Đồ án thiết kế mạng điện 110Kv 9đ (HUMG)

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt không ngừng tăng trưởng. Bởi vì điện năng co nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các năng nượng khác, dễ dàng truyền tải và phân phối. Đặc điểm chính của hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối là cung cấp điện trực tiếp cho người tiêu dùng, vì thế mạng điện được thiết kế phải đảm bảo chất lượng điện năng, đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện năng của nhân dân và các công ty xí nghiệp. Mạng điện 110kV và trạm biến áp 11022kV là bộ phận quan trọng của hệ thống điện truyền tải và phân phối, nếu bị sự cố sẽ ảnh hưởng tới độ tin cậy cung cấp điện của toàn hệ thống. Để thiết kế được thì đòi hỏi người kỹ sư phải có tay nghề cao và có nhiều kinh nghiệm trong thực tế. Vì thế em xin làm đồ án môn học về đề tài này để lấy thêm nhiều kinh nghiệm cho mai sau. Mặc dù, em đã rất cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án môn học khó tránh khỏi sai sót. Rất mong đón nhận được những đóng góp quý báu từ thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn Hà nội, ngày 09 tháng 12 năm 2021 Trần Minh HảiNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Giảng viên hướng dẫn ThS. Nguyễn Thị Bích Hậu KHOA CƠ ĐIỆNBỘ MÔN: ĐIỆN KHÍ HÓAĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN 2ĐỀ TÀI SỐ 3Sinh viên: Trần Minh HảiMSSV: 1821060079Lớp : HTĐ K63 Nghành: Kỹ thuật điệnNgười hướng dẫn: GV.ThS. Nguyễn Thị Bích HậuNgày nhận đề tài : 23102021Ngày hoàn thành : 10122021A. Đề tài: Thiết kế hệ thống điện 110kVB. Số liệu ban đầu: 1. Nguồn phụ tải: Nguồn điện Đủ cung cấp cho tải với cosφ=0.8 Điện áp thanh cái cao áp:• 1,1 Uđm lúc phụ tải cực đại• 1,05 Uđm lúc phụ tải cực tiểu• 1,1 Uđm lúc sự cốPhụ tải123456Pmax (MW)151723 201416Cos (phụ tải)0.80.750.750.80.750.8Pmin (%Pmax)404040404040Tmax (giờnăm)550055005500550055005500Yêu cầu cung cấp điệnLTLTLTLT Uđm thứ cấp trạm phân phối (kV)222222222222Yêu cầu điều chỉnh điện áp phía thứ cấp±5%±5%±5%±5%±5%±5% Bảng 1.1 Số liệu phụ tải Giá tiền 1kWh điện năng tổn thất: 1650 đồng Giá tiền 1 kVAr thiết bị bù: 250.000 đồngC. Nhiệm vụ thiết kế1. Cân bằng công suất trong mạng điện. Xác định bù công suất kháng.2. Đề suất các phương án nối dây của mạng điện và chọn phương án đáp ứng kỹ thuật.3. So sánh kinh tế và chọn phương án hợp lý.4. Xác định số lượng công suất MBA của trạm phân phối. Sơ đồ nối dây của trạm. Sơ đồ nối dây của mạng điện.5. Xác định dung lượng bù kinh tế và giảm tổn thất điện năng.6. Tính toán cân bằng công suất trong mạng điện. Xác định và phân phối thiết bị bù cưỡng bức.7. Tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện lúc phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố.8. Điều chỉnh điện áp: chọn đầu phân áp của máy biến áp.9. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện thiết kế.10. Các bản vẽ (A1 hoặc A2, A3): sơ đồ nối dây các phương án, sơ đồ nguyên lý của mạng điện thiết kế, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. 54 3 N162 10km Bố trí vị trí các phụ tải Chữ ký GVHD: GV.ThS. Nguyễn Thị Bích Hậu CHƯƠNG ICÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN1. Nội dung: Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng. Cân bằng công suất là một trong những bài toán quan trọng nhằm đánh giá khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải, từ đó lập phương án nối dây thích hợp và xác định dung lượng bù hợp lý. Tại mỗi thời điểm luôn phải đảm bảo cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ. Mỗi mức cân bằng công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q để xác định một giá trị tần số và điện áp. Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp. Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi và ngược lại. Khi thiếu công suất Q thì điện áp bị giảm và ngược lại. Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suất tác dụng thì trong mạng điện thiếu công suất phản kháng. Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp, gây thiệt hại rất lớn, đồng thời làm hạ thấp điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng. cho nên việc bù công suất phản kháng là vô cùng cần thiết2. Cân bằng công suất tác dụng: Cân bằng công suất tác dụng để giữ tần số ổn định trong hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát: ∑▒PF=∑▒Pyc=m∑▒Ppt+∑▒∆Pmd+∑▒Ptd+ ∑▒Pdt∑▒PF : Tổng công suất tác dụng phát ra do các nhà máy phát điện của các nhà máy trong hệ thống.∑▒Pyc : Tổng công suất yêu cầu.m: Hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8). ∑▒Ppt : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của hộ tiêu thụ.∑▒∆Pmd: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.∑▒Ptd: Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện.∑▒Pdt: Tổng công suất dự trữ.2.1. Tổng phụ tải: ∑▒Ppt=Ppt1+Ppt2+Ppt3+Ppt4+Ppt5+Ppt6=15+17+23+20+14+16=105(MW).2.2. Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. Theo thống kê thì tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áp trong trường hợp lưới cao áp. ∑▒∆Pmd=10% ×m× ∑▒Ppt ∑▒∆Pmd=0,1×0,8×105=8,4(MW).2.3. Công suất tự dùng ∑▒Ppt của nhà máy điện và Công suất dự trữ của hệ thống.a). Công suất tự dùng của nhà máy điện:Tính theo phần trăm của (m×∑▒Ppt +∑▒∆Pmd)Nhà máy phát điện 3 ÷ 7%Nhà máy thủy điện 1 ÷ 2%b). Công suất dự trữ của hệ 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 Tổng quát dự trữ hệ thống lấy bằng 10 15% tổng phụ tải của hệ thống. Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên tính cân bằng công suất tác dụng như sau: ∑▒PF=m×∑▒Ppt + ∑▒∆Pmd = 0,8 ×105 + 8,4 = 92,4(MW)3. Cân bằng công suất phản kháng. Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điênh áp bình thường trong hệ thống điện. Cân bằng công suất phản kháng được biểu thị qua công thức sau: ∑QF +Qbù∑=m∑Qpt+∑∆QB+∑∆QL∑QC+∑Qtd+∑Qdt Trong đó:∑QF: Tổng công suất phát ra của các máy phát điện. Trong thiết kế môn học chỉ thiết kế từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy nên chỉ cần cân bằng từ thanh cái cao áp.Qbù∑: Dung lượng công suất phản kháng cần bù trong hệ thống.m∑Qpt: Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời.∑∆QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng với ΣΔQB = (8 ÷ 12%)ΣSpt .∑∆QL: Tổng tổn thất công suất kháng trên cảm kháng đường dây.∑QC : Tổng tổn thất công suất kháng do điện dung đường dây.∑Qtd : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống.∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống.Tổng công suất phát ra của máy điện: Theo yêu cầu đề bài nguồn đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0,8 nên xem như cosφ nguồn là 0,8. ∑QF = ∑▒PF × tgφF ∑QF= 92,4 × tan(cos1(0,8)) = 69,3 ( MVAr).Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời. S=Pcosφ ; Q = √(S2P2 )STTCông suất phụ tải (MW)cosφSpt (MVA)Qpt(MVAr)1150,818,7511,252170,7522,6714,503230,7530,6720,294200,825155140,7518,6712,356160,82012Tổng105135,7685,39 Bảng 1.1 Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện∑Spt= Spt1+ Spt2 + Spt3 + Spt4 + Spt5 + Spt6 = 26,25+25,33+31,25+32,5+18,66+25 = 135,76 (MVAr).∑Qpt= Qpt1 + Qpt2 + Qpt3 + Qpt4 + Qpt5 + Qpt6 =15,75+16,75+18,75+19,5+12,33+15 = 85,39 (MVAr).m∑Qpt= 0,8 × 85,39 = 68,31 (MVAr).Tổng công suất phản kháng trên máy biến áp. Có thể ước lượng : ∑∆QB=(812)% ∑Spt Chọn ∑∆QB 10% × ∑Spt = 0,1 × 135,76 = 13,58 (MVAr). Lượng công suất kháng cần bù:Qbù∑ = m∑Qpt +∑∆QB∑QF= 68,31 +13,58 69,3 = 12,59 (MVAr). Do Qbù∑ >0 nên hệ thống cần đặt thêm thiết bị bù để cân bằng công suất kháng.Tính toán bù công suất kháng. Trong phần này chỉ thực hiện bù sơ bộ, dự kiến bù sơ bộ theo nguyên tắc: bù ưu tiên cho các phụ tải ở xa cosφ thấp hoặc phụ tải có công suất tiêu thụ lớn. Ta có thể tạm cho một lượng Qbù ở một số tải sao cho ∑Qbù=Qbù∑. Sau đó tính cosφ’Sau khi bù theo công thức.Cosφi’ = P_i(S_i ) với Si’=√(P_i2+(〖Q_iQ_(bù i))〗2 )STTP(MW)Q(MVAr)CosφQbù(MVAr)QptQbù(MVAr)S’(MVA)Cosφ’11511,250,80011,2518,750,8021714,500,753,5310,9720,230,8432320,290,755,4314,8627,380,84420150,80015250,8051412,350,753,638,7216,490,84616120,80012200,80Tổng10585,3912,5972,8127,85Bảng 1.2 Bảng số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ Số liệu này sẽ được dùng trong phần so sánh phương án chọn dây chọn công suất máy biến áp. Nếu sau này khi tính chính xác lại sự phân bố thiết bị bù mà một phụ tải không được bù nhưng lại được bù sơ bộ thì ta phải kiểm tra lại tiết diện dây và công suất máy biến áp đã chọn.CHƯƠNG IIDỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT1. Lựa chọn điện áp tải điện. Theo đề tài đã cho cấp điện áp của mạng điện là 110kV nên trong phần này ta cần kiểm tra lại cấp điện áp của mạng điện có phù hợp với công suất tải và khoảng cách truyền tải dựa vào công thức: U= 4,34√(L+16P_t ) Trong đó: Pt : Công suất truyền tải L : Khoảng cách truyền tảiSTTP (kW)L (km)U (kV)115 × 10350,9931,06217 × 10358,3033,21323 × 1036033,72420 × 10336,0526,17514 × 10364,0334,78616 × 10336,0526,15Bảng 2.1. Bảng điện ápTheo số liệu tính toán ở trên ta chọn cấp điện áp 110kV là phù hợp với công suất tải và khoảng cách truyền tải.2. Chọn sơ đồ nối dây của mạng điện. Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ thuộc nhiều yếu tố: số lượng phụ tải, vị trí phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tuyến, sự phát triển của phụ tải và khả năng vận hành của mạng điện. Trong phạm vi đồ án môn học tạm thời nối các điểm để có phương án đi dây. Theo sơ đồ cung cấp điện nguồn và phụ tải, ta chia phụ tải thành khu vực như sau :  Khu vực 1: Gồm các phụ tải 2,3,4 và 5 có yêu cầu cung cấp điện liên tục. Ta thiết kế phương án cấp điện cho các phụ tải trên là mạch kín hoạc kép.  Khu vực 2: Gồm các phụ tải 1 và 6 không yêu cầu cung cấp điện liên tục. Ta thiết kế phương án cấp điện cho các phụ tải trên là mạch đơn. Từ đó ta có các phương án sau : 3. Tính toán các phương án3.1. Phương án 1. A. Phân bố công suất và chọn dây.54 3 N162 Công suất đường dây khu vực tải 3 và 4 .S ̇N4= (S ̇_4×(l_34+l_3 )+S ̇_3×l_3)(l_3+l_34+l_4 ) = ((20+j15)×(50+60)+(23+j14,86)×60)(60+50+36,05) = 24,51+j17,04 (MVA).S ̇N3=(S ̇_3×(l_34+l_4 )+S ̇_4×l_4)(l_3+l_34+l_4 ) = ((23+j14,86)×(50+36,05)+(20+j15)×36,05)(60+50+36,05) = 18,48+j12,45 (MVA).S ̇34 = S ̇_3S ̇_N3 = (23+j14,86)( 18,48+j12,45) = 4,52+j2,41 (MVA).Đường dây lộ kép N2, công suất trên 1 lộ .S ̇N21lo=(17+j10,97)2= 8,5+j8,98 (MVA).Đường dây lộ kép N5, công suất trên 1 lộ:S ̇N51lo=(14+j8,72)2= 7+j4,36 (MVA).

Nội dung

Trong hệ thống điện, việc duy trì sự cân bằng giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng là rất quan trọng Cân bằng công suất giúp đánh giá khả năng cung cấp của các nguồn điện cho phụ tải, từ đó cho phép lập phương án nối dây hợp lý và xác định dung lượng bù phù hợp.

Để duy trì hoạt động hiệu quả của hệ thống điện, cần đảm bảo sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng Mỗi mức cân bằng công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q sẽ xác định giá trị tần số và điện áp của hệ thống Sự thay đổi công suất tác dụng P chủ yếu ảnh hưởng đến tần số, trong khi công suất phản kháng Q chủ yếu ảnh hưởng đến điện áp Cụ thể, khi nguồn phát không cung cấp đủ công suất P cho phụ tải, tần số sẽ giảm, và ngược lại Tương tự, khi thiếu công suất Q, điện áp cũng sẽ giảm và ngược lại.

Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng thường lớn hơn công suất tác dụng, dẫn đến tình trạng thiếu công suất phản kháng khi máy phát điện được chọn theo sự cân bằng công suất tác dụng Tình trạng này không chỉ gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho các hộ dùng điện mà còn có thể làm ngừng hoạt động của máy công cụ trong xí nghiệp, gây thiệt hại lớn Hơn nữa, nó còn làm giảm điện áp mạng và ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của toàn bộ hệ thống Do đó, việc bù công suất phản kháng trở nên cực kỳ cần thiết.

Cân bằng công suất tác dụng

Cân bằng công suất tác dụng để giữ tần số ổn định trong hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát:

∑ 𝑃 F =∑ 𝑃 yc =m∑ 𝑃 pt +∑ ∆𝑃 md+ ∑ 𝑃 td + ∑ 𝑃 dt

∑ 𝑃 F : Tổng công suất tác dụng phát ra do các nhà máy phát điện của các nhà máy trong hệ thống

∑ 𝑃 yc : Tổng công suất yêu cầu m: Hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8)

∑ 𝑃 pt : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của hộ tiêu thụ

∑ ∆𝑃 md : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

∑ 𝑃 td : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện

∑ 𝑃 dt : Tổng công suất dự trữ

∑ 𝑃 pt =Ppt1+Ppt2+Ppt3+Ppt4+Ppt5+Ppt6+17+23+20+14+165(MW)

2.2 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

Theo thống kê thì tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áp trong trường hợp lưới cao áp

2.3 Công suất tự dùng ∑ 𝑷 pt của nhà máy điện và Công suất dự trữ của hệ thống a) Công suất tự dùng của nhà máy điện:

Tính theo phần trăm của (m× ∑ 𝑃 pt +∑ ∆𝑃 md )

Nhà máy thủy điện 1 ÷ 2% b) Công suất dự trữ của hệ 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

Tổng quát dự trữ hệ thống lấy bằng 10 - 15% tổng phụ tải của hệ thống

Trong thiết kế môn học, giả định rằng nguồn điện có khả năng cung cấp đầy đủ cho nhu cầu công suất tác dụng, chỉ cần cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện Điều này dẫn đến việc tính toán cân bằng công suất tác dụng một cách chính xác và hiệu quả.

Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điênh áp bình thường trong hệ thống điện Cân bằng công suất phản kháng được biểu thị qua công thức sau:

Tổng công suất phát ra của các máy phát điện, ký hiệu là ∑Q F, là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điện Trong môn 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, do đó việc cân bằng này là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Qbù∑: Dung lượng công suất phản kháng cần bù trong hệ thống m∑Q pt : Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời

∑∆Q B : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng với ΣΔQB = (8 ÷ 12%)ΣSpt

∑∆QL: Tổng tổn thất công suất kháng trên cảm kháng đường dây

∑Q C : Tổng tổn thất công suất kháng do điện dung đường dây

∑Q td : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

∑Q dt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống

Tổng công suất phát ra của máy điện:

Theo yêu cầu đề bài nguồn đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0,8 nên xem như cosφ nguồn là 0,8

Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời

STT Công suất phụ tải

(MW) cosφ S pt (MVA) Q pt (MVAr)

Bảng 1.1 Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện

∑S pt = S pt1 + S pt2 + S pt3 + S pt4 + S pt5 + S pt6

∑Qpt= Q pt1 + Q pt2 + Q pt3 + Q pt4 + Q pt5 + Q pt6

Tổng công suất phản kháng trên máy biến áp

Lượng công suất kháng cần bù:

Qbù∑ = m∑Qpt +∑∆QB-∑QF= 68,31 +13,58 - 69,3 = 12,59 (MVAr)

Do Q bù∑ >0 nên hệ thống cần đặt thêm thiết bị bù để cân bằng công suất kháng

Tính toán bù công suất kháng

Trong phần này, chúng ta sẽ thực hiện bù sơ bộ, ưu tiên cho các phụ tải ở xa có hệ số công suất cosφ thấp hoặc các phụ tải tiêu thụ công suất lớn Có thể tạm xác định một lượng Q bù cho một số tải, với tổng Q bù bằng tổng lượng bù cần thiết Sau đó, tiến hành tính toán lại hệ số công suất cosφ’.

Sau khi bù theo công thức

Bảng 1.2 Bảng số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ

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 không được bù nhưng đã được bù sơ bộ, cần kiểm tra lại tiết diện dây và công suất máy biến áp đã được lựa chọn.

Tính toán các phương án

A Phân bố công suất và chọn dây

Công suất đường dây khu vực tải 3 và 4

-Đường dây lộ kép N-2, công suất trên 1 lộ

-Đường dây lộ kép N-5, công suất trên 1 lộ:

Lựa chọn tiết diện dây

Với TmaxU00h Tra bảng mật độ dòng điện kinh tế : jkt=1,0 A/mm 2

Dòng trên từng lộ đơn được xác định theo công thức :

Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố:

Khi chế tạo dây dẫn ở nhiệt độ tiêu chuẩn 25°C, nhưng trong thực tế dây dẫn hoạt động ở nhiệt độ 40°C, cần phải điều chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường thực tế Hệ số điều chỉnh nhiệt độ là k = 0,81, do đó dòng điện cho phép được tính bằng công thức: k × Icp, trong đó Icp là dòng điện tối đa ở 25°C.

Bảng 2.2 Bảng dòng điện cho phép: tra phụ lục bảng PL2.6

(Sách thiết kê mạng điện – Hồ Văn Hiến)

 Khu vực lưới kín N-3-4-N bị đứt đoạn đường dây N-4

Vậy các dây được chọn đều thỏa mãn điều kiện phát nóng

B Chọn trụ cho đường dây và tính các thống số dường dây

∗Lựa chọn trụ cho đường dây mạch đơn

Trong phương án này có đoạn N-1, N-3, N-4, N-6, N-3-4-N là đi dây lộ đơn nên ta trụ bê tông cốt thép có mã hiệu DT20 ( tham khảo tại PL5.5 trang

154 sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) như hình vẽ bến dưới:

Tính toán về thống số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch đơn

Dựa theo hình trên ta tính được các khoảng cách sau:

Khoảng cách trung bình nhân D m được tính như sau

 Đoạn N-1, N-3 và N -6 sử dụng dây AC-120

- Tra bảng PL 2.5 trang 119 ta biết được dây có 28 sợi nhôm và 7 sợi thép

- Tra bảng PL 2.1 trang 116 ta có:

+ Dây có đường kính ngoài d = 15,2(mm), suy ra bán kính ngoài r 7,6(mm)

+ Dây có điện trở tương đương ở 20°C ro = 0,27 (Ω/km)

- Tra bảng 2,5 trang 25 ta biết được bán kính trung bình hình học của dây cáp là r’ = 0,768 (mm)

Bán kính tự thân của dây r’ = 0,768 × r = 0,768 × 7,6 = 5,83 (mm)

Cảm kháng của đường dây: xo = 2𝜋𝑓.ln 𝐷 𝑚

5.83×10 −3 × 2 × 10 −4 = 0,42 (Ω/km) Dung dẫn của đường dây: bo = 2𝜋𝑓

 Đoạn N-4 sử dụng dây AC-185

7,3×10 −3 × 2 × 10 −4 = 0,40 (Ω/km) Dung dẫn của đường dây: bo = 2𝜋𝑓

 Đoạn 3-4 sử dụng dây AC-95

+ Dây có đường kính ngoài d = 13,5 (mm), suy ra bán kính ngoài r 6,75(mm)

- Tra bảng 2.5 trang 25 ta biết được bán kính trung bình hình học của dây cáp là r’ = 0,768 (mm)

5,18×10 −3 × 2 × 10 −4 = 0,43 (Ω/km) Dung dẫn của đường dây: bo = 2𝜋𝑓

∗Lựa chọn trụ cho đường dây mạch kép

Trong phương án này có đoạn N-2, N-5, là đi dây lộ kép nên ta trụ thép có mã hiệu Y110-2+9 ( tham khảo tại PL5.12 trang 161 sách thiết kế mạng điện

– Hồ Văn Hiến) như hình vẽ bến dưới:

Các khoảng cách trung bình hình học

Giữa các nhóm dây pha A và nhóm dây pha B:

Giữa các nhóm dây pha B và nhóm dây pha C:

Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị:

Đoạn N-2 sử dụng dây AC-95

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách 5 thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhom và 1 sợi thép

- Tra bảng PL2.1 trang 116(Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được:

+ Dây có điện trở ở 20°C ro = 0,33 (Ω/km) do đoạn N-2 là mạch kép nên suy ra điện trở tương đương ro = 0,33

Các bán kính trung bình hình học:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha A

- Giữa các nhóm dây thuộc pha B

- Giữa các nhóm dây thuộc pha C

Bán kính trung bình hình học của của đường dây lộ kép có hoán vị:

0,23 × 2 × 10 −4 = 0,21 (Ω/km) Dung dẫn của đường dây:

Tính lại các bán kính trung bình hình học:

- Giữa các nhóm dây thược pha A

- Giữa các nhóm dây thược pha B

- Giữa các nhóm dây thược pha C

Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị:

Đoạn N-5 cũng sử dụng dây AC-95 nên tương tự đoạn N-2

Tổng hợp kết quả tính toán thống số điện trở, cảm kháng,dung dẫn của đường dây:

Lúc vận hành bình thường Đường dây

Trong bảng 2.3, chúng ta có thông số đường dây khi vận hành bình thường Công suất được xác định dựa trên phân nửa điện dung của đường dây, theo biểu thức: j∆𝑄 𝑐 = 𝑗 𝑏 𝑜 ×𝐿.

Lúc gặp sự cố trên đường dây mạch kép

Khi xảy ra sự cố đứt dây trên đường dây lộ kép, các thông số như điện trở (ro), điện kháng (xo) và điện dung (bo) sẽ được tính toán tương tự như đường dây lộ đơn Trong trường hợp đường dây N-2 và N-5 là đường dây lộ kép, nếu xảy ra sự cố đứt dây, kết quả tính toán các thông số đường dây sẽ được xác định dựa trên phương pháp tính toán tương tự như đường dây lộ đơn.

01 lộ của mạch kép như sau

Đoạn N-2 sử dụng dây AC-95

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhom và 1 sợi thép

Bán kính tự thân của dây r’ = 0,726× r = 0, 726 × 6,75 =4,90 (mm)

Khoảng cách trung bình giữa các pha là:

Dung dẫn của đường dây: bo = 2𝜋𝑓

Đoạn N-5 cũng sử dụng dây AC-95 nên tương tự đoạn N-2 Đường dây

Bảng 2.4 Thông số đường dây lúc vận hành sự cố

Ghi chú: Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra được xác định theo biểu thức: j∆𝑄 𝑐 = 𝑗 𝑏 𝑜 ×𝐿

C Tính toán tổn thất công suất và điện áp:

Đường dây mạch kín N-3-4:

*Lúc vận hành bình thường:

- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶𝑁−4 = j0,61 (MVAr) j∆𝑄 𝐶𝑁−3 = j0,85 (MVAr) j∆𝑄 𝐶3−4 = j0,81 (MVAr)

- Công suất tính toán nút 3, 4:

- Tổng trở của đường dây:

-Vẽ lại sơ đồ thay thế:

• Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N-3:

• Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây

• Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N-3-4-N:

*Lúc vận hành gặp sự cố lâu dài nghiêm trọng, là khi mất một đường dây: a Sự cố đứt đường dây N-3:

Sơ đồ đường dây bây giờ có dạng liên thông như sau:

Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp

• Công suất cuối đường dây 4-3:

• Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 4-3:

• Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây 4-3:

• Công suất cuối đường dây N-4:

• Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N-4:

Tổn thất trong trường hợp đứt đường dây N-3:

• Tổn thất công suất tổng:

Vậy ∆𝑈 4−3 % = 9,47% < 20%  Đạt yêu cầu b Sự cố đứt đường dây N-4:

Sơ đồ đường dây bây giờ có dạng liên thông như sau:

Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp

• Công suất cuối đường dây 4-3:

• Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 4-3:

• Công suất cuối đường dây N-3:

• Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N-3:

Tổn thất trong trường hợp đứt đường dây N-3:

• Tổn thất công suất tổng:

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-1 lộ đơn

• Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶𝑁−1 = j0,72 (MVAr)

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-6 lộ đơn

• Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶𝑁−6 = j0,51(MVAr)

- Lúc vận hành bình thường

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-2 khi bình thường (đường dây lộ kép):

• Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N-2’:

• Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây N-2:

- Lúc vận hành gặp sự cố

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-2 khi bị sự cố một lộ (thành đường dây lộ đơn):

- Lúc vân hành bình thường

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-5 khi bình thường (đường dây lộ kép):

• Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶𝑁−5 = j2.10 (MVAr)

• Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây N-

- Lúc vận hành gặp sự cố

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-5 khi bị sự cố một lộ (thành đường dây lộ đơn):

STT Đường dây Tổn thất

Bảng 2.5 Bảng tổng hợp tổn thất phương án 1

Kết luận: các trị số ∆𝑈% tính được trong phương án 1 đều thỏa mãn yêu cầu

- Phần trăm tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án là:

- Trong trường hợp sự cố tổn thất điện áp lớn nhất là đứt dây N-4 trong mạch kín N-3-4 với 17,17% < 20% , Đạt yêu cầu

- Do phân bố sơ bộ, đã tính bù sơ bộ nên phân bố công suất theo chiều dài để tính phân bố dòng cho từng đoạn đường dây

- Phân bố công suất trong các nhánh bỏ qua tổn thất công suất và thành phần dung dẫn đường dây

B Phân bố công suất và và chọn dây cho các đường lộ kép N-2, N-3, N-4,

Công suất của đường dây trên 1 lộ

Theo tính toán, các đường dây lộ kép N-2, N-3, N-4, N-5 có thể chọn dây

Dây AC-50 là lựa chọn hợp lý, nhưng để đảm bảo độ bền cơ học và chuẩn bị cho khả năng tăng tải trong tương lai, cũng như phòng ngừa trường hợp một trong hai đường dây mạch kép bị đứt, dây AC-95 sẽ là sự lựa chọn tối ưu hơn.

Khi nhiệt độ môi trường xung quanh trong quá trình chế tạo là 25°C và nhiệt độ thực tế của dây dẫn làm việc là 40°C, cần phải điều chỉnh dòng điện cho phép của dây dẫn theo nhiệt độ thực tế Hệ số điều chỉnh nhiệt độ là k = 0,81, và dòng điện cho phép được tính bằng công thức: k × Icp, trong đó Icp là dòng điện tiêu chuẩn ở 25°C.

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

Vậy các đường dây đều thỏa mãn điều kiện phát nóng

C Chọn trụ cho đường dây và tính các thống số dường dây

Trong phương án này, đoạn N-1 và N-6 sử dụng dây lộ đơn, do đó chúng ta lựa chọn trụ bê tông cốt thép mã hiệu DT20 (tham khảo PL5.5 trang 154 sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) và thực hiện tính toán tương tự như phương án 1.

Trong phương án thiết kế, đoạn N-2, N-3, N-4, N-5 sử dụng dây lộ kép, do đó trụ thép được mã hiệu Y110-2+9 (theo PL5.12 trang 161 trong sách thiết kế mạng điện của Hồ Văn Hiến), như thể hiện trong hình vẽ bên dưới.

Các đoạn N-1, N-2, N-4, N-5 đều sử dụng dây AC-95:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách 5 thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép

Bảng 2.7 Thông số đường dây lúc vận hành bình thường Ghi chú:

- Các đường dây N-1’, N-6’ tính tương tự phương án 1

- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra được xác định theo biểu thức: j∆𝑄 𝑐 = 𝑗 𝑏 𝑜 ×𝐿

D Tính toán tổn thất công suất và điện áp

*Các đường dây mạch kép N-3’, N-2’, N-4’, N-5’ mã tiêu chuẩn AC-95

 Khi vận hành bình thường

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-3 khi bình thường (đường dây lộ kép

• Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶𝑁−3 ′ = j1,97 (MVAr)

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-2’ khi bình thường (đường dây lộ kép)

• Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây N-2’:

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-4’ khi bình thường (đường dây lộ kép):

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-5’ khi bình thường (đường dây lộ kép):

• Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶𝑁−5 ′ = j2.10 (MVAr)

 Khi đường dây gặp sự cố

Khi xảy ra sự cố trên một lộ của đường dây lộ kép N-3’, N-2’, N-4’, N-5’, các giá trị điện trở, điện cảm và điện dung của các lộ còn lại đang hoạt động sẽ được tính toán dựa trên tình trạng hiện tại của hệ thống.

- Các đường dây N-3’, N-2’, N-4’, N-5’ đều sử dụng dây AC-95

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép

+ Dây có điện trở ở 20°C ro = 0,33 (Ω/km)

Bán kính tự thân của dây r’ = 0,726× r = 0,726 × 6,75 =4,90 (mm)

Bảng 2.8 trình bày thông số đường dây trong trường hợp vận hành gặp sự cố Lưu ý rằng công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra được xác định theo công thức: j∆𝑄 𝑐 = 𝑗 𝑏 𝑜 ×𝐿.

- Tính sụt áp và tổn thất công suất trên các lộ đường dây N-3’, N-2’, N-4’,

N-5’ khi bị sự cố một lộ

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-3’ khi bị sự cố một lộ (thành đường dây lộ đơn):

Các đường dây N-1 và N-6 trong phương án 2 có mã hiệu dây giống như ở phương án 1, do đó, tổn thất công suất và điện áp khi vận hành bình thường được tính toán tương tự như phương án 1.

Bảng 2.9 Bảng tổng hợp tổn thất phương án 2

- Phần trăm tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án là: N-1’

- Trong trường hợp sự cố tổn thất điện áp lớn nhất là ∆𝑈%=6,72% không vượt quà phạm vi cho phép

Công suất của đường dây trên 1 lộ (PA3)

- Đường dây lộ kép N-3, công suất trên 1 lộ:

- Dòng điện chạy qua dây dẫn của đoạn N-2:

- Dòng điện chạy trên đường dây dẫn 2-6:

Khi nhiệt độ môi trường xung quanh đạt 25°C trong quá trình chế tạo và thực tế là 40°C khi dây dẫn hoạt động, cần điều chỉnh dòng điện cho phép của dây dẫn theo nhiệt độ thực tế Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ được xác định là k = 0,81 Dòng điện cho phép được tính theo công thức: k × Icp, trong đó Icp là dòng điện tối đa tại 25°C.

Vậy các dây được chọn đều thỏa mãn điều kiện phát nóng

B Chọn trụ cho đường dây và tính các thống số dường dây

Trong phương án này, đoạn 2-6 và 5-1 sử dụng dây lộ đơn, do đó cần lắp đặt trụ bê tông cốt thép mã hiệu DT20, theo tham khảo tại PL5.5 trang 154 trong sách thiết kế mạng điện của Hồ Văn Hiến.

Khoảng cách trung bình nhân D m được tính như sau

 Các đoạn N-2-6 và N-5-1 đều sử dụng dây AC-120

5.83×10 −3 × 2 × 10 −4 = 0,42 (Ω/km) Dung dẫn của đường dây: bo = 2𝜋𝑓

Trong phương án này, đoạn N-3, N-4, N-2, N-5 sử dụng dây lộ kép, do đó trụ thép được áp dụng có mã hiệu Y110-2+9, theo tài liệu tham khảo tại PL5.12 trang 161 trong sách thiết kế mạng điện của Hồ Văn Hiến, như hình vẽ bên dưới.

Đoạn N-2 và N-5 sử dụng dây AC-120:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách 5 thiết kế mạng điện – Hồ Văn

Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhom và 1 sợi thép

Các đoạn N-3, N-4, đều sử dụng dây AC-95:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách 5 thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép

Tổng hợp kết quả tính toán thống số điện trở, cảm kháng,dung dẫn của đường dây:

Lúc vận hành bình thường Đườn dây

Số lộ Mã hiệu dây

Bảng 2.11 Thống số đường dây lúc vận hành bình thường

Ghi chú: Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra được xác định theo biểu thức: j∆𝑄 𝑐 = 𝑗 𝑏 𝑜 ×𝐿

Lúc gặp sự cố trên đường dây mạch kép

Khi xảy ra sự cố 01 trên đường dây lộ kép, các thông số ro, xo, bo sẽ được tính toán tương tự như đường dây lộ đơn Trong phương án 1, với đường dây N-2 và N-5 là lộ kép, chúng ta sẽ thực hiện tính toán các thông số đường dây khi xảy ra sự cố đứt.

01 lộ của mạch kép như sau

Đoạn N-2 và N-5 đều sử dụng dây 120:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhom và 1 sợi thép

+ Dây có điện trở ở 20°C r = 0,27 (Ω/km)

Bán kính tự thân của dây r’ = 0,768× r = 0, 768 ×7,6 = 5,84 (mm)

Đoạn N-3, N-4 sử dụng dây AC-95:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta biết được dây có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép

+ Dây có điện trở ở 20°C ro = 0,33 (Ω/km)

Bán kính tự thân của dây r’ = 0,726× r = 0,726 × 6,75 =4,90 (mm)

Bảng 2.12 Thống số đường dây lúc vận hành sự cố

Ghi chú: Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra được xác định theo biểu thức: j ∆𝑄 𝑐 = 𝑗 𝑏 𝑜 ×𝐿

C Tính toán tổn thất công suất và điện áp:

-Lúc vận hành bình thường:

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-3:

- Lúc vận hành gặp sự cố 3 lộ:

-Lúc vận hành bình thường:

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-4

-Lúc vận gặp sự cố 1 lộ:

 Xét đường dây liên thông N-2-6

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-2-6

- Lúc vận hành bình thường:

• Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra: j∆𝑄 𝐶2−6 = j0,76 (MVAr)

• Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây 2-

• Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 2-6:

• Công suất cuối tổng trở đoạn N-2

• Tổn thất điện áp trên đoạn N-2:

• Công suất đầu tổng trở đoạn N-2:

- Lúc vận hành gặp sự cố đứt một mạch của lộ kép:

 Xét đường dây liên thông N-5-1

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N-5-1

- Lúc vận hành bình thường:

- Lúc vận hành gặp sự cố đứt một mạch của lộ kép:

Bảng 2.12 Bảng tổng hợp công suất phương án 3

- Phần trăm tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án 3 là:

- Trong trường hợp sự cố tổn thất điện áp lớn nhất là:

∆𝑈% = 13,32% < 20% , thỏa mãn điều kiện cho phép.

Tính toán

Phí tổn tính toán hàng năm cho mỗi phương án được tính theo biểu thức:

- K là vốn đầu tư của mạng điện

- avh: hệ số vận hành, khấu hao, sửa chữa, phụ vụ mạng điện Đường dây dùng cột thép avh = 7%, cột bê tông cốt thép avh = 4%

- atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, atc = 1

𝑇 𝑡𝑐 với Ttc = 5÷8 năm là thời gian thu hồi vốn đầu tư, atc thường chọn từ 0.125÷0.2

- c: tiền 1 kWh điện năng tổn thất c = 1.650 đồng

• ∆P∑ :tổng tổn thất công suất của phương án

• τ : thời gian tổn thất công suất cực đại

• τ = (0.124 + 𝑇𝑚𝑎𝑥 ×10 4 ) 2 ×8760 giờ/năm khi Tmax = 5500 giờ

2 Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho phương án:

Tiền đầu tư 1km đường dây

Tiền đầu tư toàn đường dây

- Tiền đầu tư 1km đường dây trên không 110kV tra bảng PL3.1 đối với đường dây một mạch, bảng PL3.2 đối với đường dây hai mạch

( Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến)

- Tổng chi phí đầu tư toàn đường dây là:K 1 = 7.833,10×10 3

- Hệ số vận hành, khấu hao, sửa chữa, phục vụ mang điện: avh (cột thép) = 7% = 0,07 ; avh (cột bê tông) = 4% = 0,04

- Hệ số thu hồi vốn đầu tư ta chọn atc = 0,125

- Tiền 1MWh điện năng theo đề bài: c = 1.650 đồng /1kWh = 0,07 USD/1kWh= 70 USD/1MWh

- Từ chương 2 (phương án 1) ta có :

-Thời gian tổn thất công suất cực đại : τ = (0.124 + 𝑇𝑚𝑎𝑥 ×10 4 ) 2 ×8760

- Tổn thất điện năng: ΔA1 = ΔP.τ = 2,32 × 3.979,458 = 9.232,342(MWh/năm)

- Chi phí tổn hao hàng năm:

- Khối lượng kim loại màu phương án 1:

Tra bảng PL2.1 trang 116 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) Đường dây

Khối lượng (kg/km/pha)

Để tính khối lượng dây cho đường dây đơn ba pha, bạn cần nhân khối lượng dây với 3 Đối với đường dây kép ba pha, khối lượng dây sẽ được tính bằng cách nhân với 6.

Tiền đầu tư 1km đường dây

- Tổn thất điện năng: ΔA2 = ΔP.τ = 2,05 × 3.979,458 = 8.157,88 (MWh/năm)

Tra bảng PL2.1 trang 116 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) Đường dây Số lộ Mã hiệu dây

Khối lượng (kg/km/pha)

Để tính khối lượng dây cho đường dây đơn 3 pha, ta nhân khối lượng dây đơn với 3 Còn đối với đường dây kép 3 pha, khối lượng dây sẽ được tính bằng cách nhân khối lượng dây đơn với 6.

2.3 Phương án 3. Đườn dây Số lộ Mã hiệu dây

Tiền đầu tư 1km đường dây (10 3 USD)

- Tổn thất điện năng: ΔA3 = ΔP.τ = 6,02 × 3.979,458 = 23.956,33 (MWh/năm)

Tra bảng PL2.1 trang 116 (Sách thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) Đườn dây Số lộ Mã hiệu dây

Khối lượng (kg/km/pha

Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho phương án

Chỉ tiêu Đơn vị Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

Tổn thất điện năng MWh 2,32 2,05 6,02

Kim loại màu sử dụng Tấn 641.630,97 634.239,12 752.837,64

Phí tổn tính toán Z USD 2.065.578,34 2.224.469,95 3.432.973,00

- Ta thấy phương án 1 có phi tổn tính toán Z và vốn đầu tư là nhỏ nhất

Tổn thất điện năng và điện áp, mặc dù không phải là vấn đề nhỏ, nhưng có thể được khắc phục thông qua nhiều biện pháp kỹ thuật hiệu quả như tăng tiết diện dây dẫn và lắp đặt tụ bù.

→ Từ những nhận xét trên ta thấy phương án 1 là tối ưu nhất nên ta sẽ chọn phương án 1 để thiết kế.

Yêu cầu

- Sơ đồ nối điện phải làm việc đảm bảo, tin cậy, đơn giản, vận hành linh họat, kinh tế và an toàn cho người và thiết bị

- Chọn sơ đồ nối dây cho mạng điện Phía nhà máy điện chỉ bắt đầu từ thanh góp cao áp của nhà máy

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp

- Dùng phụ tải đã có bù sơ bộ công suất kháng

2 Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong trạm giảm áp:

- Dùng máy biến áp 3 pha;

Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong trạm giảm áp

chỉnh điện áp, ngoài ra còn cho biết chế độ làm mát

Số lượng máy biến áp:

- Phụ tải yêu cầu cung cấp điện liên tục ta chọn trạm có 2 máy biến áp;

- Phụ tải không yêu cầu cung cấp điện liên tục chọn trạm có 1 máy biến áp

2.1 Trạm biến áp tại nút 1:

Với Sphụ tải max = 18,75 (MVA)

Vậy ta chọn 1 máy biến áp TPDH-25.000/110, công suất 25 (MVA)

1,4 Với Ssc = Sphụ tải max = 20,23 (MVA)

Vậy ta chọn 2 máy biến áp TDH-16.000/110, công suất 16 (MVA)

1,4 Với Ssc = Sphụ tải max = 25 (MVA)

Vậy ta chọn 2 máy biến áp TDH-16.000/110, công suất 16 (MVA)

Với Sphụ tải max = 20 (MVA)

Phụ tải Yêu cầu S đmB

Các thông số của máy biến áp

- Các công thức tính toán của máy biến áp:

• Tổn thất công suất tác dụng trong sắt của máy biến áp:

• Tổn thất công suất kháng trong sắt của máy biến áp:

• Tổn thất công suất tác dụng trong đồng của máy biến áp:

• Tổn thất công suất kháng trong đồng của máy biến áp:

100 (KVAr) Trong đó: ∆𝑃 𝑁 (kW), Uđm (kV), Sđm (kVA)

Tổn thất trong sắt không đổi còn tổn thất trong đồng thay đổi theo tải

Từ các công thưc nêu trên và tra bảng PL4.5 (Sách Thiết kê mạng điện-Hồ

Văn Hiến) để có các thông số kỹ thuật, thông số tính toán của máy biến áp từ đó ta lập được các bảng sau:

Bảng 4.2 Bảng tính tổng trở và tổn thất sắt của một máy biến áp trong trạm

Bảng 4.3 Tổng trở tương đương và tổn thất sắt của trạm biến áp

TBA Số lượng RB (Ω) XB(Ω) ∆𝑷 𝑭𝒆 (kW) ∆𝑸 𝑭𝒆 (KVAr)

- Các thông số lấy từ phụ lục PL4.5 sách Thiết kế mạng điện - Hồ Văn Hiến

4 Sơ đồ nối dây chi tiết cho thanh cái đường dây và trạm biến áp

Sơ đồ nối dây chi tiết cho thanh cái đường dây và trạm biến áp

BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN

Bù kinh tế là phương pháp giảm tổn thất công suất và giảm tổn thất điện năng, nâng cao cosφ đường dây

Tụ điện hay máy bù giúp giảm tổn thất điện năng chỉ có lợi khi khoản tiền tiết kiệm từ việc giảm tổn thất này đủ để bù đắp vốn đầu tư thiết bị trong một khoảng thời gian nhất định, và tiếp tục mang lại lợi ích trong suốt tuổi thọ của thiết bị Vấn đề đặt tụ ở đâu, công suất bao nhiêu là giải pháp kinh tế dựa trên tiêu chuẩn chi phí hàng năm thấp nhất Đặt tụ bù ngang tại phụ tải không chỉ nâng cao hệ số công suất cosφ mà còn giảm tổn thất điện năng Trong mạng điện, tụ bù thường được ưa chuộng hơn máy đồng bộ vì tiêu thụ rất ít công suất tác dụng (khoảng 0.3÷0.5% công suất định mức), dễ dàng vận hành và bảo trì, đồng thời có chi phí thấp hơn so với máy bù đồng bộ.

2 Tính toán bù kinh tế

2.1 Các giả thiết và điều kiện

- Dùng công suất kháng của phụ tải trước khi bù

- Không xét đến tổn thất sắt trong MBA và công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra

- Không xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng

- Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và MBA

Z1: Phí tổn tính toán hàng năm do đầu tư vào thiết bị bù Qbù

- 𝑘°: là giá tiền một đơn vị công suất thiết bị bù 250.000đồng/1kVAr

- avh: hệ số vận hành của thiết bị bù avh = 0,1

- atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, atc = 0,125

Z2: Phí tổn do tổn thất điện năng

- c: tiền 1 kWh điện năng tổn thất c= 1.650đồng/1kWh

- t: thời gian vận hành tụ điện, xét tụ vận hành suốt năm t60h

- ∆P*: tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù, với tụ điện tính lấy bằng

Tính toán bù kinh tế

2.1 Các giả thiết và điều kiện

- Dùng công suất kháng của phụ tải trước khi bù

- Không xét đến tổn thất sắt trong MBA và công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra

- Không xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng

- Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và MBA

Z1: Phí tổn tính toán hàng năm do đầu tư vào thiết bị bù Qbù

- 𝑘°: là giá tiền một đơn vị công suất thiết bị bù 250.000đồng/1kVAr

- avh: hệ số vận hành của thiết bị bù avh = 0,1

- atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, atc = 0,125

Z2: Phí tổn do tổn thất điện năng

- c: tiền 1 kWh điện năng tổn thất c= 1.650đồng/1kWh

- t: thời gian vận hành tụ điện, xét tụ vận hành suốt năm t60h

- ∆P*: tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù, với tụ điện tính lấy bằng

Chi phí tổn thất điện năng do thành phần công suất kháng trên đường dây và máy biến áp sẽ giảm sau khi lắp đặt thiết bị bù Điều này đặc biệt quan trọng đối với mạng điện hở cung cấp cho phụ tải, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm chi phí.

- ∆P :tổng tổn thất công suất trong hệ thống ∆P = (𝑄−𝑄 𝑏ù )

- τ : thời gian tổn thất công suất cực đại τ = (0.124 + 𝑇𝑚𝑎𝑥 ×10 4 ) 2 ×8760

2.2.1 Bù kinh tế cho khu vực 1

Xét mạng điện lộ đơn N-1

Tính toán các phí tổn thất:

Z1= (avh + atc)×𝑘°× Qbù1 = (0,1+0,125)×250.000× Qbù1V.250×Qbù1

Lấy đạo hàm riêng chi phí Z theo 𝑄 𝑏ù1 và cho bằng không:

Xét mạng điện lộ đơn N-6

Z1= (avh + atc)×𝑘°× Qbù6= (0,1+0,125)×250.000× Qbù6 V.250×Qbù6

Xét mạng điện lộ kép N-2

Z1= (avh + atc)×𝑘°× Qbù2= (0,1+0,125)×250.000× Qbù2V.250×Qbù2

Xét mạng điện lộ kép N-5

Z1= (avh + atc)×𝑘°× Qbù5= (0,1+0,125)×250.000× Qbù5V.250×Qbù5

Như vậy đối với mạng điện lộ kép N-5 sẽ không thực hiện bù công suất phản kháng (Qbù5 = 0)

Xét mạng điện mạch vòng N-3-4-N Điện trở dây quấn máy biến áp quy về phía 110kv:

Phân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở:

Z1= (avh + atc)×𝑘°×(Qbù3+Qbù4)= (0,1+0,125)×250.000×(Qbù3+Qbù4)

-Tính đạo hàm riêng và cho nó bằng 0:

-Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có được kết quả:

2.2.4 Bảng số liệu sau khi bù kinh tế

Tổng công suất bù kinh tế 22,38 63,01

Cosφ sau khi bù: Cos𝜑 ′ = 𝑃

Mục đích

Chương này tính toán cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện

Nếu nguồn điện không cung cấp đủ công suất phản kháng cần thiết, cần phải bổ sung công suất kháng cho các phụ tải Tuy nhiên, việc phân bố các thiết bị bù phải được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo hiệu quả.

2.Tính cân bằng công suất kháng

2.1 Tính công suất ở đầu các đường dây nối đến thanh cái cao áp:

Công suất của phụ tải sau khi bù kinh tế

Bảng 6.1 a Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N-1

 Tổn thất công suất trạm biến áp T1:

 Tổng công suất cung câp đầu trạm biến áp T1:

Tổn thất trên đường dây N-1:

- Công suất ở cuối tổng trở ZN1:

- Tổn thất công suất trên đường dây N-1:

Tổng công suất cung cấp cho nút N-1:

+∆𝑃 1 +j∆𝑄 1 = 15,09+j8,02+0,33+j0,52 = 15,42+j8,54 (MVA) b Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N-2

 Tổng công suất cung câp đầu trạm biến áp T2:

 Tổn thất trên đường dây N-2:

-Công suất ở cuối tổng trở ZN2:

- Tổn thất công suất trên đường dây N-2:

 Tổng công suất cung cấp cho nút N-2:

+∆𝑃 2 +j∆𝑄 2 = 17,09+j3,07+0,24 +j0,30 = 17,33+j3,37 (MVA) c Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N-3-4-N

 Tính toán công suất tại nút 3

- Tổn thất công suất trạm biến áp T3:

- Công suất vào trạm biến áp B3:

- Công suất tính toán tại nút 3 (phía cao áp)

 Tính toán công suất tại nút 4

- Tổn thất công suất trạm biến áp T4:

- Công suất vào trạm biến áp B4: j∆𝑄 𝐶𝑁−3

- Công suất tính toán tại nút 4 (phía cao áp)

Phân bố công suất gần đúng theo tổng trở:

Công suất trên đường dây N-3

Công suất trên đường dây N-4

Kiểm tra lại theo công thức:

Công suất trên đường dây 3-4:

→ Công suất trên đoạn 3-4 theo chiều ngược lại 𝑆̇ 4−3

𝒈 được phân làm 2 tải thành phần:

 Như vậy việc tính toán mạng điện kín được chuyển về tính toán theo mạng điện hở hình tia theo sơ đồ dưới đây:

 Ta thấy 𝑺̇ 𝑵−𝟑 ′ và 𝑺̇ 𝟒−𝟑 ′ tách ra từ 𝑺̇ 𝟑 ′ đã hàm chứa điện dung đường dây ở hai bên

 Tổn thất công suất trên đoạn 4-3:

 Tổn thất công suất trên đoạn N-3:

 Tổn thất công suất trên đoạn N-4:

 Công suất đầu nguồn đoạn N-3-4:

 Công suất đầu nguồn đoạn N-3

= 23,47+j16,69 (MVA) d Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N-5

Tổn thất công suất trạm biến áp T5:

Tổng công suất cung câp đầu trạm biến áp T5:

Tổn thất trên đường dây N-5:

• Công suất ở cuối tổng trở ZN5:

• Tổn thất công suất trên đường dây N-5:

+∆𝑃 5 +j∆𝑄 5 = 14,10+j11,77+0,29 +j0,37 = 14,39+j12,14(MVA) e Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N-6

Tổng công suất cung câp đầu trạm biến áp T6:

 Tổn thất trên đường dây N-6:

• Công suất ở cuối tổng trở ZN6:

• Tổn thất công suất trên đường dây N-6:

2.2 Tính tổng công suất yêu cầu cần phát lên tại thanh cái cao áp

Tính tổng công suất nguồn phát yêu cầu cần phát lên tại thanh cái:

Công suất tác dụng của nguồn được đảm bảo cung cấp là PF = P ycΣ = 108,17 MVA, với hệ số công suất cosφ = 0,8, dẫn đến tgφ = 0,75 Do đó, công suất kháng phát lên thanh cái cao áp từ nguồn là đáng kể.

Do QF = 81,13 > Qyc = 66,03 nên không cần bù cưỡng bức

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	2,97 MB