Tìm hiểu thiết kế mạng lưới điện khu vực

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC Lời nói đầu Trong thời đại kinh tế phát triển nhanh chóng như ngày nay, việc công nghiệp hóa, hiện đại hóa là một điều tất yếu. Từng ngày, từng giờ các khu công nghiệp, các nhà máy xí nghiệp, các khu chung cư… mọc lên không ngừng. Đòi hỏi việc thiết kế mạng lưới điện cũng phải thay dổi từng ngày nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội. Vì vậy môn học Lưới Điện trong chương trình đại học cũng là một bộ môn vô cùng quan trọng với những kỹ sư điện tương lai. Đồ án môn học” THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC” giúp sinh viên lần đầu tiên vận dụng những kiến thức đã học vào công việc thực tế. Việc thực hiện đồ án giúp sinh viên nắm vững kiến thức, và biết cách vận dụng các kiến thức dã học để thiết kế một mạng lưới điện. Ngoài ra nó còn giúp sinh viên hình dung phần nào công việc của mình sau này. Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo bộ môn Lưới Điện và các thầy cô giáo trong khoa Điện. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này. Sinh Viên Nguyễn Trọng Khuê MỤC LỤC : Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải- cân bằng công suất trong hệ thống điện. -3- Chương 2 Dự kiến các phương án và tính toán sơ bộ. -7- Chương 3 So sánh kinh tế các phương án. -34- Chương 4 Tính toán lựa chọn MBA và sơ đồ nối dây -39- Chương 5 Tính toán chế độ xác lập trong mạng điện. -44- Chương 6 Lựa chọn phương pháp điều chỉnh điện áp trong mạng điện. -69- Chương 7 Tính toán bù công suất phản kháng. -77- Chương 8 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện. -85- Chương 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Sơ đồ địa lí nguồn và phụ tải của mạng lưới điện thiết kế: 9 km 6 5 N 4 3 1 2 1.1 Phân tích nguồn và phụ tải. 1.1.1 Nguồn: Nguồn có công suất vô cùng lớn. Công suất nguồn vô cùng lớn so với công suất phụ tải ( từ 5 à 7 lần) Mọi biến đổi của phụ tải thì điện áp trên thanh góp của nguồn không thay đổi. Phụ Tải: Bảng 1.1: Thông số dữ kiện ban đầu. Phụ Tải Thuộc hộ loại Smax (MVA) Smin (MVA) cosφ Tmax (h) UH (KV) Yêu cầu điều chỉnh điện áp I 50 24 0.85 5000 22 KT 2 I 43 25 3 I 31 20 4 I 39 26 5 III 28 17 6 I 48 23 Ta có Ta có bảng sau: Bảng 1.2: Bảng các thông số của các phụ tải ở các chế độ cực đại và cực tiểu Phụ tải Pmax+jQmax (MVA) Smax Pmin+ jQmin (MVA) Smin Loại hộ 1 42.5+ j26.35 50 20.4 + j12.65 24 I 2 36.55 + j22.66 43 21.25 + j13.18 25 I 3 26.36 + j16.34 31 17 + j10.54 20 I 4 33.15 + 20.55 39 22.1 + j13.7 26 I 5 23.8 + j14.76 28 14.45 + j8.96 17 III 6 40.8 + j25.3 48 19.55 + j12.12 23 I Tổng 203.15 +j125.96 239 114.75+j71.15 135 Cân bằng công suất trong hệ thống điện Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q cho các họ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử hệ thống. Nếu sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu thụ bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh tế hoặc làm phá vỡ hệ thống. Vì vậy cần phải cân bằng công suất. 1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. Phương trình cân bằng công suất tác dụng: Trong đó: m là hệ số đồng thời ra, ở đây m=1 PF là công suất tác dụng phát ra từ nguồn về các phụ tải Ppti là công suất tác dụng của phụ tải thứ i ∆P là tổn thất công suất tác dụng trong mạng lưới điện. Trong tính toán sơ bộ ta lấy => Như vậy : PF = 203.15 + 10.15 = 213.3 (MW) Cân bằng công suất phản kháng. Trong hệ thống, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất phản kháng và tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng , trước tiên cần thiết để giữ được tần số bình thường trong hệ thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và ở từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm điện kháng giảm. Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng tới tần số và ngược lại. Như vậy giảm điện áp sẽ làm tăng tần số trong hệ thống và giảm tần số sẽ làm tăng điện áp. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: Trong đó : là công suất phản kháng phát ra từ nguồn tới các phụ tải. là công suất phản kháng cần bù. là công suất phản kháng cực đại của phụ tải thứ i của mạng có xét đến hệ số đồng thời ra ở đây m=1. tổn thất công suất phản kháng trong mạng lưới điện. Nếu cần bù Nếu không cần bù CHƯƠNG 2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 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 của sơ đồ hình tia như sau: Đoạn đường dây Công suất truyền tải, Smax (MVA) Công suất truyền tải Pmax (MW) Chiều dài đoạn đường dây (km) Điện áp vận hành (KV) Điện áp định mức của cả mạng điện N-1 50 42.5 45.89 116.93 110 (KV) N-2 43 36.55 48.47 109.22 N-3 31 26.35 52.48 94.50 N-4 39 33.15 36 103.29 N-5 28 23.8 56.92 90.80 N-6 48 40.8 32.45 113.61 Bảng 2.1: Điện áp vận hành của từng đoạn đường dây và điện áp vận hành của cả mạng điện. Như vậy ta chọn điện áp định mức cho toàn mạng điện là Udm = 110 kv 2.2 Dự kiến các phương án Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có 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 phụ tải mới. Từ sơ mặt bằng nguồn điện và các phụ tải đã cho ta có thể đưa ra các phương án nối dây cho các mạng điện nói trên. Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng đường dây 2 mạch, các hộ loại III được cấp điện bằng đường dây 1 mạch. Các yêu cầu chính đối với mạng điện: - Cung cấp điện liên tục. - Đảm bảo chất lượng điện. - Đảm bảo tính linh hoạt cao. - Đảm bảo an toàn. Để thực hiện yêu cầu cho các hộ cung cấp điện loại I cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời phải dự phòng tự động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ loại I cần sử dụng đường dây 2 mạch hay mạch vòng. Trên cơ sở phân tích có sơ đồ nối dây các phương án như sau: 2.2.1 Phương án 1 6 5 N 4 3 1 2 Đoạn đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Chiều dài L (km) 45.89 48.47 52.48 36 56.92 32.45 2.2.2 Phương án 2 6 5 N 4 3 1 2 Đoạn đường dây N-1 N-2 N-4 3-4 N-6 6-5 Chiều dài L (km) 45.89 48.47 36 28.46 32.45 37.2 2.2.3 Phương án 3 6 5 N 4 3 1 2 Đoạn đường dây N-1 N-2 1-2 N-3 N-4 4-5 N-6 Chiều dài L (km) 45.89 48.47 27 52.48 36 25.46 32.45 2.2.4 Phương án 4 6 5 N 4 3 1 2 Đoạn đường dây N-1 N-2 2-3 N-4 4-5 N-6 Chiều dài L (km) 45.89 48.47 32.45 36 25.46 32.45 2.2.5 Phương án 5 6 5 N 4 3 1 2 Đoạn đường dây N-1 1-2 N-4 4-3 4-5 N-6 Chiều dài L (km) 45.89 27 36 28.46 25.46 32.45 2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong từng phương án. Các mạng điên 110kv thường 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 được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là: 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 có : 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( n=1: đường dây 1 mạch; n=2 đường dây 2 mạch). 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 Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau : trong đó : Isc là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố ; Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn ; k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k = 0,8 ; Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong từng phương án: 2.3.1 Phương án 1 2.3.1.1: sơ đồ 6 5 N 4 3 1 2 2.3.1.2: Tính toán tiết diện dây dẫn -Đoạn N-1 = 42.5 + j26.35 MVA I N-1max = *103 = 131,22 (A) è Fkt = = 119,29 mm2 Ta chọn Ftc = 120 mm2. -Đoạn N-2 = 36.55 + j22.66 (MVA) Imax = . 103 = 112,85 A è Fkt = = 102.59 mm2 Ta chọn Ftc = 95 mm2 - Đoạn N-3 =26.35 + j16.34 ( MVA) Imax = . 103= 81.35 A è Fkt = = 73.95 mm2 Ta chọn Ftc= 70 mm2 - Đoạn N- 4 = 33.15 + j20.55 (MVA) Imax = . 103 = 102,35 A- è Fkt = = 93,05 mm2 Ta chọn Ftc = 95 mm2 - Đoạn N-5 = 23.8 +14.76 ( MVA) Imax = .103 = 146,96 A è Fkt = = 133,6 A Ta chọn Ftc = 150 mm2 - Đoạn N-6 = 40.8 + j25.30 (MVA) Imax = .103 = 125,97 (A) è Fkt = = 114,52 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 Với điện trở của đường dây: R= (Ω) Điện kháng của đường dây: X = ( Ω ) Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Icp (A) MVA R0(Ω/m) X0(Ω/m) N-1 AC-120 380 42.5 + j26.35 0.27 0.423 N-2 AC-95 330 36.55+j22.66 0.33 0.429 N-3 AC-70 265 26.35+j16.34 0.45 0.44 N-4 AC-95 330 33.15+j20.55 0.33 0.429 N-5 AC-150 445 23.8+j14.76 0.21 0.416 N-6 AC-120 380 40.8+j25.30 0.27 0.423 Bảng 2.2 Dòng điện cho phép chạy lâu dài trên mỗi đoạn đường dây và điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây. 2.3.1.3 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 chênh lệnh điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. Khi thiết kế các mạng điện thường 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 vấn đề duy trì tấn số. Vì vậy chỉ tiêu chất lượng điện năng là giá trị của độ chênh 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. Tổn thất điện áp trong mỗi đường dây trong chế độ vận hành bình thường được tính bằng công thức : Trong đó : 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 Đối với đoạn đường dây N-1 Trong trường hợp ngừng một mạch trên đoạn đường dây N-1, ta có: Tính toán tương tự đối với các đường dây còn lại ta có bảng số liệu sau: Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 4.29 8.58 N-4 2.94 5.88 N-2 4.36 8.72 N-5 5.24 0 N-3 4.13 8.26 N-6 2.91 5.82 Như vậy tổn thất lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là : Tổn thất lớn nhất trong chế độ sự cố là: 2.3.1.4 Kiểm tra điều kiện phát nóng trong điều kiện sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là đứt một đoạn đường dây, khi đó dòng điện sự cố sẽ gấp đôi giá trị dòng điện trong chế độ vận hành bình thường. Tiết diện dây dẫn đã chọn sẽ thỏa mãn nếu dòng điện sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho phép Isc ≤ k*Icp 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-120 380 262.44 Thỏa mãn N-2 AC-95 330 225.7 Thỏa mãn N-3 AC-70 265 162.7 Thỏa mãn N-4 AC-95 330 204.7 Thỏa mãn N-5 AC-150 445 293.92 Thỏa mãn N-6 AC-120 380 251.94 Thỏa mãn 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 2.3.2 Phương án thứ 2 2.3.2.1 Sơ đồ nối dây. 6 5 N 4 3 1 2 Tính toán tiết diện dây dẫn: -Ta chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn N-1 va N-2 tương tự như ở phương án 1. Còn tiết diện dây dẫn đoạn 6-5 và 4-3 tương tự như đoạn N-5 va N-3 ở phương án 1. - Chiều dài đoạn 6-5 và 4-3 là: L6-5 = 32.7 km L4-3 = 28.46 km - Đoạn N-4: SN-4 = S4 + S3 = 70 (MVA) Fkt = mm2 Ta chọn Ftc = 150 mm2 - Đoạn N-6 SN-6 = S6 + S5 = 76 = 64.4 +j40.06 ( MVA) Fkt = mm2 Ta chọn Ttc = 185 mm2 Từ kết quả trên ta có bảng thông số đường dây của phương án 2 Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn L (km) Icp (A) (MVA) R0 (Ω/m) X0 (Ω/m) N-1 AC-120 45.89 380 42.5+j26.35 0.27 0.423 N-2 AC-95 44.47 380 36.55+j22.66 0.33 0.429 4-3 AC-70 28.46 265 26.35+j16.34 0.45 0.44 N-4 AC-150 36 445 59.5+j36.89 0.21 0.416 6-5 AC-150 37.2 445 23.8+j14.76 0.21 0.416 N-6 AC-185 32.45 510 64.4+j40.06 0.17 0.409 Tính tổn thất điện áp Tính toán tương tự phương án 1 theo công thức Và ∆Uisc =2*∆Uibt Ta thu được bảng số liệu về tổn thất điện áp như sau: Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 4.29 8.58 N-4 4.14 8.28 N-2 4.36 8.72 6-5 5.24 0 4-3 4.13 8.26 N-6 3.67 7.34 Từ bảng trên ta có: Tổng tổn thất trên đoạn đường dây N-4-3 trong chế độ vận hành bình thường và sự cố là : ∆UN-4-3bt =4.13+ 4.14 = 8.27 % Trên đoạn này ta nhận thấy sự cố đứt 1 mạch dây ở đoạn N-4 nguy hiểm hơn là đứt một mạch ở đoạn 4-3. Do vậy tổn thất điện áp trong chế độ sự cố là: ∆UN-4-3sc =4.13 + 8.28 = 12.41% Tương tự với đoạn N-6-5 ta có : ∆UN-6-5bt =3.67+ 5.24 =8.91% ∆UN-6-5sc =7.34+ 5.24 =12.58% Như vậy tổn thất lớn nhất trong điều kiện làm việc bình thường là: ∆UbtMax =∆UN-6-5bt = 8.91% Tổn thất lớn nhất trong chế độ sự cố: ∆UscMax =∆UN-6-5sc =12.58% kiểm tra điều kiện phát nóng trong điều kiện sự cố Tương tự như ở phương án 1 ta sử dụng công thức Isc ≤ k*Icp Từ đó ta có bảng số liệu về điều kiện phát nóng của các đường dây: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Dòng điện cho phép Icp(A) Dòng điện sự cố Isc(A) Kết luận N-1 AC-120 380 262.44 Thỏa mãn N-2 AC-95 330 225.7 Thỏa mãn 4-3 AC-70 265 162.7 Thỏa mãn N-4 AC-150 445 367.4 Thỏa mãn 6-5 AC-150 445 293.92 Thỏa mãn N-6 AC-185 510 398.9 Thỏa mãn Qua bảng ta thấy tất cả các đoạn đường dây thỏa mãn điều kiện phát nóng. 2.3.3 Phương án 3 2.3.3.1 sơ đồ nối dây: 6 5 N 4 3 1 2 2.3.3.2 Tính tiết diện dây dẫn - Tính tiết diện đoạnN-3 và đoạn N-6 tương tự như ở phương án 1, tiết diện đoạn 4-5 tính toán tương tự như của đoạn N-5 ở phương án 1. Tiết diện đoạn N-4 S =S4 + S5 = 39 + 28 = 67 (MVA) Imax = =175.83 (A). à Fkt = = 159.85 mm2 Ta chọn tiết diện dây dẫn là Ftc= 150 mm2 - Tính tiết diện đoạn mạch vòng N-1-2: Để xác định công suất trên đoạn mạch vòng N-1-2 ta cần phải giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện. Như vậy Công suất chạy trên đoạn N-1 là: Công suất trên đoạn N-2 là : Công suất trên đoạn 1-2 là: Như vậy: Tiết diện đoạn đường dây N-1 là: Vậy ta chọn tiết diện Ftc = 240mm2 Tiết diện đoạn đường dây N-2 là: Vậy chọn Ftc = 240mm2 Tiết diện đoạn đường dây 1-2 là: Vậy chọn Ftc = 70mm2 Từ kết quả trên ta có bảng sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn L (km) Icp (A) (MVA) R0 (Ω/m) X0 (Ω/m) N-1 AC-240 45.89 600 40.25+j24.95 0.131 0.401 N-2 AC-240 44.47 600 38.88+j24.1 0.131 0.401 1-2 AC-70 27 265 2.25+j1.4 0.45 0.44 N-3 AC-70 52.48 265 26.35+j16.34 0.45 0.44 N-4 AC-150 36 445 59.5+j36.89 0.21 0.416 4-5 AC-150 25.46 445 23.8+j14.76 0.21 0.416 N-6 AC-120 32.45 380 64.4+j40.06 0.27 0.423 2.3.3.3 Tính tổn thất điện áp và điều kiện phát nóng. Tính toán tổn thất điện áp tương tự như phương án 1 theo công thức Và ∆Uisc =2*∆Uibt Và điều kiện phát nóng theo công thức: Isc ≤ k*Icp + Kiểm tra dây dẫn khi có sự cố Đối với mạch vòng đã cho ta xét các trường hợp sự cố như sau: - Xét sự cố đứt đoạn N-1 Khi này dòng sự cố chạy trên đoạn 1-2 là: vậy tiết diện dây dẫn đã chọn phù hợp. Dòng sự cố chạy trên dây N-2 là: vậy tiết diện dây dẫn phù hợp. - Xét sự cố đoạn N-2 Dòng sự cố trên đoạn 1-2 là: vây tiết diện dây dẫn phù hợp Dòng sự cố trên đoạn N-1 là: vậy tiết diện dây dẫn 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 2.Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế dộ vận hành bình thường là: - Khi ngừng đoạn N-1 Tổn thất trên đoạn N-2 là: Tổn thất trên đoạn 1-2 là: - Khi ngừng đoạn đường dây N-2 Tổn thất điện áp trên đoạn N-1 là: Tổn thất điện áp trên đoạn dây 1-2 là: Tổn thất điện áp trên đoạn N-4-5 là: Trường hợp đứt 1 mạch trên đoạn N-4 tổn thất sẽ là: Vậy tổn thất lớn nhất trong chế độ sự cố là tổn thất đứt đoạn đường dây N-2 và bằng: Ta thu được bảng sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Ubt(%) Usc(%) Icp(A) Isc(A) Kết luận N-1 AC-240 5.79 600 497.1 Thỏa mãn N-2 AC-240 5.43 600 480.18 Thỏa mãn 1-2 AC-70 0.36 265 73.7 Thỏa mãn N-3 AC-70 5.69 265 162.7 Thỏa mãn N-4 AC-150 6.14 445 351.66 Thỏa mãn 4-5 AC-150 3.63 445 293.92 Thỏa mãn N-6 AC-120 4.35 380 251.94 Thỏa mãn 2.3.4 phương án 4 2.3.4.1 Sơ đồ nối dây 6 5 N 4 3 1 2 2.3.4.2 Tính toán tiết diện dây dẫn - Ta chọn tiết diện dây dẫn đoạn N-1 và N-6 như ở phương án 1. Chọn tiết diện dây dẫn đoạn 4-5 va đoạn 2-3 như đoạn N-5 và N-3 ở phương án 1. - Chọn các thong số cho đoạn đường dây N-4-5 theo như ở phương án 3. - Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn N-2 SN-2= S2 + S3 =43 +31 = 74(MVA) Vậy chọn tiết diện Ftc= 185 mm2 Ta có bảng số liệu thong số các đường dây Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn L (km) Icp (A) (MVA) R0 (Ω/m) X0 (Ω/m) N-1 AC-120 45.89 380 42.5+j26.35 0.27 0.423 N-2 AC-185 44.47 510 62.9+j39 0.17 0.409 2-3 AC-70 32.45 265 26.35+j16.34 0.45 0.44 N-4 AC-150 36 445 59.5+j36.89 0.21 0.416 4-5 AC-150 25.46 445 23.8+j14.76 0.21 0.416 N-6 AC-120 32.45 380 40.8+j25.3 0.27 0.423 2.3.4.3 Tính toán tổn thất điện áp và điều kiện phát nóng. Tính toán tương tự như phương án 1 theo công thức: Và ∆Uisc =2*∆Uibt Và điều kiện phát nóng theo công thức: Isc ≤ k*Icp Ta thu được bảng sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Ubt(%) Usc(%) Icp(A) Isc(A) Kết luận N-1 AC-120 4.92 8.58 380 262.44 Thỏa mãn N-2 AC-185 6.15 12.3 380 388.4 Thỏa mãn 2-3 AC-70 2.5 5 265 162.7 Thỏa mãn N-4 AC-150 3.95 7.9 445 351.66 Thỏa mãn 4-5 AC-150 2.34 4.68 445 293.92 Thỏa mãn N-6 AC-120 2.91 5.82 380 251.94 Thỏa mãn Tổn thất điện áp trên đoạn N-2-3 khi làm việc bình thường là: Khi có sự cố đứt dây, ta nhận thấy sự cố đứt 1 mạch ở đoạn N-2 là nguy hiểm nhất, khi đó dòng điện sự cố là: Tổn thất trên đoạn N-4-5 khi làm việc bình thường là: Trong trường hợp đứt 1 mạch trên đoạn N-4 sẽ nguy hiểm nhất, khi đó tổn thất điện áp là: Như vậy tổn thất lớn nhất trong mạng điện là: - Khi làm việc bình thường: - Khi xảy ra sự cố: 2.3.5 Phương án 5 2.3.5.1 Sơ đồ nối dây 6 5 N 4 3 1 2 2.3.5.2 Tính toán tiết diện dây dẫn - Tiết diện dây dẫn đoạn N-6 tính như PA 1 - Tiết diện dây dẫn đoạn 1-2, đoạn 4-3 và đoạn 4-5 tính toán như các đoạn N-2, N-3, N-5 trong PA 1. - Tính tiết diện đoạn dây dẫn N-1: SN-1 =S1 +S2 =50+ 43 =93 =62.9+ j39(MVA) Vậy chọn tiết diện đoạn N-1 là Ftc= 240 mm2 - Tính tiết diện đoạn N-4 SN-4 = S3 +S4 + S5=31+ 39 +28 =98 =83.3 +j51.65(MVA) Vậy chọn tiết diện đoạn N-4 là Ftc = 240 mm2 Từ đó ta có bảng sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn L (km) Icp (A) (MVA) R0 (Ω/m) X0 (Ω/m) N-1 AC-240 45.89 600 62.9+j39 0.131 0.401 1-2 AC-95 27 330 36.55+j22.66 0.330 0.429 N-4 AC-240 36 600 83.3+j51.56 0.131 0.401 4-3 AC-70 28.46 265 26.35+j16.34 0.45 0.440 4-5 AC-150 25.46 445 23.8+j14.76 0.21 0.416 N-6 AC-120 32.45 380 40.8+j25.3 0.27 0.423 2.3.5.3 Tính tổn thất điện áp và điều kiện phát nóng. Tính toán tương tự như ở PA 1 theo công thức: Và ∆Uisc =2*∆Uibt Và điều kiện phát nóng theo công thức: Isc ≤ k*Icp Ta thu được bảng sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn Ubt(%) Usc(%) Icp(A) Isc(A) Kết luận N-1 AC-240 9.06 18.12 600 488 Thỏa mãn 1-2 AC-95 4.96 9.72 330 388.4 Thỏa mãn N-4 AC-240 9.41 18.82 600 514 Thỏa mãn 4-3 AC-70 4.48 8.96 265 162 Thỏa mãn 4-5 AC-150 2.34 0 445 293.9 Thỏa mãn N-6 AC-120 5.82 11.65 380 251.9 Thỏa mãn - Tổn thất điện áp trên đoạn N-1-2 khi vận hành nình thường là: Khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch đoạn N-1 là: - Tổn thất điện áp trên đoạn N-4-3-5 là: Khi vận hành ở chế độ bình thường là: Khi sảy ra sự cố đứt 1 mạch đoạn N-4 là: Như vậy ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án này là: Khi vận hành bình thường: Khi xảy ra sự cố là; Kết Luận: Sau khi phân tích đánh giá các phương án ta giữ lại 2 phương án thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật đề ra đó là các phương án: Phương án 1 Phương án 2 Các phương án này sẽ được so sánh về mặt kinh tế để chọn ra PA 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 hang năm, được xác định theo công thức: Z=(atc + avh)*k + ∆A*c 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= 500đ k : tổng các vốn đầu tư về đường dây Tính K K= ∑1.6*k0i*Ii Trong đó: koi : 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 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: 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 đường dây thứ i Udm: Điện áp định mức của mạng điện. Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể đước tính theo công thức: τ = (0.124 + Tmax*10-4)*8760 Trong đó Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm, với Tmax= 5000h ta có τ = 3144(h) Sau đây ta sẽ tính toán hàm chi phí tính toán hang năm đối với từng phương án: 3.2 Tính toán các phương án: 3.2.1 Phương án 1: Tính toán K cho mỗi đoạn đường dây: Đoạn đường dây N-1(AC-120) Ki = 1.6*k01l1 K01= 354.106 đ/km Suy ra K1 =1.6*45.89*354.106 =25992.1*106 (đ) Đối với các đường dây kép còn lại tính tương tự như trên, riêng với đoạn đường dây N-5 là dây đơn ta tính theo công thức K =K05*l5 = 403*56.92*106 = 22938.76*106 (đ) Ta có bảng chi phí trên mỗi đường dây: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn L (km) K0(*106 đ) Ki(*106 đ) N-1 AC-120 45.89 354 25992.1 N-2 AC-95 48.47 283 21947.22 N-3 AC-70 52.48 208 17465.34 N-4 AC-95 36 283 16300.8 N-5 AC-150 56.92 403 22938.76 N-6 AC-120 32.45 354 18379.68 Vậy tổng chi phí xây dựng đường dây trong PA1 là: K=∑Ki = 123023.9*106 (đ) - Tính tổn thất công suất trên đoạn đường dây: Xét đoạn N-1 Tính toán tương tự ta có bảng số liệu: Đoạn đường dây Công suất truyền tải L (km) R0(Ω/km) ∆Pmax(MW) N-1 42.5+j26.35 45.89 0.27 1.28 N-2 36.55+j22.66 48.47 0.33 1.22 N-3 26.35+j16.34 52.48 0.45 0.94 N-4 33.15+j20.55 36 0.33 0.75 N-5 23.8+j14.76 56.92 0.21 0.39 N-6 40.8+j25.3 32.45 0.27 0.83 Tổng tổn thất công suất lớn nhất trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại là: ∑∆Pmax= 1.11+ 1.01+ 0.69+ 0.61+ 0.39+ 0.65 =5.41 (MW) Xác định chi phí vận hành hàng năm = (0.125+0.04)*123023.9*106 +5.41*3411*500*103 =29.5256985*109(đ) 3.2.2 phương án 2 Tính toán tương tự như đối với PA trên ta có bảng số liệu sau: Đoạn đường dây Loại dây dẫn Công suất truyền tải L (km) R0 (Ω/km) ∆Pmax (MW) K0 (*106đ) Ki (*106 đ) N-1 AC-120 42.5+j26.35 45.89 0.27 1.28 354 25992.1 N-2 AC-95 36.55+j22.66 44.47 0.33 1.12 283 20136.02 4-3 AC-70 26.35+j16.34 28.46 0.45 0.51 208 9471.49 N-4 AC-150 59.5+j36.89 36 0.21 1.53 403 23212.8 6-5 AC-150 23.8+j14.76 37.2 0.21 0.25 403 14991.6 N-6 AC-185 64.4+j40.06 32.45 0.17 1.31 441 22896.72 Từ bảng số liệu trên ta có: - Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là: K=(25992.2+ 20136.02+ 9471.49+ 23212.8+ 14991.6+ 22896.72)*106 = 116700.72*106 (đ) - Tổng tổn thất công suất lớn nhất trong mạng ở chế độ phụ tải cực đại là: ∑∆Pmax =(1.28+ 1.12+ 0.51+ 1.53+ 0.25+ 1.31)= 6.01 (MW) Vậy ta có hàm chi phí tính toán hàng năm là: Z = (0.125+0.04)*116700.72*106+ 6.01*3411*500*103 = 29.5056738*109 đ KẾT LUẬN Tổng kết các phương án đã tính toán ở trên ta có bảng tổng kết sau: Phương án Phương án 1 Phương án 2 Z (VND) 29.5256985*109 29.5056738*109 Từ kết quả trên ta nhận thấy 2 phương án tương đương nhau về chi phí kinh tế, nhưng do phương án 1 có sơ đồ nối dây đơn giản nên dễ dàng cho việc thi công và tính toán. Vì vậy ta chọn phương án 1 để tính toán tiếp theo. Như vậy sau khi đưa ra các phương án thỏa mãn về kỹ thuật, chúng ta đã tiến hành so sánh về mặt kinh tế các phương án đó và lựa chọn phương án 1 là phương án tối ưu. Từ chương sau trở đi ta chỉ tiến hành tính toán cho phương án này. Ta có thông số của phương án 1 là: đoạn đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Số lộ dây 2 2 2 2 1 2 Loại dây dẫn AC-120 AC-95 AC-70 AC-95 AC-150 AC-120 Pmax,MW 42.5 36.55 26.35 33.15 23.8 40.8 Qmax,MVAr 26.35 22.66 16.34 20.55 14.76 25.3 L,km 45.89 44.47 52.48 36 56.92 32.45 r0,W/km 0.27 0.33 0.21 0.33 0.21 0.27 x0,W/km 0.423 0.429 0.416 0.429 0.416 0.423 b0,10-6S/km 2.69 2.65 2.74 2.65 2.74 2.69 R,W 6.2 7.34 5.51 5.94 11.95 4.38 X,W 9.71 9.54 10.92 7.72 23.68 6.86 B,10-6S 246.89 235.69 287.59 190.8 155.96 174.58 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ BỐ TRÍ KHÍ CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHÍNH 4.1. Tính toán chọn công suất, số lượng, loại máy biến áp 4.1.1 Tính toán chọn công suất định mức và số lượng mba Đối với phụ tải loại III Ta sử dụng 1 máy biến áp và chọn công suất định mức của máy biến áp sao cho: SdmB ≥ Smax Đối với phụ tải loại I Để đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải này cần đặt 2 máy biến áp làm việc song song trong mỗi trạm. Khi chọn công suất máy biến áp ta cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại sau sự cố. Trong trường hợp sự cố 1 máy biến áp thì máy biến áp còn lại cho phép mang tải là 140% tải định mức trong thời gian phụ tỉa cực đại ( Trong 5 ngày đêm liên tục, mỗi ngày không quá 6 tiếng). Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép, công suất của mỗi mãy biến áp làm việc trong trạn 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 = 50 MVA àCông suất định mức của máy biến áp là: Vậy ta chọn máy biến áp là 2 máy biến áp: TPDH-40000/110 Đối với phụ tải 2 Ta có S2max = 43 (MVA) àCông suất định mức của máy biến áp là: Vậy ta chọn máy biến áp là 2 máy biến áp: TPDH-32000/110 Đối với phụ tải 3 Ta có S3max = 31 (MVA) àCông suất định mức của máy biến áp là: Vậy ta chọn máy biến áp là 2 máy biến áp: TPDH-25000/110 Đối với phụ tải 4 Ta có S4max = 39 (MVA) à Công suất định mức của máy biến áp là: Vậy ta chọn máy biến áp là 2 máy biến áp: TPDH-32000/110 Đối với phụ tải 5 Ta có S5max = 28 (MVA) Vì đây là phụ tải loại III nên công suất của máy biến áp là: Vậy ta chọn máy biến áp là 1 máy biến áp: TPDH-32000/110 Đối với phụ tải 6 Ta có S6max =48 (MVA) à Công suất của máy biến áp là : Vậy ta chọn máy biến áp là 2 máy biến áp: TPDH-40000/110 Tổng kết lại và tra số liệu trong sách giáo trình “mạng lưới điện” 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 5 115 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 4 115 10.5 10.5 175 42 0.7 1.44 34.8 280 4.2:Bố trí thiết bị và khí cụ điện trên sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện của các trạm gồm có biến áp loại sơ đồ trạm : trạm nguồn, trạm trung gian và trạm cuối. Ở đây ta bỏ qua trạm nguồn và trạm trung gian nên ta sử dụng sơ đồ cầu trong và sơ đồ cầu ngoài. Ta có sơ đồ như sau : Sơ đồ cầu trong. Sơ đồ cầu ngoài. Ta có thể lựa chọn giữa hai sơ đồ cầu ngoài và cầu trong theo hai điều kiện sau : -Công suất : Nếu thì ta lựa chọn sơ đồ cầu ngoài.  thì ta lựa chọn sơ đồ cầu trong. -Đường dây : Đối với đường dây dài () thường sác xuất sửa chữa và bảo dưỡng nên ta dùng sơ đồ cầu trong. Đối với đường dây ngắn () thường sác xuất sửa chữa ít hơn nên ta dùng sơ đồ cầu ngoài. Từ đó ta thấy tất cả các phụ tải đều có và đường dây ngắn () như vậy ta chọn sơ đồ cầu ngoài cho toàn mạng điện. Sơ đồ nối điện chính của toàn lưới điện như sau : CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI 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: 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 cực đại ta lấy UN =1.1*Udm =1.1*110= 121 (KV) 5.1.1 Xét đoạn đường dây N-1 - Sơ đồ nối dây đoạn N-1 Sơ đồ thay thế của mạng điện Theo giả thiết để tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây ta chọn UI = Udm = 110 (kv) Ta có S1 = 42.5+ j26.35 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb1 =S1+∆Sb1= (42.5+j26.35) + (0.177+ j 4.1)=42.677+ j30.45 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S01=Sb1 + ∆S01= 42.677 +j30.45+12.8 +j2.01=43.957+j32.46 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: = -jb1/2 * Udm2 = 246.89*10-6*1102= -j2.987 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z1 của đường dây là: S1’’ = S01 =43.957+j32.46 -j 2.987 =43.957 +j29.473 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 = 43.957 +j29.473 + 1.435+ j2.25=45.392+ j 31.723 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: = = -j2.987 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 1 là: SN-1 = S1’ =45.392+ j 31.723 -j2.987=45.392+ j 28.736 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 – 4.63=116.37 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 1 là: 42.677+ j30.45 Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 1 (hay chính là điện áp ở phía hạ áp của máy biến áp) là: U1 = Ua - ∆Ub1 = 116.37– 4.82=111.55 kV 5.1.2 Xét đoạn đường dây N-2 Sơ đồ nối dây: N 2-AC-95 44.47km 2-TPDH-32000/110 S 2=36.55+11.66MVA Sơ đồ thay thế: a b S 2= 36.55+j22.66MVA jQ' 2C Z 2 S' S N-2 N S'' S 02 S B2 Z B2 jQ'' 2C S 02 Tính toán tương tự như ở trên ta có: S2 = 36.55+j 22.66 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb2 =S2+∆Sb2= (36.55+j22.66) + (0.131+ j 3.03)=36.681+ j25.69 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S02=Sb2 + ∆S02= 36.681+ j25.69 +1.12 +j1.46=37.801 +j27.15 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 2 sinh ra là: = -jb2/2 * Udm2 = 235.69*10-6*1102= -j2.852 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z2 của đường dây là: S2’’ = S02 =37.801 +j27.15 -j 2.852 =37.801 +j24.298 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 = 37.801 +j24.298+ 1.225+ j1.592=39.026+ j 25.89 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 2 sinh ra là: = = -j2.852 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 2 là: SN-2 = S2’ =39.026+ j 25.89 -j2.852=39.026+ j 23.038 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 - ∆U3 = 121 – 4.198=116.802 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 = 116.802– 5.077=111.725 kV 5.1.3 Xét đoạn đường dây N-3 Sơ đồ nối dây đoạn N-1 S 3=26.35+16.34MVA 2-TPDH-25000/110 52.48km 2-AC-70 N Sơ đồ thay thế của mạng điện a b S 3= 26.35+j16.34MVA jQ' 3C Z 3 S' S N-3 N S'' S 03 S B3 Z B3 jQ'' 3C S 03 Theo giả thiết để tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây ta chọn UI = Udm = 110 (kv) Ta có S3 = 26.35+ j16.34MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb3 =S3+∆Sb3= (26.35+j16.34) + (0.092+ j 2.02)=26.442+ j18.36 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S03=Sb3 + ∆S03= 26.442+ j18.36 +2.59 +j2.54= 29.032+j20.9 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 3 sinh ra là: = -jb3/2 * Udm2 = 287.59*10-6*1102= -j3.48 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z3 của đường dây là: S3’’ = S03 =29.032+j20.9 -j 3.48 =29.032+j17.42 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 3 là: Công suất trước tổng trở Z3 của đường dây là: S3’= S3’’+ ∆S3 = 29.032+j17.42 + 0.522+ j1.035 =29.557+j 18.455 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 3 sinh ra là: = = -j3.48 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 3 là: SN-3 = S3’ =29.557+j 18.455 – j3.48=29.557+j 14.975 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 – 2.7=118.3 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 1 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 3 là: U3 = Ua - ∆Ub3 = 118.3– 4.62=113.68 kV Xét đoạn đường dây thứ 4 Sơ đồ nối dây: S 2=33.15+20.55MVA 2-TPDH-32000/110 36KM 2AC-95 N Sơ đồ thay thế: S 2= 33.15+j20.55MVA jQ' 4C Z 4 S' S N-4 N S'' S 04 S B4 Z B4 jQ'' 4C S 04 Tính toán tương tự như ở trên ta có: S4 = 33.15+j 20.55 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb4 =S4+∆Sb4= (33.15+j 20.55) + (0.11+ j 2.5)=33.26+ j23.05 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S04=Sb4 + ∆S04= 33.26+ j23.05 +0.3 +j0.6=33.56 +j23.35 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: = -jb1/2 * Udm2 = 190.8*10-6*1102= -j2.31 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z4 của đường dây là: S4’’ = S04 =33.56 +j23.35 -j 2.31 = 33.56 +j21.04 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 = 33.56 +j21.04 + 0.77+ j1.001=34.33+ j 22.041 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 4 sinh ra là: = = -j2.31 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 4 là: SN-4 = S4’ =34.33+ j 22.041 -j2.31=34.33+ j 19.73 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 Z4 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U4 = 121 – 2.94=118.06 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 1 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U4 = Ua - ∆Ub4 = 118.06– 4.51=113.55kV Xét đoạn đường dây thứ 5 Sơ đồ nối dây: S 5=23.8+14.76MVA TPDH-32000/110 56.92km AC-150 N Sơ đồ thay thế: S 5= 23.8+j14.76MVA jQ' 5C Z 5 S' S N-5 N S'' S 05 S B5 Z B5 jQ'' 5C S 05 Tính toán tương tự như ở trên ta có: S5 = 23.8+j 14.76 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb5 =S5+∆Sb5= (23.8+j 14.76) + (0.111+ j 2.573)=23.911+ j17.33 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S05=Sb5 + ∆S05= 23.911+ j17.33 +1.31 +j3.07=25.22 +j20.4 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: = -jb5/2 * Udm2 = 155.96*10-6*1102= -j1.89 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z5 của đường dây là: S5’’ = S05 =25.22 +j20.4 -j1.89 = 25.22 +j18.51 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 = 25.22 +j18.51 + 0.97+ j1.92=26.19+ j 20.43 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: = = -j1.89 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 5 là: SN-5 = S5’ =26.19+ j 20.43 –j1.89 =26.19+ j 18.54 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 – 6.22=114.78 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 5 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U5 = Ua - ∆Ub5 = 114.78– 3.48=111.3 kV Xét đoạn đường dây thứ 6 Sơ đồ nối dây: S 6=40.8+25.3MVA 2-TPDH-40000/110 32.45km 2-AC-120 N Sơ đồ thay thế: S 6= 40.8+j25.3MVA jQ' 6C Z 6 S' S N-6 N S'' S 06 S B6 Z B6 jQ'' 6C S 06 Tính toán tương tự như ở trên ta có: S6 = 40.8+j 25.3 MVA Tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb6 =S6+∆Sb6= (40.8+j 25.3) + (0.126+ j 3.024)= 40.926+j 28.324 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S06=Sb6 + ∆S06= 40.926+j 28.324 +0.51+ j1.00=41.436+j 29.324 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 6 sinh ra là: = -jb6/2 * Udm2 = 174.58*10-6*1102= -j2.11 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z6 của đường dây là: S6’’ = S06 =41.436+j 29.324 -j 2.11 = 41.44+j 27.214 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 = 41.44+j 27.214 + 0.89+ j1.394 =42.33+ j 28.61 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 6 sinh ra là: = = -j2.11 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 6 là: SN-6 = S6’ =42.33+ j 28.61 -j2.11=42.33+ j 26.5 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 - ∆U6 = 121 – 3.035=117.965 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 6 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U6 = Ua - ∆Ub6 = 117.965– 4.43=113.54kV 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 được tóm tắt trong bảng sau: Đoạn đường dây Công suất tácdụng (MW) Công suất phản kháng (MVAr) N-1 45.39 28.74 N-2 39.03 23.04 N-3 29.56 14.98 N-4 34.33 19.73 N-5 26.19 18.54 N-6 42.33 26.50 Tổng 216.83 131.53 bảng 5.2 .Các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây. Ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu là: Qyc = 131.53MVAr Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra là: Qcc = 216.83*0.62 =134.43 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) 111.55 111.73 113.68 113.55 111.3 113.54 Bảng 5.3 Điện áp tại các nút của mạng điện trong chế độ phụ tải cực đại. 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 Xét chế độ vận hành kinh tế trạm biến áp có 2MBA làm việc song song. Trong chế độ phụ tải cực tiểu có thể cắt bớt một MBA trong các trạm song cần phải thoả mãn điều kiện sau: Nếu thì cắt bớt một máy biến áp. thì không cắt. -Đường dây N1: ta có : Như vậy ta cắt bớt một MBA. -Đường dây N2 : => Vẫn giữ nguyên 2 MBA. -Đường dây N3 : => Vẫn giữ nguyên 2 MBA -Đường dây N4 : => Cắt bớt một MBA -Đường dây N6 : => Cắt bớt một MBA 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 20.4 + j12.65 4 22.1 + j13.7 2 21.25 + j13.18 5 14.45 + j8.96 3 17 + j10.54 6 19.55 + j12.12 5.2.1 Đoạn đường dây N-1 S1= 20.4 + j12.65 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb1 =S1+∆Sb1= 20.4 + j12.65+ 0.063+ j 1.512 =20.463+ j14.162 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S01=Sb1 + ∆S01= 20.463+ j14.162 +1.28+j 2.01 =21.712+j15.42 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là: = -jb1/2 * Udm2 = -j246.89*10-6*1102=-j2.99 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z1 của đường dây là: S1’’ = S01 = 21.712+j15.42 -j2.99 =21.712+j12.43 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 = 21.712+j12.43 + 0.321+ j0.5=22.033+ j 12.93 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là: = = -j2.99 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 1 là: SN-1 = S1’ =22.033+ j 12.93 -j2.99=22.033+ j 9.94 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 - ∆U1 = 115.5 – 1.91=113.59 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 = 113.59 – 2.18=111.41 kV 5.2.2 Đoạn đường dây N-2 S2= 21.25 + j13.18 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb2 =S2+∆Sb2 =21.2943+ j14.21MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S02=Sb2 + ∆S02=22.4143+j15.67 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 2 sinh ra là: = -jb1/2 * Udm2 = -j235.69*10-6*1102=-j2.85 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z2 của đường dây là: S2’’ = S02 = 22.4143+j12.82 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 =22.82+ j 13.35 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 21 sinh ra là: = = -j2.85 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 2 là: SN-2 = S2’ =22.82+ j 13.35 -j2.85=22.82+ j 10.5 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 – 2.32=113.18 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 = 113.18 – 2.91=110.27 kV 5.2.3 Đoạn đường dây N-3 S3= 17 + j10.54 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb3 =S3+∆Sb3= 17 + j10.54 + 0.0384+ j 0.84 =17.04+ j11.38 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S03=Sb3 + ∆S03= 19.63+j13.92 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 3 sinh ra là: = -jb3/2 * Udm2 = -j287.59.69*10-6*1102=-j3.48 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z3 của đường dây là: S3’’ = S03 =19.63+j17.4 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 3 là: Công suất trước tổng trở Z3 của đường dây là: S3’= S3’’+ ∆S3 = 19.94+ j18.02 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 3 sinh ra là: = = -j3.48MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 3 là: SN-3 = S3’ = 19.94+ j14.54 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 – 2.33=113.17 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 = 113.17 – 3.001=110.169 kV Đoạn đường dây N-4 S4= 22.1 + j13.7 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb4 =S4+∆Sb4= 22.1 + j13.7+ 0.048+ j 1.11 =22.148+ j14.81 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S04=Sb4 + ∆S04= 22.448+j15.41 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là: = -jb4/2 * Udm2 =-j2.31 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z4 của đường dây là: S4’’ = S04 =22.448+j13.1 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 = 22.78+ j 13.53 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 4 sinh ra là: = = -j2.31 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 4 là: SN-4 = S4’ =22.78+ j 11.22 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 Z4 là: Điện áp tại nút a là: Ua = UN - ∆U4 = 115.5 – 1.92=113.58 kV Tổn thất điện áp trong máy biến áp 4 là: Vậy ta có điện áp tại nút phụ tải thứ 4 là: U4 = Ua - ∆Ub4 = 113.58 – 3.02=110.56 kV Đoạn đường dây N-5 S5= 14.45 + j8.96 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb5 =S5+∆Sb5= 14.45 + j8.96+ 0.041+ j 0.95 =14.49+ j9.91 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S05=Sb5+ ∆S05= 15.8+j12.98 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 5 sinh ra là: = -jb5/2 * Udm2 =-j1.89MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z5 của đường dây là: S5’’ = S05 =15.8+j11.09 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 = 16.17+ j 11.82 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 5 sinh ra là: = = -j1.89MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 5 là: SN-5 = S5’ =16.17+ j 9.93 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 –3.71=111.79 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 = 111.79 – 2.05=109.74 kV Đoạn đường dây N-6 S6= 19.55 + j12.12 MVA Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp là: Công suất trước tổng trở của máy biến áp là: Sb6 =S6+∆Sb6= 19.55 + j12.12+ 0.0443+ j 0.7 =19.58+ j12.82 MVA Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng: S06=Sb6 + ∆S06= 20.09+j13.82 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 6 sinh ra là: = -jb6/2 * Udm2 =-j2.1 MVAr Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Z6 của đường dây là: S6’’ = S06 =20.09+j11.72 MVA Tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 6 là: Công suất trước tổng trở Z6 của đường dây là: S2’= S2’’+ ∆S2 = 20.286+ j 12.03 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 6 sinh ra là: = = -j2.1 MVAr Dòng công suất chạy vào đoạn đường dây thứ 6 là: SN-6 = S6’ =20.286+ j 9.93 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 - ∆U6 = 115.5 – 1.44=114.06 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 = 114.06– 2.08=111.98 kV Sau khi tính toán ta có điện áp tại các nút của mạng điện trong chế độ phụ tải cực tiểu được cho trong bảng sau: Nút phụ tải 1 2 3 4 5 6 điện áp (kv) 111.41 110.27 110.169 110.56 109.74 111.98 CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP Tất cả các phụ tải trong mạng điện thiết kế đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Đồng thời các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp áp quy về phía cao áp của các trạm trong chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu 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 là : Đối với trạm biến áp có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, độ lệch điện áp trên thanh góp của trạm quy định như sau : - Trong chế độ phụ tải cực đại : dUmax= 5 % - Trong chế độ phụ tải cực tiểu : dUmin=0 % Giá trị điện áp không tải của máy biến áp có UN% ≥ 7,5 % là : Giá trị điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm được xác định theo công thức sau : Trong đó Udm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp. Đối với mạng điện thiết kế Udm =22kV. Vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ như sau : -Chế độ phụ tải cực tiểu : -Chế độ phụ tải cực đại : Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm đã được quy đổi về phía cao áp trong chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu đã được tính và có trong bảng sau : Trạm biến áp B1 B2 B3 B4 B5 B6 (kV) 111.55 111.73 113.68 113.55 111.3 113.54 (kV) 111.41 110.27 110.169 110.56 109.74 111.98 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 và cực tiểu. Ta có bảng thông số các đầu phân áp tiêu chuẩn ứng với mỗi nấc là : Nấc điều chỉnh điện áp Điện áp bổ sung Đầu phân áp tiêu chuẩn. (%) (kV) -9 -16,02 -18,423 96,577 -8 -14,24 -16,376 98,624 -7 -12,46 -14,329 100,671 -6 -10,68 -12,282 102,718 -5 -8,9 -10,235 104,765 -4 -7,12 -8,188 106,812 -3 -5,34 -6,141 108,859 -2 -3,56 -4,904 110,906 -1 -1,78 -2,047 112,953 0 0 0 115 1 1,78 2,047 117,047 2 3,56 4,904 119,094 3 5,34 6,141 121,141 4 7,12 8,188 123,188 5 8,9 10,235 125,235 6 10,68 12,282 127,282 7 12,46 14,329 129,329 8 14,24 16,376 131,376 9 16,02 18,423 133,423 1.Chọn các đầu phân áp trong trạm biến áp 1(TBA-1). a. Chế độ phụ tải cực đại. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực đại : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa1tc=117,407(kV) ứng với n=1. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực tiểu : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : 123,188 (kV) ứng với n= 4. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. 2.Trạm biến áp 2. a. Chế độ phụ tải cực đại. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực đại : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa2tc=117,407(kV) ứng với n=1. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực tiểu : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa2tc=121.141(kV) ứng với n=3. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. 3.Trạm biến áp 3. a. Chế độ phụ tải cực đại. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực đại : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa3tc=119,094(kV) ứng với n=2. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực tiểu : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa3tc=121.141(kV) ứng với n=3. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. 4.Trạm biến áp 4. a. Chế độ phụ tải cực đại. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực đại : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa4tc=119,094(kV) ứng với n=2. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực tiểu : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa4tc=121.141(kV) ứng với n=3. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. 5.Trạm biến áp 5. a. Chế độ phụ tải cực đại. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực đại : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa5tc=117.047(kV) ứng với n=1. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực tiểu : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa5tc=121.141(kV) ứng với n=3. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. 6.Trạm biến áp 6. a. Chế độ phụ tải cực đại. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực đại : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa6tc=119,094(kV) ứng với n=2. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện áp. b. Chế độ phụ tải cực tiểu. -Điện áp ở đầu phân áp trong chế độ phụ tải cực tiểu : ® Ta chọn đầu phân áp tiêu chuẩn gần nhất : Upa6tc=123.188(kV) ứng với n=4. -Điện áp thực tế phía thứ cấp : -Độ lệch điện áp phía thứ cấp : ® Thoả mãn điều kiện điều chỉnh điện Ta có bảng tổng kết điều chỉnh điện áp như sau : TBA Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu U’H (kV) n UH (kV) dU % U’H (kV) n UH (kV) dU % 1 111.55 1 22.993 4.513 111.41 4 21.886 0.517 2 111.73 1 23.03 4.681 110.27 3 22.028 0.129 3 113.68 2 23.1 4.99 110.169 3 22.008 0.037 4 113.55 2 23.073 4.879 110.56 3 22.086 0.392 5 111.3 1 22.941 4.278 109.74 3 21.922 0.352 6 113.54 2 23.071 4.87 111.98 4 21.998 0.008 CHƯƠNG VI : BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIỆN. Để giảm công suất phản kháng chuyên chở và tổn thất điện áp trên đường dây, ta phải tiến hành bù kinh tế tại các hộn phụ tải. Dung lượng bù kinh tế cho các hộ tiêu thụ điện đặt ở các trạm biến áp trong toàn bộ mạng điện được xác định theo điều kiện phí tổn tính toán hàng năm bé nhất. Khi lập biểu thức cho phí tổn tính toán hàng năm ta quy ước : -Không xét đến công suất bù sơ bộ tính theo điều kiện cân bằng công suất phản kháng. -Không xét tới tổn thất công suất sắt của MBA vì nó ảnh hưởng rất ít tới trị số Qb cần tìm. -Không xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng vì nó ảnh hưởng rất ít tới trị số Qb cần tìm. Do đó trong sơ đồ thay thế của các hộ tiêu thụ ta chỉ kể đến công suất phản kháng. -Không xét đến công suất từ hoá máy biến áp và công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra. -Ngoài ra điện trở của đường dây phải xét cả tới điện trở của máy biến áp. -Đối với các nhánh của mạng điện ta lập phương trình riêng cho từng nhánh và giải các phương trình đó. -Để tính toán dung lượng các thiết bị bù cho kinh tế, ta chỉ bù cho các hộ phụ tải đến hệ số công suất cosφ = 0,95. Biểu thức của phí tổn tính toán trong mạng điện do đặt thiết bị bù kinh tế được viết như sau  Z=Z1+Z2+Z3 Trong đó : Z1 : là phí tổn hàng năm do có đầu tư thiết bị bù Qb. Z1 = (avh+atc).ko.Qb avh : là hệ số vận hành, với thiết bị bù lấy avh=0,14 atc : là hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, atc = 0,125 ko : là suất đuầu tư cho một thiết bị bù, ko = 150000 (đ/VAr) Z2 : là phí tổn thất điện năng do thiết bị bù tiêu tốn. Z2 = Co.∆Po.Qb.t ∆Po : là suất tổn thất công suất tác dụng, ∆Po=0,005(kW/kVAr) Co : t : là thời gian tụ điện vận hành trong năm, t = 8760h. Z3 : là tổn thất điện năng do tải công suât phản kháng ( sau khi đặt thiết bị bù) gây ra trong toan mạch điện. Z3 = Co.∆P.τ Với Q : là công suất phản kháng cực đại của hộ tiêu thụ lúc chưa bù . R : là điện trở của đường dây và MBA quy về bên cao áp. τ : là thơi gian tổn thất công suất lớn nhất. Từ đó ta có hàm chi phí tính toán hàng năm như sau : Để xác định dung lượng bù kinh tế cho các hộ tiêu thụ, ta lấy đạo hàm của Z theo Qb của hộ đó và cho bằng không rồi giải ra sẽ tìm được tri số Qb Nếu Qb có giá trị bằng âm nghĩa là đứng về mặt kinh tế tai hộ đó không cần bù. Nếu có hộ nào đó giải ra được giá trị Qb bằng trị số của phụ tải phản kháng của hộ đó thì ta cũng không nên bù vì đến cosφ = 1 thì điều kiện làm việc ổn định của phụ tải của hệ thống sẽ xấu đi nhất là lúc phụ tải có tính chất điện dung. Đồng thời ta cũng nhận thấy rằng bùu cho cosφ từ 0,95 lên đến 1 thì chỉ tốn thêm tiền và vốn đầu tư thiết bị bù mà ∆P không giảm mấy vì lúc đó ∆P chủ yếu do công suất tác dụng P quyết định. Dựa bào các công thức ở trên, ta sẽ tiến hành tính toán công suất tối ưu của các thiết bị bù tại các hộ phụ tải trong mạch điện theo phương pháp tính toán cho từng lộ đường dây độc lập nhau. Sau đây ta tính toán cho từng đường dây : 1.Đường dây N1. Sơ đồ thay thế tính toán bù công suất phản tối ưu : Hàm chi phí tính toán hàng năm: Để tối ưu hoá công suất của thiết bị bù ta có: Qua biến đổi và thay số ta có : Do Qb tìm được có giá trị âm nên đứng về mặt kinh tế tại hộ đó không cần phải bù => Qb1 = 0. 2.Đường dây N2. Sơ đồ thay thế tính toán bù công suất phản tối ưu : Tính toán tương tự đường dây N1 ta có : Do Qb tìm được có giá trị âm nên đứng về mặt kinh tế tại hộ đó không cần phải bù => Qb2 = 0. 3.Đường dây N3. Sơ đồ thay thế tính toán bù công suất phản tối ưu : Tính toán tương tự đường dây N1 ta có : Do Qb tìm được có giá trị âm nên đứng về mặt kinh tế tại hộ đó không cần phải bù => Qb3 = 0. 4.Đường dây N4. Sơ đồ thay thế tính toán bù công suất phản tối ưu : Tính toán tương tự đường dây N1 ta có : Do Qb tìm được có giá trị âm nên đứng về mặt kinh tế tại hộ đó không cần phải bù => Qb4 = 0. 5.Đường dây N5. Sơ đồ thay thế tính toán bù công suất phản tối ưu : Tính toán tương tự đường dây N1 ta có : Do Qb tìm được có giá trị âm nên đứng về mặt kinh tế tại hộ đó không cần phải bù => Qb5 = 0. 6.Đường dây N6. Sơ đồ thay thế tính toán bù công suất phản tối ưu : Tính toán tương tự đường dây N1 ta có : Do Qb tìm được có giá trị âm nên đứng về mặt kinh tế tại hộ đó không cần phải bù => Qb6 = 0. CHƯƠNG VIII : TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN. 1.Chi phí vận hành hàng năm. Các chí phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác đinh theo công thức sau : Trong đó : avhd : là hệ số vận hành đường dây,(avhd=0,04). avht : là hệ số vận hành máy biến áp.(avht=0,1). kd : là vốn đầu tư xây dựng đường dây. kt : là vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp. ∑∆A : là tổng tổn thất điện năng trong mạng điện. ∑∆A=∆Pd.τ+∆PB.τ+∆Po.t C : là giá điện năng tổn thất trên 1kWh, C=500(đ/kWh) Từ đó ta có : -Tổng vổn đâu tư xây dựng đường dây : Kd = 123023.9*106 (đ) -Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp. Sau đây là bảng suất đầu tư cho 1 trạm có 1 MBA 110kV Sđm,MVA 16 25 32 40 63 80 Kt,106đ 13000 19000 22000 25000 35000 42000 Vậy : Kt = 1,8.(25+22+19+22+25).109+22.109 =225.4*109 (đ). -Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện. ∑∆A = 25082,764 (MWh) Từ đó ta có chi phí vận hành hàng năm như sau : 2.Chi phí tính toán hàng năm. Chi phí tính toán hàng năm được xác định theo công thức : Trong đó : atc là hệ số định mức hiệu quả các vốn đầu tư, atc=0,125. K=kd+kt Như vậy : 3.Giá thành truyền tải điện năng. Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức : 4.Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại được xác định theo công thức : BẢNG TỔNG KẾT Các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của hệ thống thiết kế. TT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 Tổng công suất phụ tải cực đai.(∑Pmax) MW 203,15 2 Tổng chiều dài đường dây.(∑l) Km 487,5 3 Tổng công suất các MBA hạ áp. MVA 370 4 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện.(K) 106 đ 348423,9 5 Tổng vốn đầu tư về đường dây.(Kd) 106 đ 123023.9 6 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp.(Kt) 106 đ 225400 7 Tổng điện năng trong mạng điện.(∑∆A ) MWh 25082,764 8 Chi phí vận hành hàng năm,(Y). 106 đ 40002,336 9 Chi phí tính toán hàng năm, (Z). 106 đ 83555,2875 10 Giá thành truyền tải điện năng ,(β) đ/kWh 41,023 11 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại,(Ko). 106.đ/MW 1715,107 12 Tổn thất điện áp lúc bình thường ở chế độ cực đại (∆Ubtmax). % 4,36 13 Tổn thất điện áp lúc bình thường ở chế độ cực tiểu (∆Uscmax). % 8,72 14 Tổng tổn thất công suất (∆P). MVA 6,484