𝑈N−3𝑏𝑡=∆𝑈𝑚𝑎𝑥𝑏𝑡3.841 % ≤10%

 Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lớn nhất

Trong chế độ ự ố chỉ s c xét đến đường dây bị đứt m t m ch và s cộ ạ ự ố chỉ ả x y ra trên từng đoạn không có s c x p ch ng: ự ố ế ồ

∆𝑈N−1 𝑠𝑐 % = 2 ∗ ∆𝑈N−1𝑏𝑡% = 2 ∗ 2.294 % = 4.588 % Tương tự với các mạch đường dây còn lại ta có bảng: Đường dây

Từ bảng trên ta thấy t n thổ ất điện áp trên đường dây N-3 là l n nhớ ất, ∆𝑈N−3𝑠𝑐=∆𝑈𝑚𝑎𝑥𝑠𝑐 7.682 % ≤ 20%

 Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lớn nhất

2.2.2 Phương án 2: a Tính phân b công suố ất trên các nhánh đường dây

Từ đó ta có bảng tổng k t phân bế ố công suất trên từng nhánh trên đường dây như sau: Đường dây 1-3 N-1 N-2 N-4 N-5 N-6

S(MVA) 33.333 55.556 27.778 31.111 33.333 35.555 b Tính chọn điện áp định m c ứ

Chọn điện áp định mức theo công thức: Ui= 4.34∗ √𝐿𝑖 + 𝑃16

P: công suất đường dây c n truy n t i (MW) ầ ề ả

L: kho ng cách c n truy n t i công su t (km) ả ầ ế ả ấ nh m c c a m n (kV) U: điện áp đị ứ ủ ạng điệ Áp dụng cho đường dây có L < 220 km và P ≤ 60 MW Nếu 70 kV < m i U < 187 kV thì chọ i ọn

Với đường dây N-2: 𝑈𝑡𝑡𝑁2= 4.34∗ √ +50 16 25∗ = 92 065, 𝑉 Tương tự với các đường dây khác ta có b ng: ả Đường dây 1-3 N-1 N-2 N-4 N-5 N-6

Theo điện áp tính toán đường dây so sánh với điều kiện L < 220 km và P ≤ 60 MW, 70 kV < mọi

Ui < 187 chọn điện áp truyền tải là 𝑈𝑑𝑚= 110 𝐾𝑉 c Tính toán ch n k t cọ ế ấu đường dây và ti t di n dây d n ế ệ ẫ

Thiết kế lưới 110kV: đường dây trên không, dây AC sử dụng cột bê tông

CHỌ N MÁY BIẾN ÁP TRONG TR ẠM VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY 46 3.1 Chọn MBA (ch n công su t MBA h áp) 46ọấạ

Thanh góp

Để đảm bảo độ tin cậy trong việc cung cấp điện, chúng ta sử dụng sơ đồ hai thanh góp hoạt động song song Khi một thanh góp gặp sự cố, thanh góp còn lại vẫn duy trì nguồn điện cho các phụ tải, đặc biệt là các phụ tải loại I có yêu cầu cao về tính liên tục cung cấp điện.

Trong chế độ vận hành bình thường, máy cắt và dao cách ly liên quan đến máy cắt đều ở trạng thái đóng, giúp công suất được phân bổ đồng đều cho các phụ tải, từ đó đảm bảo hiệu quả kinh tế trong quá trình vận hành.

- Sơ đồ có 1 máy cắt/1 mạch nên có thể tiết kiệm chi phí

- Cấu trúc đơn giản, vận hành không quá phức tạp

- Có thể sửa chữa từng thanh góp mà không b mị ất điện

- Công suất nguồn phân bố đều cho các phụ tải, vận hành kinh tế hơn

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hoặc sự cố trên thanh góp, các phụ tải kết nối với thanh góp đó sẽ bị mất điện tạm thời.

- Dùng nhiều dao cách ly

Khi sửa chữa máy cắt của một mạch điện, mạch đó sẽ vẫn bị mất điện cho đến khi quá trình sửa chữa hoàn tất và máy được đưa trở lại hoạt động bình thường.

Sơ đồ trạm biến áp hạ áp

Các sơ đồ hệ thống một thanh góp và hai thanh góp mang lại độ tin cậy cao và thuận tiện trong vận hành, nhưng có giá thành khá cao, thường được áp dụng cho thiết bị phân phối có nhiều mạch, điện áp cao và công suất lớn Ngược lại, các trạm biến áp hạ áp thường sử dụng sơ đồ cầu, vì chúng đơn giản, chi phí thấp và độ tin cậy cung cấp điện tương đương với sơ đồ một thanh góp.

Các sơ đồ đấu đơn dưới đây được sử dụng cho hệ thống có 4 mạch nhưng chỉ cần 3 máy cắt Sơ đồ hình 4.2 đặt máy cắt về phía đường dây, trong khi phía máy biến áp chỉ có dao cách ly, được gọi là sơ đồ đấu trong Ngược lại, sơ đồ hình 4.3 đặt máy cắt về phía máy biến áp, còn phía đường dây chỉ có dao cách ly, được gọi là sơ đồ đấu ngoài.

- Khi ngắn mạch trên đường dây, chỉ có đường dây đó mất điện, các máy biến áp làm việc bình thường

Khi sửa chữa hoặc sửa chữa máy biến áp, trước tiên cần ngắt một đường dây tạm thời để đảm bảo an toàn Sau đó, sử dụng dao cách ly để tách rời máy biến áp khỏi hệ thống Cuối cùng, khôi phục hoạt động bình thường của đường dây sau khi hoàn tất công việc.

- Sơ đồ c u trong thích h p cho tr m bi n áp ít phầ ợ ạ ế ải đóng cắt máy bi n áp và chiế ều dài đường dây l n ớ

- Khi sửa ch a hay sữ ự cố MBA, đường dây v n làm viẫ ệc bình thường

Khi sửa chữa hoặc xử lý sự cố trên một đường dây, cần tạm ngưng nguồn điện bằng cách sử dụng dao cách ly để tách rời đường dây Sau đó, tiến hành khôi phục hoạt động bình thường cho máy biến áp (MBA).

- Sơ đồ cầu ngoài thích hợp cho trạm biến áp phải thường xuyên đóng cắt máy biến áp và chiều dài đường dây ngắn.

Sơ đồ toàn hệ thống

TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA M ẠNG ĐIỆ N

Các phương án dự kiến

4.1.1 Chế độ phụ ả ực đại t i c Ở ch ph t i cế độ ụ ả ực đại: phụ ả t i hoạt động với công suất, đường dây 2 mạch, tr m bi n áp có 2 máy ạ ế biến áp hoạt động, điện áp vận hành trên thanh góp cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đạ ằng i b 110% điện áp định mức Trong chế độ phụ tải cực đại thông số của lưới điện như sau: Đường dây 1-3 N-1 N-2 N-4 N-5 N-6

S(MVA) 33.333 55.556 27.778 31.111 33.333 35.555 Đường dây Chiều dài

Số liệu kĩ thuật Số liệu tính toán

Từ sơ đồ trên, ta có sơ đồ thay thế như sau

Để tính toán điện áp đầu đường dây ở chế độ thực đạt, với giá trị 121 kV và công suất phụ tải đã cho, ta thực hiện theo hai bước Bước 1: Tính công suất phụ tải tối đa từ nguồn điện Công thức tính toán được áp dụng là 2 (4.38 + j86.7) = 2.19 + 𝑗43 35 Ω.

Tổn thất cuộn dây trong máy biến áp B3 là:

100) = 0.107 + 𝑗2,333 𝑀𝑉𝐴 Tổn thất không tải trong máy biến áp B3 là:

Dòng công suất trướ ổc t ng tr máy bi n áp B3 là: ở ế

= 30 + j14,53 + 0,107 + 𝑗2,333 + 0,058 + j0,4 = 30 165, + j17,263 MVA Công suất điện dung ởcuối đường dây 1-3:

𝑄𝑏3′′ = 𝑈𝑑𝑚 2 ∗ 𝐵 2 3 = 110 2 ∗ 159 10∗ −6 :2 = j0.962 MVar Công su t sau t ng tr ấ ổ ở đường dây 1-3 là:

Tổn thất công suất trên đường dây 1-3 là

= 0,495 + 𝑗0,625MVA Công suất trước tổng trở đường dây 1-3 là:

= 30,661 + j16,926 MVA Công suất điện dung đầu đường dây 1-3 là

𝑄𝑏3′ = 𝑄𝑏3′′ = j0,962 Mvar Công suất đầu đường dây 1-3 là:

= 30,661+j15,964MVA Tổn thất đồng trong máy biến áp B1 là:

100) = 0.082+ 𝑗1 𝑀𝑉𝐴62 Tổn thất không tải trong máy biến áp B1 là:

Dòng công suất trướ ổc t ng tr máy bi n áp B1 là: ở ế

Công suất điện dung ởcuối đường dây N-1:

𝑄 𝑏1 ′′ = 𝑈𝑑𝑚 2 ∗ 𝐵 2 1 = 110 2 ∗ 225 96 10, ∗ −6 : 2 = j1,367 MVar Công su t sau t ng tr ấ ổ ở đường dây N-1 là:

Tổn thất công suất trên đường dây N-1 là

Công suất trước tổng trở đường dây N-1 là:

+ ∆𝑆󰇗𝑑𝑁−1= 51.954+j28.483 MVA Công suất điện dung đầu đường dây N-1 là

𝑄𝑏1′ = 𝑄𝑏1′′ = j1,367 Mvar Công suất đầu đường dây N-1 là:

− 𝑗𝑄𝑏1 ′ Q.954 j27.116 MVA + b) Bước 2: Tính điện áp t ngu n t i các nút t i ừ ồ ớ ả

Tính phân b lố ại điện áp, coi điện áp đầu đường dây khi ph t i cụ ả ực đại là 121kV:

Tổn thất điện áp trên đường dây N-1 là:

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 55 Điện áp trên nút 1 là:

𝑈𝑇1= 𝑈𝑁− ∆𝑈𝑁−1= 121− 3,873 117 127= 𝑘𝑉 Tổn thất điện áp qua cuộn dây máy biến áp T1 là:

2 ∗ 117,127 = 2.28 𝑘𝑉 Điện áp sau máy biến áp T1 quy về phía cao là:

 Điện áp cấp cho phụ tải 1: 𝑈1= 𝑈𝑇1 ′ ∗ 23.1 115 = 23 069, 𝑘𝑉

Tổn thất điện áp trên đường dây 1-3 là:

117,127 = 2,265 𝑘𝑉 Điện áp sau máy biến áp T3 quy về phía cao là:

𝑈𝑇3= 𝑈𝑇1− ∆𝑈1−3= 117 127 − 2,265 114 862= , 𝑘𝑉 Tổn thất điện áp qua cuộn dây máy biến áp T3 là:

2 ∗ 114,862 = 2.218 𝑘𝑉 Điện áp sau máy biến áp T3 quy về phía cao là:

 Điện áp cấp cho phụ tải 3: 𝑈3= 𝑈𝑇3 ′ ∗ 23.1 115 = 22 627 𝑘𝑉

Tính toán tương tự cho các nhánh còn lại của phương án ta được:

Nhánh U đầu (kV) Tổn thất điện áp (kV) U cuối (kV) U quy đổi (kV)

• Cân b ng l i công su t phằ ạ ấ ản khán trên lưới trong ch ph t i max ế độ ụ ả

Dòng công su t tấ ại đầu các nhánh là:

𝑆󰇗 𝑁−1 = 51 953 + j27.116MVA; 𝑆 𝑁−2 󰇗 = 25.882+j11.724 MVA; 𝑆󰇗𝑁−4= 28.7+j14.753 MVA; 𝑆󰇗𝑁−5 30.976+ j15.081 MVA; 𝑆󰇗𝑁−6= 33.077+ j16.003 MVA

Tổng công suất yêu cầu tại thanh cái nguồn là:

𝑆󰇗𝑁= 51 953 + j27.116 25 882+ + j11.724 28+ 7 + j14.753 30 976+ + j15.081 33 077+ + j16.003 170,588+ j84,677 MVA Tổng công suất phản kháng yêu cầu tại nguồn là:

Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra là:

Ta th y ấ 𝑄𝑌𝑐< 𝑄𝑁𝐷=> không phải bù kĩ thuật cho mạng điện ở chế độ phụ tải max

4.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Trong chế độ ph t i c c tiụ ả ự ểu điện áp trên thanh góp cao áp của nhà máy điện bằng 105% điện áp danh định 𝑈𝑡𝑡𝑠𝑐= 105% 110 115∗ = 5 𝐾𝑉

Thông số phụ tải trong chế độ cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại:

Xét ch ph t i c c tiế độ ụ ả ự ểu: Có th c t bớt một MBA trong các tr m, c n phể ắ ạ ầ ải tho ả mãn điều ki n ệ 𝑆𝑝𝑡 không phải bù kĩ thuật cho mạng điện ở chế độ phụ tải min

4.1.3 Chế độ đường dây sau sự cố

Xét phản ứng trong chế độ chập ngắn mạch kép, khi một đường dây điện bị đứt, hệ thống vận hành ở chế độ phản ứng cụ thể Trong chế độ này, điện áp trên thanh cái nguồn đạt mức 110%, được tính bằng công thức 𝑈𝑠𝑐 = 110% * 110/121 = 𝐾𝑉.

Khi xảy ra sự cố đứt đường dây gần nguồn, điện trở và điện kháng của đường dây sẽ tăng gấp đôi, trong khi điện ẫn phản kháng sẽ giảm còn một nửa Điều này ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và ổn định của hệ thống điện.

Thông s ố đường dây trên các đường dây s c b ự ố ị thay đổi

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 61 Đường dây s c ự ố

Tính toán chế độ đường dây sau sự cố tương tự với chế độ cực đại và thông số đường dây đã thay đổi cho kết quả như sau:

Nhánh U đầu (kV) Tổn thất điện áp (kV) U cuối (kV) U quy đổi (kV)

Tổng công suất yêu cầu tại thanh cái nguồn là:

Tổng công suất phản kháng yêu cầu tại nguồn là:

Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra là:

Ta th y ấ 𝑄𝑌𝑐< 𝑄𝑁𝐷=> không phải bù kĩ thuật cho mạng điện ở chế độ đường dây sau sự cố

ĐIỀ U CH ỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆ N

L a ch ự ọn đầ u phân áp cho MBA

Với trạm biến áp 1: Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh phía cao áp c a MBA: ủ

Vì 𝑈𝑑𝑐𝑚𝑎𝑥= 111 55 kV chọn đầu phân áp điều ch nh là ỉ 𝑈𝑡𝑐𝑚𝑎𝑥2.953 kV tương ứng vói n c phân ấ áp -1

Tính điện áp thực trên thanh góp hạ : áp

112.953 = 22 813 𝑘𝑉 Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp:

 Thỏa mãn điều kiện chọn điều chỉnh đầu phân áp chế độ max

 Tương tự với các trạm biến áp khác ta có bảng:

Vì 𝑈𝑑𝑐𝑚𝑖𝑛= 113 286 kV chọn đầu phân áp điều ch nh là ỉ 𝑈𝑡𝑐𝑚𝑖𝑛2.95 kV tương ứng vói n c phân ấ áp -1

Tính điện áp thực trên thanh góp hạ áp

 Thỏa mãn điều kiện chọn điều chỉnh đầu phân áp chế độ min

5.1.3 Ch ế độ đường dây sau s c ự ố

Vì 𝑈𝑑𝑐𝑠𝑐= 107 37 kV chọn đầu phân áp điều ch nh là ỉ 𝑈𝑡𝑐𝑠𝑐8.859 kV tương ứng vói n c phân áp -ấ

Tính điện áp thực trên thanh góp hạ : áp

 Thỏa mãn điều kiện chọn điều chỉnh đầu phân áp chế độ sự cố

CHƯƠNG 6: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TỔNG HỢP

V ốn đầu tư xây dự ng cho m ạng điện

𝐾𝑑− Vốn đầu tư xây dựng đường dây

𝐾𝑡− Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp

Vốn đầu tư xây dựng đường dây là:

Trong thiết kế lưới điện, có tổng cộng 6 trạm biến áp hạ áp, mỗi trạm đều được trang bị 2 máy biến áp (MBA) để cung cấp điện cho phụ tải loại I Cụ thể, một trạm biến áp có 2 máy 16000 kVA, bốn trạm biến áp có 2 máy 25000 kVA mỗi trạm, và trạm biến áp còn lại trang bị 2 máy 32000 kVA.

Bảng giá máy bi n áp ế

Công su t 1 MBA trong trấ ạm

(MVA) Giá ti n (ề 10 9 ng) đồ

Giá tiền cho các trạm biến áp 110kV với 1 máy biến áp được xác định cụ thể Nếu trạm có 2 máy biến áp, giá trị sẽ được điều chỉnh bằng cách nhân với hệ số 1.8 Do đó, tổng vốn đầu tư xây dựng cho trạm biến áp sẽ được tính toán dựa trên những yếu tố này.

𝐾𝑇𝐵𝐴= ( 15 + 4 ∗22 29+ )∗ 1.8 #7 ( 10.6 9 đồng ) Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện là:

6.2 T n th t công su t tác d ng trong mổ ấ ấ ụ ạng điện

Tổn thất công suất trong mạng điện bao gồm tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp ở chế độ phát điện cực đại.

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây là:

Tổng tổn thất không tải của các máy biến áp là:

Tổng tốn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các máy biến áp:

∆𝑃𝑑𝐵𝐴= 0.107+ 0.082+ 0.074+ 0.093+ 0.107+ 0 = 0.09 553 𝑀𝑊 Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo phần trăm là:

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo phần trăm là:

6.3 T n thổ ất điện năng trong mạng điện

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công th c: ứ

∆𝐴 = (∆𝑃𝑑𝐵𝐴+ ∆𝑃𝑑)*𝜏 + ∆𝑃0𝐵𝐴∗ 𝑡 Trong đó: 𝜏 − Là thời gian tổn thất công suất lớn nhất là th i gian các máy bi n áp làm vi c t

Vì các máy bi n áp làm vi c song song trong su t n m cho nên ta l y t60h Th i gian t n th t công ế ệ ố ắ ấ ờ ổ ấ suất lớn nhất được xác định theo công thức:

Tổng tổn thất điện năng trong mạ g điện là: n

Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ trong một năm là:

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm là:

6.4 Chi phí hàng năm và giá thành xây dựng:

6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm:

Chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức:

𝑎𝑣ℎ𝑑𝑑: H s vệ ố ận hành đường dây v i ớ 𝑎𝑣ℎ𝑑𝑑= 0.07

𝑎𝑣ℎ𝑡𝑏𝑎: H s v n hành các thi t b trong tr m bi n áp vệ ố ậ ế ị ạ ế ới 𝑎𝑣ℎ𝑡𝑏𝑎= 0.1

𝐶: Giá thành 1KWh t n thổ ất điện năng ớ v i 𝐶 00 đồng

Vậy ta có chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện là:

𝑌 = 0.07 834 061 10∗ ∗ 9 + 0.1 ∗237.6 ∗10 9 +1000 21478 272 10∗ ∗ 3 3 623 10 ( 9 ng) đồ Chi phí tính toán hàng năm cho mạng điện đã tính với 𝑎𝑡𝑐= 0.125 là:

6.4.2 Giá thành truy n tề ải điện năng:

6.4.3 Giá thành xây d ng 1MW công su t ph tự ấ ụ ải ởchế độ ực đạ c i:

 K ế t qu tính toán các ch ỉ tiêu kinh t - kĩ thuậ t c a thi t k ả ế ủ ế ế đượ ổ c t ng h ợ p trong b ng: ả

STT Các ch tiêu ỉ Đơn vị Giá tr ị

1 Tổng công suất phụ tải cực đại MW 165

2 Tổng chiều dài đường dây km 249.515

3 Tổng công suất các MBA hạ áp MVA 148

4 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 10 9 đồ𝑛𝑔 1071.661

5 Tổng vốn đầu tư về đường dây 10 9 đồ𝑛𝑔 834.061

6 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp 10 9 đồ𝑛𝑔 237.6

7 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ MWh 841500

10 Tổng tổn thất công suất P MW 5.588

11 Tổng tổn thất công suất  P % % 3.276

12 Tổng tổn thất điện năng A MWh 21478.272

13 Tổng tổn thất điện năng  A % % 2.552

14 Chi phí vận hành hàng năm 10 9 đồ𝑛𝑔 103.623

15 Giá thành truy n tề ải điện năng  Đồng/kWh 123.14

16 Giá thành xây d ng 1 MW công suự ất phụ tải khi cực đại 10 9 (đồ𝑛𝑔

Bảng 1: Thông số đường dây trên không của một số dây nhôm lõi thép (AC) đối với đường dây 110Kv

Tiết diện (mm 2 ) R0 (Ω/km) X0 (Ω/km) B0 (10 -6 /Ω.km)

Bảng 2: Dòng điện cho phép của một số dây nhôm lõi thép (AC) để trần

Mã hiệu dây dẫn Dòng điện cho phép khi đặt ngoài trời (A)

Bảng 3: Bảng giá đầu tư cho đường dây trên không cấp điện áp 110kV

Loại dây dẫn Giá lộ đơn (10 6 đ/km) Giá lộ kép (10 6 đ/km)

Bảng 4: Bảng giá máy biến áp cho các trạm biến áp 110 kV

Công suất 1 MBA trong trạm (MVA)

Bảng 5: Thông số các máy biến áp hai cuộn dây ba pha 110kV

T n th ổ ất điện năng trong mạng điệ n