PGS-TS PHẠM VĂN HOÀ ( Chủ biên) TS PHƯƠNG HOÀNG KIM ThS NGUYỄN NGỌC TRUNG PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HỆ THỐNG ĐIỆN TRUNG QU OC Lai Chau Viet Tri Son La LAO Thac Ba Soc Son PhLaiUong Bi Chem Quang Ninh Ha Dong Mai aDong Hai Phong Thuong Tin HOA BINH Din NhohQuan Ninh Binh Thanh Hoa Mien Bac Vinh Nam Theun TH AIL AN GHI CHU D 500kV DZ 500kV (- 2020) 500kV DZ 500kV (- 2010) 500kV DZ 500kV h ien co 220kV DZ 220kV h ien co Tra m 500kV (- 2020) Tra m 500kV (- 2010) Tra m 500kV hien co Tra m 220kV hien co NMTD hien co NMND hien co H a Tinh Mien Trung Dong Hoi Quang Tri Da Nang Doc Soi Ban Paam Yaly Vinh Son Plei Ku Quy Nhon Sam Bor CAMPUCH IA Krong Buk SongHinh Nha Trang D.Nai3&4Di Linh Da Nhim Tan Dinh Thac Mo Tri An Bao Loc Dien Nguyen tu Song May Nhon Trach Phu Lam Phu My Nha Be Hoc Mon O Cai Lay Rach Mon Gia TrNoc a B Ria a MIEN NAM NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA – HÀ NỘI TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC PGS-TS PHẠM VĂN HOÀ ( Chủ biên) TS PHƯƠNG HOÀNG KIM ThS NGUYỄN NGỌC TRUNG PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HỆ THỐNG ĐIỆN  TÝnh to¸n thiÕt kÕ l-íi ®iƯn  TÝnh to¸n chÕ ®é x¸c lËp hƯ thèng điện Phân tích chế độ làm việc đ-ờng dây dài Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS Cơ khí đ-ờng dây Giỏo trỡnh dùng cho sinh viên, học viên cao học trường Đại học học kỹ thuật, chuyên ngành Hệ thống điện NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC HÀ NỘI-2010 LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển hệ thống điện tập trung hoá sản xuất điện năng, sở nhà máy điện lớn phát triển hợp thành hệ thống lớn phức tạp bao gồm đường dây tải điện cao áp siêu cao áp Do việc tính tốn thiết kế, phân tích chế độ xác lập chúng địi hỏi có phương pháp tính tốn đại, đặc biệt lập tình tính tốn máy tính; sử dụng kỹ thuật điện tử công suất điều khiển nâng cao chất lượng điện cho hệ thống truyền tải điện yêu cầu thiết sinh viên, kỹ sư, học viên cao học nghiên cứu viên chuyên ngành “Hệ thống điên” Giáo trình “ Phân tích chế độ xác lập Hệ thống điện ” cung cấp kiến thức vấn đề nêu Nội dung giáo trình tóm tắt sơ lược qua chương sau: Chương Phân tích tính tốn thiết kế lưới điện Chương giới thiệu nội dung cho thiết kế lưới điện khu vực, từ bổ sung số kiến thức phục vụ cho thiết kế như: tính tốn cân cơng suất hệ thống điện, xây dựng phương án nối dây, chọn thiết diện dây dẫn tính tốn kinh tế-kỹ thuật để chọn phương án tối ưu Chương Tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện phức tạp Nội dung chương giới thiệu hệ phương trình mơ tả chế độ xác lập hệ thống điện, phương pháp giải hệ phương trình xác định thơng số chế độ với thuật tốn đại sơ đồ khối để lập trình cho máy tính Chương Đường dây siêu cao áp hệ thống truyền tải điện Trong chương phân tích tính tốn chế độ đường dây đồng ( khơng có thiết bị bù) hệ thống truyền tải siêu cao áp ( bao gồm đường dây, máy biến áp thiết bị bù), nêu biện pháp bù dọc bù ngang nâng cao hiệu tải điện đường dây siêu cao áp Chương Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS Trong chương giới thiệu thiết bị điện tử công suất đại cài đặt hệ thống truyền tải điện để điều khiển linh hoạt, tác động nhanh đảm bảo ổn định nâng cao chất lượng điện cho hệ thống điện Chương Tính tốn khí đường dây khơng Trong chương đề cập số kiến thức khí đường dây khơng như: tỷ tải học đường dây không, độ võng, độ dài dây dẫn khoảng vượt khoảng cột tới hạn Giáo trình dùng cho sinh viên đại học, học viên cao học chuyên ngành hệ thống điện trường đại học, cịn hữu ích cho nghiên cứu sinh, cán kỹ thuật kỹ sư hoạt động lĩnh vực Tập thể tác giả mong bạn đọc gửi ý kiến nhận xét góp ý sách theo địa : Phạm Văn Hoà, Trường Đại học Điện lực, 235 Hoàng Quốc Việt, Email: hoapv@.epu.edu.vn Xin chân thành cảm ơn Thay mặt tập thể tác giả PGS-TS PHẠM VĂN HOÀ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT: CĐXL DSCA HTĐ MBA TĐK Chế độ xác lập Đường dây siêu cao áp Hệ thống điện Máy biến áp Tự động điều chỉnh kích từ TIẾNG ANH : BESS FACTS Battery Energy Storage System Flexible AC Transmission Systems IPC Interphase Power Controller IPFC Interline Controller MOV PI POD SPS SSG SSSC Metal Oxide Varistor Propotional Integral Power Oscillation Damping Static Phase Shift Static Synchronous Generator Static Synchronous Series Compensator Static Var Compensator SVC STATCOM TCVL TCR TCPAR TCPST Power Hệ thống lưu trữ lượng ắc quy Thiết bị điều chỉnh hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoat Thiết bị điều chỉnh công suất riêng rẽ Flow Biến trở Khối tỷ lệ tích phân Khối giảm dao động công suất Bộ chuyển bán dẫn tĩnh Máy phát đồng tĩnh Thiết bị bù dọc đồng tĩnh Máy bù tĩnh điều khiển thyristor Synchronous Máy bù đồng tĩnh Static Compensator Thyristor-Controlled Voatage Limiter Thyristor Controlled Reactor Thyristor-Controlled Phase Argument Regulator Thyristor-Controlled Phase Máy giới hạn điện áp điều khiển thyristor Kháng điện điều chỉnh thyristor Thiết bị điều chỉnh góc pha điều khiển băng thyristor Máy biến áp chuyển pha điều TCSC TCSR TCVL TCVR TSC TSR TSSC TSSR UPFC chỉnh thyristor đóng cắt Tụ bù dọc điều khiển thyristor Máy bù dọc điều khiển điện kháng Máy giới hạn điện áp điều khiển thyristor Máy điều chỉnh điện áp đièu khiển thyristor Bộ tụ đóng mở thyristor Kháng đóng mở UPFC thyristor Thyristor-Switched Series Máy bù dọc tụ điện Thyristor-Switched Series Máy bù dọc kháng điện Reactor Unified Power Flow Thiết bị diều khiển công suất Controller hợp Shifting Transformer Thyristor Controlled Series Capacitor Thyristor-Controlled Series Reactor Thyristor Controlled Voltage Limiter Thyristor- Controlled Voltage Regulator Thyristor Switched Capacitor Thyristor Switched Reactor Chương PHÂN TÍCH TÍNH TỐN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN §1.1 CÁC NỘI DUNG CHÍNH CỦA THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Nội dung thiết kế lưới điện bao gồm: - Phân tích phụ tải điện tính tốn cân cơng suất; - Xây dựng phương án nối dây, tính tốn kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu; - Chọn máy biến áp sơ đồ nối điện chính; - Tính tốn chế độ vận hành phương án tối ưu; - Tính tốn chọn bù cơng suất phản kháng nút phụ tải; - Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp trạm biến áp; - Tính tốn tiêu kinh tế kỹ thuật cho lưới điện Trong chương giới thiệu số kiến thức tổng hợp mang tính lý luận phục vụ cho tính tốn thiết kế lưới điện, cịn hướng dẫn chi tiết cho nội dung nêu đê cập giáo trình khác §1.2 TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.2.1 Cân công suất trường hợp tổng quát Đặc điểm hệ thống điện (HTĐ) chuyển tải tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ khơng có khả tích trữ lại điện với lượng lớn, có nghĩa trình sản xuất tiêu thụ điện xảy đồng thời theo nguyên tắc đảm bảo cân công suất Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nguồn phát điện phải phát công suất công suất tiêu thụ, bao gồm tổn thất cơng suất lưới điện Xét trường hợp tổng quát HTĐ bao gồm nhà máy điện phụ tải điện Sự cân công suất phải đảm bảo công suất tác dụng công suất phản kháng Vấn đề xem xét cụ thể sau: Cân công suất tác dụng Sự cân cơng suất tác dụng thể phương trình cân công suất sau: PF  mPpt  P  Ptd  Pdp (1.1) PF - tổng công suất tác dụng phát từ nguồn; Ppt - tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ cực đại; m - hệ đồng thời xuất phụ tải cực đại; P - tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp, tính gần 5% mPpt ; Ptd - tổng công suất tác dụng tự dùng nguồn phát điện, tính gần 10% PF ; Pdp – tổng công suất tác dụng dự phịng cho tồn hệ thống, lấy gần 10% m Ppt Từ phương trình cân nêu dễ dàng xác định tổng công suất tác dụng phát từ nguồn PF biết công suất tác dụng phụ tải Cân công suất phản kháng Sự cân công suất tác dụng thể phương trình cân cơng suất sau: Q F  Q b  mQ pt  Q B  Q L  Q c  Q td  Q dp (1.2) : Q F - tổng cơng suất phản kháng nguồn; ( Q F  tg F PF , tg F   cos  F cos  F , cos  F hệ số công suất máy phát) Q pt - tổng công suất phản kháng phụ tải; ( Q pt  tgPpt , tg   cos  , cos  hệ số công suất phụ tải ) cos  Q B - tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp, có giá trị khoảng 15% mQ pt ; Q L , Q C - tổng tổn thất công suất phản khảng đường dây tổng cơng suất phản kháng đường dây sinh gia Hai đại lượng có giá trị tương đương nhau, tính gần tính tốn cân cơng suất Q L  Q C  0; Q td - tổng công suất phản kháng tự dùng nguồn phát điện; ( Q td  tg td Ptd ; tg td   cos  td cos  td , cos  td hệ số công suất tự dùng) Qdp – tổng công suất phản kháng dự phịng cho tồn hệ thống; ( Q dp  tg HT Pdp ; tg HT   cos  HT , cos  dp hệ số công suất Hệ cos  HT thống) Q b - tổng công suất bù sơ Đây lượng công suất bù bắt buộc, gọi bù cưỡng để đảm bảo cân công suất phản kháng theo phương trình cân cơng suất (1.2) Vậy từ phương trình cân (1.2) dễ dàng xác định tổng công suất bù cưỡng Từ lượng công suất bù tổng đem phân chia bù phụ tải theo nguyên tắc: hộ phụ tải có cosφ thấp xa phân chia bù công suất phản kháng nhiều, hệ số cosφ không 0,95 VÍ DỤ 1.1 Tổng phụ tải xét đến hệ số đồng thời có giá trị (348+j215,76) MVA Để cấp cho tổng phụ tải dự định xây dựng hai nhà máy nhiệt điện sau: NĐ1 : 3x100MW; cos  F  0,8; cos  td  0,75 NĐ2 : 3x 50MW; cos  F  0,8; cos  td  0,75 Liệu hai nhà máy đảm bảo cân công suất với phụ tải hay không? Bài giải : 1.Cân công suất tác dụng: mPpt  348MW; P  5% * 348  17,4MW; Pdp  10% * 348  34,8MW Từ phương trình cân (1.1) ta có: PF  Ptd  348  17,4  34,8  0,9PF  400,2MW  PF  444,67MW Với nguồn hai nhiệt điện nêu trên, khả phát công suất là: 3x100+3x50=450 MW Vậy kết luận hai nguồn nhiệt điện nêu hoàn hoàn thỏa mãn cho phụ tải dự phịng hệ thống 2.Cân cơng suất phản kháng:  0,8  0,75  0,75; tg td   0,882; 0,8 0,75 Q F  0,75 * 444,67  333,50MVAR; mQ pt  215,76MVAR; tg F  Q B  15% * 215,76  32,36MVAR; Q dp  0,75.34,8  26,1MVAR Từ phương trình cân (1.2) tính cơng suất bù sơ là: Q b  ( mQ pt  Q B  Q td  Q dp )  Q F   ( 215,76  32,36  0,1 * 0,882 * 400,2  26,1)  333,5    23,98MVAR Vậy không cần bù công suất phản kháng, tự nguồn công suất phản kháng nhà máy đảm bảo cấp đủ cho phụ tải 1.2.2 Cân công suất trường hợp nhà máy nối hệ thống Trên thực tế có trường hợp thiết kế HTĐ hoàn toàn mới, mà thường xảy trường hợp thiết kế nhà máy nối với HTĐ có Trong trường hợp việc tính tốn cân cơng suất có đặc thù riêng Thật vậy, để cấp điện cho số phụ tải tuận tiện xây dựng thêm nhà máy điện cho chúng có điều kiện Nhà máy kết nối với HTĐ có nhằm hỗ trợ cơng suất hệ thống: nhà máy cấp điện cho phụ tải khơng đủ cần thiết lấy cơng suất từ hệ thống về, ngược lại nhà máy có cơng suất dư thừa lại cấp cơng suất thêm cho hệ thống Do phương trình cân cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng cịn có tham gia cơng suất hệ thống; cụ thể 1.Cân cơng suất tác dụng Phương trình cân (1.1) trường hợp trở thành sau: PF  PHT  mPpt  P  Ptd  Pdp (1.3) đó: PF - cơng suất tác dụng phát từ nhà máy; Ptd - công suất tác dụng tự dùng nhà, giá trị phụ thuộc vào loại nhà máy: nhà máy thủy điện có giá trị 0,8 đến 1,5% PF, nhà máy nhiệt điện từ đến 15% PF; PHT – công suất lấy từ/phát hệ thống Các đại lượng khác cũ ( xem mục 1.2.1) Từ phương trình cân nêu dễ dàng xác định tổng công suất tác dụng lấy từ/phát hệ thống 2.Cân công suất phản kháng Trong trường hợp “nhà máy-hệ thống” phương trình cân cơng suất phản kháng : Q F  Q HT  Q b  mQ pt  Q B  Q td  Q dp (1.4) đó: Q F - cơng suất phản kháng nhà máy; ( Q F  tg F PF , tg F   cos  F , cos  F hệ số công suất máy phát) cos  F Q td - tổng công suất phản kháng tự dùng nguồn phát điện;  cos  td ( Q td  tg td Ptd ; tg td  , cos  td hệ số công suất cos  td 10 tự dùng) QHT – công suất lấy từ/phát hệ thống; ( Q HT  tg HT PHT ; tg HT   cos  HT , cos  HT hệ số công suất cos  HT hệ thống, thường có giá trị khoảng 0,9) Các đại lượng khác cũ ( xem mục 1.2.1) Từ phương trình cân (1.4) dễ dàng xác định tổng công suất bù sơ Q b Từ lượng công suất bù tổng đem phân chia bù phụ tải theo nguyên tắc: hộ phụ tải có cosφ thấp xa phân chia bù công suất phản kháng nhiều, hệ số cosφ khơng q 0,95 VÍ DỤ 1.2 Tổng phụ tải xét đến hệ số đồng thời có giá trị (362+j224) MVA Để cấp cho tổng phụ tải dự định xây dựng nhà máy nhiệt điện sau: NĐ1 : 3x100MW; cos  F  0,85; cos  td  0,7 Nhà máy nối với HTĐ Hãy tính tốn cân cơng suất Bài giải : 1.Cân công suất tác dụng: mPpt  362MW; P  5% * 362  18,1MW; Pdp  10% * 362  36,2MW Ptd  10% * 300  30MW Từ phương trình cân (1.3) ta có: 300  PHT  362  18,1  36,2  PHT  116,3MW Cân công suất phản kháng:  0,85  0,75 tg F   0,62; tg td   0,882; 0,85 0,75  0,9  0,484; Q HT  0,484 * 116,3  56,29MVAR 0,9 Q F  0,62 * 300  186MVAR; mQ pt  224MVAR; tg HT  Q B  15% * 224  33,6MVAR; Q dp  0,484 * 36,2  17,52MVAR Từ phương trình cân (1.4) tính cơng suất bù sơ là: 11 Q b  ( mQ pt  Q B  Q td  Q dp )  (Q F  Q HT )   ( 224  33,6  0,882 * 30  17,52)  (186  56,29)  59,29MVAR Vậy cần bù công suất phản kháng 59,29MVAR 1.2.3 Cân công suất trường hợp trạm biến áp cấp điện cho phụ tải Tại khu vực thường thiết kế trạm điện cấp cho phụ tải khu vực đó, mà trạm điện cấp điện từ hệ thống Giả thiết việc cấp điện từ hệ thống cho trạm điện không hạn chế, tức đáp ứng hồn tồn cơng suất cho phụ tải Khi việc tính tốn cân công suất tác dụng công suất phản kháng 1.Cân công suất tác dụng Trong trường hợp trạm biến cấp điện cho phụ tải khu vực cơng suất trạm PTrạm có cấp công suất cho phụ tải cộng thêm tổn thất lưới, phần tự dùng trạm không đáng kể, cịn cơng suất dự phịng khơng phải xét cấp điện nội khu vực Do PTram  mPpt  P (1.5) 2.Cân cơng suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng trường hợp đơn giản sau: Q Tram  Q b  mQ pt  Q B (1.6) : Q Tram - cơng suất phản kháng trạm biến áp; ( Q Tram  tg Tram PTram , tg Tram   cos  Tram cos  Tram , cos Tram hệ số công suất trạm biến áp, thường lấy khoảng 0,85) VÍ DỤ 1.3 Tổng phụ tải xét đến hệ số đồng thời có giá trị (155+j96) MVA Các phụ tải cấp điện từ trạm biến áp Hãy xác định cơng suất trạm cần có để đảm bảo cấp điện cho phụ tải Bài giải : 1.Cân công suất tác dụng: 12 mPpt  155MW; P  5% *155  7,75MW; PTram  155  7,75  162,75MW 2.Cân công suất phản kháng:  0,85  0,62; Q Tram  0,62 * 162,75  100,91MVAR 0,85 mQ pt  96MVAR; Q B  15% * 96  14,4MVAR; tgTram  Q b  (96  14,4)  100,91  9,49MVAR Vậy cần bù cơng suất phản kháng 9,49MVAR §1.3 CHỌN THIẾT ĐIỆN DÂY DẪN VÀ DÂY CÁP ĐIỆN Dây dẫn dây cáp thành phần chủ yếu lưới điện Tiết diện dây dây cáp lựa chọn theo tiêu chuẩn kỹ thuật kinh tế Tùy theo loại lưới điện cấp điện áp mà ta phải theo tiêu chuẩn chính, bắt buộc, tiêu chuẩn khác phụ, để kiểm tra Sau giới thiệu số tiêu chọn thiết diện dây dẫn áp dụng chúng loại lưới điện 1.3.1 Các tiêu lựa chọn tiết diện dây dẫn 1.Chọn tiết diên dây dẫn theo mật độ kinh tế dòng điện Mật độ kinh tế dòng điện Jkt giá trị dòng mà 1mm2 dây dẫn mang tải đem lại chi phí tính tốn nhỏ Ta xem xét chi tiết đại lượng Trước hết xét vốn đầu tư đường dây V Vốn đầu tư V phụ thuộc vào chiều dài đường dây, cụ thể : V  v  (1.7) đó: v0- vốn đầu tư 1km đường dây (đ/km);  - chiều dài đường dây ( km); Vốn đầu tư v0 cho km đường dây bao gồm chí phí khơng liên quan đến tiết diện dây dẫn chi phí thăm dị, đền bù, chuẩn bị thi cơng, cột điện, sứ cách điện,… chi phí tỷ lệ thuận với tiết diện dây dẫn Do ta biểu diễn V biểu thức sau: V  a  bF. (1.7a) đó: a- chi phí xây dựng km đường dây phần không liên quan đến tiết diện dây ( đ/km); b- hệ số biễu diễn quan hệ vốn đầu tư xây dựng km đường dây với tiết diện dây dẫn F (đ/km.mm2) 13 Phí tổn tổn thất điện đường dây toàn năm thể qua công thức sau:  YA  .A  .Pmax   .3I 2max R.  .3I 2max   F (1.8) đó: Imax- dịng điện làm việc max đường dây (A); ρ - điện trở suất dây dẫn (Ώ.mm2/km);  - giá điện tổn thất (đ/kWh); F - tiết diện dây dẫn (mm2);  - thời gian tổn thất công suất cực đại (giờ/năm) Phí tổn vần hàng hàng năm đường dây:  Y  a vh V  YA  a vh a  bF.  .3I 2max  . F (1.9) đó: avh- hệ số thể chi phi hàng năm cho sửa thường kỳ đường dây hành năm, lương cơng nhân,… Vậy cuối ta có hàm chi phí tính tốn hàng năm:  Z tt  Y  a tc V  a vh  a tc  a  bF .  .3I 2max  . F (1.10) đó: atc – hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn Hệ số thể chi phí hàng năm thu hồi vốn, cịn gọi chiết khấu hao mòn Từ (1.10) ta thấy hàm chi phí tính tốn phụ thuộc vào tiết diện dây dẫn Để xác định tiết diện dây dẫn đảm bảo hàm chi phí tính tốn min, ta lấy đạo hàm Ztt theo F cho triệt tiêu, ta có: Z tt .3I 2max .. 3  a vh  a tc .b.    Fkt  I max F ba  a tc  F Vậy mật độ kinh tế dòng điện là: J kt  I max ba vh  a tc   Fkt 3 (1.11) Từ cơng thức (1.11) đưa số nhận xét sau: 1) Mật độ kinh tế dịng điện khơng phụ thuộc vào điện áp mạng; 2) Trị sô mật độ kinh tế dòng điện phụ thuộc nhiều yếu tố, thay đổi theo tình hình phát triển kinh tế sách nước Trị số mật độ kinh tế dòng điện tra cứu tài liệu hướng dẫn thiết kế lưới điện hay tham khảo bảng 1.1 3) Từ mật độ kinh tế dịng điện tính tốn chọn tiế diện dây dẫn 14 Bảng 1.1 Mật độ kinh tế dòng diện, A/mm2 Loại dây dẫn Mật đô kinh tế ứng Tmax,(giờ) 1000-3000 3000-5000 1.Dây dẫn dẫn trần - đồng - nhôm,nhôm lõi thép 2.Cáp cách điên giấy, lõi - đồng - nhôm 3.Cáp cách điện cao su, lõi - đồng - nhôm >5000 2,5 1,3 2,1 1,1 1,8 1,0 3,0 1,6 2,5 1,4 2,0 1,2 3,5 1,9 3,1 1,7 2,7 1,6 Các tiêu kỹ thuật lựa chọn tiết diên dây dẫn * Chỉ tiêu vầng quang điện Một tiết diện dây dẫn chọn phải đảm bảo tổn thất vầng quang chấp nhận Điều kiện thể qua tiêu tiết diện tối thiểu hay điện áp vầng quang tối thiểu - Chỉ tiêu tiết diện tối thiểu: tiết diện dây dẫn phải đảm lớn tiết diện tối thiểu, F  Fmin Tiết diện tối thiểu Fmin theo quy định la dây dẫn AC-70 điện áp định mức lưới 110 kV, AC-95 điện áp 220 kV - Chỉ tiêu điện áp vầng quang tối thiểu : U vq  84m.r lg a  U Luoi , ; kV r (1.12) đó: m- hệ số xù xì (độ nhẵn) dây dẫn; (dây dẫn sợi m=0,83÷0,98, nhiều sợi vặn xoắn m=0,83÷0,87) r - bán kính ngồi dây dẫn (cm); a- khoảng cách pha dây dẫn 15 Cơng thức (1.12) tính Uvq áp dụng dây dẫn ba pha bố trí đỉnh tam giác đều; Nếu chúng đặt mặt phẳng pha giảm 4%, cịn hai pha bên tăng thêm 6% * Chỉ tiêu phát nóng Một tiết diện dây dẫn chọn phải đảm bảo tiêu phát nóng cố Khi có cố, chẳng hạn mạch vịng bị cố đoạn hay dây lộ kép bị cố lộ dịng điện dây dẫn dòng điện cưỡng bức, lơn lúc bình thường, dây dẫn phải chịu phát nóng Vậy dân dẫn chọn phải đảm bảo tiêu phát nóng sau: max I cb  k k I cp (1.13) đó: I cbmax - dòng điện cưỡng lớn nhất; Icp - dòng điện cho phép dây dẫn điều kiện chuân (nhiệt độ  ch 250C), nhà chế tạo cho; k1- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; k1  bt  cp   xq (1.13a) bt  cp   ch đó:  cpbt - nhiệt cho phép lúc bình thường,  cpbt =700C;  xq - nhiệt độ môi trường xung quanh (Việt nam  xq =35 C) k2- hệ số xét đặt gần dây dẫn (nếu có), k2=0,92 * Chỉ tiêu tổn thất điện áp Khi lưới điện lựa chọn loại dây dẫn tiết diện chúng thiết tổn thất điện áp kể từ đầu nguồn tới phụ tải xa phải đảm bảo nhỏ giá trị cho phép lúc bình thường lúc cố: max cp U max  U cp bt bt ; U SC  U SC (1.14) đó: U max bt - tổn thất điện áp lớn lúc bình thường kể từ đầu U max bt nguồn đến phụ tải xa nhất; - tổn thất điện áp lớn lúc cố kể từ đầu nguồn đến phụ tải xa nhất; U - giá trị điện áp cho phép lúc bình thường, khoảng cp bt 10÷12% điện áp định mức; 16 cp U SC - giá trị điện áp cho phép lúc cố, khoảng 18÷20% điện áp định mức; *Chỉ tiêu ổn định nhiệt ngắn mạch Đặc trưng nhiệt dây dẫn ngắn mạch nhiệt độ cuối  (đơn vị 0C) xung lượng nhiệt BN (đơn vị A2sec) Cách xác định hai giá trị đề cập giáo trình khác Điều kiện ổn định nhiệt dây dẫn ngắn mạch là:    cp hay F  BN C hay I N  I nh  F.C (1.15) t cat đó:  cp2 - nhiệt độ cho phép ngắn mạch,0C (xem bảng 1.1) F - tiết diện dây dẫn, mm2; IN - dòng ngắn mạch, A; tcat- thời gian tồn ngắn mạch, sec; C – Hằng số, As1/2/mm2 (xem bảng 1.2) Bảng 1.2 Nhiệt độ cho phép ngắn mạch số C Dây dẫn Đồng trần Nhôm trần Cáp PVC lõi đồng Cáp PVC lõi nhôm Cáp XLPE lõi đồng Cáp XLPE lõi nhôm  cp ; C C; As / mm 300 200 115 76 143 94 1.3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho loại lưới điện 1)Đường dây tải điện không điện áp từ 35 kV trở lên Lựa chọn tiết diện dây dẫn không điện áp từ 35 kV trở lên tiến hành qua bước sau: Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế dòng điện; Kiểm tra điều kiện vầng quang (đối với điện áp 110 kV trở lên); Kiểm tra điều kiện phát nóng cố đường dây; Tính tốn tổn thất điện áp lúc bình thường cố 2)Lưới điện cung cấp từ 1kV trở lên đến 35 kV 17 Lựa chọn tiết diện dây dẫn không cho lưới điện cung cấp điện áp từ kV đến 35 kV tiến hành qua bước sau: Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế dịng điện; Tính tốn tổn thất điện áp lúc bình thường cố Kiểm tra điều kiện phát nóng cố đường dây; 3)Đường dây cáp điện lực Lựa chọn tiết diện dây cáp điện tiến hành qua bước sau: Chọn loại cáp theo vị trí lắp đặt (trong hầm cáp, treo tường, chôn đất); Chọn tiết diện cáp theo mật độ kinh tế dòng điện; Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc bình thường: I max  k k I cp bt (1.16) đó: I max bt - dịng điện làm việc bình thường lớn lớn nhất; Các hệ số k1,k2 tính giới thiệu 3.1.1, riêng tính k1 theo công thức (1.13a) phải lấy  xq =450C Việt nam cáp chôn đất Kiểm tra điều kiện phát nóng cố (đối với cáp lộ kép): max I cb  k qt k1 k I cp (1.17) đó: I cbmax - dịng điện cưỡng lớn lớn nhất; kqt - hệ số tải cho cáp Trong điều kiện làm việc bình thường dịng điện qua cáp khơng vượt q 80% dòng điện cho phép (đã hiệu chỉnh), cố cho phép cáp tải 30% thời gian không ngày đêm; kqt=1,3 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch theo công thức (1.15) §1.4 TÍNH TỐN KINH TẾ-KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Bài tốn tính tốn kinh tế-kỹ thuật để chọn phương án tối ưu thiết kế lưới điện phong phú Trong khn khổ giáo trình thiệu phương pháp tính tốn đơn giản: phương pháp hàm chi phí tính tốn khơng xét yếu tố thời gian, có nghĩa vốn đầu tư xây dựng xảy năm chi phí vận hành hàng năm cố định Hàm chi phí tính tốn thể sau: 18 Z  a vh  a tc V  A. (1.18) đó: avh- hệ số thể chi phi hàng năm cho sửa thường kỳ đường dây hàng năm, lương công nhân,… atc - hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn V - vốn đầu tư ; (đ) ∆A - tổn thất điện ; (kWh)  - giá điện tổn thất (đ/kWh); Trong trường hợp phương án có số lượng máy biến áp (MBA) tính tốn vốn đầu tư V xét đầu tư cho đường dây Vốn đầu tư cho đường dây lộ đơn tính theo công thức: V  v  (1.19) đó:  - độ dài đường dây; (km); v0 - suất vốn dầu tư cho km đường dây; đ/km Suất vốn đầu tư cho km đường dây vốn cho kể khảo sát, thiết kế, thi công, dây dẫn, móng, cột, Hệ số avh lấy khoảng 4%, cịn hệ số atc lấy khoảng 12,5% Tổn thất điện tính theo cơng thức sau: A  P  (1.20) đó: P - tổn thất cơng suất tác dụng tồn lưới, tổng tổn thất công suất tác dụng đoạn dây; (kWh)  - thời gian tổn thất công suất cực đại, tính theo cơng thức :     0,124  10  Tmax 8760 (1.21) Tmax – thời gian sử dụng công suất cực đại năm; Phương án có hàm chi phí tính tốn Z nhỏ tối ưu, tiêu kỹ thật đảm bảo Ngoài tiêu kinh tế phương án tối ưu thể tiêu kỹ thuật: tổn thất điện áp lúc bình thường lúc cố, tổn thất công suất tổng, tin cậy, 19 20