Đồ án 1 thiết kế lưới điện

ĐỒ ÁN 1 THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN GVHD : TS. NGUYỄN ĐOÀN QUỐC ANH SVTH : ĐỖ VĂN THẮNG MSSV : 41501249 Lớp : 15040102 Khoá : 2015 - 2019 Mục lục LỜI CẢM ƠN 1 CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2 1.1 THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI: 2 1.2 PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN 2 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN: 2 1.3.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG: 2 1.3.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: 4 CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 7 2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN: 7 2.2. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN: 8 2.2.1 Khu vực 1: 9 2.2.2 Khu vực 2: 10 2.2.3 Khu vực 3: 10 2.3. TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN, TRỤ, SỨ, TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN: 13 2.3.1 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN 13 2.3.2 LỰA CHỌN TRỤ ĐIỆN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY: .18 2.3.3 TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP: 26 2.5 CHỌN SỐ BÁT SỨ: 33 2.6 TỔN HAO VẦNG QUANG: 34 CHƯƠNG 3: SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ 35 3.1 TÍNH TOÁN 35 3.2 CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG ÁN 35 3.2.1 PHƯƠNG ÁN 1 35 3.2.2 PHƯƠNG ÁN 2: 37 3.2.3 PHƯƠNG ÁN 3 38 3.2.4 PHƯƠNG ÁN 4: 39 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CHO MẠNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 41 4.1. YÊU CẦU: 41 4.2. CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM GIẢM ÁP: 41 4.3. CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP: 41 4.4. CHỌN MÁY BIẾN ÁP: 42 4.4.1 Phụ tải 1: 42 4.4.2 Phụ tải 2: 42 4.4.3 Phụ tải 3: 42 4.4.4 Phụ tải 4: 42 4.4.5 Phụ tải 5: 42 4.4.6 Phụ tải 6: 42 4.5 CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VÀ THÔNG SỐ MBA 43 4.6. SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHO THANH CÁI ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP: ................................................................................................................................44 CHƯƠNG 5: BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN 45 5.1. NỘI DUNG: 45 5.2. YÊU CẦU TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ: 45 5.3. TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ: 45 5.3.1 Bù kinh tế cho khu vực 1: 47 5.3.2 Bù kinh tế cho khu vực 2: 49 5.3.3 Bù kinh tế cho khu vực 3: 51 5.3.4 Kết quả bù kinh tế: 53 6.1 MỤC ĐÍCH 54 6.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG 55 6.2.1 Tính công suất ở đầu các đường dây nối đến thanh cái: 55 6.2.2 Tính toán cân bằng công suất phản kháng 63 CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 65 7.1 MỤC ĐÍCH: 65 7.2 TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC ĐẠI: 65 7.2.1 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện: 65 7.2.2 Bảng tổng kết phụ tải trước và sau khi bù, bảng thông số đường dây và máy biến áp 65 7.2.3 Tính điện áp và tổn thất công suất lúc phụ tải cực đại: 66 7.3 TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC TIỂU: 74 7.3.1 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện: 74 7.3.2 Bảng số liệu phụ tải: 74 7.3.3 Tính điện áp và tổn thất công suất lúc phụ tải cực tiểu: 74 7.4 TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC SỰ CỐ: ................................................................................................................................76 7.4.1 Sự cố đường dây N-3 đứt 1 lộ:...................................................................76 7.4.2 Sự cố đường dây N-4 bị đứt 1 lộ và hỏng một MBA: 79 7.4.3 Sự cố đứt dây N-6 là trầm trọng nhất 81 CHƯƠNG 8: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP 87 8.1. MỞ ĐẦU: 87 8.2. CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP: 87 8.2.1 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 1 89 8.2.2 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 2: 90 8.2.3 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 3: 91 8.2.4 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 4: 92 8.2.5 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 5: 94 8.2.6 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 6: 95 8.3. ĐẦU PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP TẠI CÁC TRẠM BIẾN ÁP: 97 CHƯƠNG 9: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ 98 9.1 MỞ ĐẦU: 98 9.2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG: 98 9.2.1 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện: 98 9.2.2 Tổn thất điện áp hàng năm trong mạng điện: 98 9.3 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN: 99 9.4 LẬP BẢNG CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI

Phụ tải điện là thông số quan trọng để thiết lập sơ đồ mạng điện, giúp lựa chọn và kiểm tra các thành phần như máy phát, đường dây, máy biến áp, cùng với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật liên quan.

Việc thu thập dữ liệu về phụ tải là cần thiết để hiểu rõ vị trí và nhu cầu của các hộ tiêu thụ lớn, từ đó dự báo nhu cầu tiêu thụ và phát triển trong tương lai một cách hiệu quả.

Phụ tải phân ra làm 3 loại:

+ Loại một: Phụ tải quan trọng, yêu cầu cung cấp điện liên tục.

Loại hai là phụ tải quan trọng, việc ngắt điện cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng để tránh những ảnh hưởng tiêu cực Trong khi đó, loại ba là phụ tải không quan trọng, việc ngắt điện ở đây không gây ra hậu quả nghiêm trọng.

Công suất phụ tải để tính toán thiết kế không phải là công suất đặt của các thiết bị.

Sau khi thu thập số liệu và phân tích về phụ tải, ta có bảng số liệu tổng hợp như sau:

Bảng 1.1: Số liệu phụ tải

• Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0.9

• Điện áp thanh cái cao áp:

1.1 Udm lúc phụ tải cực đại 1.05 Udm lúc phụ tải cực tiểu

Yêu cầu cung cấp điện Kép Kép Vòng Vòng Điện áp định mức phía thứ cấp trạm phân phối (kV) 22 22 22 22 22 22

Yêu cầu điều chỉnh điện áp phía thứ cấp ±5% ±5% ±5% ±5% ±5% ±5%

SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 2

PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN

Trong thiết kế môn học, thường chỉ có một nguồn cung cấp điện cho phụ tải trong khu vực, với giả định rằng nguồn điện này cung cấp đủ công suất tác dụng cho nhu cầu của phụ tải Tuy nhiên, nguồn điện có thể không đáp ứng đủ yêu cầu về công suất phản kháng Do đó, việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng cần được thực hiện trong quá trình thiết kế thông qua việc bù công suất phản kháng tại các phụ tải.

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Cân bằng công suất trong hệ thống điện là quá trình đánh giá khả năng cung cấp năng lượng của các nguồn cho phụ tải thông qua mạng lưới điện Việc xác định sơ bộ cân bằng công suất cho phụ tải cực đại là cần thiết trước khi đưa ra phương án kết nối dây cho mạng điện.

Tại mỗi thời điểm phải luôn đảm bảo cân bằng giữa công suất sản xuất và công suất tiêu thụ.

1.3.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG:

Cân bằng công suất là yếu tố quan trọng để duy trì tần số ổn định trong hệ thống điện Được thể hiện qua biểu thức ΣP F = mΣP pt + ΣΔP md + ΣP td + ΣP dt, cân bằng này đảm bảo rằng tổng công suất tiêu thụ luôn tương ứng với tổng công suất phát ra, từ đó góp phần vào sự ổn định và hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

- ΣP F : Tổng công suất tác dụng phát ra của các nhà máy điện trong hệ thống.

- ΣP pt : Tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ.

- m: Hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8s).

- Σ Δ P md : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.

- ΣP td : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện.

- ΣP dt : Tổng công suất dự trữ.

Xác định hệ số đồng thời của một khu vực phải căn cứ vào tình hình thực tế của phụ tải.

Tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áp trong trường hợp mạng cao áp khoảng 8÷10% ΣΔP md

Công suất tự dùng của các nhà máy điện:

Tính theo phần trăm của (mΣP pt + ΣΔP md )

Công suất dự trữ của hệ

SVTH: Nguyễn Anh Thời Trang 8 thống:

- Dự trữ sự cố thường lấy bằng công suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống điện.

- Dự trữ phụ tải là dự trù cho phụ tải tăng bất thường ngoài dự báo: 2 - 3% phụ tải tổng.

Dự trữ phát triển nhằm đáp ứng phát triển phụ tải 5 - 15 năm sau

Dự trữ hệ thống điện thường chiếm từ 10 đến 15% tổng phụ tải Trong thiết kế, giả thiết rằng nguồn điện có khả năng cung cấp đủ công suất tác dụng cần thiết, và việc cân bằng công suất tác dụng được thực hiện từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng tại nhà máy điện.

Từ số liệu công suất tác dụng cực đại của các phụ tải ta tính được công suất tác dụng của nguồn phát ra là:

Vậy ta cần nguồn có công suất tác dụng là: ∑P F = 110 (MW).

1.3.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều cần đảm bảo sự cân bằng giữa điện năng sản xuất và tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng này không chỉ áp dụng cho công suất tác dụng mà còn cho cả công suất phản kháng.

Sự cân bằng công suất phản kháng có ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp trong mạng điện Khi công suất phản kháng phát ra vượt quá mức tiêu thụ, điện áp sẽ tăng lên, trong khi nếu thiếu công suất phản kháng, điện áp sẽ giảm Do đó, để duy trì chất lượng điện áp cho các hộ tiêu thụ và toàn hệ thống, việc cân bằng sơ bộ công suất phản kháng là rất cần thiết.

Ta có mối quan hệ của công suất tác dụng phản kháng: Qi = Pi×tgφi

Từ các số liệu của phụ tải và của nguồn tính ở trên ta có các công suất phản kháng của nguồn và của các phụ tải như sau:

Bảng 1.2 Thông số Nguồn Tải1 Tải2 Tải3 Tải4 Tải5 Tải6

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống.

Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau:

Tổng công suất phát ra của các máy phát điện là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điện Trong môn học thiết kế, chúng ta chỉ tập trung vào việc cân bằng công suất từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy Điều này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động và tính ổn định của toàn bộ hệ thống điện.

- mΣQ pt : tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời.

- ΣΔQ B : tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng với:ΣΔQB = (8 ÷ 12%)ΣSpt; ΣSpt = √ΣP2 + ΣQ2 pt pt

Tổn thất công suất kháng trong mạng điện 110 kV được xác định là tổng tổn thất trên các đoạn đường dây Trong tính toán sơ bộ, có thể coi tổn thất công suất phản kháng do cảm kháng đường dây tương đương với công suất phản kháng do điện dung của đường dây cao áp sinh ra.

- �� : tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống với ΣQ td = ΣP td × tgφ td

- �� : công suất phản kháng dự trữ của hệ thống với : ΣQ dt = (5 ÷ 10%)ΣQ pt

Trong thiết kế môn học, việc cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện có thể không cần tính đến Q td và Q dt Dựa vào công thức, có thể xác định lượng công suất kháng cần bù, ký hiệu là QbùƩ Nếu QbùƩ dương, điều này cho thấy hệ thống cần lắp đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo sự cân bằng công suất kháng.

Trong phần này, chúng ta tập trung vào việc cung cấp công suất bù cho các phụ tải xa nguồn có hệ số cosφ thấp hoặc phụ tải tiêu thụ lớn Chúng ta sẽ tạm cho một lượng Q bù i tại các phụ tải này, sao cho tổng Qbù i bằng QbùƩ Tiếp theo, chúng ta sẽ tính lại công suất biểu kiến và hệ số công suất cosφ mới dựa trên các công thức đã đề cập.

Từ biểu thức và các số liệu bảng trên ta có QbùƩ :

Bảng 1.3: Sau khi bù sơ bộ công suất kháng ta có bảng số liệu phụ tải

Dữ liệu này sẽ được sử dụng để so sánh các phương án lựa chọn dây và công suất máy biến áp Nếu trong quá trình tính toán lại sự phân bố thiết bị bù, phát hiện một phụ tải chưa được bù nhưng đã được bù sơ bộ, cần kiểm tra lại tiết diện dây và công suất máy biến áp đã được chọn.

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN

Điện áp vận hành của mạng điện ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và đặc trưng kỹ thuật của hệ thống Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất tải, khoảng cách giữa các tải và nguồn cung cấp điện, cũng như vị trí tương đối giữa các tải Việc lựa chọn điện áp định mức cần được thực hiện đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Để xác định điện áp định mức sơ bộ, có thể dựa vào giá trị công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện.

Do chưa có sơ đồ nối dây cụ thể, các đường dây hình tia kết nối từ nguồn đến phụ tải ở xa hoặc có công suất tiêu thụ lớn sẽ ảnh hưởng đến điện áp cấp Điện áp phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải Để xác định điện áp tải điện, có thể áp dụng công thức Still để tính toán giá trị U (kV).

Trong đó: P: công suất truyền tải (KW).

L: khoảng cách truyền tải (km).

Bảng 2.1: Lựa chọn cấp điện áp tải điện.

Cấp điện áp 110 kV là lựa chọn tối ưu để truyền tải cho hệ thống, vì nó gần nhất với mức 98,61 kV trong các cấp điện áp của Việt Nam.

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ được xác định bởi nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm số lượng và vị trí của các phụ tải, mức độ liên tục trong việc cung cấp điện, công tác vạch tuyến, sự phát triển của phụ tải, cũng như khả năng vận hành của toàn bộ mạng điện.

Trong đồ án môn học, việc chia thành nhiều vùng để cung cấp điện cho các nút phụ tải là rất quan trọng Đối với những phụ tải yêu cầu cung cấp điện liên tục, cần xem xét các phương án như đường dây lộ kép hoặc mạch vòng kín để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy trong cung cấp điện.

Ta chia sơ đồ theo 3 khu vực sau:

 Khu vực 1 gồm phụ tải 1 và 2 yêu cầu cung cấp điện không liên tục.

 Khu vực 2 gồm phụ tải 3 và 4 yêu cầu cung cấp điện liên tục.

 Khu vực 3 gồm phụ tải 5 và 6 yêu cầu cung cấp điện liên tục.

Hình 2.1: Vị trí các phụ tải và nguồn điện Đối với khu vực không cần cung cấp điện liên tục thì có 2 phương án:

 Hai tải mắc hình tia đơn.

 Hai tải mắc nối tiếp liên thông đơn. Đối với khu vực cần cung cấp điện liên tục thì có 3 phương án:

 Hai tải mắc liên thông kép.

 Hai tải mắc thành hình tia kép.

 Hai tải mắc thành vòng kín.

2.2.1 Khu vực 1: yêu cầu cung cấp điện không liên tục nên có 3 phương án.

Phương án 1: Tải 1 và 2 mắc hình tia đơn.

Phương án 2: Tải 1 và 2 mắc nối tiếp liên thông đơn.

NHình 2.2: Các phương án đi dây khu vực 1

2.2.2 Khu vực 2: yêu cầu cung cấp điện liên tục lộ kép nên có 3 phương án.

 Phương án 1: Tải 1 và 2 mắc liên thông kép.

 Phương án 2: Tải 1 và 2 mắc thành hình tia kép.

Hình 2.3: Các phương án đi dây khu vực 2 2.2.3 Khu vực 3: yêu cầu cung cấp điện liên tục vòng nên có 1 phương án.

Tải 5 và 6 mắc thành vòng kín.

Hình 2.4: Phương án đi dây khu vực 3

Ta có các phương án nối điện như sau:

Hình 2.5: Các phương án nối điện

Để chọn phương án tối ưu, hãy tính tổng ∑Pi.Li cho từng phương án Sau đó, so sánh các phương án với nhau và chọn ra 02 phương án có tổng ∑Pi.Li nhỏ nhất, đồng thời đảm bảo đáp ứng đầy đủ yêu cầu đã đề ra.

Vùng 1: mạch cung cấp điện không liên tục

Vùng 2: mạch cung cấp điện liên tục mạch kép

Vùng 3: mạch cung cấp điện liên tục mạch vòng.

Bảng 2.2: Thông số ∑P*L của phương án 1

TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN, TRỤ, SỨ, TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN:

2.3.1 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN:

2.3.1.1 Chọn tiết diện dây khu vực 1 (lộ đơn): Đoạn N-1 (PA1, 3):

Với Tmax = 5000 giờ, dây nhôm lõi thép nên ta có jkt = 1,1 A/mm2

2.3.1.2 Chọn tiết diện dây khu vực 2 (lộ kép): Đoạn N-3 (PA1, 2):

Bảng 2.6: Dòng điện cho phép của dây dẫn đoạn N-3, N-4:

(Sau khi đã hiệu chỉnh nhiệt độ, giả thiết nhiệt độ môi trường là 40 o C=> k = 0.81 ) Đoạn Dây dẫn Dòng điện cho phép (A)

Trong quá trình truyền tải điện, nếu đường dây lộ kép gặp sự cố và một dây bị đứt, dây còn lại sẽ phải chịu toàn bộ phụ tải, hiện tượng này được gọi là dòng cưỡng bức.

Bảng 2.7: Dòng điện cho phép của dây dẫn đoạn N-3’, 3-4:

Trong quá trình truyền tải điện, nếu đường dây lộ kép gặp sự cố và một dây bị đứt, dây còn lại sẽ phải chịu toàn bộ phụ tải, hiện tượng này được gọi là dòng cưỡng bức.

2.3.1.3 Chọn tiết diện dây khu vực 3 (mạch vòng) Đoạn N-5:

Bảng 2.8: Dòng điện cho phép của dây dẫn đoạn N-5, N-6, 5-6:

Trong quá trình truyền tải điện, khi xảy ra sự cố đứt một dây trong mạch vòng, dây còn lại sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải, hiện tượng này được gọi là dòng cưỡng bức Trong trường hợp xấu nhất, nếu dây N-6 bị đứt, hệ thống sẽ còn lại hai dây N-5 và dây 5-6 để tiếp tục duy trì hoạt động.

- IN5 = 313.63 A >Icp nên ta chọn lại là đường dây N-5 là AC-150 (Icp= 360.45A)

2.3.2 LỰA CHỌN TRỤ ĐIỆN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY:

2.3.2.1 Lựa chọn trụ cho đường dây mạch đơn:

Trong 2 phương án này, đoạn N-1,1-2, N-5, N-6, 5-6 chúng ta đi dây lộ đơn nên chọn trụ Bêtông cốt thép có mã hiệu Y110-1 trang 158 sách thiết kế đồ án thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến như hình vẽ bên dưới:

Hình 2.6: Hình trức trụ kim loại Y110-1

2.3.2.2 Tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch đơn:

Dựa vào hình vẽ 2.10 ta tính được các khoảng cách sau:

Dbc = √4.02 + 7.02 = 8.06 � Khoảng cách trung bình giữa các pha với nhau:

= √8.5 × 4.27 × 8.06 = 5.84 � Đoạn N-1 sử dụng dây AC-95, có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép, có đường kính ngoài là: d = 13.5 mm nên r = 6.75 mm. Điện trở dây dẫn khi nhiệt độ ở 20oc: ro = 0.33

Ω/km Cảm kháng của đường dây:

Đoạn N-2 và N-1 được tính toán tương tự, trong đó đoạn N-2’ sử dụng dây AC-185 với 28 sợi nhôm và 7 sợi thép, có đường kính ngoài 19.0 mm, tương đương với bán kính 9.5 mm Điện trở của dây dẫn tại nhiệt độ 20 độ C là 0.17.

Ω Đoạn N-6 tính tương tự Đoạn N-5 sử dụng dây AC-150, có 28 sợi nhôm và 7 sợi thép, có đường kính ngoài

= 3 là: d= 17 mm nên r = 8.5 mm. Điện trở dây dẫn khi nhiệt độ ở 20oc: ro = 0.21 Ω/km Cảm kháng của đường dây:

Ω Đoạn 5-6 sử dụng dây AC-70, có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép, có đường kính ngoài là: d= 11.4 mm nên r = 5.7 mm. Điện trở dây dẫn khi nhiệt độ ở 20oc: ro = 0.45

2.3.2.3 Lựa chọn trụ cho đường dây mạch kép:

Trong phương án đi dây lộ kép, chúng ta nên sử dụng trụ thép mã hiệu Y110-2 theo hướng dẫn trên trang 160 của sách thiết kế đồ án mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến, như được minh họa trong hình vẽ dưới đây.

Hình 2.7: Hình thức trụ kim loại Y110-2

Khoảng cách giữa các pha:

Da’b= Db’c= Dab’= Dbc’=√42 + 8.52=9.39 m Khoảng cách trung bình của các pha:

DBC = 4√bc × bc′ × b′c × b′c′ = 4√4.27 × 9.39 × 9.39 × 4.27 = 6.33 m Khoảng cách trung bình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị:

2.3.2.4 Tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch kép: Đoạn N-3 sử dụng dây AC-70, có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép, có đường kính ngoài là: d = 11.4mm nên r = 5.7 mm. Điện trở dây dẫn khi nhiệt độ ở 20oc: ro=0.46 Ω/km. Điện trở tương đương:

Bán kính tự thân của 1 dây (7 sợi) (tra theo 7 sợi): r ’ = 0.726r = 0.726*5.7 = 4.14 (mm) Khoảng cách trung bình hình học của các pha là:

Cảm kháng của đường dây:

Khoảng cách trung bình hình học của các pha là: m AB AC BC s sA sB sC

Dung kháng của đường dây:

Ω� ) Đoạn N-4 sử dụng dây AC-95, có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép, có đường kính ngoài là: d = 13.5mm nên r = 6.75 mm. Điện trở dây dẫn khi nhiệt độ ở 20oc: ro=0.33

Ω/km Điện trở tương đương: ro = 0.33 = 0.165

Bán kính tự thân của 1 dây (7 sợi) (tra theo 7 sợi):2 r ' = 0.726r = 0.726*6.75 = 4.9 (mm)

Khoảng cách trung bình hình học của các pha là:

Ω ) Đoạn 3-4 tính tương tự đoạn N-4 Đoạn N-3’ sử dụng dây AC-150, có 28 sợi nhôm và 7 sợi thép, có đường kính ngoài là: d = 17 mm nên r = 8.5 mm.

� Điện trở dây dẫn khi nhiệt độ ở 20oc: ro=0.21 Ω/km. Điện trở tương đương:

Bán kính tự thân của 1 dây (35 sợi) (tra theo 37 sợi): r ’ = 0.768r = 0.768*8.5 = 6.53 (mm)

Khoảng cách trung bình hình học của các pha là

2.3.2.5 Tổng hợp kết quả tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây:

Thông số đường dây của các phương án lúc vận hành bình thường Đường dây

2.3.3 TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP:

2.3.3.1 Mạch hình tia, liên thông:

2.3.3.1.1 Lúc vận hành bình thường:

 Sơ đồ thay thế đoạn N-1

 Công suất ở cuối tổng trở R1+jX1 của đường dây N-1:

 Tổn thất điện áp của đường dây N-1:

 Phần trăm sụt áp của đường dây N-1:

 Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây N-1:

 Công suất ở đầu tổng trở của đường dây N-1:

 Công suất ở đầu đường dây N-1:

Tương tự cách tính như đoạn N-1, ta có các thông số tổn thất điện áp và tổn thất công suất các đoạn N-2, N-3, N-4 được tính trong bảng sau:

Bảng 2.10: Thông số tổn thất khu vực 1 và 2 Đ oạ n

THÔNG SỐ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP VÀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT MẠCH TIA VÀ

Các giá trị ∆U% Q ycƩ thì không cần phải bù cưỡng bức Nguồn cung cấp công suất phản khángQ F = Q ycƩ và tính lại cosφF

- Nếu Q F < Q ycƩ thì mạng phải đặt thêm lượng bù cưỡng bức Q bù cb = Q ycƩ - Q F để cân bằng công suất kháng.

TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN

MỤC ĐÍCH

Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của mạng điện thiết kế, cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các tình huống tải cực đại, tải cực tiểu và sau sự cố khi xảy ra tải cực đại.

Chương này tập trung vào việc tính toán chính xác công suất phân bố trong mạng điện tại các trạng thái phụ tải cực đại, cực tiểu và trong trường hợp xảy ra sự cố Kết quả bao gồm điện áp, góc lệch pha tại các nút, tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây cùng máy biến áp, cũng như tổng tổn thất công suất kháng do điện dung của đường dây Ngoài ra, bài toán còn tính toán tổng công suất tác dụng và phản kháng từ thanh góp cao áp của nhà máy điện, phản ánh kết quả phân bố công suất ở chế độ xác lập trong mạng điện Đặc biệt, trong trạng thái phụ tải cực đại, phụ tải có thể được bù cưỡng bức hoặc nếu không có bù cưỡng bức thì sử dụng phụ tải đã được bù kinh tế.

Tính toán cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện là cần thiết để đảm bảo rằng nguồn cung cấp đủ công suất phản kháng cho các phụ tải Nếu nguồn không đáp ứng đủ, cần thực hiện bù cưỡng bức để khắc phục sự thiếu hụt này Việc phân bố hợp lý các thiết bị bù là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện.

TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC ĐẠI

7.2.1 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện:

− Xem các hình vẽ ở chương 6.

7.2.2 Bảng tổng kết phụ tải trước và sau khi bù, bảng thông số đường dây và máy biến áp:

Bảng 7.1: Tổng kết phụ tải trước và sau khi bù Phụ

Cosϕ trước khi bù Q b Q pt -Q b Cosϕ sau khi bù

Bảng 7.2: Thông số đường dây và máy biến áp

7.2.3 Tính điện áp và tổn thất công suất lúc phụ tải cực đại:

− Khi phụ tải cực đại: UN = 1,1×Uđm = 1,1 ×110 = 121 (kV)

7.2.3.1 Quá trình tính ngược theo chiều từ cuối đường dây ngược về nguồn, dùng

7.2.3.2 Quá trình tính thuận từ đầu nguồn về cuối đường dây để tính tổn thất điện áp, từ đo suy ra điện áp ở các nút:

♦ Tính điện áp tại nút 2:

− Công suất ở đầu tổng trở đường dây N-2 (có được từ quá trình tính ngược):

− Tổn thất điện áp trên đường dây N-2:

− Điện áp ở cuối đường dây N-2: 121

− Công suất ở đầu tổng trở trạm biến áp B2:

− Sụt áp qua trạm biến áp B2:

− Điện áp phụ tải 2 quy đổi về phía cao áp:

− Điện áp phía thứ cấp trạm biến áp T2:

U hạ B2 = k = Uđm cao U kt hạ

%độ lệch điện áp = hạ

♦ Tính điện áp tại nút 1: × 100%

− Công suất ở đầu tổng trở đường dây 2-1(có được từ quá trình tính ngược):

− Tổn thất điện áp trên đường dây 2-1:

− Điện áp ở cuối đường dây N-1:

U hạ B1 − Độ lệch điện áp: k U đm cao U kt hạ

− Công suất ở đầu tổng trở đường dây N-4(có được từ quá trình tính ngược):

U hạ B4 − Độ lệch điện áp: k = U đm cao U kt hạ

− Công suất ở đầu tổng trở đường dây N-5(có được từ quá trình tính

U hạ B5 − Độ lệch điện áp: k = U đm cao U kt hạ

− Công suất ở đầu tổng trở đường dây 5-6(có được từ quá trình tính ngược):

− Tổn thất điện áp trên đường dây 5-6:

− Điện áp ở cuối đường dây 5-6 bên phải:

− Điện áp ở cuối đường dây N-6 bên phải:

− Công suất ở đầu tổng trở trạm biến áp B6:2

Bảng 7.3: Kết quả tính toán tổn thất đường dây

Tổn thất công suất tác dụng

Công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra

Bảng 7.4: Tổn thất công suất trong trạm biến áp

Bảng 7.5: Kết quả điện áp lúc phụ tải cực đại

Trạm biến áp Điện áp phía cao áp (kV) Điện áp phía hạ áp quy về cao áp (kV) Điện áp phía hạ áp (kV)

% độ lệch Điện áp phía thứ cấp

Bảng 7.6: Tổng hợp công suất đầu các đường dây có nối với nguồn

Stt Đường dây P (MW) Q (MVAr)

TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC TIỂU

7.3.1 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện:

− Xem các hình vẽ ở chương 6.

7.3.2 Bảng số liệu phụ tải:

Bảng 7.7: Số liệu phụ tải P min và cosϕ theo đề bài

7.3.3 Tính điện áp và tổn thất công suất lúc phụ tải cực tiểu:

− Khi phụ tải cực tiểu: UN = 1.05 × Uđm = 1.05 ×110 = 115.5 (kV)

7.3.3.1 Quá trình tính ngược theo chiều từ cuối đường dây ngược về nguồn, dùng

Tính toán được thực hiện tương tự như ở chương 6, nhưng cần thay đổi các giá trị phụ tải, cụ thể là thay Pmax bằng Pmin và Qmax bằng Qmin theo bảng 7.7, đồng thời không tiến hành vận hành thiết bị bù.

− Kết quả tính toán xem các bảng số liệu tổng hợp bên dưới.

7.3.3.2 Quá trình tính thuận từ đầu nguồn về cuối đường dây để tính tổn thất điện áp, từ đo suy ra điện áp ở các nút:

− Tính toán tương tự như phần tính ở mục 7.2.3.2 chương 7 và chọn điện áp U N = 115.5 kV.

− Kết quả tính toán xem các bảng số liệu tổng hợp bên dưới.

Bảng 7.8: Kết quả tính toán tổn thất đường dây

Tổn thất công suất tác dụng

Công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra

Bảng 7.9: Tổn thất công suất trong trạm biến áp

Bảng 7.10: Kết quả điện áp lúc phụ tải cực tiểu

Trạm biến áp Điện áp phía cao áp (kV) Điện áp phía hạ áp quy về cao áp (kV) Điện áp phía hạ áp (kV)

% độ lệch Điện áp phía thứ cấp

Bảng 7.11: Tổng hợp công suất đầu các đường dây có nối với nguồn

STT Đường dây P (MW) Q (Mvar)

ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP

MỞ ĐẦU

Để đảm bảo chất lượng điện áp, nhiều biện pháp điều chỉnh điện áp đã được áp dụng, bao gồm việc thay đổi điện áp vận hành, lắp đặt thiết bị bù, phân bố công suất hợp lý trong mạng điện, và điều chỉnh đầu phân áp của máy biến áp thường cũng như máy biến áp điều áp dưới tải.

Trong đồ án này, chúng tôi sẽ điều chỉnh điện áp thanh cái cao áp và tính toán để chọn đầu phân áp tại các trạm giảm áp, nhằm đảm bảo điện áp thanh cái hạ áp nằm trong giới hạn cho phép Việc lựa chọn máy biến áp có đầu phân áp điều chỉnh thường, cần phải cắt tải khi thay đổi, hay máy biến áp có đầu phân áp điều áp dưới tải, sẽ phụ thuộc vào tính toán đầu phân áp cho các chế độ làm việc khác nhau của mạng điện và yêu cầu điều chỉnh cụ thể.

CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP

Để chọn nấc phân áp phù hợp cho máy biến áp, cần xác định điện áp trên thanh cái của các phụ tải trong các trường hợp cực đại, cực tiểu và sự cố Việc này đảm bảo máy biến áp hoạt động hiệu quả và an toàn Hiện nay, các máy biến áp có cấp điện áp 110 kV và dung lượng từ 16.000 kVA trở lên đều được thiết kế với bộ điều áp dưới tải.

Máy biến áp 115/23 kV được trang bị bộ điều áp dưới tải với 19 đầu phân áp phía cao áp, bao gồm 1 đầu định mức, 9 nấc tăng và 9 nấc giảm, mỗi nấc thay đổi 1,78% Điều này cho phép điều chỉnh điện áp trong khoảng ± 16.02% quanh điện áp định mức Ngoài ra, điện áp không tải phía thứ cấp thường cao hơn định mức với U N % ≥ 7,5%.

=1,05×Uđm hạ hay Ukt hạ =1,1×Uđm hạ.

Tỷ số biến áp cho bởi:

Bảng 8.1: Đầu phân áp MBA 115/23kV Đầu phân áp

% Đầu phân áp U pa cao

U pa cao : điện áp ứng với đầu phân áp.

U 1 : điện áp phía cao áp máy biến áp khi đang mang tải.

U' 1 : điện áp hạ áp quy về cao áp. ΔU B : sụt áp qua máy biến áp.

U kt ha : điện áp không tải phía thứ cấp thường cao hơn định mức:

Ukt ha = 1.1× Uđm ha = 1.1×22 = 24.2 kV

 Điện áp định mức phía thứ cấp là 22 kV Độ lệch điện áp cho phép là ±5% so với định mức vậy nên điện áp hạ áp yêu cầu là:

Bảng 8.2: Thông số tính toán tại các trạm biến áp

Tình trạng làm việc Điện áp phía hạ áp quy về cao áp (kV) Điện áp phía hạ áp (kV)

% Độ lệch điên áp phía thứ cấp sau khi điều chỉnh

8.2.1 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 1

- Điện áp hạ áp quy về cao áp:

- Đầu phân áp tính toán:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “+2” với điện áp tương ứng 119.09 kV

- Kiểm tra lại điện áp hạ áp sau khi chọn đầu phân áp:

- Độ lệch điện áp sau điều chỉnh:

8.2.2 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 2:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “+1” với điện áp tương ứng 117,05 kV

8.2.3.3 Sự cố đứt 1 lộ đoạn N-3:

8.2.3.3 Sự cố đứt 1 lộ đoạn N-4 và hỏng một MBA:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “-1” với điện áp tương ứng 112.95 kV

8.2.5.3 Trường hợp sự cố đứt đoạn N-6:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “0” với điện áp tương ứng 115 kV

8.2.6.3 Trường hợp sự cố đứt đoạn N-6:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “-5” với điện áp tương ứng 104.77 kV

CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ

MỞ ĐẦU

Phần cuối của bản thiết kế là dự toán kinh phí công trình và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.

Việc lập dự toán công trình là bước quan trọng sau khi đã có bản thiết kế chi tiết cụ thể, giúp xác định các chi phí xây dựng trạm, đường dây một cách chính xác Dự toán công trình bao gồm các phần chủ yếu như chi phí xây dựng, lắp đặt máy và các hạng mục về xây dựng cơ bản, từ đó tạo nền tảng cho việc quản lý và kiểm soát chi phí hiệu quả.

Trong phần tổng kết, chúng tôi tập trung vào việc xác định giá thành tải điện bằng cách tính toán tổn thất điện năng và thống kê các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật liên quan.

TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

9.2.1 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện:

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện chia làm 2 phần:

Tổn thất công suất trên đường dây Σ∆PL = 2.702 (MW)

Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm các thành phần chính như sau: tổn thất trong đồng đạt 0.39 MW, tổn thất trong sắt là 0.302 MW, và tổn thất trong thiết bị bù là 0.1549 MW, được tính từ công thức Σ∆Pbù = ∆P* Σ∆Qbù = 0.005*30.97 Tổng tổn thất công suất là 3.55 MW, tính bằng tổng các tổn thất trên Tỷ lệ tổn thất công suất so với toàn bộ phụ tải trong mạng cũng cần được xem xét để đánh giá hiệu quả hoạt động của máy biến áp.

9.2.2 Tổn thất điện áp hàng năm trong mạng điện:

Tổn thất điện năng trong thép của máy biến áp (làm việc suốt năm):

∆AFe = Σ∆PFe×T = 0.302×8760 = 3645.52 (MWh) Tổn thất điện năng trên đường dây và trong cuộn dây của máy biến áp:

∆AR = (Σ∆PL + Σ∆Pcu)×τ = (2.702 + 0.39)× 3410.93= 10546.6 (MWh)Tổn thất điện năng trong thiết bị bù (tính gần đúng):

Tổng tổng thất điện năng hàng năm trong mạng điện:

∆A∑ = ∆AFe + ∆AR + ∆Abù = 14966.62 ( MWh) Tổng điện năng cung cấp cho phụ tải:

A∑ = P∑ ×Tmax = 128.4 × 5000 = 642,000 (MWh) Tổng tổn thất điện năng tính theo %:

TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN

Tính phí tổn vận hành hằng năm của mạng điện:

- a vh(L) : Hệ số vận hành (khấu hao, tu sửa, phục vụ) của đường dây, + Đường dây cột bê tông cốt thép: avh(L1) = 0.04

+ Đường dây cột sắt avh(L2) = 0.07

- a vh(T) : Hệ số vận hành của trạm biến áp, lấy avh(T) = 0.14

- K L : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây:

+ Đường dây cột bê tông cốt thép: KL(1) = 0 ($) + Đường dây cột sắt : KL(2) = 6,440,254 ($)

- K T : Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp (1$ = 65.65 rup)

- c : Giá tiền 1MWh điện năng tổn thất, với c = 50 ($/MWh).

-∆AΣ: Tổng tổn thất điện năng toàn mạng điện.

Bảng 9.1: Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp

STT Trạm biến áp Điện áp (KV)

Giá thành tải điện của mạng điện cho 1 MWh điện năng đến phụ tải:

642000 = 1.87($/MWh) Giá xây dựng mạng điện cho 1 MW công suất phụ tải cực đại:

LẬP BẢNG CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT: Bảng 9.2: Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Stt Các chỉ tiêu Đơn vị Trị số Ghi chú

1 Độ lệch điện áp lớn nhất % 15.18 Lúc tải 3 cực đại

2 Độ lệch điện áp lớn nhất lúc sự cố % 12.5 Lúc tải 3 bị sự cố đứt 1 lộ.

3 Tổng chiều dài đường dây Km 251.282

4 Tổng công suất các trạm biến áp MVA 264

5 Tổng công suất kháng do điện dung sinh ra Mvar 10.48

6 Tổng dung lượng bù Mvar 20.97

7 Vốn đầu tư đường dây $ 6,440,254

8 Vốn đầu tư trạm biến áp $ 10,025.89

9 Tổng phụ tải Max MW 125

10 Điện năng tải hàng năm

11 Tổng tổn thất công suất

12 Tổng tổn thất công suất

13 Tổng tổn thất Điện năng

14 Tổng tổn thất Điện năng

Giá thành xây dựng mạng điện cho 1 MW phụ tải, k

16 Phí tổn kim loại màu Tấn 451.12

17 Giá thành tải điện β $/KWh 1.87

18 Phí tổn vận hành hàng năm 10 6 $ 1,200,552.405

Tiêu đề	Đồ Án 1 Thiết Kế Lưới Điện
Tác giả	Đỗ Văn Thắng
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Đoàn Quốc Anh
Trường học	Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
Chuyên ngành	Khoa Điện - Điện Tử
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2018
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	164
Dung lượng	3,04 MB