ĐỒ án MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Sơ đồ địa lý

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nguồn điện và các phụ tải

1.1 Những số liệu về nguồn cung cấp

- Nguồn có công suất vô cùng lớn

1.2 Những số liệu về phụ tải

Bảng 1.2 Số liệu các phụ tải

- Gồm có 4 phụ tải loại I, 1 phụ tải loại III

Phụ tải loại I là loại phụ tải quan trọng cần được cung cấp điện liên tục, vì sự gián đoạn trong cung cấp điện có thể gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh, quốc phòng, tính mạng con người và gây thiệt hại kinh tế Do đó, các hộ phụ tải loại I cần được cấp điện từ hai nguồn hoặc hai phía trở lên, thông qua việc sử dụng sơ đồ mạch kín, đường dây kép hoặc trạm biến áp với hai máy làm việc song song.

- Phụ tải loại III là loại phụ tải ít quan trọng để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần sử dụng đường dây đơn.

Bảng 1.2.1 Số liệu tính toán các phụ tải

- Công suất tiêu thụ của các phụ tải khác nhau, công suất tiêu thụ cực tiểu bằng 71% phụ tải cực đại.

Tmax= 4876h (thời gian sử dụng công suất cực đại).

Phân tích nguồn và phụ tải

Trong thiết kế lưới điện, việc phân tích nguồn điện là rất quan trọng để hiểu rõ các đặc điểm và số liệu của nguồn, từ đó hỗ trợ cho quá trình tính toán Chúng ta thường sử dụng nguồn có công suất rất lớn để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy trong hệ thống.

- Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay đổi về biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó

- Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải.

Các hộ phụ tải loại I là những hộ quan trọng, vì vậy cần phải đảm bảo dự phòng điện năng một cách chắc chắn Mỗi phụ tải phải được cung cấp điện qua hai lộ đường dây kép và hai máy biến áp hoạt động song song để đảm bảo nguồn điện liên tục và chất lượng điện năng ổn định Việc ngừng cấp điện có thể gây hư hỏng sản phẩm và thiết bị, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của phụ tải.

Các hộ phụ tải loại III có mức độ quan trọng thấp hơn, do đó để tiết kiệm chi phí đầu tư, chỉ cần cung cấp điện thông qua một đường dây đơn và một máy biến áp.

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp.

Trong thiết kế mạng điện, các hộ tiêu thụ có nhu cầu điều chỉnh điện áp không đồng nhất Phương pháp này yêu cầu độ lệch điện áp phải đáp ứng các chế độ cụ thể.

- Chế độ phụ tải cực đại: du% ≥ 5% Uđm.

- Chế độ phụ tải cực tiểu: du%≥ 0% Uđm.

- Chế độ sự cố: 0% ≤ du% ≤ 5% Uđm.

- Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường nên phạm vi chỉnh điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu, sự cố là: -2,5% Uđm ≤ du% ≤ +10% Uđm.

- Tất cả các phụ tải đều có điện áp hạ như nhau là 10 kV, hệ số công suất của các hộ đều cos = 0,85

Cân bằng công suất tác dụng

Pyc= m.∑Pptmax + PMĐ + Pdt + Ptd

- Pptmax: tổng công suất các phụ tải

- Pdt : công suất dự trữ của hệ thống

- Ptd : công suất tự dung của nhà máy

- m : là hệ số đồng thời (lấy m =1 )

- Pyc : tổng công suất tác dụng yêu cầu của cả hệ thống

- PMĐ = 5% ∑ Pptmax = 5% x 152 = 7,6 ( MW ) Vậy ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của hệ thống là :

- PHT = Pyc = Pptmax + PMĐ = 152 + 7,6 = 159,6 ( MW)

Cân bằng công suất phản kháng

Qyc = m ∑Qptmaxi + Qb + QL - Qc + Qdt + Qtd

Trong đó : - Qyc : tổng công suất phản kháng yêu cầu của cả hệ thống

- ∑Qptmaxi : tổng công suất phản kháng của phụ tải

- Qb : tổng công suất tổn thất trong TBA : Qb = 15% x ∑Qptmaxi

- QL : tổng công suất phản kháng tổn thất trên đường dây

- Qc : tổng công suất phản kháng do tụ điện đặt trên đường dây sinh ra

- m : hệ số đồng thời , lấy m= 1

- Qtd : công suất tự dùng của nhà máy < xem như Qtd = 0 >

- QHT = PHT x tgφHT = 159,6 x 0,619 = 98,79 ( MVAr )

Vậy ta có tổng công suất yêu cầu của hệ thống là

Công suất phản kháng do nguồn cung cấp là QHT = 98,79 MVAr, lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu Qyc = 83,9 MVAr Vì vậy, không cần thiết phải bù công suất phản kháng trong mạng.

Chọn điện áp định mức cho lưới điện

Lựa chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là nhiệm vụ quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí kinh tế và kỹ thuật Để chọn cấp điện áp hợp lý, cần thỏa mãn các yêu cầu cụ thể.

- Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này.

- Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải.

Khi điện áp tăng, tổn thất công suất giảm và lượng kim loại màu cần sử dụng cũng ít hơn Tuy nhiên, việc gia tăng điện áp đồng nghĩa với chi phí xây dựng mạng điện và giá thiết bị cũng tăng theo Do đó, việc lựa chọn điện áp định mức cần phải cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật.

- Chọn điện áp tối ưu theo công thức kinh nghiệm:

- Ui: điện áp đường dây thứ i (kV).

- li: khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km).

- Pi: công suất lớn nhất trên đường dây thứ i (MW).

Bảng 3.1 Bảng điện áp định mức cho lưới điện

- Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (66,43 ÷ 97,43) chọn điện áp định mức cho mạng điện là Uđm = 110kV.

Dự kiến các phương án nối dây

- Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 5 phụ tải, trong đó có 4 phụ tải loại I Các phương án nối dây dự vào các yếu tố sau:

- Vị trí nguồn và phụ tải.

- Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế.

- Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt.

Ta có thể đưa ra các phương án như sau:

Hình 3.2.1 Sơ đồ phương án 1

Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

- Do mạng điện thiết kế có Uđm 0kV Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt.

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

- Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện.

- Uđm: điện áp định mức của dòng điện (kV)

- Smaxi : công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA)

Dây nhôm lõi thép được sử dụng để truyền tải điện với thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải là 4876 giờ Theo bảng trang 295 trong cuốn "Thiết kế các mạng và hệ thống điện" của NXB Khoa học Kỹ thuật năm 2008, mật độ kinh tế của dòng điện Jkt được xác định là 1,1 A/mm².

Dựa vào tiết diện dây dẫn được tính theo công thức, cần chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện liên quan đến sự hình thành vầng quang.

- Độ bền cơ về đường dây và điều kiện pháp nóng của dây dẫn.

* Kiểm tra điều kiện vầng quang

- Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi cấp điện áp.

- Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70mm 2

* Kiểm tra phát nóng dây dẫn

- Icp: Dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây.

- Đối với đường dây kép : Isc max = 2.Ibt max < Icp.

- Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện.

Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Các mạng điện 1 cấp điện áp được coi là đạt tiêu chuẩn kỹ thuật khi trong chế độ phụ tải cực đại, tổn thất điện áp lớn nhất trong điều kiện làm việc bình thường không vượt quá 15%, và trong chế độ sự cố không vượt quá 20%.

Đối với các mạng điện phức tạp, đặc biệt là mạng điện kín, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố có thể chấp nhận nằm trong khoảng từ -20% đến 25%.

- Ubt Max , Usc Max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng nề nhất.

Ta tính tổn thất theo công thức:

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

- Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i ( Ω ).

Sơ đồ phương án I

Hình 3.5.1 Sơ đồ tính toán phương án 1

Lựa chọn tiết diện dây dẫn

- Chọn tiết diện dây dẫn.

Chọn dây dẫn loại AC- 150, có tiết diện chuẩn là 70 mm 2 và dòng điện cho phép Icp 265A

- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:

Ftc= 70 mm 2 ¿ 70 mm 2 (thỏa mãn điều kiện).

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc bình thường.

- Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của dây dẫn:

Isc < Icp = 265A ( thỏa mãn điều kiện )

- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây.

- Với loại đường dây AC- 70 ta có: ro=0,42 Ω /km, xo=0,44 Ω /km

- Điện trở và điện kháng đường dây :

- Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường :

- Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố :

- Các đoạn đường còn lại tính theo đoạn N-1 ta có bảng sau:

Bảng 3.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 1 Đoạn đường dây Số lộ L

Imax (A) Fkt Loại dây ro ( km Ω

Bảng 3.5.2 Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn cho phương án 1 Đoạn đường dây I m ax (A) I sc (A) I cp (A)

- Theo số liệu tính toán bảng trên, các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây

Bảng 3.5.3 Tính tổn thất điện áp cho phương án 1 Đoạn đường dây R( Ω ) X( Ω ) U bt % U sc %

- Theo bảng trên ta thấy:

Uscmax% = 7,29 < 20% (thỏa mãn điều kiện)

- Vậy phương án I đạt yêu cầu kĩ thuật

Sơ đồ phương án 2

Chọn dây dẫn loại AC - 120, có tiết diện chuẩn là 120 mm 2 và dòng điện cho phép Icp 379A

- Với loại đường dây AC - 120 ta có: ro=0,25 Ω /km, xo=0,42 Ω /km

UscN-1 % =2 UbtN-1 % = 2 2,96% = 5,92% Đoạn đường dây N-3

-Chọn tiết diện dây dẫn.

- Chọn dây dẫn loại AC - 185 ,có tiết diện chuẩn là 185mm 2 và dòng điện cho phép Icp= 535A.

Ftc5mm 2 ¿ 185 mm 2 ( thỏa mãn điều kiện).

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :

Isc < Icp = 535 (thỏa mãn điều kiện ).

- Tính tổn thất điện áp trên đường dây.

- Với loại đường dây AC-185 ta có: ro=0,17 Ω /km, xo=0,4 Ω /km

- Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường

- Các đoạn đường dây còn lại đã tính ở phương án I, ta có các bảng số liệu:

- Vậy phương án II đạt yêu cầu kĩ thuật

Hình 3.5.3 Sơ đồ tính toán phương án số 3

Usc1-5 % =2 Ubt1-5 % = 2 2,03% = 4,06% Đoạn đường dây N-1

- Vậy phương án III đạt yêu cầu kĩ thuật

Usc5-4 % =2 Ubt5-4 % = 2 4,21% = 8,42% Đoạn đường dây N-5

Bảng 3.5.1.0 Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 4 Đoạn đường dây Số lộ L

(A) Fkt Loại dây ro ( km Ω

Bảng 3.5.1.1 Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn cho phương án 4 Đoạn đường dây I m ax (A) I sc (A) I cp (A)

Bảng 3.5.1.2 Tính tổn thất điện áp cho phương án 4 Đoạn đường dây R( Ω ) X( Ω ) U bt % U sc %

- Vậy phương án VI đạt yêu cầu kĩ thuật

- Ở phương án này các phụ tải 2 và 3 nối với nhau thành mạch kín Các phụ tải còn lại được tính giống phương án I.

- Ta chỉ tính toán đoạn mạch kín N-2-3-N.

* Tính phân công suất trên đoạn đường dây.

- Giả sử các đường dây có cùng tiết diện, mạch điện đồng nhất, ta có :

Vậy điểm phụ tải 3 là điểm phân công suất. d) Đoạn đường dây N-3

- Chọn dây dẫn loại AC- 150, có tiết diện chuẩn là 150 mm 2 và dòng điện cho phép Icp= 435A.

Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:

Ftc0 mm 2 ≥ 150 mm 2 ( thỏa mãn điều kiện).

Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : đối với đường dây N-3 có 2 trường hợp vận hành sự cố :

+ trường hợp sự cố đoạn 2-3 + trường hợp sự cố đoạn N-2

Trường hợp sự cố tại đoạn N-3 được đánh giá là nguy hiểm hơn do phải cung cấp một lượng công suất lớn cho phụ tải 3 Khi xảy ra sự cố tại đoạn N-3, công suất hoạt động trên các đoạn còn lại sẽ bị ảnh hưởng.

Isc N-3 = 355,14 A < Icp = 435A (thỏa mãn điều kiện) Đoạn đường dây N-2

- Chọn dây dẫn AC-185, Icp= 535A

Ftc5mm 2 ≥185 mm 2 ( thỏa mãn điều kiện).

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : đối với đường dây N-2 có 2 trường hợp vận hành sự cố :

+ trường hợp sự cố đoạn 2-3 + trường hợp sự cố đoạn N-3

- Cũng giống như đường dây N-2, sự cố nguy hiểm nhất là đoạn N-2 Khi có sự cố đoạn N-2, công suất chạy trên đoạn còn lại là

Isc N-4= 385,5 A < Icp(thỏa mãn điều kiện) Đoạn đường dây 2-3

- Tiết diện tối thiểu cho cấp điện áp 110 kV là 120 mm 2 Chọn dây dẫn AC-120 để thỏa mãn điều kiện vầng quang với Icp79A

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :với đường dây này có 2 TH vận hành sự cố

- trường hợp sự cố đoạn N-2

- trường hợp sự cố đoạn N-3

- Sự cố đường dây N-2 nguy hiểm hơn do phụ tải của nó lớn hơn

- Các đoạn đường dây còn lại được chọn ở phương án I , ta có bảng số liệu sau

Bảng 3.5.1.3 Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 5 Đoạn đường dây

Bảng 3.5.1.3 Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn cho phương án 5

37 Đoạn đường dây I m ax (A) I sc (A) I cp (A)

- Theo số liệu tính toán bảng trên ,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.

- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây

- Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây kín N-2-3-N

- Loại AC-120 có ro=0,25 Ω /km, xo=0,42 Ω /km

- Điện trở điện kháng đường dây 2-3

- Điện trở điện kháng đường dây N-3

- Điện trở điện kháng đường dây N-2

* Tổn thất điện áp lúc bình thường:

* Chế độ làm việc sự cố

- Ở chế độ làm việc sự cố chỉ xét trường hợp nặng lề nhất , đó là sự cố đoạn đường dây từ nguồn đến điểm phân bố công suất

- Trường hợp sự cố trên đoạn N-2 :

-Trường hợp sự cố trên đoạn N-3 :

Bảng 3.5.1.5 Tính tổn thất điện áp cho phương án 5 Đoạn đường dây R( Ω ) X( Ω ) U bt % U sc %

- Theo bảng trên ta thất tổn thất điện áp lớn nhất trên đoạn đường dây kín N-3

Usc max% =9,41 < 20% (thỏa mãn điều kiện)

- Vậy phương án V đạt yêu cầu kĩ thuật.

Bảng 3.5.1.6 Tổng kết tổn thất điện áp của 5 phương án

- Theo bảng số liệu trên,ta chọn 2 phương án có tổn thất nhỏ nhất để tính toán về mặt kinh tế là :

- Phương án 1 với : Ubt max%= 3,65%

- Phương án 2 với : Ubt max%= 3,65%

Cơ sở lý thuyết

Khi thiết kế mạng lưới điện, cần đảm bảo sự cân bằng giữa yêu cầu kinh tế và kỹ thuật Thực tế cho thấy, hai yêu cầu này thường mâu thuẫn; một lưới điện có chỉ tiêu kỹ thuật tốt thường đi kèm với vốn đầu tư và chi phí vận hành cao, trong khi lưới điện tiết kiệm chi phí thường dẫn đến tổn thất lớn, cấu trúc phức tạp và độ an toàn thấp Do đó, việc đánh giá và tính toán các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật là cần thiết để đạt được hiệu quả kỹ thuật và tính hợp lý về kinh tế cho lưới điện.

- Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:

- Z: là hàm chi phí tổn thất hàng năm (đồng).

- atc : hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn,

- Ttc: thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư

- avh: hệ số khấu hao hao mòn thiết bị ,ở đây lấy avh = 4% =0,04

- K: vốn đầu tư xây dựng đường dây

- K0i: chi phí cho 1 đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi

- li: chiều dài chuyên tải thứ i ,(km) Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép x=1,6

- A: tổn thất điện năng , (kWh)

- P: tổn thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW)

-: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải được tính bằng công thức:

Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và lấy bằng Tmax = 4876 h

- C: giá điện năng tổn thất, C = 1500đ/1kWh.

Bảng 4.1 Giá dây dẫn điện

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240

Tính toán cụ thể từng phương án

Bảng 4.2.1 Tính tổng vốn xây dựng phương án 1 Đường dây

- Tổng vốn xây dựng đường dây:  K i 92736.10 6 (đ)

- Tổng tổn thất công suất toàn hệ thống:  P max 2,92(MW)

- Tổng tổn thất điện năng: max 2,92.3276,31 9566,82( )

- Theo công thức hàm chi phí tính toán ta có:

Bảng 4.2.2 Tính tổng vốn xây dựng phương án 2 Đường Số lộ Li

- Tổng vốn xây dựng đường dây:

- Tổng tổn thất công suất toàn hệ thống:  P max 3,94(MW)

- Tổng tổn thất điện năng: max 3,94.3276,31 12908,66( )

- Theo công thức hàm chi phí tính toán ta có:

Bảng 4.2.3 Tổng kết tính toán các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của các phương án

Kết luận, phương án I được xác định là phương án tối ưu nhất về cả kinh tế và kỹ thuật Phương án này nổi bật với sự đơn giản trong sơ đồ nối dây cũng như bố trí thiết bị bảo vệ như rơle, máy biến áp và máy cắt Hơn nữa, các phụ tải không liên quan đến nhau, điều này đảm bảo rằng khi xảy ra sự cố ở một phụ tải, các phụ tải khác sẽ không bị ảnh hưởng Vì vậy, phương án I thực sự là lựa chọn tối ưu nhất.

Tính toán chọn công suất, số lượng ,loại máy biến áp

Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, có nhiệm vụ tiếp nhận và biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, đồng thời phân phối cho các mạng điện tương ứng Do đó, việc lựa chọn máy biến áp cần đảm bảo tính liên tục trong cung cấp điện cũng như đáp ứng các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.

5.1.1 Tính toán chọn công suất định mức, số lượng máy biến áp cho phụ tải

Để đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các phụ tải trong hệ thống, bao gồm hộ loại I và hộ loại III, cần lắp đặt 2 máy biến áp cho hộ loại I và 1 máy biến áp cho hộ loại III.

- Trong đồ án phương án tối ưu được chọn ở phần trên gồm 5 phụ tải loại I

(1,3,4,5) và 1 phụ tải loại III(2).Như vậy công suất của máy biến áp trong trạm có thể xác định theo công thức sau:

- Đối với phụ tải loại III, TBA(trạm biến áp) có 1 MBA(máy biến áp)

- Phụ tải loại I, TBA có 2 MBA làm việc song song

- Với k: hệ số quá tải sự cố, lấy k =1,4.

- Chọn 2 MBA có công suất định mức là Sđm = 25 (MVA).

- Các phụ tải 2,3,4,5 tính và chọn tương tự như phụ tải 1,ta có bảng số liệu sau:

Bảng 5.1.1 Chọn máy biến áp cho các phụ tải

Phụ tải Thuộc hộ loại P imax (MW) Cosφ S imax (MVA) S idmB (MVA)

5.1.2 Chọn máy biến áp và thông số máy biến áp

Khi chọn máy biến áp (MBA) cho từng loại phụ tải, nếu phụ tải cần điều chỉnh điện áp thường xuyên, nên sử dụng MBA 3 pha với đầu phân áp cố định Ngược lại, nếu phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp không thường xuyên, lựa chọn MBA có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải sẽ là giải pháp phù hợp.

Bảng 5.1.2 Thông số máy biến áp đã chọn

Phụ tải Số lộ Loại máy

Số liệu kĩ thuật Số liệu tính toán

Chế độ phụ tải cực đại

Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 6.1.1 Sơ đồ thay thế: ( Vẽ auto card )

- Dây dẫn AC- 70 có ro=0,42 Ω /km, xo=0,44 Ω /km,bo=2,57.10 −6 (S/Km).

MBA- 25000/110 có UN%= 10,5% Pn = 120 kW

UC đm5 kV Sđm = 25 MVA

UH đm = 11kV Điện trở, điện kháng của MBA:

*Tính chế độ xác lập:

Ta có UN = 110%.Uđm = 121 kV.

- Công suất sau tổng trở của MBA

- Tổn thất công suất trên tổng trở TBA

- Công suất trước tổng trở TBA

- Tổn thất công suất lúc không tải

- Công suất trên thanh góp cao áp của MBA

- Công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây N-1 sinh ra

- Công suất sau tổng trở đường dây

- Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây :

- Công suất trước tổng trở dây dẫn :

- Công suất phản kháng do dung dận đầu đường dây sinh ra

- Tổn thất điện năng trên đường dây:

- Tổn thất điện năng trên trạm biến áp:

- Tổng tổn thất điện năng:

- Tương tự như tính toán ở đoạn N-1:

Bảng 6.1.1 Tính chế độ xác lập chế độ cực đại

- Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống

- Từ bảng trên ta tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110kv của hệ thống là : Syc = ∑ 6 i=1SNi 6,09 + j100,11 (MVA)

- Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống , các nguồn điện phải cung cấp bằng : Pcc = 156,09 (MW)

- Khi hệ số công suất của nguồn bằng 0,85 thì tổng công suất phản kháng của hệ thống có thể cung cấp bằng : Qcc = Pcc x tag = 156,09 x 0,62 = 96,77 (MVAr)

Công suất Scc được tính là 156,09 + j96,77 (MVA), cho thấy công suất phản kháng từ nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu Do đó, không cần thiết phải bù công suất phản kháng trong chế độ này.

Bảng 6.1.2 Tính tổn thất điện năng

Chế độ phụ tải cực tiểu

Bảng 6.1.3 Tính chế độ xác lập chế độ cực tiểu

- Từ bảng trên ta tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110kv của hệ thống là : Syc = ∑ 6 i=1SNi = 110,32 + j48,41 (MVA)

- Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống , các nguồn điện phải cung cấp bằng : Pcc = 110,32 (MW)

Công suất phản kháng Scc được tính toán là 110,32 + j68,39 (MVA), cho thấy rằng công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn so với công suất phản kháng yêu cầu Do đó, không cần thực hiện bù công suất phản kháng trong chế độ này.

Chế độ phụ tải sự cố

Trong hệ thống điện, có nhiều loại sự cố không thể dự đoán hết, và khi phân tích sự cố, chúng ta không giả định sự cố xếp chồng Chúng ta sẽ tập trung vào việc xem xét sự cố đứt dây trong các đường dây mạch lộ kép, đặc biệt là đối với phụ tải loại I.

- Khi phụ tải cực đại , với những đường dây có 1 lộ ( phụ tải loại III ) ta không xét đến trong trường hợp này

Khi một dây trong các đoạn cung cấp điện bị đứt, khả năng cung cấp điện cho phụ tải vẫn được duy trì Tuy nhiên, điện trở R và điện kháng X của đường dây đó sẽ tăng gấp đôi, trong khi điện dung ngang B sẽ giảm một nửa, do lúc này chỉ còn lại một lộ dây duy nhất để cung cấp điện.

- Khi tính toán chế độ này ta lấy : UN1 kV.

- Tính toán tương tự chế độ cực đại và chế độ cực tiểu Ta có bảng sau:

Bảng 6.1.4 Tính chế độ xác lập chế độ sự cố

- Từ bảng trên ta tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110kv của hệ thống là : Syc = ∑ 6 i=1SNi = 156,62 + j104,51 (MVA)

- Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống , các nguồn điện phải cung cấp bằng : Pcc = 156,62(MW)

Công suất phản kháng tổng hợp Scc được tính là 156,62 + j97,10 (MVA) Kết quả cho thấy công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu, do đó không cần thiết phải bù công suất phản kháng trong chế độ này.

Tính toán điện áp tại các nút của mạng điện

Chọn điện áp vận hành cho các nhà máy điện là bước quan trọng để xác định điện áp tại từng điểm trong mạng điện Điều này giúp đảm bảo phương thức điều áp đáp ứng yêu cầu điện áp cho từng phụ tải trong các trạng thái vận hành khác nhau.

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại

- Theo nhiệm vụ thiết kế trong chế độ này phụ tải cực đại điện áp trên thanh cái cao áp của hệ thống điện là 110% điện áp danh định

Tính toán điện áp tại các nút nhánh:

- Tổn thất điện áp trên đường dây N-1 Δ UN1 1 1 1 1 25,89.11, 74 13, 24.12,30

- Tổn thất điện áp trên MBA

- Điện áp nút đã quy đổi về phía cao áp

Bảng 7.1.1 Tính toán điện áp các nút và tổn thất điện áp chế độ cực đại

Phụ tải U Ni (kV) U i (kV) U Bi (kV) U ’ 2 (kV) U 2 (kV)

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu :

Chế độ phụ tải cực tiểu điện áp trên thanh cái cao áp của hệ thống điện : UN = 115 (kV)

Bảng 7.1.2 Tính toán điện áp các nút và tổn thất điện áp chế độ cực tiểu

7.1.3 Chế độ phụ tải sự cố :

Bảng 7.1.3 Tính toán điện áp các nút và tổn thất điện áp chế độ sự cố

Hiệu chỉnh điện áp

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp:

Điện áp là một chỉ tiêu quan trọng trong chất lượng điện năng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của thiết bị điện Việc duy trì ổn định điện áp cho các hộ tiêu thụ là cần thiết, vì nó quyết định các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của thiết bị Đặc biệt, độ lệch điện áp cho phép của thiết bị điện thường rất hẹp, do đó, việc kiểm soát điện áp là yếu tố thiết yếu để đảm bảo hoạt động hiệu quả của thiết bị.

- Để giữ được độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ nằm trong phạm vi cho phép thì cần phải tiến hành điều chỉnh điện áp của mạng điện.

Để đảm bảo điện áp ổn định cho thiết bị tiêu thụ điện, việc lựa chọn và điều chỉnh hợp lý các đầu phân áp của máy biến áp trong trạm tăng áp và giảm áp là một trong những biện pháp cơ bản và hiệu quả nhất, dựa trên nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán điện áp nút ở các chế độ vận hành khác nhau.

- Đối với yêu cầu điều chỉnh điện áp thường, thì độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm biến áp quy định như sau:

- Khi phụ tải cực đại: dlU cp max % 2,5%

- Khi phụ tải cực tiểu: dlU cp min % 7,5%

- Khi phụ tải sau sự cố: dlU cpsc % 2,5%

- 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:

- Khi phụ tải cực đại: dlU cp max % 5%

- Khi phụ tải cực tiểu: dlU cp min % 0%

- Khi phụ tải sau sự cố: dlU cpsc % 0 5% 

- Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức sau:

Đối với mạng điện có thiết kế điện áp Uđm = 22kV, việc xác định điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp cho các hộ phụ tải được thực hiện dựa vào yêu cầu điều chỉnh của phụ tải.

- Với các phụ tải yêu cầu điều chỉnh thường:

- Với các phụ tải yêu cầu điều chỉnh khác thường:

Các loại máy biến áp

- Máy biến áp có đầu phân áp cố định có phạm vi điều chỉnh 2.2,5%U cdm

- Các đầu điều chỉnh điện áp tiêu chuẩn của MBA có đầu phân áp cố định theo bảng :

Thứ tự đầu điều chỉnh -2 -1 0 1 2 Điện áp đầu điều chỉnh 109,25 112,13 115 117,88 120,75

- Máy biến áp có điều áp dưới tải có phạm vi điều chỉnh: 9.1,78% , Ucđm= 115 kV, Uhđm 10 kV

- Các đầu điều chỉnh điện áp tiêu chuẩn của MBA có điện áp điều chỉnh dưới tải theo bảng :

Chọn đầu phân áp cho máy biến áp

Chúng ta sẽ tiến hành tính toán và lựa chọn đầu phân áp cho từng trạm Để đảm bảo tính kinh tế, việc sử dụng máy biến áp với đầu phân áp cố định sẽ được kiểm tra xem có đáp ứng yêu cầu điều chỉnh điện áp hay không Mục tiêu là chọn đầu phân áp cố định sao cho điện áp tại vị trí này đáp ứng yêu cầu trong cả ba chế độ phụ tải.

Khi gặp 55 cực đại, cực tiểu và sự cố, chúng ta sẽ sử dụng máy biến áp có đầu phân áp cố định Nếu không đáp ứng được yêu cầu, chúng ta sẽ tiến hành chọn máy biến áp điều chỉnh dưới tải.

- Các bước tiến hành chọn đầu phân áp của các máy biến áp như sau: (với i = 1; 2;

3 tương ứng với chế độ max, min, sự cố).

- Xác định điện áp trên thanh cái hạ áp của trạm biến áp quy đổi về cao áp: Uiq

Xác định điện áp yêu cầu ở phía hạ áp của máy biến áp cần dựa trên độ lệch điện áp cho phép của hộ tiêu thụ, tùy thuộc vào các chế độ hoạt động khác nhau.

- UđmH: Điện áp định mức của mạng hạ áp.

- Ucpi: Độ lệch điện áp cho phép.

- Tính điện áp tại các đầu phân áp ứng với các chế độ phụ tải :

- Ukt: Điện áp không tải (vì các máy biến áp đã chọn đều có Un% > hoặc = 7,5% nên Ukt =1,1 Uđm = 1,1.10= 11 KV).

Sau khi tính toán, cần kiểm tra lại độ lệch điện áp ở các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và trong trường hợp có sự cố Việc so sánh các kết quả này với các yêu cầu điều chỉnh thông thường hoặc không thường sẽ giúp đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của hệ thống điện.

- Tính điện áp ở phía hạ áp ứng với các chế độ theo công thức:

- Xác định độ lệch phần trăm:

- Sau đó so sánh với Uicp% và kết luận.

- Với MBA không điều chỉnh điện áp dưới tải chọn phạm vi đc: 115 ± 2.2,5 %.

- Với MBA điều chỉnh điện áp dưới tải chọn phạm vi đ/c: 115 ± 9.1,78 %.

Kết quả tính toán điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã được quy đổi về phía điện áp cao trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố, như thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng 7.1.4 Số liệu điện áp trên thanh cái hạ áp quy đổi về phía cao áp kt dci iq yci

Theo thuật toán trên ta sẽ tiến hành chọn máy biến áp cho các trạm theo thứ tự:

+ Nhóm có YCĐC điện áp khác thường: 1, 2, 3, 4, 5

Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp của hộ phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường , ta sử dụng MBA có bộ điều chỉnh dưới tải.

Chế độ phụ tải cực đại:

(kV) Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 2, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 119,094 (kV). Điện áp thực trên thanh góp hạ áp:

113,61.11 119,02 = 10,5 (kV) Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: max max

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 3, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 121,141 (kV). Điện áp thực trên thanh góp hạ áp:

57 Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: min min

Chế độ sau sự cố:

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 5, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 125,235 (kV). Điện áp thực trên thanh góp hạ áp:

U   (kV) Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp:

Khi so sánh các chỉ số độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp với độ lệch điện áp cho phép, chúng ta nhận thấy chế độ sau sự cố đáp ứng yêu cầu, trong khi chế độ cực đại và cực tiểu không đạt tiêu chuẩn Do đó, cần áp dụng các biện pháp hỗ trợ để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hệ thống điện.

Tính toán tương tự cho các phụ tải còn lại ta có bảng tổng kết sau:

Bảng 7.1.5 Tính toán chọn điện áp điều chỉnh ở chế độ cực đại

Bảng 7.1.6 Tính toán chọn điện áp điều chỉnh ở chế độ cực tiểu

Bảng 7.1.7 Tính toán chọn điện áp điều chỉnh ở chế độ sau sự cố

Vốn đầu tư xây dựng lưới điện

- Tổng các vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức:

- Kd: vốn đầu tư xây dựng đường dây.

- Kt: vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp. Ở mục trên đã tính vốn đầu tư xây dựng các đường dây có giá trị:

Bảng 8.1 Vốn đầu tư cho các trạm biến áp

Công suất định mức MVA 16 25 32 40

- Bảng giá trị vốn đầu tư cho từng trạm biến áp

- Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy biến áp

Phụ tải Số lộ Loại máy Vốn đầu tư

Hệ thống điện thiết kế bao gồm 5 trạm hạ áp, trong đó có 4 trạm được trang bị 2 máy biến áp và 1 trạm chỉ có 1 máy biến áp Do đó, tổng vốn đầu tư cho các trạm hạ áp được xác định dựa trên số lượng máy biến áp và cấu trúc của từng trạm.

- Do đó tổng các vốn đầu tư để xây dựng mạng điện:

- Tổn thất công suất ở chế độ phụ tải cực đại

- Tổng tổn thất công suất trên tổng trở đường dây:

- Tổng tổn thất công suất không tải trong MBA là:

- Tổng tổn thất công suất có tải trong MBA là:

- Tổn thất công suất tác dụng trên lưới điện:

Tổn thất điện năng trong lưới điện

- Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp xác định theo công thức sau:

- τ – thời gian tổn thất công suất lớn nhất

- t – thời gian các máy biến áp làm việc trong năm.

- Bởi vì các máy biến áp vận hành song song trong cả năm cho nên t = 8760 h.

- Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể tính theo công thức sau:

Bảng 8.2 Tổn thất điê ̣n năng trong các trạm biến áp

- Tổng tổn thất điện năng trên đường dây xác định theo công thức sau:

- Vâ ̣y tổng tổn thất điê ̣n năng của mạng điê ̣n là:

- Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm:

Các loại chi phí và giá thành

- Chi phí vận hành hàng năm

- Chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định:

- avhd: hệ số vận hành đường dây; avhd = 0,04.

- avht: hệ số vận hành các thiết bị trong các trạm biến áp; avht = 0,1.

- c: giá thành 1kWh tổn thất điện năng.

- Chi phí tính toán hàng năm

- Chi phí tính toán hàng năm được xác định:

- atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ; atc = 0,125.

- Do đó chi phí tính toán:

- Giá thành truyền tải điện năng

- Giá thành truyền tải điện năng được xác định:

- Giá thành xây dựng 1MW công suât phụ tải trong chế độ cực đại

Kết luận

- Kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiêt kế được tông hợp trong bảng sau:

- Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thông điện thiết kế.

Bảng 8.5 Tổng kết vốn đầu tư cho dự án

Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

1 Tổng công suất phụ tải khi cực đại MW 152

3 Tổng công suất các MBA hạ áp MVA 139

4 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 10 9 đ 317,73

5 Tổng vốn đầu tư về đường dây 10 9 đ 92,734

6 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp 10 9 đ 198

7 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ MWh 714,15.10 3

8 Tổn thất điện áp lớn nhất khi bình thường % 3,65

9 Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố % 7,29

10 Tổng tổn thất công suất tác dụng chế độ max MW 4,61

11 Tổng tổn thất điện năng MWh 16638,83

12 Chi phí vận hành hàng năm 10 9 đ 57,46

13 Chi phí tính toán hàng năm 10 9 đ 97,17

14 Giá thành truyền tải điện năng đ/MWh 80,45

15 Giá thành xây dựng 1MW công suất khi phụ tải cực đại 10 9 đ/MW 2,09

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	612,01 KB