Đồ án Thiết kế mạng lưới điện khu vực

`` 3.6+-- Lời nói đầu Quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá ở nước ta hiện nay đang diễn ra hết sức mạnh mẽ.Trên khắp cả nước các khu trung tâm công nghiệp mới mọc lên ngày càng nhiều. Điều này đỏi hỏi chúng ta phải xây dựng các mạng lưới điện mới để truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ này.Thiết kế các mạng và hệ thống điện là một nhiệm vụ quan trọng của các kỹ sư nói chung và đặc biệt là các kỹ sư hệ thống điện. Đồ án môn học “Thiết kế mạng lưới điện khu vực” giúp chúng ta vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế công việc. Tuy đây mới chỉ là đồ án môn học nhưng nó đã trang bị những kỹ năng bổ ích cho đồ án tốt nghiệp đồng thời nó cũng cho chúng ta hình dung ra một phần công việc thực tế sau này Trong quá trình làm đồ án , em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn và các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy trên lớp.Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lã Minh Khánh đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Sinh viên NGUYỄN VĂN BẮC Mục lục Chương 1:Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống. Chương 2:Dự kiến các phương án nối dây và so sánh các phương án về mặt kỹ thuật. Chương 3:So sánh kinh tế các phương án Chương 4: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện Chương 5:Tính phân bố công suất của mạng điện và tính chính xác điện áp tại các nút trong mạng điện. Chương 6:Lựa chọn phương thức điều c hỉnh điện áp trong mạng điện. Chương 7:Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện. Chương 1 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống 1.1 Phân tích nguồn và phụ tải Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại(MW) 36 30 35 20 27 40 Hệ số công suất cosφ 0.85 Mức đảm bảo cung cấp điện I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp 10 KV 1.2 Cân bằng công suất tác dụng Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thẻ tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn 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 bằng công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện,nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoải ra để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có sự 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 phát triển của hệ thống điện. Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống: ∑PF =∑PYC = m∑Ppt +∑∆P +∑Ptd+∑Pdt (1.2.1) Trong đó : ∑PF:Tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát. ∑Ppt:Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải ∑∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện ∑Ptd :Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện ∑Pdt :Tổng công suất dự trữ trong mạng điện m :hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại Một cách gần đúng ta có thể thay bằng công thức: ∑PF = ∑Ppt +15%∑Ppt. (1.2.2) Theo bảng số liều vê phụ tải đã cho ở trên ta có : ∑PF =∑Pyc = 1.15*(36+30+35+20+27+40)=216.2(MW) Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định. 1.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất 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 còn đối với cả 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 sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ tăng ,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống: ∑QF = ∑Qyc =m∑Qpt +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +∑Qtd +∑Qdt (1.3.1) Trong đó: ∑QF :Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra ∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu của hệ thống ∑Qpt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại ∑QL :Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện. ∑Qc : tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra ∑∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp ∑Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. ∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống. m :hệ số đồng thời Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu cầu trong hệ thống bằng công thức sau đây: ∑Qyc = ∑Qpt + 15%∑Qpt (1.3.2) Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau Q =P* tgφ (1.3.3) Từ cosφ= 0.85 ta suy ra tgφ= 0.62 Ta có bảng số liệu sau: bảng 1.3.1:công suất phản kháng của các phụ tải Các hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6 Q(MVAr) 22.311 18.592 21.691 12.395 16.733 24.79 Áp dụng công thức 1.3.2 ta có ∑Qyc= 1.15*(22.311+18.592+21.691+12.395+16.733+24.79)=133.988 MVAr Ta lại có :∑QF = ∑PF *tgφ = 216.2 *0.62=133.988 MVAr Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra vừa dúng bằng lượng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống.Vây ta không phải tiến hành bù công suất phản kháng. KẾT LUẬN Sau khi tính toán ta có số liệu của các phụ tải được cho trong bảng 1.3.2 Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 P(MW) 36 30 35 20 27 40 Q(MVAr) 22.311 18.592 21.691 12.359 16.733 24.79 S(MVA) 42.35 35.29 41.18 23.53 31.76 47.06 cosφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Bảng 1.3.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải Chương 2 Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện và so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật 2.1 Mở đầu Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng diện 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 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. Từ sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và các phụ tải đã cho chúng ta có thể đưa ra các phương án nối dây cho mạng điện trên.Qua tiến hành đánh giá sơ bộ chúng ta có thể giữ lại 4 phương án sau và tiến hành tính toán các thông số cơ bản của các phương án này.. 2.2 Phương án nối dây 1 2.2.1 Sơ đồ nối dây N 1 6 2 5 3 4 Hình 2.2.1 :sơ đồ mạng điện phương án 1 2.2.2 Tính điện áp vận hành của mạng điện Điện áp vận hành của cả mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật ,cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của cả mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố :công suất của phụ tải ,khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện,vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau,sơ đồ mạng điện Điện áp định mức của mạng điện được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện. Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau: Uvhi = 4.34* (2.1) Trong đó : li : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km) Pi :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau: Đoạn đường dây Cống suất truyền tải ,MVA Chiều dài đoạn đường dây ,km Điện áp vận hành,kv Điện áp định mức của cả mạng diện ,kv N-1 36+j 22.31 70.71 110.4 110 N-2 30+j 18.592 78.1 102.53 N-3 35+j 21.691 85.44 110.26 N-4 20+j 12.395 121.66 91.2 N-5 27+j 16.733 80.62 98.26 N-6 40+j 24.79 60.83 114.89 Bảng 2.1 Điện áp vận hành trên các đoạn đường dây và điện áp vận hành của cả mạng điện Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện áp vận hành chung cho các phương án tiếp theo. 2.2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây của phương án đã chọn Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC). Đối với mạng điện khu vực ,các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là : (2.2) Trong đó : Imax : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A; Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2 Với dây AC và Tmax =5000h ta tra bảng có được : Jkt = 1.1A/mm2 Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức : A (2.3) Trong đó : n: số mạch của đường dây Uđm : điện áp định mức của mạng điện,kv Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại,MVA Đối với các đường dây trên không , để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F70 mm2 Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương án 1 Đoạn N-1 =(36+ j22.31)+(30+j18.592)=66+j40.902 MVA Ta chọn Ftc= 185 mm2 Đoạn 1-2 Chọn Ftc=95 mm2 Đoạn N-3 Chọn Ftc= 150 mm2 Đoạn 3-4 Chọn Ftc= 70mm2 Đoạn N-6 Chọn Ftc=185 mm2 Đoạn 5-6 Chọn Ftc=70 mm2 Từ tiết diện tiêu chuẩn của các đoạn đường dây đã chọn ,tra bảng 33 trong sách mạng lưới điện 1 ta có dòng điện lâu dài cho phép chạy trên các đoạn đường dây và tra bảng 6 cho ta điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây đã chọn Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Icp (A) MVA R0(Ω/m) X0(Ω/m) N-1 AC-185 510 66+j40.902 0.17 0.409 1-2 AC-95 330 30+j18.592 0.33 0.429 N-3 AC-150 445 55+j34.09 0.21 0.416 3-4 AC-70 265 20+j12.395 0.45 0.44 N-6 AC-185 510 67+j41.523 0.17 0.409 6-5 AC-70 265 27+j16.733 0.45 0.44 Bảng2.2 Dòng điện cho phép lâu dài chạy trên mỗi đoạn đường dây và điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây. 2.2.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong trường hợp vận hành bình thường và trong chế độ sự cố Tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong chế dộ vận hành bình thường được tính bằng công thức (2.4) Trong đó ∆Uibt : tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i,% Pi, Qi : Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i ri, xi : điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ i Trong chế độ sự cố , đối với mạng điện trong phương án này đều đường dây 2 mạch nên tổn thất điện áp trong chế độ sự cố (đứt một đoạn đường dây ) được tính theo công thức : ∆Uisc =2*∆Uibt (2.5) Đối với đoạn đường dây N-1 Trong trường hợp ngừng một mạch trên đoạn đường dây N-1 ,ta có: ∆U N-1sc= 2*8.2=16.4% Tính toán tương tự đối với các đoạn đường dây còn lại ta có bảng số liệu sau: Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 8.2 16.4 3-4 2.5 5 1-2 3 6 N-6 7.1 14.2 N-3 6.6 13.2 6-5 5.1 10.2 Bảng 2.3 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện Từ bảng số liệu trên ta có: Tổng tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-1-2 trong chế độ vận hành bình thuờng và trong chế độ sự cố là : ∆UN-1-2 bt=8.2+3=11.2 % Trên đoạn đường dây này ta nhận thấy sự cố đứt một mạch đường dây ở đoạn N-1 là nguy hiểm hơn trường hợp dứt một mạch đường dây ở đoạn 1-2 . Do đó ta có tổn thất điện áp trong chế độ sự cố là: ∆UN-1-2sc=16.4+3=19.4 % Tương tự như vậy đối với đoạn đường dây N-3-4 ta có: ∆UN-3-4bt =6.6+2.5=9.1 % ∆UN-3-4 sc=13.2+2.5=15.7 % Đối với đoạn đường dây N-6-5 ∆UN-6-5 = 7.1+5.1=12.2 % ∆UN-6-5sc=14.2+5.1=19.3 % Từ các kết quả trên nhận thấy rằng ,tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là: ∆UN-6-5=12.2% Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố bằng : ∆UN-6-5sc= 19.3% 2.2.5 .Kiểm tra điều kiện phát nóng trong trường hợp sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là đứt một đoạn đưòng dây ,khi đó dòng điện sự cố sẽ gấp đôi giá trị của dòng điện trong chế độ vận hành bình thường. Tiết diện đã chọn sẽ thoả mãn nếu dòng điến sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho phép Isc ≤ k*Icp (2.5) Trong đó : Isc :Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố nặng nề nhất Icp:Dòng điện cho phép ứng với kiểu dây dẫn đã chọn Ta có bảng số liệu sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Dòng điện cho phép Icp(A) Dòng điện sự cố Isc(A) Kết luận N-1 AC-185 510 407.54 1-2 AC-95 330 185.24 N-3 AC-150 445 339.6 3-4 AC-70 265 123.5 N-6 AC-185 510 413.72 6-5 AC-70 265 151.56 Bảng 2.4 Từ bảng số liều trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện của dây dẫn đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng . 2.3 Phương án nối dây 2 2.3.1 Sơ đồ nối dây 6 5 4 3 2 1 N N Hình 2.2.2 Sơ đồ nối dây phương án 2 Các số liệu tính toán cho phương án 2 Đoạn đường dây Công suất truyền tải (MVA) Chiều dài đoạn đường dây (km) N-1 66 + j 40.902 70.71 1-2 30+ j 18.592 41.23 N-3 55+ j 34.09 85.44 3-4 20+ j 12.395 41.23 N-5 27 + j 16.733 80.62 N-6 40 + j 24.79 60.83 Bảng 2.5 Số liệu tính toán của phương án 2.3.2 Chọn điện áp vận hành của mạng điện Như đã trình bày ở phần trên ,chúng ta có thể lựa chọn điện áp vận hành chung cho tất cả các phương án nối dây là 110kv. 2.3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn Tính toán tương tự như đối với phương án 1, ta có tiết diện của các đoạn dây dẫn được cho trong bảng 2.6: Đoạn đường dây Cống suất truyền tải Imax(A) Fkt (mm2) Ftc(mm2 ISC(A) Icp(A) N-1 66+j40.902 203.77 185.25 185 407.54 510 1-2 30+j18.592 92.6 84.2 95 185.2 330 N-3 55 +j34.09 169.81 154.37 150 339.62 445 3-4 20+j12.395 61.7 56.1 70 123.4 265 N-5 27+j16.733 83.4 75.78 70 166.8 265 N-6 40+j24.79 123.5 112.3 120 247 380 Bảng 2.6 Tiết diện của các đoạn dường dây tính theo mật độ kinh tế của dòng điện Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện tiêu chuẩn đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng . 2.3.4 Tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và trong chế độ sự cố. Tính toán tương tự như đối với phương án 1 ta có bảng số liệu sau đây: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Chiều dài L(km) R0(Ω/km) X0(Ω/km) ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 AC-185 70.71 0.17 0.409 8.2 16.4 1-2 AC-95 41.23 0.33 0.429 3.05 6.1 N-3 AC-150 85.44 0.21 0.416 9.08 18.16 3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.46 5.92 N-5 AC-70 80.62 0.45 0.44 6.5 13 N-6 AC-120 60.83 0.27 0.423 5.4 10.8 Bảng 2.7 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây của mạng điện Từ bảng số liệu trên ta có tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây như sau Đoạn đường dây N-1-2 ∆Ubt = 8.2+3.05=11.25 % ∆Usc= 16.4+3.05=19.45 % Đoạn đường dây N-3-4 ∆Ubt = 9.08+2.46=11.54 % ∆Usc= 18.16+2.46=20.62 % Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là : ∆UN-3-4bt =11.54% Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là : ∆UN-3-4sc= 20.62 % 2.4 Phương án nối dây 3 2.4.1 Sơ đồ nối dây N 1 6 2 5 3 4 2.4.2 Các số liệu tính toán trong phương án Đoạn đường dây Công suất truyền tải (MVA) Chiểu dài đường dây(Km) N-1 66+j 40.902 70.71 1-2 30+ j18.592 41.23 N-3 82 +j 50.82 85.44 3-4 20+ j 12.395 41.23 3-5 27+ j 16.733 70.71 N-6 40 + j 24.79 60.83 2.4.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng . Áp dụng công thức 2.2 và 2.3 ta có bảng số liệu tính toán sau đây: Đoạn đường dây Công suất truyền tải Imax (A) Fkt (mm2) Ftc(mm2) Isc (A) Icp(A) N-1 66+j40.902 203.77 185.25 185 407.54 510 1-2 30+j18.592 92.6 84.2 95 185.2 330 N-3 82+j50.82 253.17 230.15 185 506.34 510 3-4 20+j12.395 61.75 56.13 70 123.5 265 3-5 27+j16.733 83.36 75.78 70 166.72 265 N-6 40+j24.79 123.5 112.27 120 247 380 Các tiết diện đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng. 2.4.4 Tính tổn thất điện áp Tính toán tương tự như đối với các phương án trên ta có bảng số liệu sau: Đoạn đưởng dây Kiểu dây dẫn Chiều dài (Km) R0(Ω/km) X0(Ω/km) ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 AC-185 70.71 0.17 0.409 8.2 16.4 1-2 AC-95 41.23 0.33 0.429 3.05 6.1 N-3 AC-185 85.44 0.17 0.409 12.26 24.52 3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.5 5 3-5 AC-70 70.71 0.45 0.44 5.7 11.4 N-6 AC-120 60.83 0.27 0.423 5.4 10.8 Từ bảng số liệu thu đựơc ta có : Tổn thất diện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là: ∆Ubtmax= 12.26+5.7=17.96% ∆Uscmax = 24.52+5.7=30.22% Phương án này không thoả mãn yêu cầu. 2.5 Phương án nối dây thứ 4 2.5.1 Sơ đồ nối dây của phương án6 5 4 3 2 N 1 2.5.2 Các thông số tính toán của phương án Đoạn đường dây Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đoạn đường dây(Km) N-1 36+ j 22.31 70.71 N-2 30+ j 18.592 78.1 N-3 55+j 34.09 85.44 3-4 20+ j 12.395 41.23 N-5 27+ j 16.733 80.62 N-6 40+ j 24.79 60.83 2.5.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng Tính toán tương tự như những phương án trên ta có bảng số liệu sau đây: Đoạn đường dây Công suất truyền tải Imax(A) Fkt(mm2) Ftc(mm2) Isc(A) Icp(A) N-1 36+j22.31 111.15 101.04 95 222.3 330 N-2 30+j18.592 92.6 84.2 70 185.2 265 N-3 55+j34.09 170 154.4 150 340 445 3-4 20+j12.395 61.74 56.13 70 123.48 265 N-5 27+j16.733 83.36 75.78 70 166.72 265 N-6 40+j24.79 123.5 112.27 95 247 330 Sau khi tính toán ta nhân thấy tất cả các tiết diện đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng. 2.5.3 Tính tổn thất điện áp trong các đoạn đường dây Sau khi tính toán ta có bảng số liệu sau đây. Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Chiều dài R0(Ω/km) X0(Ω/Km) ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 AC-95 70.71 0.33 0.429 6.27 12.54 N-2 AC-70 78.1 0.45 0.44 7 14 N-3 AC-150 85.44 0.21 0.416 9.08 18.16 3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.46 4.92 N-5 AC-70 80.62 0.45 0.44 6.5 13 N-6 AC-95 60.83 0.33 0.429 6 12 Từ bảng số liệu trên ta có : Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế độ vận hành bình thường là ∆UN-3-4bt=9.08 + 2.46=11.54 % Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện ở chế độ sự cố là : ∆UN-3-4= 18.16 + 2.46=20.62 % 2.6 Phương án nối dây 5 2.6.1 Sơ đồ nối dây của mạng điện 6 5 4 3 2 1 N 2.6.2 Tính toán phương án Tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây Xét đoạn mạch vòng N-5-6 Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng ,mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một đoạn tiết diện.Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-5 bằng: Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-6 bằng: Công suất chạy trên đoạn đường dây 5-6 bằng: S5-6 = SN-5 – S5 = (28.25+j 17.51)- (27+j16.733)=1.25+j 0.777 MVA Tính tiết diện của dây dẫn trong mạch vòng trên Dòng điện chạy trên đoạn đường dây N-5 là: Tiết diện dây dẫn bằng: Vậy ta chọn Ftc = 150 mm2 Vậy ta chọn dây dẫn AC-150 Dòng điện chạy trên đoạn đường dây N-6 Tiết diện dây dẫn : Chọn dây dẫn AC-185 có Icp = 510A Dòng điện chạy trên đoạn đường dây 5-6 là: Tiết diện dây dẫn bằng Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A Kiểm tra dây dẫn khi có sự cố : Đối với mạch vòng đã cho ta xét các trường hợp sự cố sau: Xét sự cố đứt doạn đường dây N-6 Khi đó dòng diện sự cố chạy trên đoạn đường dây 5-6 là: I5-6sc< Icp vậy tiết diện đã chọn là phù hợp Dòng diện sự cố chạy trên đoạn đường dây N-5 <Icp = 510 A vậy tiết diện đã chọn là phù hợp Xét sự cố đứt đoạn đường dây N-5 Dòng điện chạy trên đoạn đường dây 5-6 là: < Icp = 265 A vậy tiết diện đã cho là phù hợp Dòng điện sự cố chạy trên đoạn đường dây N-6 < Icp = 510 A Vậy tiết diện đã cho là phù hợp Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét Bởi trong mạch vòng đã xét chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 6 Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế dộ vận hành bình thường là: Khi ngừng đoạn N-5 Tổn thất điện áp trên đoạn N-6 là: Tổn thất điện áp trên đoạn 5-6 là: Khi ngừng đoạn đường dây N-6 Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-5là Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-6 là: Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là tổn thất điện áp khi đứt đoạn đường dây N-6 và bằng: ∆Umaxsc = 20.88+15.11=35.99 % Tiết diện của các đoạn đường dây còn laị trong mạng điện được chọn tương tự như trong phuơng án 4 Ta có bảng tóm tắt sau: Đoạn đường dây Công suất truyền tải Imax(A) Fkt(mm2) Ftc(mm2) Isc(A) Icp(A) N-1 36+j22.31 111.15 101.04 95 222.3 330 N-2 30+j18.592 92.6 84.2 70 185.2 265 N-3 55+j34.09 170 154.4 150 340 445 3-4 20+j12.395 61.74 56.13 70 123.48 265 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây còn lại trong mạng điện là: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Chiều dài R0(Ω/km) X0(Ω/Km) ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 AC-95 70.71 0.33 0.429 6.27 12.54 N-2 AC-70 78.1 0.45 0.44 7 14 N-3 AC-150 85.44 0.21 0.416 9.08 18.16 3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.46 4.92 Sau khi tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án trên ta nhận thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện là 35.99% Như vậy phương án này không đạt yêu cầu kỹ thuật KẾT LUẬN Sau khi phân tích đánh giá các phưong án ta giữ lại 3 phưong án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đề ra đó là các phương án : Phương án 1 Phương án 2 Phương án 4 Các phương án này sẽ được so sánh về mặt kinh tế để chọn ra phương án tối ưu. CHƯƠNG 3: SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN 3.1 Đặt vấn đề Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức ,do đó để đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp. Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm, được xác định theo công thức: Z=(atc+ avh) K + ∆A*c (3.1) Trong đó : Z:hàm chi phí tính toán hàng năm atc:hệ số hiệu quả của vốn đầu tư .atc=0.125 avh:hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện. avh=0.04 ∆A:Tổng tổn thất điện năng hàng năm C : giá 1Kwh điện năng tổn thất :c=500 đ K : tổng các vốn đầu tư về đường dây Tính K K= ∑1.8*k0i*li (3.2) Trong đó : k0i : giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km li : chiều dài đoạn đường dây thứ i ,km Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức : ∆A = ∑∆Pimax* τ (3.3) Trong đó : τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h ∆Pimax :tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ i khi công phụ tải cực đại .Ta có công thức: (3.4) Trong đó : Pimax ,Qimax : công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại Ri: điện trở tác dụng của đoạn đưòng dây thứ i Udm: điện áp định mức của mạng điện Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể được tính theo công thức: τ= (0.124+ Tmax *10-4)2 *8760 (3.5) trong đó Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm Với Tmax = 5000 h ta có τ = 3411 h Sau đây ta sẽ tính toản hàm chi phí tính toán hàng năm đối với từng phưong án 3.2 Tính toán các phưong án 3.2.1 Phương án 1 Tính K cho mỗi đoạn đưòng dây Đoạn đường dây N-1(AC-185) K1= 1.8*ko1*l1 Tra bảng 8.39 sách “thiết kế các mạng và hệ thống điện” Ta có ko1= 392*106 đ/km Suy ra K1= 1.8*392*106*70.71=49893*106 đ Tính toán tương tự ta có bảng 3.1 Đoạn đường dây Kiểu đường dây Chiều dài k0 (*106 đ) Ki(*106 đ) N-1 AC-185 70.71 392 49893 1-2 AC-95 41.23 224 16624 N-3 AC-150 85.44 336 51674 3-4 AC-70 41.23 168 12468 N-6 AC-185 60.83 392 42922 6-5 AC-70 63.25 168 19127 Bảng 3.1 Chi phí trên mỗi đoạn đường dây Vậy ta có tổng chi phí xây dựng đường dây trong phương án 1 là : K=∑Ki = 192708*106 đ Tính tổn thất công suất trên các đoạn đường dây Xét đoạn N-1 Tính toán tương tự ta có bảng số liệu sau Đoạn đường dây Công suất truyền tải Chiều dài R0(Ω/km) ∆Pmax(MW) N-1 66+ j40.902 70.71 0.17 2.99 1-2 3O+j 18.592 41.23 0.33 0.7 N-3 55+j34.09 85.44 0.21 3.1 3-4 20+j12.395 41.23 0.45 0.424 N-6 67+j41.523 60.83 0.17 2.65 6.5 27+j16.733 63.25 0.45 1.19 Bảng 3.2 Tổn thất công suất lớn nhất trên các đoạn đường dây Tổng tổn thất công suất lớn nhất trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại là : ∑∆Pmax= 2.619+0.7+3.1+0.424+2.65+1.19=11.054 MW Xác định chi phí vận hành hàng năm Z= (atc+ avh)*K + ∑∆Pmax *τ*c = (0.125 +0.04)*192708*106* +11.054*3411*500*103=5.06*1010 đ 3.2.2 Phương án 2 Tính toán tương tự như đối với phương án trên ta có bảng số liệu sau Đoạn đường dây Kí hiệu dây dẫn Cống suất truyền tải Chiều dài đây dẫn R0 (Ω/km) ∆Pmax (MW) K0 (*106d /km) K (*106đ) N-1 AC-185 66+j40.902 70.71 0.17 2.99 392 49893 1-2 AC-95 30+j18.592 41.23 0.33 0.7 224 16624 N-3 AC-150 55+j34.09 85.44 0.21 3.1 336 51674 3-4 AC-70 20+j12.395 41.23 0.45 0.424 168 12468 N-5 AC-70 27+j16.733 80.62 0.45 1.513 168 24380 N-6 AC-120 40+j24.79 60.83 0.27 1.5 280 30658 Từ bảng số liệu trên ta có : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là : K= (49893+16624+51674+12468+24380+30658)*106=185697*106 đ Tổng tổn thất công suất lớn nhất trong mạng ở chế độ phụ tải cực đại là : ∑∆Pmax= (2.99+0.7+3.1+0.424+1.513+1.5)=10.277 MW Vậy ta có hàm chi phí tính toán hàng năm là : Z= (0.125+0.04)*185697*106 +10.277*3411*500*103 = 4.82 *1010 đ 3.2.3. Phương án 4 Áp dụng những công thức tính toán ở trên ta có bảng số liệu sau: Đoạn đường dây Kí hiệu dây dẫn Công suất truyền tải Chiều dài dây dẫn R0 (Ω/km) ∆Pmax (MW) K0 (106 đ/km) K (106 đ) N-1 AC-95 36+j22.31 70.71 0.33 1.729 224 28510 N-2 AC-70 30+j18.592 78.1 0.45 1.81 168 23617.4 N-3 AC-150 55+j34.09 85.44 0.21 3.1 336 51674.1 3-4 AC-70 20+j12.395 41.23 0.45 0.424 168 12468 N-5 AC-70 27+j16.733 80.62 0.45 1.51 168 24379.5 N-6 AC-95 40+j24.79 60.83 0.33 1.84 224 24526.7 Từ bảng số liệu trên ta có : Tổng tổn thất công suất lớn nhất trong mạng điện ở chế dộ phụ tải cực đại là : ∆Pmax = 1.729 +1.81 +3.1 + 0.424 + 1.51 + 1.84=10.413 MW Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là : K=(28510+23617.4+51674.1+12468+24379.5+24526.7)*106=165175.7 *106 đ Tổng chi phí tính toán hàng năm là : Z= (0.125+0.04)*165175.7*106 +10.413*3411*500*103 = 4.5*1010 đ Tổng kết các phương án đã tính toán ở trên ta có bảng số liệu sau: Phương án Phương án 1 Phương án 2 Phương án 4 Z 5.06*1010 đ 4.82*1010 đ 4.5*1010 đ Từ kết quả trên ta nhận thấy phương án 4 là phương án tối ưu Như vậy sau khi đưa ra các phưong án thoả mãn về mặt kỹ thuật ,chúng ta đã tiến hành so sánh về mặt kinh tế các phương án và lựa chọn phương án 4 là phương án tối ưu .Từ chương sau trở đi ta chỉ tiến hành tính toán cho phưong án này. Chương 4 Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết 4.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp. Tất cả các phụ tải trong hệ thống điện đều là hộ tiêu thụ loại I,vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải này cần dặt hai máy biến áp làm việc song song trong mỗi trạm. Khi trọn công suất của máy biến áp cần phải xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại sau sự cố .Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong thời gian phụ tải cực đại.Công suất của mỗi máy biến áp làm việc trong trạm có n máy biến áp được xác định theo công thức : Trong đó: Smax :phụ tải cực đại của trạm k:hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố ,k=1.4 n : số máy biến áp trong trạm Đối với trạm có hai máy biến áp ,công suất của mỗi máy biến áp bằng: Sau đây chúng ta tiến hành lựa chọn máy biến áp cho các hộ phụ tải Ở phần trên chúng ta đã lựa chọn điện áp vận hành của mạng điện là 110kv do đó chúng ta lựa chọn máy biến áp có Uđm= 110 kv Đối với phụ tải 1 Ta có S1max= 42.35 MVA vậy ta có công suất định mức của máy biến áp là : Do đó chúng ta lựa chọn máy biến áp là TPDH-32000/110 Tính toán cho phụ tải thứ hai: Ta có S2max= 35.29 MVA Vậy ta có : vậy ta chọn máy biến áp TPDH-32000/110 Tính toán cho hộ phụ tải 3 Ta có : S3max= 41.18 MVA vậy ta có công suất của máy biến áp là vậy ta chọn máy biến áp là :TPDH-32000/110 Tính toán cho hộ phụ tải thứ 4 Ta có S4max= 23.53 MVA vậy công suất của máy biến áp là : vậy ta chọn máy biến áp loại TPDH-25000/110 Tính toán cho hộ phụ tải thứ 5 Ta có S5max= 31.76 MVA vậy ta có công suất của máy biến áp là : Vậy ta lựa chọn máy biến áp kiểu TPDH-25000/110 Tính toán cho hộ phụ tải thứ 6 Ta có S6max= 47.06 MVA Do đó công suất của máy biến áp là : vậy ta chọn máy biến áp kiểu : TPDH-40000/110 Tổng kết ta có bảng số liệu sau: Máy biến áp Số lượng Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính toán Udm(kv) Un (%) ∆Pn kW ∆P0 kW I0 (%) R (Ω) X (Ω) ∆Q kVAr Cao hạ TPDH-32000/110 3 115 10.5 10.5 145 35 0.75 1.87 43.5 240 TPDH-25000/110 2 115 10.5 10.5 120 29 0.8 2.54 55.9 200 TPDH-40000/110 1 115 10.5 10.5 175 42 0.7 1.44 34.8 280 4.2 Sơ đồ nối dây chi tiết Trong sơ đồ này chúng ta sử dụng 3 loại trạm: Trạm nguồn :sử dụng sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạc Trạm trung gian :hai thanh góp Trạm cuối :sử dụng sơ đồ cầu Chương 5 Tính phân bố công suất trong mạng điện và tính chính xác điện áp tại các nút trong 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 chế độ 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 = Udm= 110 kV. Để tính tổn thất công suất chạy trên một đoạn đường dây ta sử dụng công thức: (5.1) Để tính tổn thất điện áp ta sử dụng công thức: Để tính tổn thất công suất trong máy biến áp ta sử dụng công thức: Trong đó : S :công suất của phụ tải Sdm:công suất định mức của máy biến áp m:số máy biến áp vận hành trong trạm Tổn thất điện áp trong máy biến áp: 5.1 Chế độ phụ tải cực đại. Trong chế độ phụ tải cực đại ta lấy UN= 110%*110=121 kV 5.1.1.Xét đoạn đường dây N-3-4 Sơ đồ nối dây của đoạn N-3-4 Sơ đồ thay thế của mạng điện S3=35+j 21.69 MVA ∆S03 S4 =20+j12.395 MVA -jQc3d Z3 Zb3 N ∆S04 -jQc3c Z4 -jQc4d -jQc4c Zb4 Sb4 a b Theo giả thiết ở trên để tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây ta chọn Ui=Udm=110 kv Ta có S4 = 20 +j12.395 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb4 =S4+∆Sb4= 20+j12.395 + 0.053+ j 1.163=20.053+ j13.558 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng: Sc4=Sb4 + ∆S04= 20.053 +j13.558 +2*(29+j200)*10-3=20.111+j13.958 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: -jQc4c= -j(b4/2) * Udm2 = -j2.58*10-6*41.23*1102=-j1.287 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z4 của đường dây là: S4’’ = Sc4 –jQc4c = 20.111+j 13.958 -j 1.287 =20.111+j12.671 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 4 là: Công suất trước tổng trở Z4 của đường dây là: S4’= S4’’+ ∆S4 = 20.111 + j 12.671 + 0.433+j0.424=20.544+ j 13.095 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 4 sinh ra là: -jQc4d = -jQc4c = -j1.287 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 4 là: S4’’’ = S4’ –jQc4d = 20.544+j 13.095 -j1.287=20.544+ j11.808 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp 3 là: Dòng công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 là: Sb3 =S3+∆Sb3= 35+j21.69 + 0.12+ j 2.782=35.12+ j24.472 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp 3 là: Sc3=Sb3 + ∆S03= 35.12 +j24.472 +2*(35+j240)*10-3=35.19+j24.952 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở cuối đoạn đường dây 3 sinh ra là: -jQc3c= -j2.74*10-6*85.44*1102= -j2.833 MVAr Dòng công suất sau tổng trở của đoạn đường dây 3 là: S3’’= Sc3 +S4’’’-jQc3c = 35.19 +j24.952 +20.544 +j11.808 -j2.833=55.734 +j33.927 MVA Tổn thất công suất trên đường dây thứ 3 là: Dòng công suất chạy trước tổng trở Z3 của đường dây là: S3’= S3’’ + ∆S3 = 55.734+j33.927 + 3.156+j 6.25 =60.89 +j40.177 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở đầu đường dây 3 sinh ra là: -jQc3d = -2.833 MVAr Vậy ta có dòng công suất do nguồn cung cấp cho mạch đường dây N-3-4 là: SN-3-4=S3’ – jQc3d = 60.89+j40.177 –j2.833=60.89 +j37.344 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z3 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 121 – 10.41=110.59 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 3 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 3 là: U3 = Ua - ∆Ub3 = 110.59 – 5.11= 105.48kV Tổn thất điện áp trên tổng trở Z4 là: vậy ta có Ub = Ua - ∆U4 = 110.59- 2.8=107.79 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 4 là: Vậy điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U4= Ub - ∆U4 = 107.79 – 3.75= 104.04 kV 5.1.2 Xét đoạn đường dây N-1 Sơ đồ nối dây của mạng điện Sơ đồ thay thế của mạng điện Tính toán tương tự như đối với đoạn đường dây N-3-4 ta có các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong sơ đồ trên là: S1= 36+j 22.31 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb1 =S1+∆Sb1= 36+j22.31 + 0.127+ j 2.942=36.127+ j25.252 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc1=Sb1 + ∆S01= 36.127 +j25.252 +2*(35+j240)*10-3=36.197+j25.732 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: -jQc1c= -jb1/2 * Udm2 = -j2.65*10-6*70.71*1102=-j2.267 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z1 của đường dây là: S1’’ = Sc1 –jQc1c = 36.197+j 25.732 -j 2.267 =36.197+j23.465 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 1 là: Công suất trước tổng trở Z1 của đường dây là: S1’= S1’’+ ∆S1 = 36.197 + j 23.465 + 1.794+ j2.33=37.991+ j 25.795 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: -jQc1d = -jQc1c = -j2.267 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 1 là: SN-1 = S1’ –jQc1d =37.991 +j 25.795 -j2.267=37.991+ j23.528 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z1 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 121 – 6.9=114.1 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 1 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 1 là: U1 = Ua - ∆Ub1 = 114.1 – 5.11=108.99 kV 5.1.3 Đoạn đường dây N-2 Sơ đồ nối dây Sơ đồ thay thế của mạng điện. S2= 30+j 18.592 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb2 =S2+∆Sb2= 30+ j 18.592 + 0.088+ j 2.044=30.088+ j20.636 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc2=Sb2 + ∆S02= 30.088 +j20.636 +2*(35+j240)*10-3=30.158+j21.116 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: -jQc2c= -jb2/2 * Udm2 = -j2.58*10-6*78.1*1102=-j2.44 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z2 của đường dây là: S2’’ = Sc2 –jQc2c = 30.158+j 21.116 -j 2.44 =30.158+j18.676 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 2 là: Công suất trước tổng trở Z2 của đường dây là: S2’= S2’’+ ∆S2 = 30.158 + j 18.676 + 1.827+j1.787=31.985+ j 20.463 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: -jQc2d = -jQc1c = -j2.44 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 2 là: SN-2 = S2’ –jQc2d =31.985 +j 20.463 -j2.44=31.985+ j18.023 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z2 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U2 = 121 – 7.55=113.45 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 2 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 2 là: U2 = Ua - ∆Ub2 = 113.45 – 4.2=109.25 kV 5.1.4 Đoạn đường dây N-5 Sơ đồ nối dây của mạng điện Sơ đồ thay thế của mạng điện Tính toán tương tự như trên ta có S5= 27+j 16.733 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb5 =S5+∆Sb5= 27+ j 16.733 + 0.097+ j 2.12=27.097+ j18.853 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc5=Sb5 + ∆S05= 27.097 +j18.853 +2*(29+j200)*10-3=27.155+j19.253 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 5 sinh ra là: -jQc5c= -jb5/2 * Udm2 = -j2.58*10-6*80.62*1102=-j2.52 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z5 của đường dây là: S5’’ = Sc5 –jQc5c = 27.155+j 19.253 -j 2.52 =27.155+j16.733 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 5 là: Công suất trước tổng trở Z5 của đường dây là: S5’= S5’’+ ∆S5 = 27.155 + j 16.733 + 1.53+j1.49=28.685 + j 18.223 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: -jQc5d = -jQc5c = -j2.52 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 5 là: SN-5 = S5’ –jQc5d =28.685 +j 18.223 -j2.52 =28.685+ j15.703 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z5 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U5 = 121 – 6.75=114.25 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 5 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 5 là: U5 = Ua - ∆Ub5 = 114.6 – 3.81=110.79 kV 5.1.5 Đoạn đường dây N-6 Sơ đồ nối dây của mạng điện Sơ đồ thay thế của mạng điện Ta có : S6= 40+j 24.79 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb6 =S6+∆Sb6= 40+ j 24.79 + 0.121+ j 2.91=40.121+ j27.7 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc6=Sb6 + ∆S06= 40.121 +j27.7 +2*(42+j280)*10-3=40.205 +j28.26 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 6 sinh ra là: -jQc6c= -jb6/2 * Udm2 = -j2.65*10-6*60.83*1102=-j1.95 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z6 của đường dây là: S6’’ = Sc6 –jQc6c = 40.205+j 28.26 -j 1.95 =40.205+j26.31 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 6 là: Công suất trước tổng trở Z6 của đường dây là: S6’= S6’’+ ∆S6 = 40.205 + j 26.31 + 1.92+j2.5=44.125 + j 28.81 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 6 sinh ra là: -jQc6d = -jQc6c = -j1.95 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 6 là: SN-6 = S6’ –jQc6d =44.125 +j 28.81 -j1.95 =44.125+ j26.86 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z6 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U5 = 121 – 6.77=114.23 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 6 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 6 là: U6 = Ua - ∆Ub6 = 114.23 – 4.47=109.76kV 5.1.7 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống. Sau khi tính toán ta có các dòng công suất truyền từ nguồn vào các đoạn đường dây đựoc tóm tắt trong bảng 5.1 Đoạn đường dây Công suất tácdụng (MW) Công suất phản kháng (MVAr) N-1 37.991 25.795 N-2 31.985 18.023 N-3-4 60.89 37.344 N-5 26.685 15.703 N-6 42.205 28.91 Tổng 199.756 125.775 Bảng 5.1 Công suất truyền tải từ nguồn vào các đoạn đường dây trong mạng điện Từ bảng số liệu trên ta có Tổng công suất phản kháng yêu cầu là: Qyc = 125.775 MVAr Tổng công suất do nguồn điện phát ra là: Qcc = Pcc * tgφ = 199.756 * 0.62=123.85 MVA Như vậy công suất phản kháng do nguồn điện phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng mà hệ thống yêu cầu do đó ta phải tiến hành bù công suất phản kháng cho hệ thống Ở đây ta sẽ tiến hành bù công suất phản kháng cho hộ phụ tải 4 đến cosφ=0.95 Vậy ta có lượng công suất phản kháng cần bù cho hộ phụ tải 4 là: Qb = p(tgφ- tgφ’) =20*(0.6197 – 0.3287) =5.82 MVAr Sơ dồ thay thế của mạng điện sau khi tiến hành bù công suất phản kháng cho hộ phụ tải 4 là S3=35+j 21.69 MVA ∆S03 S4 =20+j12.395 MVA -jQc3d Z3 Zb3 N ∆S04 -jQc3c Z4 -jQc4d -jQc4c Zb4 Sb4 a b -jQb Sau khi bù ta tiến hành tính chính xác dòng cống suất chạy trên các doạn đường dây ở mạng điện này S4* = 20 + j 6.575 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb4 =S4*+∆Sb4= 20+j6.575 + 0.043+ j 0.931=20.043+ j7.506 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng: Sc4=Sb4 + ∆S04= 20.043 +j7.506 +2*(29+j200)*10-3=20.101+ j7.906MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: -jQc4c= -j(b4/2) * Udm2 = -j2.58*10-6*41.23*1102=-j1.287 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z4 của đường dây là: S4’’ = Sc4 –jQc4c = 20.101+j7.906 -j 1.287 =20.101+j6.619 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 4 là: Công suất trước tổng trở Z4 của đường dây là: S4’= S4’’+ ∆S4 = 20.101 + j 6.619 + 0.343+j0.336 =20.444+ j 6.955 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 4 sinh ra là: -jQc4d = -jQc4c = -j1.287 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 4 là: S4’’’ = S4’ –jQc4d = 20.444+j 6.955 -j1.287=20.444+ j5.668 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp 3 là: Dòng công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 là: Sb3 =S3+∆Sb3= 35+j21.69 + 0.12+ j 2.782=35.12+ j24.472 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp 3 là: Sc3=Sb3 + ∆S03= 35.12 +j24.472 +2*(35+j240)*10-3=35.19+j24.952 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở cuối đoạn đường dây 3 sinh ra là: -jQc3c= -j2.74*10-6*85.44*1102= -j2.833 MVAr Dòng công suất sau tổng trở của đoạn đường dây 3 là: S3’’= Sc3 +S4’’’-jQc3c = 35.19 +j24.952 +20.444 +j5.668 -j2.833=55.634 +j27.787 MVA Tổn thất công suất trên đường dây thứ 3 là: Dòng công suất chạy trước tổng trở Z3 của đường dây là: S3’= S3’’ + ∆S3 = 55.634+j27.787 + 2.867+j 5.679 =58.501 +j33.466 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở đầu đường dây 3 sinh ra là: -jQc3d = -2.833 MVAr Vậy ta có dòng công suất do nguồn cung cấp cho mạch đường dây N-3-4 là: SN-3-4=S3’ – jQc3d = 58.501+j33.466 –j2.833=58.501 +j30.633 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z3 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 121 – 9.252=111.748 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 3 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 3 là: U3 = Ua - ∆Ub3 = 111.748 – 5.06= 106.688 kV Tổn thất điện áp trên tổng trở Z4 là: vậy ta có Ub = Ua - ∆U4 = 111.748- 2.26=109.488 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 4 là: Vậy điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U4= Ub - ∆U4 = 109.488 – 2.15= 107.338 kV Ta có các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây sau khi bù được cho trong bảng 5.2 Đoạn đường dây Công suất tácdụng (MW) Công suất phản kháng (MVAr) N-1 37.991 25.795 N-2 31.985 18.023 N-3-4 58.501 30.633 N-5 26.685 15.703 N-6 42.205 28.91 Tổng 197.367 119.064 bảng 5.2 .Các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây. Ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu là: Qyc = 119.064 MVAr Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra là: Qcc = 197.367 *0.62 =122.37 MVAr Như vậy công suất phản kháng do nguồn phát ra lớn hơn công suất phản kháng do các hộ phụ tải yêu cầu Vì vây ta không phải bù cho các hộ phụ tải tiếp theo. Từ các kết quả tính toán ở trên ta có điện áp tại các nút trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại được cho trong bảng 5.3: Nút phụ tải 1 2 3 4 5 6 điện áp (kv) 108.99 109.25 106.688 104.338 110.79 109.76 bảng 5.3 Điện áp tại các nút của mạng điện trong chế độ phụ tải cực đại. 5.2 Tính toán trong chế độ phụ tải cực tiểu Trong chế độ phụ tải cực tiểu ta lựa chọn: UN = 105%*110=115.5 kV Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu cho trong bảng 5.3 Bảng 5.4.Công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu. Hộ phụ tải Công suất (MVA) Hộ tiêu thụ Công suất(MVA) 1 18 +j 11.16 4 10+j 6.2 2 15 + j 9.3 5 13.5 +j 8.37 3 17.5 +j 10.846 6 20 + j 12.39 5.2.1 Đoạn đường dây N-3-4 S4 = 10+j 6.2 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb4 =S4+∆Sb4= 10+j6.2 + 0.013+ j 0.29=10.013+ j6.49 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng: Sc4=Sb4 + ∆S04= 10.013 +j6.49 +2*(29+j200)*10-3=10.071+j6.89 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: -jQc4c= -j(b4/2) * Udm2 = -j2.58*10-6*41.23*1102=-j1.287 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z4 của đường dây là: S4’’ = Sc4 –jQc4c = 10.071+j 6.89 -j 1.287 =10.071+j5.603 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 4 là: Công suất trước tổng trở Z4 của đường dây là: S4’= S4’’+ ∆S4 = 10.071 + j 5.603 + 0.102+j0.1=10.173+ j 5.703 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 4 sinh ra là: -jQc4d = -jQc4c = -j1.287 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 4 là: S4’’’ = S4’ –jQc4d = 10.173+j 5.703 -j1.287=10.173+ j4.416 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp 3 là: Dòng công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 là: Sb3 =S3+∆Sb3= 17.5+j10.846 + 0.03 + j 0.696=17.53+ j11.542 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp 3 là: Sc3=Sb3 + ∆S03= 17.53 +j11.542 +2*(35+j240)*10-3=17.6+j12.022 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở cuối đoạn đường dây 3 sinh ra là: -jQc3c= -j2.74*10-6*85.44*1102= -j2.833 MVAr Dòng công suất sau tổng trở của đoạn đường dây 3 là: S3’’= Sc3 +S4’’’-jQc3c = 17.6 +j12.022 +10.173 +j4.416 -j2.833=27.773 +j13.605 MVA Tổn thất công suất trên đường dây thứ 3 là: Dòng công suất chạy trước tổng trở Z3 của đường dây là: S3’= S3’’ + ∆S3 = 27.773+j13.605 + 0.71+j 1.405 =28.483 +j15.01 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở đầu đường dây 3 sinh ra là: -jQc3d = -2.833 MVAr Vậy ta có dòng công suất do nguồn cung cấp cho mạch đường dây N-3-4 là: SN-3-4=S3’ – jQc3d = 28.483+j15.01 –j2.833=28.483 +j12.177 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z3 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 115.5 – 4.52=110.98 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 3 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 3 là: U3 = Ua - ∆Ub3 = 110.98 – 2.41=108.57 kV Tổn thất điện áp trên tổng trở Z4 là: vậy ta có Ub = Ua - ∆U4 = 110.98- 1.32=109.66 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 4 là: Vậy điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U4= Ub - ∆U4 = 109.66 – 1.77= 107.89 kV 5.2.2 Đoạn đường dây N-1 S1= 18+j 11.16 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb1 =S1+∆Sb1= 18+j11.16 + 0.032+ j 0.74=18.032+ j11.9 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc1=Sb1 + ∆S01= 18.032 +j11.9 +2*(35+j240)*10-3=18.102+j12.38 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: -jQc1c= -jb1/2 * Udm2 = -j2.65*10-6*70.71*1102=-j2.267 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z1 của đường dây là: S1’’ = Sc1 –jQc1c = 18.102+j 12.38 -j 2.267 =18.102+j10.113 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 1 là: Công suất trước tổng trở Z1 của đường dây là: S1’= S1’’+ ∆S1 = 18.102 + j 10.113 + 0.415+ j0.54=18.517+ j 10.653 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: -jQc1d = -jQc1c = -j2.267 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 1 là: SN-1 = S1’ –jQc1d =18.517 +j 10.653 -j2.267=18.517+ j8.386 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z1 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 115.5 – 3.27=112.23 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 1 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 1 là: U1 = Ua - ∆Ub1 = 112.23 – 2.46=109.77 kV 5.2.3 Đoạn đường dây N-2 S2= 15+j 9.3 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb2 =S2+∆Sb2= 15+ j 9.3 + 0.022+ j 0.511=15.022 + j 9.811 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc2=Sb2 + ∆S02= 15.022 +j9.811 +2*(35+j240)*10-3=15.092 +j10.291 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: -jQc2c= -jb2/2 * Udm2 = -j2.58*10-6*78.1*1102=-j2.44 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z2 của đường dây là: S2’’ = Sc2 –jQc2c = 15.092+j 10.291 -j 2.44 =15.092 +j7.851 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 2 là: Công suất trước tổng trở Z2 của đường dây là: S2’= S2’’+ ∆S2 = 15.092 + j 7.851 + 0.42+j0.41=15.512+ j 8.261 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: -jQc2d = -jQc1c = -j2.44 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 2 là: SN-2 = S2’ –jQc2d =15.512 +j 8.261 -j2.44=15.512+ j5.821 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z2 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U2 = 115.5 – 3.59 =111.91 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 2 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 2 là: U2 = Ua - ∆Ub2 = 111.91 – 2.03 =109.88 kV 5.2.4 Đoạn đường dây N-5 S5= 13.5+j 8.37 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb5 =S5+∆Sb5= 13.5+ j 8.37 + 0.024+ j 0.53=13.524 + j8.9 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc5=Sb5 + ∆S05= 13.524 +j8.9 +2*(29+j200)*10-3=13.582 +j9.3 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 5 sinh ra là: -jQc5c= -jb5/2 * Udm2 = -j2.58*10-6*80.62*1102=-j2.52 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z5 của đường dây là: S5’’ = Sc5 –jQc5c = 13.582+j 9.3 -j 2.52 =13.582+j6.78 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 5 là: Công suất trước tổng trở Z5 của đường dây là: S5’= S5’’+ ∆S5 = 13.582 + j 6.78 + 0.35+j0.34=13.932 + j 7.12 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: -jQc5d = -jQc5c = -j2.52 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 5 là: SN-5 = S5’ –jQc5d =13.932 +j 7.12 -j2.52 =13.932+ j4.6 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z5 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U5 = 115.5 – 2.804=112.696 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 5 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 5 là: U5 = Ua - ∆Ub5 = 112.696 – 1.83=110.866 kV 5.2.5 Đoạn đường dây N-6 S6= 20+j 12.395 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb6 =S6+∆Sb6= 20+ j 12.395 + 0.03+ j 0.73=20.03 + j13.125 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc6=Sb6 + ∆S06= 20.03 +j13.125 +2*(42+j280)*10-3=20.114 +j13.685 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 6 sinh ra là: -jQc6c= -jb6/2 * Udm2 = -j2.65*10-6*60.83*1102=-j1.95 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z6 của đường dây là: S6’’ = Sc6 –jQc6c = 20.114+j 13.685 -j 1.95 =20.114+j11.735 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 6 là: Công suất trước tổng trở Z6 của đường dây là: S6’= S6’’+ ∆S6 = 20.114 + j 11.735 + 0.45+ j0.585=20.564 + j 12.32 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: -jQc6d = -jQc6c = -j1.95 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 6 là: SN-6 = S6’ –jQc6d =20.564 +j 12.32 -j1.95 =20.564+ j10.37 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z5 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U5 = 115.5 – 3.18=112.32 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 6 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 6 là: U6 = Ua - ∆Ub6 = 112.32 – 2.16=110.16 kV Từ các kết quả tính toán ở trên ta có điện áp tại các nút trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực tiểu được cho trong bảng 5.5: Nút phụ tải 1 2 3 4 5 6 điện áp (kv) 109.77 109.88 108.57 107.89 110.866 110.16 bảng 5.5 điện áp tại các nút trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực tiểu 5.3 Xét chế độ sau sự cố Trong chế độ sự cố ta xét sự cố nặng nề nhất là sự cố đứt một mạch đường dây.Khi đó các thông số của đường dây sự cố sẽ thay đổi . Khi tính toán các thông số của mạng điện ở chế độ sự cố ta sử dụng các số liệu sau: UN = 121 kV Phụ tải làm việc ở chế độ phụ tải cực đại. 5.3.1 Xét đoạn đường dây N-3-4 Xét sự cố đứt một mạch đường dây trên đường dây truyền tải từ nút nguồn đến hộ phụ tải số 3 Sơ đồ mạng điện trong chế độ sự cố là Khi xảy ra sự cố tổng trở trên đoạn đường dây N-3 tăng lên gấp đôi ,còn các thông số còn lại của mạng điện vẫn giữ nguyên. Ta có S4 = 20 +j12.395 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb4 =S4+∆Sb4= 20+j12.395 + 0.053+ j 1.163=20.053+ j13.558 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng: Sc4=Sb4 + ∆S04= 20.053 +j13.558 +2*(29+j200)*10-3=20.111+j13.958 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: -jQc4c= -j(b4/2) * Udm2 = -j2.58*10-6*41.23*1102=-j1.287 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z4 của đường dây là: S4’’ = Sc4 –jQc4c = 20.111+j 13.958 -j 1.287 =20.111+j12.671 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 4 là: Công suất trước tổng trở Z4 của đường dây là: S4’= S4’’+ ∆S4 = 20.111 + j 12.671 + 0.433+j0.424=20.544+ j 13.095 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 4 sinh ra là: -jQc4d = -jQc4c = -j1.287 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 4 là: S4’’’ = S4’ –jQc4d = 20.544+j 13.095 -j1.287=20.544+ j11.808 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp 3 là: Dòng công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 là: Sb3 =S3+∆Sb3= 35+j21.69 + 0.12+ j 2.782=35.12+ j24.472 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp 3 là: Sc3=Sb3 + ∆S03= 35.12 +j24.472 +2*(35+j240)*10-3=35.19+j24.952 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở cuối đoạn đường dây 3 sinh ra là: -jQc3c= -j2.74/2 *10-6*85.44*1102= -j1.416 MVAr Dòng công suất sau tổng trở của đoạn đường dây 3 là: S3’’= Sc3 +S4’’’-jQc3c = 35.19 +j24.952 +20.544 +j11.808 -j1.416=55.734 +j35.344 MVA Tổn thất công suất trên đường dây thứ 3 là: Dòng công suất chạy trước tổng trở Z3 của đường dây là: S3’= S3’’ + ∆S3 = 55.734+j35.344 + 6.46+j 12.794 =62.194 +j48.138 MVA Dòng công suất phản kháng do điện dung ở đầu đường dây 3 sinh ra là: -jQc3d = -j1.416 MVAr Vậy ta có dòng công suất do nguồn cung cấp cho mạch đường dây N-3-4 là: SN-3-4=S3’ – jQc3d = 62.194+j48.138 –j1.416=62.194 +j46.722 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z3 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 121 – 22.95=98.05 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 3 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 3 là: U3 = Ua - ∆Ub3 = 98.05 – 5.76= 92.29kV Tổn thất điện áp trên tổng trở Z4 là: vậy ta có Ub = Ua - ∆U4 = 98.05- 3.15=94.9 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 4 là: Vậy điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U4= Ub - ∆U4 = 94.9 – 4.26= 90.64 kV 5.3.2 Xét đoạn đường dây N-1 Sơ đồ nối dây của mạng diện Z1 = 23.3343 + j 30.335 Ω J B/2 = ½ *2.65*10-6 * 70.71=9.369*10-5 S S1= 36+j 22.31 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb1 =S1+∆Sb1= 36+j22.31 + 0.127+ j 2.942=36.127+ j25.252 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc1=Sb1 + ∆S01= 36.127 +j25.252 +2*(35+j240)*10-3=36.197+j25.732 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: -jQc1c= -jb1/2 * Udm2 = -j2.65*10-6*70.71*1/2 *1102=-j1.134 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z1 của đường dây là: S1’’ = Sc1 –jQc1c = 36.197+j 25.732 -j 1.134 =36.197+j24.598 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 1 là: Công suất trước tổng trở Z1 của đường dây là: S1’= S1’’+ ∆S1 = 36.197 + j 24.598 + 3.7+ j4.802=39.897+ j 29.4 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: -jQc1d = -jQc1c = -j1.134 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 1 là: SN-1 = S1’ –jQc1d =39.897 +j 29.4 -j1.134=39.897+ j28.266 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z1 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U3 = 121 – 15.065=105.935 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 1 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 1 là: U1 = Ua - ∆Ub1 = 105.935 – 5.5=100.435 kV 5.3.3 Xét đoạn đường dây N-2. Sơ đồ của đường dây khi có sự cố Z2 = 35.145 +j 34.364 Ω j B/2 =j2.58*10-6 *78.1*1/2=1*10-4 S S2= 30+j 18.592 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb2 =S2+∆Sb2= 30+ j 18.592 + 0.088+ j 2.044=30.088+ j20.636 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc2=Sb2 + ∆S02= 30.088 +j20.636 +2*(35+j240)*10-3=30.158+j21.116 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: -jQc2c= -jb2/2 * Udm2 = -j2.58*10-6*78.1*1/2*1102=-j1.22 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z2 của đường dây là: S2’’ = Sc2 –jQc2c = 30.158+j 21.116 -j 1.22 =30.158+j19.896 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 2 là: Công suất trước tổng trở Z2 của đường dây là: S2’= S2’’+ ∆S2 = 30.158 + j 19.896 + 3.79+j3.71=33.948 + j 23.606 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: -jQc2d = -jQc1c = -j1.22 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 2 là: SN-2 = S2’ –jQc2d =33.948 +j 23.606 -j1.22=33.948+ j22.386 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z2 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U2 = 121 – 16.56=104.44 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 2 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 2 là: U2 = Ua - ∆Ub2 = 104.44 – 4.57=99.87 kV 5.3.4 Xét đoạn đường dây N-5 Sơ đồ đường dây khi có sự cố Z5 = 36.279 +j 35.473 Ω jB/2 = j 2.58*10-6 *80.62*1/2=1.04*10-4 S S5= 27+j 16.733 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb5 =S5+∆Sb5= 27+ j 16.733 + 0.097+ j 2.12=27.097+ j18.853 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc5=Sb5 + ∆S05= 27.097 +j18.853 +2*(29+j200)*10-3=27.155+j19.253 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 5 sinh ra là: -jQc5c= -jb5/2 * Udm2 = -j2.58*10-6*80.62*1/2*1102=-j1.26 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z5 của đường dây là: S5’’ = Sc5 –jQc5c = 27.155+j 19.253 -j 1.26 =27.155+j17.993 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 5 là: Công suất trước tổng trở Z5 của đường dây là: S5’= S5’’+ ∆S5 = 27.155 + j 17.993 + 3.18+j3.11=30.335 + j 21.103 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: -jQc5d = -jQc5c = -j1.26 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 5 là: SN-5 = S5’ –jQc5d =30.335 +j 21.103 -j1.26 =30.335+ j19.843 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z5 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U5 = 121 – 15.3=105.7 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 5 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 5 là: U5 = Ua - ∆Ub5 = 105.7 – 4.12=101.58 kV 5.3.5 Xét đoạn đường dây N-6 Sơ đồ nối dây của mạng điện sau khi xảy ra sự cố Z6 = 20.074 +j26.1 Ω jB/2 = 2.65*10-6*1/2*60.83=8.06*10-5 S6= 40+j 24.79 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb6 =S6+∆Sb6= 40+ j 24.79 + 0.121+ j 2.91=40.121+ j27.7 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: Sc6=Sb6 + ∆S06= 40.121 +j27.7 +2*(42+j280)*10-3=40.205 +j28.26 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 6 sinh ra là: -jQc6c= -jb6/2 * Udm2 = -j2.65*10-6*60.83*1/2*1102=-j0.975 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z6 của đường dây là: S6’’ = Sc6 –jQc6c = 40.205+j 28.26 -j 0.975 =40.205+j27.285 MVATổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 6 là: Công suất trước tổng trở Z6 của đường dây là: S6’= S6’’+ ∆S6 = 40.205 + j 27.285 + 3.92+j5.09=44.125 + j 32.375 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: -jQc6d = -jQc6c = -j0.975 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 6 là: SN-6 = S6’ –jQc6d =44.125 +j 32.375 -j0.975 =44.125+ j31.4 MVA Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện Tổn thất điện áp trên tổng trở Z5 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U5 = 121 – 14.3=106.7 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 6 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 6 là: U6 = Ua - ∆Ub6 = 106.7 – 4.79=101.91kV Sau khi tính toán ta có điện áp tại các nút của mạng điện trong chế độ sự cố đưoc cho trong bảng 5.6 Nút phụ tải 1 2 3 4 5 6 điện áp (kv) 100.435 99.87 92.29 93.79 101.58 101.91 Bảng 5.6 điện áp tại các nút trong mạng điện ở chế độ sau sự cố. Chương 6 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng điện Tất cả các phụ tải trong mạng điện thiết kế đều là hộ tiêu thụ loại I và có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường . Đồng thời các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm trong chế độ phụ tải cực đại ,cực tiểu và sau sự cố khác nhau tương đối nhiều . Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải. Tất cả các máy biến áp dùng trong các trạm biến áp của mạng điện thiết kế đều là các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải và có phạm vi điều chỉnh ±9 *1.78% Ucdd = 115 kV,Uhdd = 11 kV Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường , độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm được quy định như sau: Trong chế dộ phụ tải cực đại dUmax% = +5% Trong chế độ phụ tải cực tiểu dUmin% = 0% Trong chế độ sau sự cố dUsc% = 0-5% Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác đinh theo công thức sau: Uyc = Udm + dU%*Udm Trong đó Udm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp Đối với mạng điện thiết kế Udm =10kV.Vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ như sau: Phụ tải cực đại: Uycmax = 10 +5%*10= 10.5 kV phụ tải cực tiểu Uycmin = 10 + 0%*10 = 10 kV Chế độ sau sự cố Uycsc = 10 +5%*10= 10.5 kV Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm ,quy đổi về phía điện áp cao trong các chế độ phụ tải cực dại ,cực tiểu và sau sự cố cho trong bảng 6.1 Bảng 6.1 Chế độ điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp Trạm biến áp 1 2 3 4 5 6 Uqmax kV 108.99 109.25 106.688 104.338 110.79 109.76 Uqmin kV 109.77 109.88 108.57 107.89 110.866 110.16 Uqsc kV 100.435 99.87 92.29 90.64 101.58 101.91 Sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải cho phép thay đổi các đầu điều chỉnh không cần cắt các máy biến áp .Do đó cần chọn đầu điều chỉnh riêng cho chế độ phụ tải cực đại ,cực tiểu và sau sự cố. 6.1 Chọn các đầu điều chỉnh điện áp trong máy biến áp trạm 1 6.1.1 Chế độ phụ tải cực đại Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp được xác định theo công thức: Dựa theo bảng 8.36 trong sách “Thiết kế các mạng và hệ thống điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm ta chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=10,khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 115 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng: Độ lêch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp 6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp tính toán của đầu diều chỉnh của máy biến áp bằng: Vậy ta chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=7 với Utcmin = 121.15 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp có giá trị : Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm bằng: 6.1.3 Trong chế độ sau sự cố Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp bằng: Vậy ta chọn đầu điều chỉnh điện áp tiêu chuẩn n=14 với Utcsc = 106.8 kV Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng: Độ lệch thưc của điện áp trên thanh góp hạ áp có giá trị bằng: 6.2 Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp của các trạm còn lại Chọn các đầu điều chỉnh của các máy biến áp còn lại được tiến hành tương tự nhu trên Các kết quả tính toán điều chỉnh điện áp trong mạng điện cho ở bảng 6.2 Bảng 6.2 Trạm biến áp Utcmax (kV) Utcmin (kV) Utcsc (kV) Utmax (kV) Utmin (kV) Utsc (kV) ∆Umax (%) ∆Umin (%) ∆Usc (%) 1 115 121.15 106.8 10.43 9.97 10.34 4.3 0.03 3.4 2 115 121.15 104.75 10.45 9.98 10.49 4.5 0.02 4.9 3 112.95 119.1 98.6 10.39 10.027 10.3 3.9 0.27 3 4 110.9 119.1 96.55 10.35 9.97 10.33 3.5 0.03 3.3 5 117.05 121.15 106.8 10.41 10.07 10.46 4.1 0.07 4.6 6 115 121.15 106.8 10.5 10.002 10.5 5 0.02 5 Bảng 6.2 Các đầu điều chỉnh điện áp trong các trạm hạ áp Chương 7 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế ,kỹ thuật của mạng diện 7.1 Tính tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện Từ kết quả tính toán ở Chương 5 ta nhận thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện là tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-3-4 Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là : Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là : 7.2 Tổng chiều dài đường dây Các đoạn đưòng dây trong mạng điện thiết kế đều là các đoạn đường dây 2 mạch Tổng chiều dài các đoạn đường dây 2 mạch trong mạng điện thiết kế là: ∑L = 70.71+78.1+85.44+80.62+60.83+41.23=416.93 km Các dây dẫn dùng trong mạng điện đểu là dây nhôm lõi thép Tổng công suất phụ tải Vậy ta có St = 221.18 MVA Tổng công suất tác dụng của các phụ tải là: Pt = 188 MW 7.4 Tổng công suất của các máy biến áp 7.4 Tính giá thành tải điện 7.4.1Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng các vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thữc K= Kd + Kt Trong đó : Kd: vốn đầu tư cho đường dây Kt: Vốn đầu tư cho trạm biến áp Ở chương 3 ta đã tính được vốn đầu tư đường dây là: Kd = 165.1755*109 đ Vốn đầu tư cho các trạm hạ áp trong mạng điện thiết kế là: Kt = 1.8 * (3*22*109 + 2*19*109+25*109)=232.2*109 đ Do đó tổng vốn đầu tư để xây dựng mạng điện là: K=Kd + Kt = 165.1755*109 +232.2*109 = 397.3755 *109 đ 7.4.2 Tổng tổn thất công suất trong mạng điện Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện gồm có tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong các trạm biến áp ở chế dộ phụ tải cực đại Từ các kết quả tính toán chương 5 ,tổng tổn thất công suất tác dụng trên các đoạn đường dây trong mạng điện là: ∆Pd = ∑∆Pi = 1.794+1.827+2.867+0.343+1.53+1.92=10.281 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các máy biến áp có giá trị: ∆Pb = 0.127+0.088+0.12+0.043+0.097+0.121=0.596 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp được xác định theo công thức: ∆P0 = 3*0.07+2*0.058+0.084=0.41 MW Như vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng: ∆P=∆Pd +∆Pb +∆P0 = 10.281 +0.596+0.41=11.287 MW Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo % bằng: 7.4.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo công thức sau: ∆A=(∆Pd + ∆Pb)*τ +∆P0*t (7.1) Trong đó: τ :thời gian tổn thất công suất lớn nhất t: thời gian các máy biến áp làm việc trong năm Bởi vì các máy biến áp vận hành song song trong cả năm cho nên t=8760h. Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể tính theo công thức sau: τ=(0.124+Tmax*10-4)2 *8760 =(0.124+5000*10-4)2*8760 =3411 h Do đó tổng tổn thất điện năng trong mạng điện là: ∆A = (10.281+0.596)*3411+0.41*8760=40693.047 MWh 7.4.4 Tính giá thành mạng điện cho 1MW Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo biểu thức: đ/MW 7.4.5 Tính giá thành tải diện Chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định theo công thức: Y= avh(Kdd +Kt) + ∆A*c = 0.04*397.3755*109 +40693.047*103*500=36.24*109 đ Tổng điện năng hộ tiêu thụ nhận được trong năm là: A=∑Pmax *Tmax = 188*5000=940000 MWh Giá thành truyền tải điện năng được tính theo công thức: đ/kW.h