Đồ án môn lưới điện

Đồ án môn học lưới điện: Đề tài đò án Thiết kế mạng điện phân phối 110KV cung cấp cho 06 phụ tải bao gồm 02 phụ tải loại 1 và 04 phụ tải loại 2, đưa ra các phương án, lựa chọn phương án tối ưu, tính chọn tiết diện dây dẫn, máy biến áp, cân bằng công xuất, tính toán xuất đầu tư.....

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Phân tích nguồn và phụ tải

Hệ thống điện có công suất lớn, do đó việc chọn nút nguồn rất quan trọng để cân bằng công suất và xác định điện áp cơ sở Điện áp trên thanh cái nguồn đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì ổn định cho toàn bộ hệ thống.

Khi phụ tải cực tiểu Uct= 1,05Uđm

Khi phụ tải cực đại Ucđ= 1,1 Uđm

Khi có sự cố Usc= 1,1 Uđm

Hệ thống điện cần thiết kế có 6 phụ tải trong đó:

Có bốn phụ tải loại I (gồm phụ tải 2, 4, 5, 6, chiếm 66,66%) là những phụ tải quan trọng cần được cung cấp điện liên tục Sự gián đoạn trong cung cấp điện cho các phụ tải này có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an ninh, quốc phòng, chính trị, tính mạng con người và gây thiệt hại kinh tế lớn Do đó, mỗi phụ tải loại I cần được cấp điện qua một lộ đường dây kép và trạm biến áp với hai máy biến áp hoạt động song song, nhằm đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng.

Trong hệ thống điện, có hai phụ tải loại 3, bao gồm phụ tải 1 và 3, chiếm 33,34% tổng phụ tải Đây là loại phụ tải có mức quan trọng thấp hơn, vì vậy để tiết kiệm chi phí đầu tư, mỗi phụ tải chỉ cần được cấp điện qua một đường dây đơn và một máy biến áp.

Tất cả 6 phụ tải đều có công suất cosφ = 0,8 và thời gian sử dụng tối đa Tmax = 5500h Với hệ số đồng thời m = 1, các phụ tải đạt cực đại cùng lúc trên đồ thị phụ tia Các phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp thứ cấp là ±5% Uđm, trong khi điện áp định mức của mạng điện thứ cấp tại các trạm hạ áp là 22kV.

Phụ tải loại S max P max Q max S min P min Q min Cos

Từ số liệu các phụ tải sau khi tính toán giá trị công suất các phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu ta lập được bảng sau:

Bảng 1.2 Bảng thông số các phụ tải trong hệ thống điện thiết kế

Hộ tiêu thụ S max = P max + JQmax (MVA) Smax (MVA) Cosφpti

Lựa chọn kỹ thuật cơ bản:

Chọn cột thép cho đường dây 2 mạch được lắp đặt trên cùng một cột Sử dụng dây dẫn trên không với loại dây dẫn trần (DDTK) Vật liệu dây dẫn nên là dây nhôm lõi thép (AC) để đảm bảo độ bền và hiệu quả.

Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Trong quá trình xác lập chế độ của hệ thống điện, cần kiểm tra khả năng cung cấp điện năng của nguồn công suất để đáp ứng yêu cầu của phụ tải Điều này giúp xác định sơ bộ các phương án vận hành cho từng nhà máy điện trong hệ thống, phù hợp với các trạng thái vận hành như cực tải, cực tiểu và sau sự cố.

II.1 Cân bằng công suất tác dụng P :

Sự cân bằng công suất tác dụng phản ảnh tần số của lưới điện + PF: Công suất nguồn phát

+ Ppt: Công suất phụ tải + PF = Ppt => f = fđm

Trong hệ thống điện, biểu thức cân bằng công suất được thể hiện qua công thức ƩPyc = m.Ppt max i + ƩΔPmd + ƩPtd + ƩPdt Ở đây, ƩPyc đại diện cho tổng công suất của các hộ tiêu thụ, và hệ số đồng thời m được xác định là 1.

Ppt max i là tổng phụ tải tác dụng cực đại của hộ tiêu thụ thứ i, trong khi ƩΔPmd đại diện cho tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp, với công thức tính ƩΔPmd = 5%m.Ppt max I (1.2) Ngoài ra, ƩPtd là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện, và ƩPdt là tổng công suất dự trữ trong hệ thống Theo yêu cầu của đồ án, ta cần xác định nguồn điện phù hợp.

* Xét từ thanh góp cao áp => ƩPtd = 0 ; ƩPdt = 0 (Vì nguồn có công suất vô cùng lớn)

Từ (1.1) và (1.2) ta có: ƩPHT = ƩPyc = m.Ppt max i + 5%m.Ppt max i ~ Ppt

II.2 Cân bằng công suất phản kháng Q :

Sự cân bằng công suất phản kháng phản ánh điện áp trong hệ thống điện

- Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ, thì điện áp trong mạng điện sẽ tăng

- Ngược lại nếu công suất phản kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ giảm

Để đảm bảo chất lượng điện áp cho các hộ tiêu thụ trong mạng điện và hệ thống điện, việc cân bằng sơ bộ công suất phản kháng là rất cần thiết.

Biểu thức cân bằng công suất phản kháng được thể hiện qua công thức ƩQHT ≥ ƩQyc = m.Qpt max i + ΔQMBA + ΔQL - QC + Qdt + Qtd Trong đó, ƩQHT là công suất phản kháng của nguồn, được tính theo công thức ƩQHT = ƩPHT.tagφ, với giá trị cụ thể là 124,95 0,75 = 93,71 MVAr.

Cosφ = 0,8 = >tgφ = 0,75 : Tổng công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải. mà:

Với : m: là hệ số đồng thời, m=1.

: Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại.

QMBA :Tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính bằng 5%, ta có:

QL, QC :Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và công suất phản kháng do đường dây sinh ra và chúng cân bằng nhau.

Qtd ,Qdt :Công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy , Qtd = Qdt = 0

L (km) 63,25 22,36 41,23 20 50,99 28,28 ΔQMBA: Tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp: ΔQMBA = 15%Qpt max i = 15% 89,25 = 13,38 (MVAr) (1.6) ΔQL: Tổn thất công suất phản kháng trên điện cảm của đường dây.

QC:Công suất phản kháng sinh ra bởi diện dung của đường dây.

Sơ bộ coi ΔQL = QC

Qdt: Công suất phản kháng dự trữ của hệ thống.

Qtd: Công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống.

* Xét từ thanh góp cao áp của nguồn công suất vô cùng lớn, ta coi Qtd 0 ; Qdt = 0

Công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu: ƩQyc = m.Qpt max i + ΔQMBA = 89,25 + 13,38 = 102,63 (MVAr)

So sánh công suất phản kháng của nguồn và công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu: ƩQHT = 93,71 (MVAr) ƩQyc = 102,63 (MVAr) ƩQHT < ƩQyc

Công suất phản kháng do nguồn cung cấp không đủ so với nhu cầu tiêu thụ, vì vậy cần thực hiện bù công suất phản kháng để đảm bảo mạng điện hoạt động hiệu quả.

Khi thực hiện bù công suất phản kháng tại các nút, cần ưu tiên bù cho các điểm có công suất lớn và phụ tải ở xa nguồn Mục tiêu là đảm bảo giá trị công suất cosφm nằm trong khoảng tối ưu.

0,85 ÷ 0,95 (không bù cao hơn nữa vì sẽ không kinh tế và ảnh hưởng tới tính ổn định của hệ thống điện)

Công suất bù cho hộ tiêu thụ thứ i được tính theo công thức sau:

Pi ; Qi : Là công suất của hộ tiêu thụ trước khi bù.

Cosφm : hệ số công suất của hộ thứ i sau khi bù.

 Ta chọn 1 vị trí bù tại phụ tải 3 (do có công suất lớn nhất).

Bù lượng công suất phản kháng hết cho hộ tiêu thụ 3 (phụ tải có công suất tiêu thụ lớn)

* Trước khi bù hệ số cos = 0,75 � tg = 0,88

* Hệ số công suất sau khi bù cho hộ 3 là:

* Công suất sau khi bù:

Ta suy ra: ΣQB – ΣQB3 = 8,92 - 9,92 = -1 (MVAr) > 0

Như vậy, hệ thống đã cung cấp đủ lượng công suất phản kháng cho lưới. Kết quả bù được cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Kết quả trước và sau khi bù sơ bộ ở chế độ phụ tải cực đại

Trước bù Bù Sau bù

Bảng 1 2 Kết quả trước và sau khi bù sơ bộ ở chế độ phụ tải cực tiểu

Phụ tải Pmax Trước bù Sau bù

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÁP ỨNG YÊU CẦU KỸ THUẬT

Đề xuất phương án đi dây

Để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ phụ tải loại 1 (2, 4, 5, 6), cần cấp điện từ hai nguồn hoặc sử dụng đường dây kép từ một nguồn, nhằm tránh mất điện Đối với các hộ phụ tải loại 3 (1, 3), phương án đi dây có thể được điều chỉnh tùy theo yêu cầu cụ thể.

Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật của từng phương án

Ta có công thức tính dòng điện [3] n = 1 với đường dây đơn. n =2 với đường dây kép.

Qua việc tìm dòng điện lớn nhất trên các đoạn đường dây ta tính tiết diện theo công thức:

Trong đó : là tiết diện kinh tế tính toán (mm2)

Imaxi là dòng điện lớn nhất của đường dây (A)

Jkt là mật độ dòng kinh tế (A/mm 2 )

Như đã cho, Tmax= tra bảng thì với dây nhôm lõi thép (AC) ,

Tiết diện tối thiểu của đường dây trên không cho đường dây 110KV, nhằm đảm bảo hạn chế vầng quang, là dây AC-70 Do đó, tiết diện tối thiểu được lựa chọn là Fmin = 70 mm².

Bảng 2.2 : Công suất các phụ tải khi cực đại

II.1 Phương Án 1 a Chọn tiết diện các đoạn dây dẫn

+ Công suất chạy qua đoạn N-2:

+ Dòng điện chạy qua đoạn N-2:

 Chọn FN-2tc= 95mm 2 có Icp20A

+ khi ngừng 1 mạch :Isc=2 x IN-2=2 x 77,63,2 A < Icp20A

+Vậy tiết diện đoạn N-2 chọn là hợp lý

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại, kết quả thể hiện trong

Tiết diện kinh tế Fkt (mm 2 )

D òng điện sự cố trên dây

Dũng điện cho phép kxIcp

(Chỉ số r0,x0 lấy từ bảng 2.7 trang 245 sách Lưới điện của PGS.Ts Trần Bách) b Tính tổn thất điện áp

Bảng 2.2 kết quả tổng hợp chiều dài đường dây tính theo công thức Pytago : Đoạn đường dây N 2 N 3 N 4 N 5 5 1 N 6 Độ dài (Km) 56.5 60 42.4 58.3 40 31.6

- Tổng trở của đoạn đường dây N-5 :

- Tổn thất điện áp trên đoạn N-1

- Tổng trở của đoạn đường dây 1-5:

- Tổn thất điện áp trên đoạn 1-5:

Vậy ∆UN-5-1 bt % = ∆UN-5bt% + ∆U5-1bt% = 4,58 + 3,18 = 7,76%

- Khi ngừng một mạch trên đoạn N-5, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

- Vậy ∆UN-5-1sc% = ∆UN-5sc% + ∆U5-1bt% = 9,16 + 3,18 = 12,34 %

-Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại, kết quả thể hiện trong:

Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án 1:

∆U sc% 7,04 6,42 5,08 9,16 3,18 3,26 a Chọn tiết diện các đoạn dây dẫn

Tính toán tương tự phương án 1, kết quả thể hiện trong bảng:

Bảng 2.4.Thông số của các đường dây trong mạng điện Đường dây

Tiết diện kinh tế Fkt (mm2)

D òng điện sự cố trên dây Isc

N 6 42,5 42,5 85 AC-50 210 0,63 0,443 b Tính tổn thất điện áp

Bảng 2.5 kết quả tổng hợp chiều dài đường dây tính theo công thứcPytago: Đoạn đường dây N 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 Độ dài (Km) 50,99 56,5 60 42,4 58,3 31,6

- Tính toán tương tự PA1: ta được bảng tổn thất dưới đây

Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án 2:

∆Usc% 4,05 7,04 6,42 5,08 7,38 3,26 a Chọn tiết diện các đoạn dây dẫn

Bảng 2.7 Thông số của các đường dây trong mạng điện Đường dây

375 0,25 0,423 b Tính tổn thất điện áp

Bảng 2.8 kết quả tổng hợp chiều dài đường dây tính theo công thức Pytago : Đoạn đường dây N 2 N 4 N 5 N 6 2 1 6 3 Độ dài (Km) 56.5 42.4 58.3 31.6 41.2 58.3

Tổn thất điện áp trên đoạn N-2-1

∆UN-2-1 bt %= ∆UN-2 bt %+ ∆U2-1 bt %= 8,09 %

∆ UN-2-1 sc% = ∆UN-2 sc %+ ∆U2-1 sc %= = 12,91%

∆UN-6-3 bt %= ∆UN-6 bt %+ ∆U6-3 bt %= 8,89 %

∆ UN-6-3 sc% = ∆UN-6 sc %+ ∆U6-3 sc %= = 11,54%

Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án 3:

0 ,441 b Tính tổn thất điện áp Đoạn đường dây N 1 N 2 N 3 N 4 2 6 4 5 Độ dài (Km) 50,99 56,5 60 42,4 53,8 80

∆UN-2-6 bt %= ∆UN-2 bt %+ ∆U2-6 bt %= 7,67 %

∆ UN-2-1 sc% = ∆UN-2 sc %+ ∆U2-6 sc %= = 15,34%

∆UN-4-5 bt %= ∆UN-4 bt %+ ∆U4-5 bt % = 8,93 %

∆ UN-4-5 sc% = ∆UN-4 sc %+ ∆U4-5 sc %= 17,86%

Dũng điện cho phép k x Icp

0 ,43 b Tính tổn thất điện áp

Bảng 2.14 Kết quả tổng hợp chiều dài đường dây tính theo công thức

Pytago: Đo ạn đường dây

Tổn thất điện áp trên đoạn N-4-3 Đoạ n ĐD

∆UN-4-3 bt %= ∆UN-4 bt %+ ∆U4-3 bt %= 8,68 %

∆UN-4-3 sc% = ∆UN-4 sc %+ ∆U4-3 sc %= = 12,82%

∆UN-5-1 bt %= ∆UN-5 bt %+ ∆U5-1 bt % = 7,76 %

∆ UN-5-1sc% = ∆UN-5sc %+ ∆U5-1 sc %= 12,34%

∆UN-6-2 bt %= ∆UN-6 bt %+ ∆U6-2 bt % =6,1%

∆ UN-6-2 sc% = ∆UN-6 sc %+ ∆U6-2 sc %= 12,2 %

Để dễ dàng so sánh các phương án kỹ thuật, giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phương án được tổng hợp trong bảng 2.16, với tỷ lệ UN-4-3 sc% là 12,82%.

Bảng 2.16: Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh

CHƯƠNG III: SO SÁNH KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG

Do các phương án so sánh của mạng điện đều có điện áp định mức giống nhau, việc tính toán vốn đầu tư cho các trạm hạ áp trở nên không cần thiết, giúp đơn giản hóa quá trình phân tích.

* Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm, được xác định theo công thức:

Z = (atc +avhđ) Kđ + ∆A c avhđ : là hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện ; avhđ 0,04

Kđ : là tổng các vốn đầu tư về đường dây

∆A : là tổng tổn thất điện năng hàng năm c : là giá 1kWh điện năng tổn thất ; c = 2.200đ/kWh

Đối với các đường dây trên không 2 mạch đặt trên cùng một cột, tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây này có thể được xác định bằng một công thức cụ thể.

Đối với các đường dây trên không 1 mạch đặt trên cùng một cột, tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể được xác định theo công thức cụ thể.

Kđ = ∑k0i li Trong đó: k0i : là giá thành 1km đường dây một mạch đ/km li : là chiều dài đoạn đường dây, km

- Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức:

∆Pi max : là tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại τ : là thời gian tổn thất công suất cực đại

- Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính

Uđm : là điện áp định mức của mạng điện;

Pi max, Qi max : là công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại;

Ri : là điện trở tác dụng của đường dây thứ i.

- Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính: τ = ( 0,124 +Tmax 10 -4 ) 2 x 8760 Tmax :l à thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

- Tổn thất công suất tác dụng trên đương dây N-2 :

- Tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tính tương tự

Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện

Bảng 3.1: Giá thành xây dựng 1Km đường dây 110Kv cột thép oại dâyL

(Tra bảng 8.39 trang 256 sách thiết kế các mạng và hệ thống của TS Nguyễn Văn Đạm) lấy K 0i AC-50 ≈ K 0i AC-70

Vốn đầu tư xây dựng đường dây N-2

Vốn đầu tư xây dựng các đường dây còn lại được tính tương tự

Ta có bảng sau kết quả tính toán sau:

Bảng 3.2 Tổn thất cống suất và vốn đầu tư của phương án 1

Xác định chi phí vận hành hàng năm

Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức:

Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = ( 0,124 +5.500 x 10 -4 ) 2 x 8.760 = 3.979,45 h

Tổn thất điện năng trong mạng điện:

Chi phí vận hành hàng năm bằng:

Y = 0,04 x 133.510,24 x 24 x 10 6 + 13.912,15 10 3 x 2.200 = 35.947,15 x 10 6 đ Chi phí tính toán hàng năm:

Chi phí tính toán hàng năm:

Bảng 3.6 Tổn thất công suất và vốn đầu tư của phương án 5

Các Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của cả 5 Phương án so sáng được tổng hợp trong bảng 3.7

Bảng 3.7 Tổng hợp các chỉ tiêu KT - KT của các phương án so sánh

Phương án 2 được lựa chọn làm phương án thiết kế do có chi phí tính toán chênh lệch nhỏ hơn nhiều so với các phương án khác và tổn thất điện áp cũng thấp.

XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT MBA CỦA TRẠM PHÂN PHỐI SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Chọn số lượng và công suất máy biến áp

IV.1.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong trạm:

Máy biến áp (MBA) đóng vai trò thiết yếu trong việc phân phối và truyền tải điện năng, đồng thời cũng là một yếu tố chiếm tỷ lệ lớn trong tổng vốn đầu tư của thiết kế lưới điện.

Dựa vào phương thức vận hành và nhu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải, việc lựa chọn giữa máy biến áp thường và máy biến áp điều chỉnh dưới tải là rất quan trọng.

Lưới điện đang được xem xét bao gồm 4 phụ tải loại I (phụ tải 2, 4, 5, 6), vì vậy để đảm bảo cung cấp điện, chúng ta lắp đặt 2 MBA 3 pha 2 cuộn dây cho mỗi đường dây phụ tải Đối với phụ tải loại III ít quan trọng hơn (phụ tải 1, 3), chỉ cần lắp đặt 1 MBA 3 pha 2 cuộn dây Mạng điện sử dụng 2 cấp điện áp 110/22 kV, do đó cần lựa chọn phù hợp.

MBA 3 pha 2 cuộn dây và cũng để tiết kiệm hơn về chi phí lắp đặt, chuyên chở, vận hành…

Công suất của máy biến áp phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ phụ tải trong mọi tình huống, bao gồm phụ tải cực đại, cực tiểu và khi có sự cố Khi sử dụng hai máy biến áp song song, nếu một máy gặp sự cố, máy còn lại vẫn phải duy trì cung cấp điện đầy đủ Tất cả máy biến áp được lựa chọn đều đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, với nhiệt độ trung bình ở Việt Nam là 25°C và nhiệt độ tối đa là 42°C Các máy biến áp được đề cập dưới đây đã được điều chỉnh phù hợp với điều kiện nhiệt độ tại Việt Nam.

IV.1.2 Tính toán công suất, lựa chọn MBA hạ áp ở các phụ tải.

- Với 2 máy biến áp làm việc song song, ta có công thức xác định công suất của từng máy biến áp là:

Trong đó: n: số MBA trong trạm k: là hệ số hiệu quả của MBA trong trạm, k=1,4;

Smax là công suất cực đại của phụ tải Đối với trạm có hai máy biến áp (MBA), công suất của mỗi MBA được xác định cụ thể Trong trường hợp trạm chỉ có một MBA, công suất của MBA sẽ được lựa chọn dựa trên các điều kiện nhất định.

Trong mạng điện thiết kế có cả hộ loại I và hộ loại III Ta tính toán cụ thể cho từng loại hộ theo công thức:

* Hộ phụ tải loại I: (phụ tải 2; 4; 5; 6):

* Hộ phụ tải loại III: (phụ tải 1; 3):

Vậy MBA được chọn là: TPDH-25000/110.

P3max%(MW); Q3max!,9(MVAr) �Sb3≥33,23(MWA).

P4max#(MW); Q4max,2(MVAr); �Sb2�20,51(MVA);

P6max(MW); Q6max=9,7(MVAr) �Sb4�11,58(MVA);

BẢNG TỔNG HỢP THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP

(theo tài liệu Thiết kế các mạng và hệ thống điện – Nguyễn Văn Đạm)

Sơ đồ nối dây của trạm Sơ đồ nối dây của mạng điện

Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích sơ đồ nối điện của các trạm hạ áp, tập trung vào chiều dài đường dây mà không đi sâu vào chi tiết sơ đồ nối dây tại trạm nguồn và trạm trung gian Chúng ta sẽ xem xét các đặc điểm của phụ tải loại cụ thể để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống điện.

I, ta sử dụng sơ đồ cầu.

Khi khoảng cách truyền tải L < 70 km, nên đặt máy cắt cao áp ở phía máy biến áp để dễ dàng thực hiện việc cắt điện thường xuyên Ngược lại, khi khoảng cách truyền tải L ≥ 70 km, máy cắt cao áp nên được đặt ở phía đường dây do chiều dài lớn làm tăng khả năng xảy ra sự cố, yêu cầu cắt điện thường xuyên hơn.

Để lựa chọn sơ đồ nối điện chính, cần dựa vào chiều dài đường dây từ các phụ tải đến nguồn Do phần lớn phụ tải thuộc loại I, việc sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp hoạt động song song là cần thiết để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục Trong quá trình vận hành, một thanh góp sẽ hoạt động trong khi thanh góp còn lại giữ vai trò dự trữ Đối với phụ tải loại III, sơ đồ bộ đường dây kết hợp với máy biến áp sẽ được áp dụng.

Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp

Sơ đồ đường dây-MBA Sơ đồ cầu trong

Từ điều kiện đã trình bày trên:

Ta có bảng số liệu về khoảng cách, công suất giới hạn và chọn sơ đồ đường dây như sau:

Phụ tải Chiều dài đường dây (KM) Sơ đồ nối dây

N 1 50,99 Sơ đồ đường dây - MBA

N 3 60 Sơ đồ đường dây - MBA

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN

Mở đầu

Trong quá trình xác định các thông số chế độ xác lập, cần xem xét các trạng thái phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố Điện áp tại tất cả các nút trong mạng điện được lấy bằng điện áp định mức Ui = Uđm = 110 (kV) Chương này sẽ tiến hành tính toán dòng công suất chạy trên các nhánh của mạng điện và các tổn thất công suất trong hai chế độ vận hành: phụ tải cực đại và cực tiểu, cũng như trong tình huống sự cố Sau khi hoàn tất việc tính toán các tổn thất công suất, chúng ta sẽ thực hiện cân bằng công suất.

Bảng 6.1:Thông số Phương án đã chọn Đ ường dây

Chế độ phụ tải cực đại

Sơ đồ nguyên lý và thay thế của đường dây.

Trong đó: n là số MBA

R là điện trở của MBA = 2,54 Ω

(Trong đó : n là số máy biến áp)

*Chế độ xác lập cực đại

Ta có UN=1,1 Uđm1 KV

Công suất sau tổng trở MBA:

Tổn thất công suất trên dây cuốn của MBA :

Công suất trước tổng trở của MBA :

Công suất điện dung ở cuối đường dây :

Công suất sau tổng trở đường dây :

Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây

Công suất trước tổng trở đường dây

Công suất điện dung ở đầu đường dây

Tính toán tương tự với các đường dây còn lại ta có

Bảng 6.2 : Phân bố các dòng công suất chế độ cực đại

Từ bảng 6.2 ta có tổng công suất yêu cầu của hệ thống :

Công suất tác dụng cần cung cấp :

PN= Py/c= 123,205 (MW) kháng cho hệ thống

Trạng thái phụ tải cực tiểu

Ta có công suất ở chế độ này như sau

Bảng 6.3 Công suất ở chế độ cực tiểu

- Điện áp trên thanh cái của nguồn UN 5%.Uđm5,5(KV);

Ở chế độ phụ tải cực tiểu, công suất phụ tải chỉ đạt 40% so với công suất phụ tải ở chế độ cực đại Do đó, để tối ưu hóa chi phí vận hành, cần xem xét khả năng cắt bớt một máy biến áp tại các trạm Điều kiện cần thiết để thực hiện việc cắt bớt một máy biến áp trong trạm cần được xác định rõ ràng.

Sđm : Công suất định mức của máy biến áp

∆P0 : Tổng tổn thất khi không tải.

∆Pn : Tổng tổn thất khi ngắn mạch

Ta xét Trạm có 2 máy biến áp

Do nên trạm 1 vận hành 1 máy biến áp ở chế độ cực tiểu.

Tương tự ta có Bảng 6.4

Bảng trên cho chúng ta thấy số lượng máy biến áp làm việc còn lại ở mỗi

Sơ đồ, sơ đồ thay thế như sau:

Tính toán tương tự như ở chế độ cực ta có bảng sau

Bảng 6.5 Phân bố các dòng công suất chế độ cực tiểu

QN= PN tan = 48,383 0,75 = 36,287 (MVar)Vậy QN > Qy/c = 27,133 (MVar) => vậy chúng ta không cần bù công suất phản kháng cho hệ thống ở chế độ cực tiểu

Chế độ sự cố (UN=121KV)

Sự cố trong mạng điện thiết kế có thể xảy ra khi ngừng một mạch trên đường dây hai mạch nối từ nguồn cung cấp tới các phụ tải Khi phân tích sự cố, chúng ta giả thiết sự cố sếp chồng và chỉ xem xét trường hợp ngừng một mạch trên các đường dây nối từ nguồn đến các phụ tải ở chế độ cực đại Trong tình huống này, điện trở và điện kháng của đường dây sẽ tăng gấp đôi, trong khi dung dẫn sẽ giảm một nửa Tính toán tương tự được thể hiện trong Bảng 6.6.

PN = Py/c= 125,335 (MW) Công suất phản kháng cần cung cấp :

QN = PN x tan 5,335 x 0,75 = 94,001 (MVar) Vậy QN > Qy/c = 107,579 (MVar) => Vậy chúng ta cần bù công suất phản kháng cho hệ thống

Để đảm bảo chất lượng điện năng tốt nhất và duy trì an toàn, liên tục cũng như tính kinh tế, cần thực hiện bù công suất phản kháng (Q) cho các phụ tải theo chế độ tải, như đã trình bày trong Bảng 6.7.

Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu Chế độ sự cố

TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẢI VÀ LỰA CHỌN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

Tính điện áp các nút trong mạng điện

Coi thanh góp 110KV của nguồn là nút điện áp cơ sở.Trong chế độ cực đại lấy điện áp cơ sở Ucs1,Cực tiểu Ucs5,5, Sự cố Ucs1.

VI.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (U cs 1). Đường dây N-1 Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 1. Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về phía cao

Tính Tương tự cho các đường dây còn lại Đườn g dây R N-i X N-i R Bi X Bi P N-1 Q N-1 P Bi Q Bi U i U iH

VI.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu (U cs 5,5). Đường dây N-1 Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 1. Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy về phía cao

Tính Tương tự cho các đường dây còn lại Đường dây R N-i X N-i R Bi X Bi P N-1 Q N-1 P Bi Q Bi U i (Kv) U iH (Kv)N-1 12,74 21,56 2,54 55,9 6,916 3,946 6,813 5,403 114,00 111,19N-2 8,75 12,14 2,54 55,9 8,944 4,806 8,826 8,274 114,31 110,07N-3 9,6 24,54 1,44 34,8 10,198 7,679 10,019 9,161 113,02 110,07N-4 6,57 9,11 1,27 27,95 9,322 4,9 9,225 7,455 114,58 112,66N-5 2,57 12,24 1,27 27,95 7,737 3,502 7,619 7,025 114,95 113,16

VI.1.2 Chế độ phụ tải cực đại (U cs 1 KV).

Tính tương tự như ở chế độ cực đại cho các đường dây ta được bảng Đường dây R N-i X N-i R Bi X Bi P N-1 Q N-1 P Bi Q Bi U i (Kv) U iH (Kv) N-1

Điều chỉnh điện áp trong mạng điện

Vì các hộ tiêu thụ loại I yêu cầu điều chỉnh khác thường nên điện áp trên thanh hạ áp phải thoả mãn:

Chế độ phụ tải cực đại : U% = 5%,

Chế độ phụ tải cực tiểu : U% = 0%,

Đối với hộ tiêu thụ loại I, chúng ta sử dụng máy biến áp có khả năng điều chỉnh điện áp dưới tải Các máy biến áp này có điện áp định mức 5kV và phạm vi điều chỉnh là 16% Điện áp ở các đầu điều chỉnh tiêu chuẩn được tính toán dựa trên công thức cụ thể.

Ucđm : là điện áp định mức phía cao áp, n : là đầu điều chỉnh thứ n,

Bảng 6.1: Bảng điện áp một số đầu điều chỉnh tiêu chuẩn: n -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Với hộ tiêu thụ loại III yêu cầu điều chỉnh thường nên điện áp trên thanh hạ áp phải thoả mãn:

Chế độ phụ tải cực đại :

Chế độ phụ tải cực tiểu :

Đối với các hộ tiêu thụ loại III, nên sử dụng máy biến áp không có chức năng điều chỉnh điện áp dưới tải Các máy biến áp này có điện áp định mức 5kV và phạm vi điều chỉnh là 5% Điện áp ở các đầu điều chỉnh tiêu chuẩn được tính toán theo công thức cụ thể.

Ucđm : là điện áp định mức phía cao áp. n : là đầu điều chỉnh thứ n.

Bảng điện áp một số đầu điều chỉnh tiêu chuẩn: n -2 -1 0 1 2

Xét phụ tải N-1, điện áp quy đổi về cao áp trên thanh góp hạ áp trong các chế độ Smax và Smin, cũng như trong tình huống sự cố, cần được xác định rõ Điều này đảm bảo rằng điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp được duy trì ổn định trong các chế độ hoạt động khác nhau.

+ Khi phụ tải cực đại. Đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp khi phụ tải lớn nhất được xác định theo công thức:

 Ta chọn đầu tiêu chuẩn là n=1 khi đó Điện áp thực trên thanh hạ áp là:

(Kv) Độ lệch điện áp trên thanh hạ áp của MBA là:

Vậy đầu đã chọn là phù hợp.

+ Khi phụ tải cực tiểu. Đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp khi phụ tải lớn nhất được xác định theo công thức:

 Ta chọn đầu tiêu chuẩn là n=2 khi đó Điện áp thực trên thanh hạ áp là: Độ lệch điện áp trên thanh hạ áp của MBA là:

Vậy đầu đã chọn là phù hợp.

+ Khi sự cố. Đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp khi phụ tải lớn nhất được xác định theo công thức:

 Ta chọn đầu tiêu chuẩn là n=1 khi đó Điện áp thực trên thanh hạ áp là: Độ lệch điện áp trên thanh hạ áp của MBA là:

Tính tương tự cho các phụ tải còn lại ta được các bảng số liệu sau:

Bảng 6.3: Khi phụ tải ở chế độ cực đại.

+ Khi phụ tải ở chế độ cực tiểu.

+ Khi phụ tải ở chế độ sự cố

TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN

Vốn đầu tư xây dựng mạng điện

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

Kđ: vốn đầu tư xây dựng đường dây;

Kt: vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp.

Trong Chương 3 ta đã tính vốn đầu tư xây dựng các đường dây có giá trị:

Vốn đầu tư các trạm hạ áp và tăng áp được xác định theo Bảng 8.40, trang

Sách "Thiết kế các mạng và hệ thống điện" của tác giả Nguyễn Văn Đạm cung cấp thông tin quan trọng về cách tính toán trong thiết kế điện Để thuận tiện cho việc tính toán, các mức MVA được tổng hợp trong Bảng 6.1.

Ghi chú: Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy biến áp.

Trong mạng điện thiết kế có 6 trạm hạ áp, trong đó 4 trạm dùng máy biến áp loại TPDH-25000 trong đó 3 trạm 2 MBA và 1 trạm 1 MBA và riêng trạm 3 dùng

1 máy biến áp loại TPDH-40000, và trạm 6 có 1 máy biến áp TPDH-16000.

Như vậy tổng các vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp có giá trị:

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

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện

Theo kết quả tính toán trong Chương, tổng tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây bằng: ΔPd =3,248 (MW)

Và tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các máy biến áp có giá trị: ΔPb = 0,471 (MW).

Tổn thất công suất trong lõi thép của các máy biến áp được xác định: ΔP0 = ΔPi0 = 0,287(MW).

Vậy tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng: ΔP = ΔPd + ΔPb + ΔP0 = 3,248+0,471+0,287 = 4,006(MW).

Tổn thất công suất tác dụng tính theo phần trăm (%) bằng:

Tổn thất điện năng trong mạng điện

Tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo công thức sau: ΔA = (ΔPd + ΔPb).τ + ΔP0.t + ΔAbù (6.2)

Trong đó: 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 nên t = 8760 h.Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = 3979,45 h.

Do đó tổng tổn thất điện năng trong mạng điện bằng: ΔA = (3,248+0,471) 3979,45 + 0,287  8760 = 17,313.10 6 kW.h

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

Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm (%) bằng:

Tính chi phí và giá thành

VII.4.1 Chi phí vận hành hàng năm

Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định theo công thức sau:

Công thức tính tổn thất điện năng được biểu diễn như sau: Y = avhđ.Kđ + avht.Kt + ΔA.c, trong đó avhđ là hệ số vận hành đường dây với giá trị 0,04, avht là hệ số vận hành các thiết bị trong trạm biến áp với giá trị 0,1, và c là giá thành 1 kW.h điện năng tổn thất, được xác định là 2200 đ/kW.h.

VI.4.2 Chi phí tính toán hàng năm

Chi phí tính toán hàng năm được xác định theo công thức sau:

Trong đó: atc – hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư (atc = 0,125).

Do đó chi phí tính toán bằng:

VII.4.3 Giá thành truyền tải điện năng

Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức sau:

VII.4.4 Giá thành xây dựng 1 (MW) công suất phụ tải trong chế độ cực đại

Giá thành xây dựng 1 (MW) công suất phụ tải được xác định theo biểu thức

Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

1 Tổng công suất khi phụ tải cực đại MW 119

2.Tổng chiều dài đường dây km 299,79

3.Tổng công suất các MBA hạ áp MVA 247

4.Tống vốn đầu tư cho mạng điện 10 9 đ 309,21.10 9 đ 5.Tổng vốn đầu tư về đường dây 10 9 đ 119,21.10 9 đ 6.Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp 10 9 đ 119.10 9 đ

7.Tổng điện năng do phụ tải tiêu thụ MWh 119

10.Tổng tổn thất công suất MW 4,006

11 Tổng tổn thất công suất % 3,36%

12.Tổng tổn thất điện năng MWh 17313

13 Tổng tổn thất điện năng % 2,64

14.Chi phí vận hành hàng năm đ 69,456.10 9 đ

15.Chi phí tính toán hàng năm đ 108,107.10 9 đ 16.Giá thành truyền tải điện năng p đ/kWh 106,1

17 Giá thành xây dựng 1MW csuất khi ptai cực đại

CHƯƠNG VIII: CÁC BẢN VẼ

Sơ đồ nối dây các phương án

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	832,66 KB