Đồ án Chương trình thiết kế lưới điện

Đồ án Đề Tài: Thiết kế lưới điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 1 Lời nói đầu Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong các lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Đi đôi với việc tăng cường năng lực sản xuất điện phục vụ đời sống là vấn đề truyền tải điện năng. Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ bản của quá trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng. Thực tế một hệ thống điện có vận hành ổn định hay không là phụ thuộc rất nhiều và các hệ thống truyền tải. Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn và các đường dây tải điện. Đồng thời mức độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện cũng được quyết định bởi hệ thống truyền tải điện năng. Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống điện luôn luôn phải được đề cao. Trong khuôn khổ của đồ án này có rất nhiều chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây là những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một hệ thống điện lớn. Đồ án tốt nghiệp của em bao gồm hai nhiệm vụ lớn như sau: Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực Phần 2: Thiết kế trạm biến áp kiểu treo 100 kVA, 22/0,4 kV Với sự nỗ lực của bản thân em cũng như sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện, bản đồ án này đã được hoàn thành. Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Lân Tráng là người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án này. Em kính mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện. Hà Nội, tháng 11 năm 2006 Sinh viên Đồ Sin PH 1.1 1.1 Th án tốt nghiệ h viên: Ngu ÂN TÍCH . Các số li .1. Vị trí c eo đầu bài p yễn Ngọc H PHẦN 1 NGUỒN ệu về ngu ác nguồn ta có vị tr Hình ùng - Hệ th : THIẾT C VÀ PHỤ TRON ồn cung c cung cấp í các nguồ 1.1. Sơ đồ ống điện U KẾ LƯỚI HƯƠNG TẢI - CÂ G HỆ TH ấp và phụ và phụ tả n cung cấp vị trí nguồ ông Bí ĐIỆN K 1 N BẰNG ỐNG tải i và 9 phụ n điện và Th Nguy HU VỰC SƠ BỘ C tải như hì phụ tải iết kế lưới đ ễn Ngoc H ÔNG SU nh vẽ: iện 2 ùng ẤT Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 3 1.1.2. Nguồn cung cấp a. Hệ thống điện Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110 kV của hệ thống là 0,8. Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân abừng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện. b. Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiết điện gồm có 4 tổ máy công suất Pđm = 60 MW, cosϕ =0,8, Uđm=10,5 kV. Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy bằng: 4 × 60 = 240 MW. Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%). Đồng thời công suất tự dùng của nhiệt điện thường chiếm khoảng 6 % đến 15 % tùy theo loại nhà máy nhiệt điện. Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70 % Pđm; còn khi P ≤ 30 % Pđm thì các máy phát ngừng làm việc. Công suất phát kinh tế của các nhà máy nhiệt điện thường bằng (80 ÷90 %)Pđm. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85 % Pđm, nghĩa là: Pkt=85%Pđm Do đó kho phụ tải cực đại cả 4 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 85%×4×60 = 204 MW Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 4 Trong chế độ khụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng, ba máy phát còn lại sẽ phát 85%Pđm, nghĩa là tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 85%×3×60 = 153 MW Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lạo sẽ phát 100%Pđm, như vậy: PF = 3×60 = 180 MW Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện. 1.1.3. Số liệu phụ tải Hệ thống cấp điện cho 9 phụ tải có Pmin = 0,5 Pmax, Tmax = 5300 h. Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau: 2 max 2 maxmax maxmaxmax maxmax . jQPS jQPS tgPQ += += = & ϕ Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 5 Số liệu Pmax (MW) 32 26 30 34 30 32 30 34 30 Pmin (MW) 16 13 15 17 15 16 15 17 15 cosϕ 0,90 0,90 0,90 0,85 0,92 0,90 0,90 0,92 0,92 Qmax (MVAr) 15,49 12,58 14,52 21,08 12,78 15,49 14,52 14,48 12,78 Qmin (MVAr) 7,74 6,29 7,26 10,54 6,39 7,74 7,26 7,24 6,39 Smax (MVA) 35,55 28,89 33,33 40,00 32,61 35,55 33,33 36,96 32,61 Smin (MVA) 17,78 14,44 16,66 20,00 16,30 17,78 16,66 18,48 16,30 Loại phụ tải I I III I I I III I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp T KT T KT T T T KT T Điện áp thứ cấp 22 22 22 22 22 22 22 22 22 Tổng công suất max (MVA) 278 + j133,72 Bảng 1.1. Số liệu về các phụ tải 1.1.4. Kết luận Ở giữa hai nguồn có phụ tải số 6 nên khi thiết kế đường dây liên lạc giữa nhà máy và hệ thống thì đường dây này sẽ đi qua phụ tải 6. Để đảm bảo kinh tế thì các phụ tải được cấp điện từ các nguồn gần nó nhất. Phụ tải 4 và 1 được cấp điện trực tiếp từ nhà máy, phụ tải 8 và 9 được cấp điện từ hệ thống. Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần nhất là 53,8 km, đến phụ tải xa nhất là 80,6 km. Đối với các phụ tải gần nguồn thì xác suất sự cố đường dây ít nên thường được sử dụng sơ đồ cầu ngoài, đối với các phụ tải xa nguồn có xác suất sự cố đường dây lớn nên được sử dụng sơ đồ cầu trong. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 6 1.2. Cân bằng công suất tác dụng Đặc điểm rất quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả các tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống. Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng: PNĐ + PHT = Ptt = max td dtP P P P+ Δ + +∑ ∑ (1.1) trong đó: PNĐ - tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra. PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống. Ptt – Công suất tiêu thụ. m – hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( m=1). ∑ maxP - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại. ∑ΔP - tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑ ∑=Δ max%5 PP . Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 7 Pdt – công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy Pdt = 10%∑ maxP , đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn. Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0. Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1 bằng: ∑ maxP = 278 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị: ∑=Δ max%5 PP =5%×278 = 13,9 MW Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện: Ptd = 10%Pđm =10%×240 = 24 MW Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị: Ptt = 278 + 13,9 + 24 = 315,9 MW Theo mục 1.1.2.b, tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là: PNĐ = Pkt = 204 MW Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng: PHT = Ptt - PNĐ = 315,9 – 204 = 111,9 MW 1.3. Cân bằng công suất phản kháng Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản suất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 8 công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng: QF + QHT = Qtt = m∑ maxQ + ∑ ∑ ∑+−Δ bCL QQQ +Qtd +Qdt (1.2) trong đó: QF – tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra. QHT – công suất phản kháng do hệ thống cung cấp. Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ. ∑ maxQ - tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải. ∑Δ LQ - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện. ∑ CQ - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi tính sơ bộ lấy ∑ ∑=Δ CL QQ . ∑ bQ - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy ∑ ∑= max%15 QQb . Qtd – công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. Qdt – công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình (2.2). Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống nghĩa là Qdt =0. Như vậy tổng công suất phả kháng do nhà máy điện phát ra bằng: QF = PF.tg Fϕ = 204.0,75 = 153 MVAr Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 9 Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng: QHT = PHT.tg HTϕ = 111,9.0,75 = 83,93 MVAr Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo mục (1.1.2.b): ∑ maxQ = 133,72 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp: ∑ bQ =15%×133,72 = 20,06 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị: Qtd = Ptd.tg tdϕ Với cos tdϕ =0,75 thì tg tdϕ =0,88 thì: Qtd = 24.0,88 = 21,12 MVAr Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện: Qtt = 133,72 + 20,06 +21,12 = 174,9 MVAr Tổng công suất do nhà máy và hệ thống có thể phát ra: QF + QHT = 153 + 83,93 = 236,93 MVAr Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ, vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. Chương 2. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY – SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1. Dự kiến các phương án Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới. Đồ Sin Tro dụn các chọ Nh cao điệ về 100 cho Đố đườ phé bởi Cá Trê như án tốt nghiệ h viên: Ngu ng thiết k g phương nguồn cu n được trê ững yêu c của điện n thiết kế, độ tin cậy % trong m các hộ tiê i với các ng dây h p cung cấ vì thời gi c hộ tiêu th n cơ sở ph vị trí của p yễn Ngọc H ế hiện nay pháp nhi ng cầp cầ n cơ sở so ầu kỹ thuậ năng cung trước hết cung cấp ạng điện, u thụ loại hộ tiêu thụ ai mạch h p điện cho an sửa chữ ụ loại III ân tích nh chúng, có ùng - Hệ th , để chọn ều phương n dự kiến sánh kinh t chủ yếu cấp cho c cần chú ý điện cho c đồng thời I có thể sử loại II, t oặc bằng đ các hộ lo a sự cố ch được cung ững đặc đ 5 phương ống điện U được sơ đồ án. Từ cá một số ph tế – kỹ th đối với cá ác hộ tiêu đến hai y ác hộ tiêu dự phòng dụng đườ rong nhiều ường dây ại II bằng o các đườ cấp điện b iểm của ng án được d ông Bí tối ưu củ c vị trí đã ương án v uật các ph c mạng là thụ. Khi êu cầu trê thụ loại I đóng tự đ ng dây ha trường h riêng biệ đường dâ ng dây trê ằng đườn uồn cung ự kiến nh Th a mạng đi cho của à phương ương án. độ tin cậy dự kiến sơ n. Để thực , cần đảm ộng. Vì vậ i mạch ha ợp được c t. Nhưng n y trên khô n không rấ g dây một cấp và các ư ở hình 2 iết kế lưới đ ện người t các phụ tả án tốt nhấ và chất lư đồ của m hiện yêu bảo dự ph y để cung y mạch vò ung cấp b ói chung ng một m t ngắn. mạch. phụ tải, c .1a, b, c, d iện 10 a sử i và t sẽ ợng ạng cầu òng cấp ng. ằng cho ạch, ũng , e. Đồ Sin án tốt nghiệ h viên: Ngu p yễn Ngọc H Hình Hình Hình ùng - Hệ th 2.1.a Sơ đ 2.1.b. Sơ đ 2.1.c. Sơ ống điện U ồ mạch đ ồ mạch đ đồ mạch đ ông Bí iện phương iện phươn iện phươn Th án 1 g án 2. g án 3 iết kế lưới điện 11 Đồ Sin 2.1 Phư án tốt nghiệ h viên: Ngu .1. Phươn ơng án 1 p yễn Ngọc H Hình Hình g án 1 có sơ đồ m ùng - Hệ th 2.1.d. Sơ đ 2.1.e. Sơ đ ạng điện ống điện U ồ mạch đ ồ mạch đ như sau: ông Bí iện phươn iện phương Th g án 4. án 5. iết kế lưới điện 12 Đồ Sin a. C Điệ tro Tín Cô sau tro án tốt nghiệ h viên: Ngu họn điện n áp định ng đó: l - kho P – côn h điện áp ng suất tác : ng đó: Pkt – tổ Ptd – cô PN – tổ PN p yễn Ngọc H Hình áp định m mức của đ Udm = ảng cách g suất tru định mức dụng từ N ng công su ng suất tự ng công su = P1 + P2 ùng - Hệ th 2.2. Sơ đ ức của m ường dây .34,4 +l truyền tải, yền tải trên trên đường Đ truyền PN6 =P ất phát ki dùng tron ất các phụ + P3 + P4 ống điện U ồ mạng đi ạng điện được tính P16 k km đường dâ dây NĐ - vào đường kt – Ptd – P nh tế của N g nhà máy tải nối vớ + P5 ông Bí ện phương theo công V y, MW 6 – HT: dây NĐ - N - Δ PN Đ điện i NĐ (1, 2 Th án 1 thức kinh (2.1) 6 được xá ,3 4, 5) iết kế lưới đ nghiệm: c định nh iện 13 ư Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 14 Δ PN – tổn thất công suất trên các đường dây do nhà máy cung cấp Δ PN = 5%PN Theo kết quả tính toán trong phần (1.2) ta có: Pkt = 204 MW, Ptd = 24 MW Từ sơ đồ mạng điện (2.2) ta có: PN = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 152 MW Δ PN = 5%PN = 7,60 MW Do đó: PN6 = 204- 24- 152- 7,60 = 20,4 MW Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ - 6 có thể tính gần đúng như sau: QN6 = PN6 × tg 6ϕ = 20,4.0,48 = 9,79 MVAr Như vậy: 6NS& =20,4 + j9,79 MVAr Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT- 6 là: 666 NH SSS &&& −= = 11,6 + j5,71 MVAr Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-6 là: 56,874,20166,80.34,46 =×+=NU kV Đối với đường dây HT-6: 46,686,11162,6334,46 =×+=HU kV Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 2.1: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 15 Đường dây Công suất truyền tải Chiều dài đường dây l , km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng Uđm , kV NĐ-1 32 + j15,49 58,3 103,64 110 NĐ-2 26 +j12,58 72,1 95,88 NĐ-3 30 + j14,52 78,1 102,53 NĐ-4 34 +j21,08 51 105,86 NĐ-5 30 +j12,78 80,6 102,76 NĐ-6 20,4 + j9,79 80,6 87,56 HT-6 11,6 + j5,71 63,2 68,46 HT-7 30 +j14,52 63,2 101,15 HT-8 34 +j14,48 53,8 106,11 HT-9 30 +j12,78 63,2 101,15 Bảng 2.1. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Từ kết quả tính toán trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện ở tất cả các phương án là Uđm = 110 kV b. Chọn tiết diện dây dẫn Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua. Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (Dtb = 5m). Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là: ktJ I F max= Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 16 trong đó: Imax - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2. Với dây AC và Tmax = 5300 h thì Jkt = 1 A/mm2. Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: 3max max 10. .3. dmUn S I = ,A trong đó: n-số mạch của đường dây (đường dây một mạch n=1; đường dây hai mạch n=2). Uđm- điện áp định mức của mạng điện, kV Smax- công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2. Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này. Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có điều kiện sau: Isc ≤ ICP trong đó: Isc- dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 17 ICP- dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. Khi tính tiết diện các dây dẫn cần sử dụng các dòng công suất ở bảng 2.1. * Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-6: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng: IN6 = 38,5910. 110.32 79,94,20 10. .32 3 22 36 =+= dm N U S A Tiết diện dây dẫn: FN6 = 38,59 1 38,596 == kt N J I mm2 Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, cần chọn dây AC có tiết diện F=70 mm2 và dòng điện ICP = 265 A. Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-6-HT, sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau: - Ngừng một mạch trên đường dây. - Ngừng một tổ máy phát điện. Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: I1sc = 2IN6 = 2×59,38 = 118,76 A Như vậy Isc < Icp. Khi ngừng một tổ máy phát điện thì ba máy phát còn lại sẽ phát 100 % công suất. Do đó tổng công suất phát ra của NĐ bằng: PF = 3×60 = 180 MW Công suất tự dùng của nhà máy bằng: Ptd = 10%.180 = 18 MW Công suất chạy trên đường dây bằng: PN6 = PF -Ptd-PN-Δ PN Trong mục (2.1.1.a) đã tính được: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 18 PN = 152 MW, Δ PN = 7,60 MW Do đó: PN6 = 180-18-152-7,60 = 2,4 MW QN6 = 2,4.0,48 = 1,15 MVAr Vì vậy dòng điện chạy trên đường dây NĐ-6 sẽ không lớn hơn trường hợp đứt một mạch. * Chọn tiết diện cho đường dây HT-6 Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng: 93,3310. 110.32 71,56,11 3 22 6 =+=HI A Tiết diện dây dẫn bằng: FH6 = 93,33 1 93,33 = A Chọn dây AC-70, ICP = 265 A Khi ngừng một mạch trên đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị: I1sc =2.33,93 = 67,86 A Như vậy I1sc < ICP. Trường hợp ngừng một tổ máy phát, hệ thống phải cung cấp cho phụ tải 6 lượng công suất là: 666 NH SSS &&& −= =32 +j15,5 -(2,4 + j1,15) = 29,6 + j14,35 MVAr Dòng điện chạy trên HT-6 khi đó là: 33,8610. 110.3.2 35,146,29 3 22 2 =+=scI A Như vậy I2sc < ICP * Chọn tiết diện của đường dây NĐ-1 Dòng điện chạy trên đường dây bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 19 31,9310. 110.32 5,1532 3 22 1 =+=I A Tiết diện của đường dây có giá trị: 31,93 1 31,93 1 ==F mm2 Chọn dây AC-95, có ICP = 330 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: Isc =2.93,31 = 186,62 A Như vậy Isc < ICP Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình Π của các đường dây theo công thức sau: R= l..1 0rn ; X= l.. 1 0xn ; l... 2 1 2 0 bn B = (2.2) trong đó n là số mạch đường dây. Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với đường dây NĐ-1. Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho ở bảng 2.2. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 20 B /2 (1 0- 4 ), S 1, 54 1, 86 1, 11 1, 35 2, 14 2, 08 1, 63 0, 90 1, 43 1, 67 B ản g 2. 2. T hô ng số c ủa c ác đ ườ ng d ây tr on g m ạn g đi ện p hư ơn g án 1 X , Ω 12 ,5 1 15 ,8 6 31 ,9 4 10 ,9 7 17 ,3 3 17 ,7 3 13 ,9 0 25 ,9 1 11 ,5 7 13 ,5 9 R , Ω 9, 62 16 ,5 8 13 ,2 8 8, 42 13 ,3 0 18 ,5 4 14 ,5 4 10 ,7 4 8, 88 10 ,4 3 b 0 (1 0- 6 ). Ω /k m 2, 65 2, 58 2, 84 2, 65 2, 65 2, 58 2, 58 2, 84 2, 65 2, 65 x 0 , Ω /k m 0, 43 0, 44 0, 41 0, 43 0, 43 0, 44 0, 44 0, 41 0, 43 0, 43 r 0 , Ω /k m 0, 33 0, 46 0, 17 0, 33 0, 33 0, 46 0, 46 0, 17 0, 33 0, 33 l, k m 58 ,3 72 ,1 78 ,1 51 80 ,6 80 ,6 63 ,2 63 ,2 53 ,8 63 ,2 I S C , A 18 6, 60 15 1, 60 - 20 9, 97 17 1, 15 11 8, 76 86 ,3 3 - 19 3, 96 17 1, 15 I C P, A 33 0 26 5 51 0 33 0 33 0 26 5 26 5 51 0 33 0 33 0 F t c, m m 2 95 70 18 5 95 95 70 70 18 5 95 95 F t t, m m 2 93 ,3 0 75 ,8 0 17 4, 93 10 4, 98 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 17 4, 93 96 ,9 8 85 ,5 8 I B T, A 93 ,3 0 75 ,8 0 17 4, 93 10 4, 98 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 17 4, 93 96 ,9 8 85 ,5 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 21 S, M V A 32 +j 15 ,4 9 26 +j 12 ,5 8 30 +j 14 ,5 2 34 +j 21 ,0 8 30 +j 12 ,7 8 20 ,4 0+ j9 ,7 9 11 ,6 +j 5, 71 30 +j 14 ,5 2 34 +j 14 ,4 8 30 +j 12 ,7 8 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -3 N Đ -4 N Đ -5 N Đ -6 H T -6 H T -7 H T -8 H T -9 c. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. Khi thiết kế mạng điện, ta giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải. Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp. Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp. Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá 10÷15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15÷20%, nghĩa là: ΔUmaxbt%=10÷15% ΔUmaxsc%=10÷20% Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áp lớn nhất đến 15÷20% trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và đến 20÷25% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là: ΔUmaxbt%=15÷20% ΔUmaxsc%=20÷25% Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 22 Đối với các tổn thất điện áp như vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải trong các trạm hạ áp. Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức: 100. 2 dm iiii ibt U XQRP U +=Δ (2.3) Trong đó: Pi, Qi- công suất chạy trên đường dây thứ i Ri, Xi- điện trở và điện kháng của đường dây thứ i. Khi tính tổn thất điện áp, các thông số trên được lấy trong bảng 2.2. Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: ΔUisc%=2ΔUibt% * Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1 Trong chế độ làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây bằng: %14,4100 110 51,1249,1562,932 % 21 =××+×=Δ btU Khi một mạch đường dây ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị: ΔU1sc% = 2.U1bt% = 2×4,14 = 8,28 % Tính các tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như với đường dây trên. Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 2.3. Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % NĐ-1 4,14 8,28 NĐ-6 4,56 9,12 NĐ-2 5,21 10,42 HT-6 2,05 4,10 NĐ-3 7,12 - HT-7 5,77 - NĐ-4 4,27 8,54 HT-8 3,88 7,76 Đồ Sin Từ mạ Tổ 2.1 Phư Hìn a. C Dò Dò Dò án tốt nghiệ h viên: Ngu NĐ-5 Bảng 2. các kết qu ng điện tro n thất điện .2. Phươn ơng án 2 h 2.3. Sơ họn điện ng công su 4SN& = ng công su ng công s p yễn Ngọc H 5,13 3. Các giá ả trong bả ng phươn áp lớn nh Δ g án 2 có sơ đồ n đồ mạng đ áp định m ất chạy tr 34 SS && + = ất chạy tr uất chạy tr ùng - Hệ th 10,2 trị tổn thấ ng 2.3 nhậ g án 1 có g ΔUmaxbt% ất khi sự c UmaxSC% = hư sau: iện phươn ức của m ên NĐ-4 c 34 +j21,0 ên đường d 334 SS && = = ên HT-8: ống điện U 6 H t điện áp t n thấy rằn iá trị: = ΔUNĐ2 ố bằng: ΔUNĐ2SC g án 2 ạng điện ó giá trị: 8 + 30 + j ây 3 - 4: 30 + j14, ông Bí T-9 rong mạng g, tổn thất % = 5,21% % = 10,42 14,52 = 64 52 MVA Th 4,02 điện phươ điện áp lớ % +j35,6 iết kế lưới đ 8,04 ng án 1. n nhất của MVA iện 23 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 24 788 SSSH &&& += = 34 +j14,48 + 30 +j14,52 = 64 + j29 MVA Dòng công suất chạy trên đường dây 8 - 7: 778 SS && = = 30 + j14,52 MVA Kết quả tính toán ghi trong bảng 2.4. Đường dây Công suất truyền tải Chiều dài đường dây l , km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng Uđm , kV NĐ-1 32 + j15,49 58,3 103,64 110 NĐ-2 26 +j12,58 72,1 95,88 NĐ-4 64 +j35,6 51 142,3 4-3 30 + j14,52 41,2 99,08 NĐ-5 30 +j12,78 80,6 102,76 NĐ-6 20,4 + j9,79 80,6 87,56 HT-6 11,6 + j5,71 63,2 68,46 HT-8 64 + j29 53,8 142,48 8-7 30 + j14,52 41,2 99,08 HT-9 30 +j12,78 63,2 101,15 Bảng 2.4. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện b. Chọn tiết diện dây dẫn Kết quả tính toán ghi trong bảng 2.5. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 25 B/ 2 (1 0- 4 ), S 1, 54 1, 86 1, 45 0, 59 2, 14 2, 08 1, 63 1, 53 0, 59 1, 67 B ản g 2. 5. T hô ng số c ủa c ác đ ườ ng d ây tr on g m ạn g đi ện p hư ơn g án 2 X , Ω 12 ,5 1 15 ,8 6 10 ,4 3 16 ,8 5 17 ,3 3 17 ,7 3 13 ,9 0 11 16 ,8 5 13 ,5 9 R , Ω 9, 62 16 ,5 8 4, 34 7 13 ,3 0 18 ,5 4 14 ,5 4 4, 57 7 10 ,4 3 b 0 (1 0- 6 ). Ω /k m 2, 65 2, 58 2, 84 2, 84 2, 65 2, 58 2, 58 2, 84 2, 84 2, 65 x 0 , Ω /k m 0, 43 0, 44 0, 40 9 0, 40 9 0, 43 0, 44 0, 44 0, 40 9 0, 40 9 0, 43 r 0 , Ω /k m 0, 33 0, 46 0, 17 0, 17 0, 33 0, 46 0, 46 0, 17 0, 17 0, 33 l, k m 58 ,3 72 ,1 51 41 ,2 80 ,6 80 ,6 63 ,2 53 ,8 41 ,2 63 ,2 I S C , A 18 6, 60 15 1, 60 38 4, 38 - 17 1, 15 11 8, 76 86 ,3 3 36 8, 78 - 17 1, 15 I C P, A 33 0 26 5 51 0 51 0 33 0 26 5 26 5 51 0 51 0 33 0 F t c, m m 2 95 70 18 5 18 5 95 70 70 18 5 18 5 95 F t t, m m 2 93 ,3 0 75 ,8 0 19 2, 19 17 4, 93 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 26 I B T, A 93 ,3 0 75 ,8 0 19 2, 19 17 4, 93 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 S, M V A 32 +j 15 ,4 9 26 +j 12 ,5 8 64 +j 35 ,6 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 20 ,4 0+ j9 ,7 9 11 ,6 +j 5, 71 64 +j 29 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -4 4- 3 N Đ -5 N Đ -6 H T -6 H T -8 8- 7 H T -9 c. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện * Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4-3 trong chế độ làm việc bình thường: Trong chế độ làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4 bằng: %36,5100 110 43,106,3534,464 % 24 =××+×=Δ btNU Tổn thất điện áp trên đường dây 4-3 bằng: %76,3100 110 85,1652,14730 % 234 =××+×=Δ − btU Như vậy tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4-3 có giá trị: ΔUN4-3bt% = ΔUN4bt% + ΔU4-3bt% = 5,36%+3,76% = 9,12% Tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố: Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại. Đối với đường dây NĐ-4-3, khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-4 thì: ΔUN4SC% = 2ΔUN4bt% = 2×5,36% = 10,72% Đối với đường dây 4-3, vì đường dây chỉ có một mạch nên ta không xét sự cố. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 27 * Tổn thất điện áp trên đường dây HT-8-7 trong chế độ làm việc bình thường: Trong chế độ làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây HT-8 bằng: %05,5100 110 112957,464 % 28 =××+×=Δ btHU Tổn thất điện áp trên đường dây 8-7 bằng: %76,3100 110 85,1652,14730 % 278 =××+×=Δ − btU Như vậy tổn thất điện áp trên đường dây HT-8-7 có giá trị: ΔUH-8-7bt% = ΔUH8bt% + ΔU8-7bt% = 5,05%+3,76% = 8,81% Đối với đường dây HT-8-7, khi ngừng một mạch trên đường dây HT-8 thì: ΔUH8SC% = 2ΔUH8bt% = 2×5,05% = 10,1% Tính các tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như với các đường dây trên. Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 2.6. Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % NĐ-1 4,14 8,28 NĐ-6 4,56 9,12 NĐ-2 5,21 10,42 HT-6 2,05 4,10 NĐ-4 5,36 10,72 HT-8 5,05 10,1 4-3 3,76 - 8-7 3,76 - NĐ-5 5,13 10,26 HT-9 4,02 8,04 Bảng 2.6. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 2. Từ các kết quả trong bảng 2.6 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 2 có giá trị: Khi làm việc bình thường: ΔUmaxbt% = ΔUNĐ4bt% + ΔU4-3bt% = 5,36% + 3,76% = 9,12% Trong chế độ sau sự cố: Đồ Sin 2.1 Sơ a. T Dò Dò Dò 4S& Kế án tốt nghiệ h viên: Ngu ΔUmaxS .3. Phươn đồ mạng đ ính chọn ng công su 4SN& ng công su ng công s 55 S&= = 30 t quả tính p yễn Ngọc H C% = ΔU g án 3 iện phươn Hình điện áp đ ât chạy tr 34 SS && += ất chạy tr uất chạy tr + j12,78 toán ghi tr ùng - Hệ th NĐ4SC% + g án 3: 2.4. Sơ đ ịnh mức c ên NĐ-4 c 5S&+ = 34 + ên đường d 343 SS && = = ên đường MVA ong bảng 2 ống điện U ΔU4-3bt% = ồ mạng đi ho mạng đ ó giá trị: j21,08 + 3 ây 4 - 3: 30 + j14, dây 4 - 5: .7. ông Bí 10,72% ện phương iện 0 + j14,52 52 MVA Th + 3,76% = án 3 + 30 +j1 = 94 iết kế lưới đ 14,48% 2,78 = +j48,38 M iện 28 VA Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 29 Đường dây Công suất truyền tải Chiều dài đường dây l , km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng Uđm , kV NĐ-1 32 + j15,49 58,3 103,64 110 NĐ-2 26 + j12,58 72,1 95,88 NĐ-4 94 + j48,38 51 171,14 4-3 30 + j14,52 41,2 99,08 4-5 30 + j12,78 53,9 100,28 NĐ-6 20,4 + j9,79 80,6 87,56 HT-6 11,6 + j5,71 63,2 68,46 HT-8 64 + j29 53,8 142,48 8-7 30 + j14,52 41,2 99,08 HT-9 30 + j12,78 63,2 101,15 Bảng 2.7. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện b. Chọn tiết diện dây dẫn Với đường dây NĐ-4: Dòng điện chạy trên đường dây bằng: 44,27710. 110.32 38,4894 3 22 4 =+=I A Tiết diện của đường dây có giá trị: 44,277 1 44,277 4 ==F mm2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 30 Chọn dây AC-240, có ICP = 605 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: Isc =2.277,44 = 554,88 A Như vậy Isc < ICP. Kết quả tính toán ghi trong bảng 2.8. B /2 (1 0- 4 ), S 1, 54 1, 86 1, 46 0, 59 1, 43 2, 08 1, 63 1, 53 0, 59 1, 67 B ản g 2. 8. T hô ng số c ủa c ác đ ườ ng d ây tr on g m ạn g đi ện p hư ơn g án 3 X , Ω 12 ,5 1 15 ,8 6 9, 95 16 ,8 5 11 ,5 9 17 ,7 3 13 ,9 0 11 16 ,8 5 13 ,5 9 R , Ω 9, 62 16 ,5 8 3, 32 7 8, 89 18 ,5 4 14 ,5 4 4, 57 7 10 ,4 3 b 0 (1 0- 6 ). Ω /k m 2, 65 2, 58 2. 86 2, 84 2, 65 2, 58 2, 58 2, 84 2, 84 2, 65 x 0 , Ω /k m 0, 43 0, 44 0, 39 0, 40 9 0, 43 0, 44 0, 44 0, 40 9 0, 40 9 0, 43 r 0 , Ω /k m 0, 33 0, 46 0, 13 0, 17 0, 33 0, 46 0, 46 0, 17 0, 17 0, 33 l, k m 58 ,3 72 ,1 51 41 ,2 53 ,9 80 ,6 63 ,2 53 ,8 41 ,2 63 ,2 I S C , A 18 6, 60 15 1, 60 55 4, 88 - 17 1, 15 11 8, 76 86 ,3 3 36 8, 78 - 17 1, 15 I C P, A 33 0 26 5 60 5 51 0 33 0 26 5 26 5 51 0 51 0 33 0 F t c, m m 2 95 70 24 0 18 5 95 70 70 18 5 18 5 95 F t t, m m 2 93 ,3 0 75 ,8 0 27 7, 44 17 4, 93 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 I B T , A 93 ,3 0 75 ,8 0 27 7, 44 17 4, 93 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 31 S, M V A 32 +j 15 ,4 9 26 +j 12 ,5 8 94 + j4 8, 38 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 20 ,4 0+ j9 ,7 9 11 ,6 +j 5, 71 64 +j 29 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -4 4- 3 4- 5 N Đ -6 H T -6 H T -8 8- 7 H T -9 c. Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4-5 trong chế độ làm việc bình thường: Trong chế độ làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4 bằng: %56,6100 110 95,938,4832,394 % 24 =××+×=Δ btNU Tổn thất điện áp trên đường dây 4-5 bằng: %43,3100 110 59,1178,1289,830 % 254 =××+×=Δ − btU Như vậy tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-4-5 có giá trị: ΔUN-4-5bt% = ΔUN4bt% + ΔU4-5bt% = 6,56%+3,43% = 9,99% Đối với đường dây NĐ-4-5, khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-4 thì: ΔUN4SC% = 2ΔUN4bt% = 2×6,56% = 13,12% Các đường dây còn lại được tính toán tương tự như trên. Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 2.9. Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % NĐ-1 4,14 8,28 NĐ-6 4,56 9,12 NĐ-2 5,21 10,42 HT-6 2,05 4,10 NĐ-4 6,56 13,12 HT-8 5,05 10,1 4-3 3,76 - 8-7 3,76 - 4-5 3,43 6,86 HT-9 4,02 8,04 Đồ Sin Từ mạ Kh Tro 2.1 Sơ a. T Dò Dò Kế án tốt nghiệ h viên: Ngu Bảng 2. các kết qu ng điện tro i làm việc ΔUma ng chế độ ΔUmaxS .4. Phươn đồ mạng đ ính chọn ng công su 1SN& = ng công su t quả tính p yễn Ngọc H 9. Các giá ả trong bả ng phươn bình thườ xbt% = ΔU sau sự cố C% = ΔU g án 4 iện phươn Hình điện áp đ ât chạy tr 121 SS && + = ất chạy tr toán ghi tr ùng - Hệ th trị tổn thấ ng 2.9 nh g án 3 có g ng: NĐ4bt% + : NĐ4SC% + g án 4: 2.5. Sơ đ ịnh mức c ên NĐ-1 c 32 +j15,4 ên đường d 212 SS && = = ong bảng 2 ống điện U t điện áp t ận thấy rằn iá trị: ΔU4-3bt% = ΔU4-3bt% = ồ mạng đi ho mạng đ ó giá trị: 9 + 26 + j ây 1 -3: 26 + j12, .10. ông Bí rong mạng g, tổn thấ 6,56% + 13,12% ện phương iện 12,58 = 5 58 MVA Th điện phươ t điện áp l 3,76% = 1 + 3,76% = án 4 8 + j28,07 iết kế lưới đ ng án 3. ớn nhất củ 0,32% 16,88% MVA iện 32 a Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 33 Đường dây Công suất truyền tải Chiều dài đường dây l , km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng Uđm , kV NĐ-1 58 + j28,07 58,3 136,3 110 1-2 26 + j12,58 70,7 95,75 NĐ-4 94 + j48,38 51 171,14 4-3 30 + j14,52 41,2 99,08 4-5 30 + j12,78 53,9 100,28 NĐ-6 20,4 + j9,79 80,6 87,56 HT-6 11,6 + j5,71 63,2 68,46 HT-8 64 + j29 53,8 142,48 8-7 30 + j14,52 41,2 99,08 HT-9 30 + j12,78 63,2 101,15 Bảng 2.10. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện b. Chọn tiết diện dây dẫn Với đường dây NĐ-1: Dòng điện chạy trên đường dây bằng: 1,16910. 110.32 07,2858 3 22 1 =+=I A Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 34 Tiết diện của đường dây có giá trị: 1,169 1 1,169 1 ==F mm2 Chọn dây AC-185, có ICP = 510 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng: Isc =2.169,1 = 338,2 A Như vậy Isc < ICP. Kết quả tính toán ghi trong bảng 2.11. B/ 2 (1 0- 4 ), S 1, 66 1, 82 1, 46 0, 59 1, 43 2, 08 1, 63 1, 53 0, 59 1, 67 B ản g 2. 11 . T hô ng số c ủa c ác đ ườ ng d ây tr on g m ạn g đi ện p hư ơn g án 4 . X , Ω 11 ,9 2 15 ,5 5 9, 95 16 ,8 5 11 ,5 9 17 ,7 3 13 ,9 0 11 16 ,8 5 13 ,5 9 R , Ω 4, 96 16 ,2 6 3, 32 7 8, 89 18 ,5 4 14 ,5 4 4, 57 7 10 ,4 3 b 0 (1 0- 6 ). Ω /k m 2, 84 2, 58 2. 86 2, 84 2, 65 2, 58 2, 58 2, 84 2, 84 2, 65 x 0 , Ω /k m 0, 40 9 0, 44 0, 39 0, 40 9 0, 43 0, 44 0, 44 0, 40 9 0, 40 9 0, 43 r 0 , Ω /k m 0, 17 0, 46 0, 13 0, 17 0, 33 0, 46 0, 46 0, 17 0, 17 0, 33 l, k m 58 ,3 70 ,7 51 41 ,2 53 ,9 80 ,6 63 ,2 53 ,8 41 ,2 63 ,2 I S C , A 33 8, 2 15 1, 60 55 4, 88 - 17 1, 15 11 8, 76 86 ,3 3 36 8, 78 - 17 1, 15 I C P, A 51 0 26 5 60 5 51 0 33 0 26 5 26 5 51 0 51 0 33 0 F t c, m m 2 18 5 70 24 0* 18 5 95 70 70 18 5 18 5 95 F t t, m m 2 16 9, 1 75 ,8 0 27 7, 44 17 4, 93 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 35 I B T, A 16 9, 1 75 ,8 0 27 7, 44 17 4, 93 85 ,5 8 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 S, M V A 58 + j2 8, 07 26 +j 12 ,5 8 94 + j4 8, 38 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 20 ,4 0+ j9 ,7 9 11 ,6 +j 5, 71 64 +j 29 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 1- 2 N Đ -4 4- 3 4- 5 N Đ -6 H T -6 H T -8 8- 7 H T -9 c. Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1-2 trong chế độ làm việc bình thường: Trong chế độ làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1 bằng: %14,5100 110 92,1107,2896,458 % 21 =××+×=Δ btNU Tổn thất điện áp trên đường dây 1-2 bằng: %11,5100 110 55,1558,1226,1626 % 221 =××+×=Δ − btU Như vậy tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1-2 có giá trị: ΔUN-1-2bt% = ΔUN1bt% + ΔU1-2bt% = 5,14% + 5,11% = 10,25% Đối với đường dây NĐ-1-2, khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-1 thì: ΔUN1SC% = 2ΔUN1bt% = 2×5,14% = 10,28% Các đường dây còn lại được tính toán tương tự như trên. Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 2.12. Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % NĐ-1 5,14 10,28 NĐ-6 4,56 9,12 1-2 5,11 10,22 HT-6 2,05 4,10 NĐ-4 6,56 13,12 HT-8 5,05 10,1 Đồ Sin Từ mạ Kh Tro 2.1 Sơ án tốt nghiệ h viên: Ngu 4-3 4-5 Bảng 2.1 các kết qu ng điện tro i làm việc ΔUma ng chế độ ΔUmaxS .5. Phươn đồ mạng đ p yễn Ngọc H 3,76 3,43 2. Các giá ả trong bả ng phươn bình thườ xbt% = ΔU sau sự cố C% = ΔU g án 5 iện phươn Hình ùng - Hệ th - 6,86 trị tổn thấ ng 2.12 n g án 4 có g ng: NĐ4bt% + : NĐ4SC% + g án 5: 2.6. Sơ đ ống điện U 8 H t điện áp t hận thấy r iá trị: ΔU4-3bt% = ΔU4-3bt% = ồ mạng đi ông Bí -7 T-9 rong mạng ằng, tổn th 6,56% + 13,12% ện phương Th 3,76 4,02 điện phư ất điện áp 3,76% = 1 + 3,76% = án 5 iết kế lưới đ - 8,04 ơng án 4. lớn nhất c 0,32% 16,88% iện 36 ủa Đồ Sin a. T * T NĐ Để địn các trên 3 SN = & Dò Cô 4S& Kế Đư án tốt nghiệ h viên: Ngu ính chọn ính dòng -4-5. thuận tiện h các dòng đoạn đườ đoạn NĐ 2069,7 ( 1 24 4 j lS + = l & ng công s 31,26 ( 45 j SSN += = && ng suất ch 45 SN −=− & t quả tính ờng C p yễn Ngọc H Hình 2. điện áp đ công suất c ta ký hiệu công suấ ng dây đều -4 bằng: MVA 84, ) 32 53 Sl ++ ++ ll l& uất chạy tr M 02,13 )5 SS N−+ && ạy trên đo ,37(4S =& điện áp củ ông suất ùng - Hệ th 7. Sơ đồ m ịnh mức c hạy trên c chiều dài t ta cần gi có cùng 34(3 += ên đoạn N VA 34(4 += ạn 4-5 bằn 8,2069 j+ a phương Chi ống điện U ạch vòng ho mạng đ ác đoạn đư các đoạn ả thiết rằng một tiết di ()08,21j × Đ-5 bằng 308,21j + g: 34()4 +− án này cho ều dài ông Bí trong phư iện ờng dây t đường dây , mạng đi ện. Như vậ 9,5351 6,809,53 + + : 78,120 j+ 3)08,21j = trong bản Điện áp t Th ơng án 5 rong mạch như hình ện đồng n y dòng cô 6,80 30() j + ++ 69,37() − 2,069, j− g 2.13. ính Điệ iết kế lưới đ vòng 2.7. Để xá hất và tất ng suất ch 8)78,12 × )84,20j =+ 4 MV n áp định iện 37 c cả ạy 6,0 = A mức Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 38 dây truyền tải đường dây l , km toán U, kV của mạng Uđm , kV NĐ-1 32 + j15,49 58,3 103,64 110 NĐ-2 26 +j12,58 72,1 95,88 NĐ-3 30 + j14,52 78,1 102,53 NĐ-4 37,69+ j20,84 51 111 NĐ-5 26,31+j13,02 80,6 97,20 4-5 3,69-j0,24 53,9 46,12 NĐ-6 20,4 + j9,79 80,6 87,56 HT-6 11,6 + j5,71 63,2 68,46 HT-8 64 + j29 53,8 142,48 8-7 30 + j14,52 41,2 99,08 HT-9 30 +j12,78 63,2 101,15 Bảng 2.13. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện b. Tính chọn tiết diện các đoạn đường dây * Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-4-5: Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-4: 05,22610 1103 84,2069,37 3 22 4 =×× +=NI A Tiết diện dây dẫn bằng: 05,226 1 05,226 4 ==NF mm2 Chọn dây AC-240 có ICP = 605 A. Dòng điện chạy trên đoạn 4-5 bằng: 41,1910 1103 24,069,3 3 22 54 =×× +=−I A Tiết diện dây dẫn bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 39 41,19 1 41,19 54 ==−F A Chọn dây AC-70 có ICP = 265 A. Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-5: 08,15410 1103 02,1331,26 3 22 5 =×× +=NI A Tiết diện dây dẫn bằng: 08,154 1 08,154 4 ==NF mm2 Chọn dây AC-150 có ICP = 445 A. Kiểm tra dây dẫn khi sự cố: Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 4-5 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-4. Như vậy: 97,20910 1103 08,2134 3 22 45 =×× +=−SCI A Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-5 bằng: 03,38010 1103 86,3364 3 22 5 =×× +=SCNI A Trường hợp sự cố đoạn NĐ-5, dòng điện chạy trên NĐ-4 là: 03,38010 1103 86,3364 3 22 4 =×× +=SCNI A Kết quả tính tiết diện đường dây cho trong bảng 2.14. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 40 B /2 (1 0- 4 ), S 1, 54 1, 86 1, 11 0, 73 1, 1 0, 77 2, 08 1, 63 1, 53 0, 59 1, 67 B ản g 2. 14 . T hô ng số c ủa c ác đ ườ ng d ây tr on g m ạn g X , Ω 12 ,5 1 15 ,8 6 31 ,9 4 19 ,8 9 33 ,5 3 23 ,7 2 17 ,7 3 13 ,9 0 11 16 ,8 5 13 ,5 9 R , Ω 9, 62 16 ,5 8 13 ,2 8 6, 63 16 ,9 3 24 ,7 9 18 ,5 4 14 ,5 4 4, 57 7 10 ,4 3 b 0 (1 0- 6 ). Ω /k m 2, 65 2, 58 2, 84 2, 86 2, 74 2, 85 2, 58 2, 58 2, 84 2, 84 2, 65 x 0 , Ω /k m 0, 43 0, 44 0, 41 0, 39 0, 41 6 0, 44 0, 44 0, 44 0, 40 9 0, 40 9 0, 43 r 0 , Ω /k m 0, 33 0, 46 0, 17 0, 13 0, 21 0, 46 0, 46 0, 46 0, 17 0, 17 0, 33 l, k m 58 ,3 72 ,1 78 ,1 51 80 ,6 53 ,9 80 ,6 63 ,2 53 ,8 41 ,2 63 ,2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 41 I S C , A 18 6, 60 15 1, 60 - 38 0, 03 38 0, 03 20 9, 97 11 8, 76 86 ,3 3 36 8, 78 - 17 1, 15 I C P, A 33 0 26 5 51 0 60 5 44 5 26 5 26 5 26 5 51 0 51 0 33 0 F t c, m m 2 95 70 18 5 24 0 15 0 70 70 70 18 5 18 5 95 F t t, m m 2 93 ,3 0 75 ,8 0 17 4, 93 22 6, 05 15 4, 08 19 ,4 1 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 I B T, A 93 ,3 0 75 ,8 0 17 4, 93 22 6, 05 15 4, 08 19 ,4 1 59 ,3 8 33 ,9 3 18 4, 39 17 4, 93 85 ,5 8 S, M V A 32 +j 15 ,4 9 26 +j 12 ,5 8 30 +j 14 ,5 2 37 ,6 9+ j2 0, 84 26 ,3 1+ j1 3, 02 3, 69 -j0 ,2 4 20 ,4 0+ j9 ,7 9 11 ,6 +j 5, 71 64 +j 29 30 +j 14 ,5 2 30 +j 12 ,7 8 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -3 N Đ -4 N Đ -5 4- 5 N Đ -6 H T -6 H T -8 8- 7 H T -9 c. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện * Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét - Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-4: %49,5100 110 89,1984,2063,669,37 % 24 =××+×=Δ btNU - Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-5: %17,7100 110 53,3302,1339,1631,26 % 25 =××+×=Δ btNU - Tổn thất điện áp trên đoạn 4-5: %71,0100 110 72,2324,079,2469,3 % 254 =××−×=Δ − btU - Trường sau sự cố: Khi ngừng đoạn NĐ-4: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 42 %97,17100 110 53,3386,3339,1664 % 25 =××+×=Δ scNU %1,11100 110 72,2308,2179,2434 % 254 =××+×=Δ − scU Khi ngừng đoạn NĐ-5: %07,9100 110 89,1986,3363,664 % 24 =××+×=Δ scNU %65,8100 110 72,2378,1279,2430 % 254 =××+×=Δ − scU Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, đối với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiểm nhất xảy ra khi ngừng đoạn NĐ-4, trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng: ΔUmaxSC% = 17,97% + 11,1% = 29,07% Kết quả tính toán tổn thất điện áp ghi trong bảng 2.15. Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % Đường dây ΔUbt, % ΔUsc, % NĐ-1 4,14 8,28 NĐ-6 4,56 9,12 NĐ-2 5,21 10,42 HT-6 2,05 4,10 NĐ-3 7,12 - HT-8 5,05 10,1 NĐ-4 5,49 9,07 8-7 3,76 - NĐ-5 7,17 17,97 HT-9 4,02 8,04 4-5 0,71 8,65/11,1 Bảng 2.15. Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện. Từ các kết quả ở bảng 2.15 thì tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình thường là: ΔUmaxbt% = ΔUH8bt% + ΔU87bt% = 5,05% + 3,76% = 8,81% Trong chế độ sau sự cố: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 43 ΔUmaxSC% = ΔUN5SC% + ΔU45SC% = 17,97% + 11,1% = 29,07% Để thuận tiện so sánh các phơng án về mặt kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện áp lớn nhất của từng phơng án đợc tổng hợp ở bảng 3.16. Tổn thất điện áp Các phơng án 1 2 3 4 5 ΔUmax bt(%) 5,21 9,12 10,32 12,58 8,81 ΔUmax sc(%) 10,42 14,48 16,88 28,07 29,07 Bảng 2.16. Tổng hợp chỉ tiêu kỹ thuật các phơng án Từ các kết quả tính toán trong bảng 3.16, chọn ra bốn phơng án: 1, 2, 3 và 4 để so sánh kinh tế - kỹ thuật. CHƯƠNG 3. CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ KINH TẾ 3.1. So sánh kinh tế các phương án Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng cấp điện áp định mức, do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp. 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 + ΔA.c trong đó: atc- hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (atc = 0,125). avhđ- hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện (avhđ = 0,04) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 44 Kđ- tổng các vốn đầu tư về đường dây ΔA- tổng tổn thất điện năng hàng năm. c- giá 1 kWh điện năng tổn thất (c = 500 đ/kWh) Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cung một cột, tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau: Kđ = ∑ 6,1 .k0i.l i trong đó: k0i- giá thành 1 km đường dây một mạch, đ/km l i- chiều dài đường dây thứ i, km Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức: ∑Δ=Δ .maxiPA τ trong đó: ΔPimax- tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại τ- thời gian tổn thất công suất cực đại Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể được tính như sau: i dm ii i R U QP P . 2 2 max 2 max max +=Δ trong đó: Pimax, Qimax- công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại. Ri- điện trở tác dụng của đường dây thứ i Uđm- điện áp định mức của mạng điện Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức: τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 trong đó Tmax = 5300 h là thời gian sử dụng phụ tải cực đại hàng năm. 3.1.1. Phương án 1 a. Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 45 Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo các số liệu ở bảng 2.2. Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1: 162,9. 110 49,1532 2 22 1 =+=ΔP MW Tính tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự. Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.2. b. Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép (cột kim loại). Như vậy vốn dầu tư xây dựng đường dây NĐ-1 được xác định như sau: K1 = 1,6.k01.l 1 trong đó: l 1- chiều dài đường dây, l 1 = 58,3 km. k01- được xác định theo bảng 8.39 – TL1, k01 = 283.106 đ/km K1 = 1,6.283.106.58,3 = 26 398,24.106 đ Kết quả tính vốn đầu tư xây dựng cho các đường dây ghi trong bảng 3.2. Các kết quả trong bảng 3.2 cho thấy rằng, tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng: ΔP = 9,54 MW Tổng vốn đầu tư xây dựng các đường dây có giá trị: K = 310 517,12.106 đ Đườn g dây Ký hiệu dây dẫn l, km R, Ω P, MW Q, MVA r ΔP, MW k0.10 6 đ/km K.106 đ NĐ-1 95 58,30 9,62 32,00 15,49 1,00 283 26398,24 NĐ-2 70 72,10 16,58 26,00 12,58 1,14 208 23994,88 NĐ-3 185 78,10 13,28 30,00 14,52 1,22 441 55107,36 NĐ-4 95 51,00 8,42 34,00 21,08 1,11 283 23092,80 NĐ-5 95 80,60 13,30 30,00 12,78 1,17 283 36495,68 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 46 NĐ-6 70 80,60 18,54 20,40 9,79 0,78 208 26823,68 HT-6 70 63,20 14,54 11,60 5,71 0,20 208 21032,96 HT-7 185 63,20 10,74 30,00 14,52 0,99 441 44593,92 HT-8 95 53,80 8,88 34,00 14,48 1,00 283 24360,64 HT-9 95 63,20 10,43 30,00 12,78 0,92 283 28616,96 Tổng 9,54 310517,12 Bảng 3.2. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây trong phương án 1. c. Xác định chi phí vận hành hàng năm Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức: Y = avhđ.Kđ + ΔA.c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 + 5300.10-4)2.8760 = 3748 h Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ΔA = 9,54.3748 = 35 755,92 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04×310 517,12×106 + 35 755,92×103×500 = 30 298,64.106 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125×310 517,12×106 + 30 298,64.106 = = 69 113,28.106 đ 3.1.2. Phương án 2 Đường dây Ký hiệu dây dẫn l, km R, Ω P, MW Q, MVAr ΔP, MW k0.106 đ/km K.10 6 đ NĐ-1 95 58,30 9,62 32,00 15,49 1,00 283 26398,24 NĐ-2 70 72,10 16,58 26,00 12,58 1,14 208 23994,88 4-3 185 41,2 7 30,00 14,52 0,64 441 29070,72 NĐ-4 185 51,00 4,34 64 35,6 1,92 441 35985,60 NĐ-5 95 80,60 13,30 30,00 12,78 1,17 283 36495,68 NĐ-6 70 80,60 18,54 20,40 9,79 0,78 208 26823,68 HT-6 70 63,20 14,54 11,60 5,71 0,20 208 21032,96 8-7 185 53,8 7 30,00 14,52 0,64 441 29070,72 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 47 HT-8 185 53,80 4,34 64 29 1,86 441 37961,28 HT-9 95 63,20 10,43 30,00 12,78 0,92 283 28616,96 Tổng 10,29 302450,72 Bảng 3.3. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây trong phương án 2. * Xác định chi phí vận hành hàng năm Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức: Y = avhđ.Kđ + ΔA.c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 + 5300.10-4)2.8760 = 3748 h Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ΔA = 10,29.3748 = 38 566,92 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04×302450,72×106 + 38 566,92×103×500 = 31 381,5.106 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125×302450,72×106 + 31 381,5.106 = = 69200.106 đ 3.1.3. Phương án 3 Đường dây Ký hiệu dây dẫn l, km R, Ω P, MW Q, MVAr Δ P, MW k0.106 đ/km K.10 6 đ NĐ-1 95 58,30 9,62 32,00 15,49 1,00 283 26398,24 NĐ-2 70 72,10 16,58 26,00 12,58 1,14 208 23994,88 4-3 185 41,2 7 30,00 14,52 0,64 441 29070,72 NĐ-4 240 51,00 3,32 94 48,38 3,07 500 40800 4-5 95 53,9 8,89 30,00 12,78 0,78 283 24405,92 NĐ-6 70 80,60 18,54 20,40 9,79 0,78 208 26823,68 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 48 HT-6 70 63,20 14,54 11,60 5,71 0,20 208 21032,96 8-7 185 53,8 7 30,00 14,52 0,64 441 29070,72 HT-8 185 53,80 4,34 64 29 1,86 441 37961,28 HT-9 95 63,20 10,43 30,00 12,78 0,92 283 28616,96 Tổng 11,05 290175,36 Bảng 3.4. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây trong phương án 3. * Xác định chi phí vận hành hàng năm Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức: Y = avhđ.Kđ + ΔA.c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 + 5300.10-4)2.8760 = 3748 h Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ΔA = 11,05.3748 = 41415,4 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04×290 175,36×106 + 41 415,4×103×500 = 32 314,71.106 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125×290 175,36×106 + 32 314,71.106 = =69000.106 đ 3.1.4. Phương án 4 Đường dây Ký hiệu dây dẫn l, km R, Ω P, MW Q, MVAr ΔP, MW k0.106 đ/km K.10 6 đ NĐ-1 185 58,30 4,96 58 28,07 1,70 441 41136,48 1-2 70 70,7 16,26 26,00 12,58 1,12 208 23528,96 4-3 185 41,2 7 30,00 14,52 0,64 441 29070,72 NĐ-4 240 51,00 3,32 94 48,38 3,07 500 40800 4-5 95 53,9 8,89 30,00 12,78 0,78 283 24405,92 NĐ-6 70 80,60 18,54 20,40 9,79 0,78 208 26823,68 HT-6 70 63,20 14,54 11,60 5,71 0,20 208 21032,96 8-7 185 53,8 7 30,00 14,52 0,64 441 29070,72 HT-8 185 53,80 4,34 64 29 1,86 441 37961,28 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 49 HT-9 95 63,20 10,43 30,00 12,78 0,92 283 28616,96 Tổng 11,72 302447,68 Bảng 3.5. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây trong phương án 4. * Xác định chi phí vận hành hàng năm Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức: Y = avhđ.Kđ + ΔA.c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 + 5300.10-4)2.8760 = 3748 h Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị: ΔA = 11,72.3748 = 43 926,56 MWh Chi phí vận hành hàng năm: Y = 0,04×302 447,68×106 + 43 926,56×103×500 = 34 061,19.106 đ Chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = atc.Kđ + Y = 0,125×302 447,68×106 + 34 061,19.106 = 71 867,15.106 đ 3.1.5. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của các phương án Các chỉ tiêu Phương án 1 2 3 4 ΔUmaxbt% 5,21 9,12 10,32 10,32 ΔUmaxSC% 10,42 14,48 16,88 16,88 Z.106 ,đ 69 113,28 69 200 69000 71 867,15 Bảng 3.6. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án so sánh Từ các kết quả tính toán trong bảng 3.6 ta nhận thấy rằng các phương án được lựa chọn về kỹ thuật tương đương nhau về mặt kinh tế nhưng do phương án 1 có các chỉ tiêu kỹ thuật tốt hơn hẳn các phương án còn lại nên ta sẽ chọn phương án 1 là phương án tối ưu cho hệ thống điện thiết kế. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 50 3.1. So sánh kỹ thuật các phương án Để tiện so sánh các phương án về mặt kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phương án được tổng hợp ở bảng 3.1. Tổn thất điện áp Phương án 1 2 3 4 5 ΔUmaxbt% 5,21 9,12 10,32 10,32 8,81 ΔUmaxSC% 10,42 14,48 16,88 16,88 29,07 Bảng 3.1. Tổng hợp chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án Vậy ta sẽ chọn các phương án 1, 2, 3 và 4 để tiến hành so sánh về kinh tế. CHƯƠNG 4. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 4.1. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện Do nhà máy điện phát tất cả công suất vào mạng điện áp 110 kV (trừ công suất tự dùng), do đó nối các máy biến áp theo sơ đồ khối máy phát điện -máy biến áp. Trong trường hợp này công suất của mỗi máy biến áp được xác định theo công thức: S≥Sđm≥ 600,8 = 75 MVA trong đó Sđm là công suất định mức của các máy phát điện. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 51 Chọn máy biến áp TDH-80000/110 có các thông số cho trong bảng 4.1: Sđm MVA Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính Uđm, kV Un, % ΔPn, kW ΔP0, kW I0, % R Ω X, Ω ΔQ0, kVArCao Hạ 80 121 10,5 10,5 315 70 0,6 0,65 17,3 480 Bảng 4.1. Các thông số của máy biến áp tăng áp 4.2. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp 4.1.1 Số lượng các máy biến áp Với các phụ tải loại I trong hệ thống, ta đặt 2 máy biến áp trong mỗi trạm, với các phụ tải loại III, ta dặt 1 máy biến áp trong mỗi trạm. 4.1.2. Chọn công suất các máy biên áp Mỗi máy biến áp trong trạm cần phải chịu được quá tải bằng 40% trong thời gian phụ tải cực đại. Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm có n máy được xác định theo công thức: S ≥ )1n(k Smax − Trong đó: Smax- phụ tải cực đại của trạm. k=1,4- Hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố. n- số máy biến áp trong trạm (n≥ 2). Với trạm có 1 máy biến áp thì công suất của máy biến áp chọn như sau: S ≥ Smax * Tính công suất của các máy biến áp trong trạm 1: Smax= 35,55 MVA vì S1= )12(4,1 55,35 − =25,39 MVA Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 52 nên chọn máy TPDH-32000/110 * Tính công suất của máy biến áp trong trạm 3 Trạm 3 có 1 máy biến áp nên: S ≥ S3max = 33,33 Do đó chọn máy TPDH-40000/110 Kết quả tính toán cho cho các trạm còn lại hoàn toàn tương tự, kết quả ghi trong bảng 4.2. Trạm Số máy Smax, MVA S, MVA SđmBA, MVA 1 2 35,55 25,39 TPDH-32000/110 2 2 28,88 20,63 TPDH-25000/110 3 1 33,33 33,33 TD-40000/110 4 2 40 28,57 TPDH-32000/110 5 2 32,61 23,29 TPDH-25000/110 6 2 35,56 25,40 TPDH-32000/110 7 1 33,33 33,33 TD-40000/110 8 2 36,96 26,4 TPDH-32000/110 9 2 32,61 23,29 TPDH-25000/110 Bảng 4.2. Kết quả tính chọn máy biến áp trong các trạm Thông số của các loại máy này cho trong bảng 4.3. Sđm MVA Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính toán Uđm, MVA UN % ∆Pn kW ∆P0 kW I0 % R Ω X Ω ∆Q0 kVAr Cao Hạ 25 115 24,2 10,5 120 29 0,8 2,54 55,9 200 Đồ Sin 4.3 4.3 Nh tha 4.3 Dù án tốt nghiệ h viên: Ngu 32 40 . Chọn sơ .1. Sơ đồ à máy gồm nh góp ph .2. Sơ đồ ng sơ đồ 1 p yễn Ngọc H 115 24,2 115 24,2 Bảng đồ trạm v nối cho cá 4 tổ máy ía 110 kV Hì nối cho cá thanh cái ùng - Hệ th 10,5 1 10,5 1 4.3. Thôn à sơ đồ h c trạm tă công suất là sơ đồ h nh 4.1. Sơ c trạm hạ có phân đ ống điện U 45 35 75 42 g số của m ệ thống đ ng áp 4×60 MW ệ thống ha đồ nối dây áp oạn. ông Bí 0,75 1,87 0,7 1,44 áy biến áp iện = 240 M i thanh góp trạm tăng Th 43,5 2 34,8 2 hạ áp W. Ta sử có máy c áp iết kế lưới đ 40 80 dụng hệ th ắt phân đo iện 53 ống ạn. Đồ Sin vì hìn chế 4.3 án tốt nghiệ h viên: Ngu * Nếu vậy phải t h cầu có m * Nếu độ làm v .3. Sơ đồ p yễn Ngọc H l ≥70km hường xuy áy cắt đặt l ≤ 70km iệc của MB Hình 4 hệ thống đ ùng - Hệ th thì do là đ ên đóng ở phía đư khi đó má A.(Hình 4 .2 iện thiết ống điện U ường dây cắt đường ờng dây.(H y cắt điện .3) kế ông Bí dài nên thư dây, ngườ ình 4.2) được đặt Th ờng xuyê i ta thườn ở phía MB Hì iết kế lưới đ n xảy ra sự g dùng sơ A để thay nh 4.3 iện 54 cố đồ đổi Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 55 CHƯƠNG 5 TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện thiết kế, cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các trạng thái phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố khi phụ tải cực đại. Khi xác định các dòng công suất và các tổn thất công suất, ta lấy điện áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp định mức Ui = Uđm = 110 kV. 5.1. Chế độ phụ tải cực đại Thông số của các phần tử trong sơ đồ thay thế các đường dây trong mạng điện lấy từ bảng 2.5 Trong đó có sử dụng công thức: jXRZd +=& Qcc=Qcd=Qc= B.U2 1 2 dm Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế của trạm biến áp lấy từ bảng 4.1. trong đó: - Với các trạm có 2 máy biến áp thì: )(2 000 QjPS Δ+Δ=Δ )( 2 1 bbb jXRZ +=& - Với các trạm có 1 máy biến áp thì: 000 QjPS Δ+Δ=Δ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 56 bbb jXRZ +=& 5.1.1. Các đường dây nối với nhà máy điện a. Đường dây NĐ-1 Sơ đồ nguyên lý và thay thế của mạng điện cho trên hình 5.1. Hình 5.1. Sơ đồ thay thế của đường dây NĐ-1 Từ bảng 2.2. ta có các thông số của đường dây là: =dZ 9,62 + j12,51 Ω 410.54,1 2 −=B S Đối với máy biến áp , theo bảng 4.3: )(2 0001 QjPS Δ+Δ=Δ & = 2( 35 + j240) .10-3 = 0,07 + j0,48 MVA Ω+=+=+= 75,21935,0)5,4387,1( 2 1 )( 2 1 jjjXRZ bbb Tổn thất công suất trên tổng trở máy biến áp: )75,21935,0( 110 49,1532 . 2 22 2 22 1 jZ U QP S b dm b ++=+=Δ && = 0,098 + j2,272 MVA 49,15321 jS +=& 58,3 km NĐ 1 NĐ Qcđ Qcc ' S& Zd S& N1 cS& ''S& bS& 0S&Δ Zb 49,15321 jS +=& TPDH-32000/110 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 57 Công suất trước tổng trở máy biến áp: b1b SSS &&& Δ+= = 32 + j15,49 + 0,098 + j2,272 = 32,098 + j17,762 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn cao áp của máy biến áp: 0bc SSS &&& Δ+= = 32,098 + j17,762 + 0,07 + j0,48 = 32,168 + j18,242 MVA Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng: Qcc = 86,110.54,1.110 2 . 422 == −BUdm MVAr Công suất sau tổng trở đường dây: ccc jQSS −=′′ && =32,168 + j18,242- j1,86 = 32,168 + j16,382 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây: 347,1036,1)51,1262,9.( 110 382,16168,32 . 2 22 2 22 jjZ U QP S d dm d +=++=′′+′′=Δ && (MVA) Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị: dSSS &&& Δ+′′=′ =32,168 + j16,382 + 1,036 +j1,347 = 33,204 + j17,729 MVA Công suất điện dung đầu đường dây: Qcđ = Qcc = 1,86 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền và đường dây có giá trị: cd1N jQSS −′= && = 33,204 + j17,729- j1,86 = 33,204 + j15,869 MVA b. Các đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4 và NĐ-5 Việc tính toán hoàn toàn tương tự. Để đơn giản có thể biểu diễn kết quả tính toán trong các bảng. Thông số của các phần tử của đường dây cho trong bảng 5.1, còn các dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử của mạng điện cho trong bảng 5.2. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 58 Đường dây Zd , Ω 410. 2 −B , S 0S&Δ , MVA Zb, Ω jQPS +=& MVA NĐ-1 9,62 + j12,51 1,54 0,07+ j0,48 0,935+j21,75 32+j15,49 NĐ-2 16,58 + j15,86 1,86 0,058+j0,4 1,27+j27,95 26+j12,58 NĐ-3 7 + j16,85 0,59 0,042+j0,28 1,44+j34,8 30+j14,52 NĐ-4 8,42 +j10,97 1,35 0,07+ j0,48 0,935+j21,75 34 +j21,08 NĐ-5 13,30 + j17,33 2,14 0,058+j0,4 1,27+j27,95 30+j12,78 Bảng 5.1. Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế các đường dây phía nhà máy điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 59 Δ S b , M V A 0, 09 8+ j2 ,2 72 0, 08 8+ j1 ,9 27 0, 13 2+ j3 ,1 95 0, 12 4+ j2 ,8 77 0, 11 2+ j2 ,4 56 0, 55 4+ j1 2, 73 B ản g 5. 2. C ác d òn g cô ng su ất v à tổ n th ất c ôn g su ất tr on g tổ ng tr ở M B A v à trê n đư ờn g dâ y ph ía n hà m áy đ iệ n S b , M V A 32 ,0 98 +j 17 ,7 62 26 ,0 88 +j 14 ,5 07 30 ,1 32 +j 17 ,7 15 34 ,1 24 +j 23 ,9 57 30 ,1 12 +j 15 ,2 36 Q c, M V A r 1, 86 2, 25 0, 71 1, 63 4 2, 59 S” , M V A 32 ,1 68 +j 16 ,3 82 26 ,1 46 +j 12 ,6 57 30 ,1 74 +j 17 ,2 85 34 ,1 94 +j 22 ,8 03 30 ,1 7+ j1 3, 04 6 Δ S d , M V A 1, 03 6+ j1 ,3 47 1, 15 6+ j1 ,1 06 0, 67 +j 1, 68 4 1, 17 5+ j1 ,5 31 1, 18 6+ j1 ,5 47 5, 22 3+ j7 ,2 15 S’ , M V A 33 ,2 04 +j 17 ,7 29 27 ,3 02 +j 13 ,7 62 30 ,8 44 +j 18 ,9 69 35 ,3 69 +j 24 ,3 34 31 ,3 56 +j 14 ,5 93 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 60 S N i, M V A 33 ,2 04 +j 15 ,8 69 27 ,3 02 +j 11 ,5 12 30 ,8 44 +j 18 ,2 59 35 ,3 69 +j 22 ,7 31 ,3 56 +j 12 ,0 03 15 8, 07 5+ j8 0, 34 3 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -3 N Đ -4 N Đ 5 Tổ ng 5.1.2. Đường dây NĐ-6-HT Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của đường dây cho trên hình 5.2. Hình 5.2. Sơ đồ đường dây và sơ đồ thay thế TPDH-32000/110 2AC-702AC-70 63,2 km80,6 km 6S& = 32+j15,5 MVA NĐ HT SN6 ' 6NS QcNd QcNc QcHc QcHd '' 6NS ''' 6NS ''' 6HS '' 6HS ' 6HS SH6 ZN6 ZH6 SC Sb Δ S0 S6 = 32+j15,5 MVA NĐ HT Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 61 Ở các chương trước ta đã tính được thông số của các phần tử trong mạng điện như sau: - Máy biến áp có: ΔS0 = 0,07 + j0,48 MVA Zb = 0,935 + j21,75 Ω - Đường dây NĐ-6: ZN6 = 18,54 +j17,73 46 10.08,2 2 −=NB S - Đường dây HT-6: ZH6 = 14,54 +j 13,90 Ω 2 6HB = 1,63.10-4 S a. Tính dòng công suất từ NĐ chạy vào đường dây NĐ-6 Trong chương 1 đã tính được công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện và công suất tự dùng của nhà máy. Như vậy công suất truyền vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà máy bằng: Sh = Skt-Std = 204+j153-(24+j21,12) = 180 + j131,88 MVA Tổn thất công suất trong trạm tăng áp bằng: ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ×× ×+×+⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ×+×=Δ 801004 14,2235,10 48,04) 80 14,223 ( 4 315,0 07,04 2 2 jSb = 0,89+j18,26 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng: Sc = Sh-ΔSb = 180 + j131,88-(0,89 + j18,26) = 179,11 + j113,62 MVA Theo bảng 5.2. tính được công suất các phụ tải lấy từ thanh góp cao áp của NĐ bằng: SN = 158,292 + j101,166 MVA Như vậy công suất từ nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ-6 có giá trị: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 62 SN6 = Sc-SN = 179,11 + j113,62- (158,292+j101,166) = 20,69+ j32,22 MVA Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây NĐ-6 là: QcNd = QcNc = 1102.2,08.10-4 = 2,52 MVAr Công suất trước tổng trở đường dây: 74,3469,2052,222,3269,20' 6 jjjSN +=++= MVA Tổn thất công suất trên đường dây: )73,1754,18( 110 74,3469,20 2 22 6 jSN +×+=Δ = 2,505+ j2,396 MVA Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị: '' 6NS = 20,69 + j34,74- (2,505 + j2,936) = 18,185 + j31,804 MVA Công suất chạy vào nút 6 bằng: ''' 6NS = 18,185 + j31,804 +j2,52 = 18,185 + j34,324 MVA b. Tính dòng công suất chạy vào cuộn cao áp trạm 6 Tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp: 273,2098,0)75,21935,0( 110 5,1532 2 22 6 jjSb +=+×+=Δ MVA Công suất trước tổng trở máy biến áp: Sb = 32 +j15,5 + 0,098 + j2,273 = 32,098 + j17,773 MVA Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp máy biến áp: Sc = 32,098 + j17,773 + 0,07 +j0,48 = 32,168 + j18,253 MVA c. Tính dòng công suất từ hệ thống chạy vào nút 6 Áp dụng địmh luật Kirchoff đối với nút 6: 071,16983,13)324,34185,18(253,18168,32'" 6 '" 6 jjSSS NcH −=+−+=−= MVA Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây HT-6 bằng: QcHd = QcHc = 1102.1,63.10-4 = 1,97 MVAr Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 63 Công suất sau tổng trở đường dây: " 6HS =13,983-j16,071-j1,97 = 13,983-j18,041 MVA Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây: 763,0626,06 jSH +=Δ MVA Công suất trước tổng trở đường dây: 278,17609,14' jSH −= MVA Công suất từ hệ thống chạy vào đường dây này bằng:’ SH6 = 14,609 -j17,278-j1,97 = 14,609 -j15,308 MVA 5.1.3. Các đường dây HT-7, HT-8, HT-9Tính chế độ các đường dây này được tiến hành tương tự như trên. Kết quả t ính chế độ của các đường dây còn lại cho trong bảng 5.3. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 64 Δ S b , M V A 0, 13 2+ j3 ,1 9 5 0, 10 6+ j2 ,4 5 5 0, 11 2+ j2 ,4 5 6 0, 09 8+ j2 ,2 7 3 0, 44 8+ j1 0, 3 8 B ản g 5. 3. C ác d òn g cô ng su ất v à tổ n th ất c ôn g su ất tr on g tổ ng tr ở M B A và tr ên đ ườ ng d ây H T S b , M V A 30 ,1 32 +j 17 ,7 1 5 34 ,1 06 +j 16 ,9 3 5 30 ,1 12 +j 15 ,2 3 6 32 ,0 98 +j 17 ,7 7 3 Q c, M V A r 0, 71 1, 73 2. 02 1, 97 2, 52 S” , M V A 30 ,1 74 +j 17 ,2 8 5 34 ,1 76 +j 13 ,9 8 6 30 ,1 7+ j1 3, 61 6 13 ,9 83 - j1 8, 04 1 18 ,1 85 +j 31 ,8 0 4 Δ S d , M V A 0, 67 +j 1, 68 4 1+ j1 ,3 04 0, 94 4+ j1 ,2 31 0, 62 6+ j0 ,7 63 2, 50 5+ j2 ,3 96 5, 74 5+ j7 ,3 78 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 65 S’ , M V A 30 ,8 44 +j 18 ,9 6 9 35 ,1 76 +j 15 ,2 9 31 ,1 14 +j 14 ,8 4 7 14 ,6 09 - j1 7, 27 8 20 ,6 9+ j1 3, 74 S N i, M V A 30 ,8 44 +j 18 ,2 59 35 ,1 76 +j 13 ,5 6 31 ,1 14 +j 12 ,8 27 14 ,6 09 -j 15 ,3 08 20 ,6 9+ j3 2, 22 13 2, 43 3+ j9 2, 17 4 Đ ườ ng dâ y H T- 7 H T- 8 H T- 9 H T- 6 N Đ -6 Tổ ng 5.1.4. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống Từ các bảng 5.2 và 5.3 tính được tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110 kV của hệ thống và nhà máy điện bằng: Syc = 290,508 + j172,517 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng do nhà máy và hệ thống cung cấp bằng: Pcc = 290,508 MW Khi hệ số công suất của các nguồn là 0,8 thì tổng công suất phản kháng của hệ thống và nhà máy điện có thể phát ra bằng: Qcc = 290,508×0,75 = 217,881 MVAr Như vậy: Scc = 290,508 + j217,881 MVA Từ các kết quả trên nhận thấy rằng công suất phản kháng do nguồn cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 66 5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu Công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu cho trong bảng 5.4 Hộ tiêu thụ Smin, MVA Hộ tiêu thụ Smin, MVA 1 16+j7,75 6 16+j7,75 2 13+j6,29 7 15+j7,26 3 15+j7,26 8 17+j7,24 4 17+j10,54 9 15+j6,39 5 15+j6,39 Bảng 5.4. Công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu Khi phụ tải cực tiểu sẽ cho một máy phát của nhà máy điện ngừng làm việc để bảo dưỡng, đồng thời ba máy phát còn lại sẽ phát 85% công suất định mức. Như vậy tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng: PF = 3×85%×60 = 153 MW QF = 153.0,75 = 114,75 MVAr SF = 153 + j 114,75 MVA Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 67 Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy bằng: Ptd = 10%PFđm = 10%×3×60 = 18 MW Qtd = 18×0,88 = 15,84 MVAr Std = 18 +j15,84 MVA Công suất chạy vào cuộn dây hạ áp của trạm tăng áp của nhà máy điện: Sh = SF-Std = 153+j114,75-(18+j15,84) = 135 +j98,91 MVA Tổn thất công suất trong trạm tăng áp của nhà máy điện: MVA 69,1367,0 801003 36,1675,10 48,03) 80 36,167 ( 3 315,0 07,03 2 2 j jSb += ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ×× ×+×+⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +×=Δ Công suất phát vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng: Sc = Sh-ΔSb = 135 + j98,91-(0,67 + j13,69) = 134,33 + j85,22 MVA Xét chế độ vận hành kinh tế các trạm hạ áp khi phụ tải cực tiểu. Trong chế độ phụ tải cực tiểu có thể cắt bớt một máy biến áp trong các trạm, song cần phải thỏa mãn điều kiện sau: n dmghpt P Pmm SSS Δ Δ−=< 0).1(. Đối với trạm có hai máy biến áp thì: n dmgh P P SS Δ Δ= 02. Kết quả tính giá trị công suất phụ tải Spt và công suất giới hạn Sgh cho trong bảng 5.5. Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sgh,MVA 22,23 17,38 - 22,23 17,38 22,23 - 22,23 17,38 Spt, MVA 17,78 14,44 - 20 16,3 16,66 - 18,48 16,30 Bảng 5.5. Giá trị Spt và Sgh của các trạm hạ áp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 68 Các kết quả tính ở trên cho thấy rằng trong chế độ phụ tải cực tiểu thì tất cả các trạm có 2 máy biến áp đều vận hành với 1 máy biến áp. Tính chế độ của mạng điện khi phụ tải cực tiểu được tiến hành tương tự như chế độ cực đại. Các kết quả tính toán cho trong bảng 5.6. Δ S b , M V A 0, 02 4+ j0 ,5 68 0, 02 2+ j0 ,4 82 0, 03 3+ j0 ,7 99 0, 03 +j 0, 71 9 0, 02 8+ j0 ,6 14 0, 02 4+ j0 ,5 68 0, 03 3+ j0 ,7 99 0, 02 6+ j0 ,6 14 0, 02 8+ j1 ,6 69 B ản g 5. 6. C ác d òn g cô ng su ất v à tổ n th ất c ôn g su ất tro ng tổ ng tr ở M B A v à trê n đư ờn g dâ y kh i h tả i tiể S b , M V A 16 ,0 24 +j 8, 31 13 ,0 22 +j 6, 77 15 ,0 33 +j 8, 05 17 ,0 3+ j1 1, 26 15 ,0 28 +j 7, 00 16 ,0 24 +j 8, 31 15 ,0 33 +j 8, 05 17 ,0 26 +j 7, 85 15 ,0 28 +j 8, 05 Q c, M V A r 1, 86 2, 25 0, 71 4 1, 63 4 2, 59 2, 59 1, 97 0, 71 4 1, 73 2, 02 S” , M V A 16 ,0 94 +j 6, 93 8 13 ,0 8+ j4 ,9 22 15 ,0 75 +j 7, 62 5 17 ,1 +j 10 ,1 06 15 ,0 86 +j 4, 81 4 64 ,1 79 +j 69 ,9 08 -4 8, 08 5- j6 3, 7 15 ,0 75 +j 7, 62 5 17 ,0 96 +j 6, 6 15 ,0 86 +j 6, 43 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 69 Δ S d , M V A 0, 24 4+ j0 ,3 18 0, 26 8+ j0 ,2 56 0, 16 5+ j0 ,3 97 0, 27 5+ j0 ,3 58 0, 27 6+ j0 ,3 59 7, 50 4+ j9 ,7 79 7, 65 4+ j7 ,3 17 0, 16 5+ j0 ,3 97 0, 24 6+ j0 ,3 21 0, 23 2+ j0 ,3 02 S’ , M V A 16 ,3 38 +j 7, 25 6 13 ,3 48 +j 5, 17 8 15 ,2 4+ j8 ,0 22 17 ,3 75 +j 10 ,4 64 15 ,3 62 +j 5, 17 3 56 ,6 75 +j 60 ,1 29 -4 0, 43 1- j5 6, 38 3 15 ,2 4+ j8 ,0 22 17 ,3 42 +j 6, 92 1 15 ,3 18 +j 6, 74 1 S N i, M V A 16 ,3 38 +j 5, 39 6 13 ,3 48 +j 2, 92 8 15 ,2 4+ j7 ,3 08 17 ,3 75 +j 8, 83 15 ,3 62 +j 2, 58 3 56 ,6 75 +j 57 ,5 39 -4 0, 43 1- j5 8, 35 3 15 ,2 4+ j7 ,3 08 17 ,3 42 +5 ,1 91 15 ,3 18 +j 4, 72 1 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -3 N Đ -4 N Đ -5 N Đ -6 H T- 6 H T- 7 H T- 8 H T- 9 5.3. Chế độ sau sự cố Sự cố trong mạng điện thiết kế có thể xảy ra khi ngừng một máy phát, ngừng một mạch trên đường dây hai mạch liien kết nhà máy điện và hệ thống, ngừng một mạch trên các đường dây hai mạch nối từ các nguồn cung cấp đến các phụ tải. Khi xét sự cố chúng ta không xét sự cố xếp chồng, đồng thời chỉ xét trường hợp ngừng một mạch trên các đường dây nối từ hệ thống và nhà máy điện đến các phụ tải khi phụ tải cực đại, và tất cả các máy phát của nhà máy điện vận hành bình thường, phát 85% công suất định mức. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 70 Δ S b , M V A 0, 09 8+ j2 ,2 72 0, 08 8+ j1 ,9 27 0, 13 2+ j3 ,1 95 0, 12 4+ j2 ,8 77 0, 11 2+ j2 ,4 56 0, 09 8+ j2 ,2 73 0, 13 2+ j3 ,1 95 0, 10 6+ j2 ,4 55 0, 11 2+ j2 ,4 56 B ản g 5. 7. C ác d òn g cô ng su ất v à tổ n th ất c ôn g su ất tr on g tổ ng tr ở M B A v à trê n đư ờn g dâ y S b , M V A 32 ,0 98 +j 17 ,7 62 26 ,0 88 +j 14 ,5 07 30 ,1 32 +j 17 ,7 15 34 ,1 24 +j 23 ,9 57 30 ,1 12 +j 15 ,2 36 32 ,0 98 +j 17 ,7 73 30 ,1 32 +j 17 ,7 15 34 ,1 06 +j 16 ,9 35 30 ,1 12 +j 15 ,2 36 Q c, M V A r 0, 93 1, 12 5 0, 71 0, 81 7 1, 29 5 0, 98 5 1, 26 1, 73 0, 86 5 1, 01 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 71 S” , M V A 32 ,1 68 +j 17 ,3 12 26 ,1 46 +j 13 ,7 82 30 ,1 74 +j 17 ,2 85 34 ,1 94 +j 23 ,6 2 30 ,1 7+ j1 4, 34 1 14 ,8 95 +j 14 ,2 5 17 ,2 73 +j 2, 74 3 30 ,1 74 +j 17 ,2 85 34 ,1 76 +j 16 ,5 5 30 ,1 7+ j1 4, 62 6 Δ S d , M V A 2, 12 2+ j2 ,7 6 2, 39 4+ j2 ,2 9 0, 67 +j 1, 68 4 2, 40 4+ j3 ,1 32 2, 45 3+ j3 ,1 96 0, 32 8+ j0 ,7 89 0, 73 5+ j0 ,7 03 0, 67 +j 1, 68 4 2, 11 6+ j2 ,7 57 1, 93 8+ j2 ,5 25 S’ , M V A 34 ,2 9+ j2 0, 07 2 28 ,5 4+ j1 6, 07 2 30 ,8 44 +j 18 ,9 69 36 ,5 98 +j 26 ,7 52 32 ,6 23 +j 17 ,5 37 15 ,2 23 +j 15 ,0 39 18 ,0 08 +j 3, 44 6 30 ,8 44 +j 18 ,9 69 36 ,2 92 +j 19 ,3 07 32 ,1 08 +j 17 ,1 51 S N i, M V A 34 ,2 9+ j1 9, 14 2 28 ,5 4+ j1 4, 94 7 30 ,8 44 +j 18 ,2 59 36 ,5 98 +j 25 ,9 35 32 ,6 23 +j 16 ,2 42 15 ,2 23 +j 14 ,0 54 18 ,0 08 +j 2, 18 6 30 ,8 44 +j 18 ,2 59 36 ,2 92 +j 18 ,4 42 32 ,1 08 +j 16 ,1 41 Đ ườ ng dâ y N Đ -1 N Đ -2 N Đ -3 N Đ -4 N Đ -5 N Đ -6 H T- 6 H T- 7 H T- 8 H T- 9 CHƯƠNG 6 TÍNH ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 6.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện Trong mạng điện thiết kế có hai nguồn cung cấp nhưng vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn thanh góp 110 kV của hệ thống là nút điện áp cơ sở. Trong các chế độ phụ tải cực đại và sau sự cố, chọn điện áp UCS = 121 kV; còn trong chế độ cực tiểu lấy UCS = 105 kV. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 72 Bây giờ ta tính điện áp các nút trong mạng điện trong các chế độ đã xét. 6.1.1. Chế độ phụ tải cực đại (UCS = 121 kV) a. Đường dây NĐ-6-HT Để tính điện áp trên thanh góp cao áp trong trạm tăng áp của nhà máy điện, trước hết cần tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm trung gian 6. Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 6 bằng: U6 = UCS - CS HHHH U XQRP 6 ' 66 ' 6 .. + 26,117 121 90,13278,1754,14609,14 121 =×+×−= kV Điện áp trên thanh góp hạ áp 6 quy về cao áp bằng: kV71,113 26,117 75,21773,17935,0098,32 26,117 .. 6 66 = ×+×−=+−= U XQRP UU bbbbq Điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện bằng: '' '' 6 6 6 6 6 6 . . 18,185 18,54 31,804 17,73117,26 113,71 121 kV N N N N N P R Q XU U U + × + ×= + = + = b. Đường dây NĐ-1 Trên cơ sở điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện vừa tính được, tiến hành tính điện áp trên đường dây NĐ-1. Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 1 bằng: ' ' 1 . . 33,204 9,62 17,729 12,51121 121 117,18 kV d d N N P R Q XU U U + × + ×= − = − = Điện áp trên thanh góp của trạm quy về cao áp: kV65,113 18,117 75,21762,17935,0098,32 18,1171 =×+×−=qU c. Đường dây NĐ-4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 73 Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 4 bằng: ' ' 4 . . 66,558 4,34 43,763 10,43121 121 114,84 kV d d CS CS P R Q XU U U + × + ×= − = − = Điện áp trên thanh góp của trạm quy về cao áp: kV55,112 84,114 11535,22435,0058,34 84,1144 =×+×−=qU Tính điện áp trên các đường dây còn lại được thực hiện tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực đại cho trong bảng 6.1. Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uq, kV 113,65 112,33 105,19 112,55 112,51 113,71 110,01 113,65 112,67 Bảng 6.1. Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ phụ tải cực đại 6.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (UCS = 105 kV) a. Đường dây NĐ-6-HT Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 6 bằng: U6 = UCS - CS HHHH U XQRP 6 ' 66 ' 6 .. + 40, 431 14,54 ( 56,383) 13,90105 118 105 − × + − ×= − = kV Điện áp trên thanh góp hạ áp 6 quy về cao áp bằng: 6 6 6 . . 16,024 0,935 2 8,318 21,75 2118,2 118,2 117,02 kV b b b b q P R Q XU U U + × × + × ×= − = − = Điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 74 '' '' 6 6 6 6 6 6 . . 42,675 9,54 47,129 10,73118 118 121 kV N N N N N P R Q XU U U + × + ×= + = + = b. Đường dây NĐ-1 Trên cơ sở điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện vừa tính được, tiến hành tính điện áp trên đường dây NĐ-1. Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 1 bằng: ' ' 1 . . 16,338 9,62 7, 256 12,51121 121 118,95 kV d d N N P R Q XU U U + × + ×= − = − = Điện áp trên thanh góp của trạm quy về cao áp: 1 16,024 0,935 8,318 21,75118,95 117,3 kV 118,95q U × + ×= − = c. Đường dây NĐ-4 Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 4 bằng: ' ' 4 . . 17 8, 42 10,54 10,97121 121 118,86 kV d d N N P R Q XU U U + × + ×= − = − = Điện áp trên thanh góp của trạm quy về cao áp: 4 17,029 0,87 2 11,267 22 2118,86 116 kV 118,86q U × × + × ×= − = Tính điện áp trên các đường dây còn lại được thực hiện tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực tiểu cho trong bảng 6.2. Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uq, kV 117,3 119,2 115,8 116 117,6 117,02 102,2 100,5 101,3 Bảng 6.2. Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ phụ tải cực tiểu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 75 6.1.3. Chế độ sau sự cố (UCS = 121 kV) a. Đường dây NĐ-6-HT Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 6 bằng: U6 = UCS - CS HHHH U XQRP 6 ' 66 ' 6 .. + 88,115 121 8,27446,308,29008,18 121 =×+×−= kV Điện áp trên thanh góp hạ áp 6 quy về cao áp bằng: kV29,112 88,115 75,21773,17935,0098,32 88,115 .. 6 66 = ×+×−=+−= U XQRP UU bbbbq Điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện bằng: kV41,106 88,115 46,35039,1508,37223,15 88,115 .. 6 6 '' 66 '' 6 6 = ×+×+=++= U XQRP UU NNNNN b. Đường dây NĐ-1 Trên cơ sở điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện vừa tính được, tiến hành tính điện áp trên đường dây NĐ-1. Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 1 bằng: kV49,95 41,106 02,25072,2024,1929,34 41,106 .. '' 1 = ×+×−=+−= N dd N U XQRP UU Điện áp trên thanh góp của trạm quy về cao áp: kV13,91 49,95 75,21762,17935,0098,32 49,951 =×+×−=qU c. Đường dây NĐ-4 Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 4 bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 76 ' ' d d 4 N N P .R Q .X 34 16,84 21,08 21,94U U 106,41 U 106,41 96,68 kV + × + ×= − = − = Điện áp trên thanh góp của trạm quy về cao áp: 4q 34,058 0,935 22,535 21,75U 96,68 91,28 kV 96,68 × + ×= − = Tính điện áp trên các đường dây còn lại được thực hiện tương tự. Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao trong chế độ phụ tải cực đại cho trong bảng 6.3. Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uq, kV 91,13 90,68 105,19 91,28 90,2 112,29 110,01 106,3 107,45 Bảng 6.3. Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp chế độ sau sự cố 6.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện Với các phụ tải trong mạng điện là hộ tiêu thụ loại I, để đảm bảo chất lượng điện áp ta sử dụng máy biến áp điều chỉnh dưới tải. Với các hộ loại III (3, 7) ta có thể chỉ sử dụng loại máy biến áp không điều chỉnh dưới tải. Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uqmax, kV 113,65 112,33 105,19 112,55 112,51 113,71 110,01 113,65 112,67 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 77 Uqmin, kV 117,3 119,2 115,8 116 117,6 117,02 102,2 100,5 101,3 Uqsc, kV 91,13 90,68 105,19 91,28 96 112,29 110,01 106,3 107,45 Bảng 6.4 Giá trị điện áp trên các thanh góp cao áp quy về cao áp 6.2.1. Điều chỉnh điện áp tại các hộ loại III Các hộ tiêu thụ loại III trong mạng điện là phụ tải số 3 và phụ tải số 7. Ở các trạm biến áp cung cấp cho các phụ tải này ta sử dụng loại máy biến áp TD-40000/110 không có khả năng điều áp dưới tải. Để thay đổi đầu điều chỉnh trong máy biến áp không điều chỉnh dưới tải cần phải cắt máy biến áp ra khỏi mạng điện, vì vậy việc thay đổi đầu điều chỉnh được tiến hành rất hãn hữu. Do đó ở chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất trong ngày, máy biến áp không điều chỉnh dưới tải làm việc với một đầu điều chỉnh và tương ứng với một tỷ số máy biến áp. Ta gọi các giá trị '''ln ,, scnh UUU lần lượt là các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của trạm giảm áp trong các chế độ phụ tải lớn nhất. nhỏ nhất và sau sự cố. Theo yêu cầu điều chỉnh điện áp thường ở các phụ tải số 3 và 7 thì ta có thể xác định giá trị điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm giảm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố theo các công thức: Uycln = Uđmm + 2,5%.Uđmm Uycnh = Uđmm + 7,5%.Uđmm Uycsc = Uđmm -2,5%.Uđmm trong đó Uđmm là điện áp danh định của thanh góp hạ áp đồng thời cũng là điện áp định mức của mạng. Điện áp thực trên thanh góp hạ áp trong chế độ phụ tải lớn nhất bằng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 78 ln ' ln ln ' ln ln . dc hdm t U UU k U U == trong đó kln là tỷ số biến áp của máy biến áp trong chế độ phụ tải lớn nhất, Uhđm là điện áp danh định của cuộn dây hạ áp của máy biến áp; Uđcln là đầu điều chỉnh của máy biến áp trong chế độ phụ tải lớn nhất. Vì vậy cần phải chọn đầu điều chỉnh sao cho Ulnt = Uycln, nghĩa là phỉa chọn: ln ' ln ln . yc hdm dc U UU U = tương tự ta có thể xác định đầu điều chỉnh của máy biến áp trong chế độ phụ tải nhỏ nhất theo công thức sau: ycnh hdmnh dcnh U UU U .'= Bởi vì máy biến áp không điều chỉnh dưới tải cho nên cần chọn một đầu điều chỉnh cho cả hai chế độ phụ tải lớn nhất và phụ tải nhỏ nhất: Uđc = 2 1 (Uđcln + Uđcnh) Tiếp theo chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn gần nhất với đầu điều chỉnh tính theo công thức trên. Để xác định điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn có thể sử dụng công thức: Uđctc = Ucđm 100 ).( 0 cdmUnE± trong đó Ucđm là điện áp định mức của cuộn dây cao áp, n là số thứ tự đầu điều chỉnh chọn; E0 là mức độ điều chỉnh của một đầu. Sau khi chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn, cần xác định giá trị thực của điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm. Các điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức tổng quát: dctc hdmi it U UU U .'= Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 79 trong đó 'iU là các giá trị quy đổi về phía điện áp cao của điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm, tương ứng với các chế độ phụ tải lớn nhất và phụ tải nhỏ nhất cũng như chế độ sau sự cố. Đối với máy biến áp không điều chỉnh dưới tải đầu điều chỉnh không thay đổi đối với tất cả các chế độ vận hành của mạng điện. Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức: 100.% dmm dmmit i U UU dU −= trong đó Uit là điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm đối với các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố; Uđmm là điện áp định mức của mạng. a. Điều chỉnh điện áp tại trạm số 3 Trạm số 3 sử dụng một máy biến áp kiểu TD-40000/110 có Ucđm = 115 kV, Uhdđ = 24,2 kV, có 5 đầu điều chỉnh với phạm vi điều chỉnh là U%5,22 ×± cđm. Điện áp các đầu điều chỉnh tính cho trong bảng sau: Thứ tự đầu điều chỉnh Điện áp bổ sung, % Điện áp bổ sung, kV Điện áp đầu điều chỉnh, kV 0 0 0 115 1 2,5 2,86 117,86 2 5 5,75 120,75 3 -2,5 -2,86 112,14 4 -5 -5,75 109,25 Bảng 6.5. Thông số điều chỉnh của máy biến áp không điều chỉnh dưới tải Ta có: Uycln = 22 + 100 22.5,2 =22,55 kV Uycnh = 22 + 100 5,7 = 23,65 kV Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 80 Tính các đầu điều chỉnh trong máy biến áp khi phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất: Uđcln = 41,114 25,22 2,2419,105. ln ' ln =×= yc hdm U UU kV Uđcnh = ' . 115,8 24,2 118,49 23,65 nh hdm ycnh U U U ×= = kV Tính đầu điều chỉnh chung cho cả hai chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất: Uđc = 2 1 (114,41 + 118,49) = 116,45 kV Chọn đầu điều chỉnh số 1 có điện áp: Uđctc = 117,86 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất: ln 3 105,19.24,2 22,1 117,86t U = = kV 3 115,8.24,2 23,65 117,86nh t U = = kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm khi phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất là: ln 3 22, 2 22% .100 2% 22 dU −= = %5,7100. 22 2265,23 %3 =−=nhdU Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn hoàn toàn phù hợp với yêu cầu điều chỉnh điện áp. b. Điều chỉnh điện áp tại trạm số 7 Tính các đầu điều chỉnh trong máy biến áp khi phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất: Uđcln = 65,119 25,22 2,2401,110. ln ' ln =×= yc hdm U UU kV Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 81 Uđcnh = ' . 102,2 24,2 104,58 23,65 nh hdm ycnh U U U ×= = kV Tính đầu điều chỉnh chung cho cả hai chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất: Uđc = 2 1 (119,65 + 104,58) = 112,1 kV Chọn đầu điều chỉnh số 3 có điện áp: Uđctc = 112,14 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp của trạm trong chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất: ln7t 110,01.24,2U = =23,74 112,14 kV nh7t 104,58.24,2U 22,6 112,14 = = kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm khi phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất là: ln 3 23,65 22dU % .100 7,5% 22 −= = nh3 22,6 22dU % .100 2,72% 22 −= = Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn hoàn toàn phù hợp với yêu câu điều chỉnh điện áp. 6.2.2 Điều chỉnh điện áp tại các hộ loại I Trong các trạm hạ áp của hộ loại I, như phần trên đã trình bày, ta sử dụng 3 loại máy là TPDH-25000/110 (trạm số 2; 5; 9), loại máy TPDH-32000/110 (trạm số 1; 6) và loại máy TPDH-63000/110 (trạm số 4; 6) , phạm vi điều chỉnh ±9×1,78%Ucđm và Ucđm=115 kV, Uhđm=24,2 kV Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 82 Để thuận tiện cho việc điều chỉnh ta tính trước giá trị điện áp ứng với mỗi đầu điều chỉnh của máy biến áp. Kết quả ghi trong bảng 6.6. Thứ tự đầu điều chỉnh Điện áp bổ sung % Điện áp bổ sung kV Điện áp đầu điều chỉnh kV 1 +16,02 +18,45 133,45 2 +14,24 +16,40 131,40 3 +12,46 +14,35 129,35 4 +10,68 +12,30 127,30 5 +8,90 +10,25 125,25 6 +7,12 +8,20 123,20 7 +5,34 +6,15 121,15 8 +3,56 +4,10 119,10 9 +1,78 +2,05 117,05 10 0 0 115 11 -1,78 -2,05 112,95 12 -3,56 -4,10 110,90 13 -5,34 -6,15 108,85 14 -7,12 -8,20 106,80 15 -8,90 -10,25 104,75 16 -10,68 -12,30 102,70 17 -12,46 -14,35 100,65 18 -14,24 -16,40 98,60 19 -16,02 -18,45 96,55 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 83 Bảng 6.5. Giá trị điện áp của các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp hạ áp * Đối với trạm hạ áp có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường là các trạm 2, 4 và 8, độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy định như sau: * Trong chế độ phụ tải cực đại: dUmax% = +5% * Trong chế độ phụ tải cực tiểu: dUmin= 0% * Trong chế độ sau sự cố: dUsc= %50 +÷ Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức sau: Uyc=Uđm+ dU%.Uđm Trong đó Uđm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp. Đối với mạng điện thiết kế Uđm =22 kV, vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm khi: * Phụ tải cực đại: Uycmax=22+5%.22=23,1 kV * Phụ tải cực tiểu: Uycmin=22+0%.22=22 kV * Chế độ sau sự cố: Uycsc=22+5%.22=23,1 kV * Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường ở các phụ tải số 1, 5, 6, 9 thì ta có thể xác định giá trị điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm giảm trong các chế độ phụ tải lớn nhất, nhỏ nhất và sau sự cố theo các công thức: Uycln = Uđmm + 2,5%.Uđmm Uycnh = Uđmm + 7,5%.Uđmm Uycsc = Uđmm - 2,5%.Uđmm trong đó Uđmm là điện áp danh định của thanh góp hạ áp đồng thời cũng là điện áp định mức của mạng. Vì Uđmm = 22 kV nên: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 84 Uycln = 22 + 100 22.5,2 =22,55 kV Uycnh = 22 + 100 5,7 = 23,65 kV Uycsc = 22 - 100 5,2 = 21,98 kV a. Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1 * Chế độ phụ tải cực đại: Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp được xác định treo công thức: Uđcmax= 87,121 55,22 2,2465,113. max max =×= yc hdmq U UU kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 7, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là Utcmax=121,15 kV. Điện áp thực trên thanh góp hạ áp: Utmax== 7,22 15,121 2,2465,113. max max =×= tc hdmq U UU kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: ∆Umax% = %18,3100. 22 227,22 =− Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu Uđcmin= q min hdm yc min U .U 117,3 24,2 120 U 23,65 ×= = kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 7, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là Utcmin=121,15 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 85 Utmin= q min hdm tc min U .U 117,3 24,2 23,43 U 121,15 ×= = kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: ∆Umin%= 23,43 22.100 6,5% 22 − = Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp. c. Chế độ sau sự cố Uđcsc= 33,100 98,21 2,2413,91. csc =×= y hdmqsc U UU kV Chọn n= 17, Utcsc= 100,65 kV Utsc= 91,21 65,100 2,2413,91. csc =×= t hdmqsc U UU kV ∆Usc%= %4,0 22 2291,21 −=−=− hdm hdmtsc U UU d. Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 2 * Chế độ phụ tải cực đại: Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp được xác định treo công thức: Uđcmax= 68,117 1,23 2,2433,112. max max =×= yc hdmq U UU kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 8, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là Utcmax=119,10 kV. Điện áp thực trên thanh góp hạ áp: Utmax= 8,22 10,119 2,2433,112. max max =×= tc hdmq U UU kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: ∆Umax% = %64,3100. 22 228,22 =− Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 86 Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp. e. Chế độ phụ tải cực tiểu Uđcmin= q min hdm yc min U .U 119,2 24,2 131,2 U 22 ×= = kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 2, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là Utcmin=131,40 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp: Utmin= q min hdm tc min U .U 119,2 24,2 21,95 U 131,40 ×= = kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: ∆Umin%= 21,95 22.100 0,2% 22 − = − Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp. f. Chế độ sau sự cố Uđcsc= 95 1,23 2,2468,90. csc =×= y hdmqsc U UU kV Chọn n= 19, Utcsc= 96,55 kV Utsc= 73,22 55,96 2,2468,90. csc =×= t hdmqsc U UU kV ∆Usc%= %03,0 22 2273,22 =−=− hdm hdmtsc U UU g. Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp của các trạm còn lại Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại được tiến hành tương tự như phần trên. Các kết quả tính toán điều chỉnh điện áp trong mạng điện cho trong bảng 6.6. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 87 ∆ U sc % -0 ,4 0, 03 - 0, 03 0 5 - 3, 5 1 B ản g 6. 6. Đ iề u Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 88 CHƯƠNG 7 TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ – KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 7.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện ∆ U m in % 6, 5 -0 ,2 7, 5 0, 45 0, 4 0, 9 7, 05 0, 9 0, 5 ∆ U m ax % 3, 18 3, 64 3, 18 5 3, 18 3, 18 2, 68 4, 95 2, 3 U ts c kV 21 ,9 1 22 ,7 3 - 22 ,7 3 22 23 ,1 - 22 ,7 7 22 ,1 1 U tm in kV 23 ,4 3 22 ,1 7 23 ,6 5 22 ,1 22 ,1 22 ,2 23 ,5 5 22 ,2 22 ,2 1 U tm ax kV 22 ,7 22 ,8 22 ,7 23 ,1 22 ,7 22 ,6 5 22 ,5 9 23 ,0 9 22 ,5 1 U tc sc kV 10 0, 65 96 ,5 5 - 96 ,5 5 96 ,5 5 12 1, 15 - 11 2, 95 11 7, 05 U tc m in kV 12 1, 15 12 3, 20 11 7, 86 13 3, 45 13 3, 45 12 3, 20 11 7, 86 13 1, 40 11 2, 95 U tc m ax kV 12 1, 15 11 7, 05 11 7, 05 11 9, 10 12 1, 15 11 9, 10 12 1, 15 Tr ạm bi ến á p 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện Uông Bí 89 Tổng vốn đầu tư