PBL3 Lưới điện cao áp PBL3 Lưới điện cao áp SV thực hiện Nguyễn Công Minh – Lớp 20D2 1 LỜI NÓI ĐẦU Lịch sử loài người đã và đang trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, các thế hệ tiếp nối nhau.
PBL3: Lưới điện cao áp LỜI NÓI ĐẦU Lịch sử loài người trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, hệ tiếp nối đổi Trong trình phát triển lên, người phát minh sử dụng nhiều dạng lương khác để phục vụ cho nhu cầu tất yếu cho tồn xã hội Trong dạng lượng điện dạng lượng quan sử dụng rộng rãi Bên cạnh ưu điểm bật như: Dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác ( nhiệt năng, năng, hoá năng, ), dễ truyền tải phân phối, điện cịn có đặc điểm đặc biệt khác với nguồn lượng khác Quá trình sản xuất điện q trình điện từ, xảy nhanh, nói chung điện khơng tích trữ sản xuất tiêu thụ điện cần có cân Ngày nay, q trình cơng nghiệp hố đại hoá nước ta diễn mạnh mẽ tương lai không xa, nước ta trở thành nước cơng nghiệp giàu mạnh Trong q trình phát triển cơng nghiệp điện lực giữ vai trị đặc biệt quan trọng làm thoả mãn nhu cầu điện phục vụ cho công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt hàng ngày tăng trưởng khơng ngừng Vì vậy, làm đồ án " Lưới điện cao áp " nhiệm vụ cần làm sinh viên ngành Kỹ Thuật Điện Trong đồ án em xin trình bày nội dung sau : Cân cơng suất tác dụng phản kháng hệ thống, xác định công suất phản kháng cần bù Đề xuất phương án nối dây mạng điện tính tốn so sánh phương án đề mặt kĩ thuật So sánh kinh tế phương án thõa mãn mặt kỹ thuật lựa chọn phương án tối ưu Xác định số lượng, dung lượng máy biến áp cho hộ tiêu thụ Vẽ sơ đồ nối dây chi tiết mạng điện thiết kế Xác định dung lượng bù kinh tế cho mạng điện Tính xác phân bố cơng suất tồn mạng điện Kiểm tra cân cơng suất tính tốn bù kỹ thuật (nếu có) Tính điện áp nút mạng điện lựa chọn đầu phân áp má biến áp hộ tiêu thụ Tính tốn tiêu kinh tế, kỹ thuật mạng điện thiết kế Tính tốn bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 10 Tính tốn hệ thông nối đất cho trạm biến áp SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ SƠ BỘ Cân công suất hệ thống trước hết xem khả cung cấp tiêu thụ điện hệ thống có cân hay khơng? Sau sơ định phương thức vận hành cho nhà máy hệ thống, trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu sau cố Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân công suất tác dụng cân công suất phản kháng Số liệu nguồn phụ tải: Các số liệu Phụ tải cực đại (MW) Hệ số công suất Yêu cầu cấp điện Phụ tải Hệ số đồng thời Các hộ tiêu thụ 32 0,8 KT 60% 30 0,8 KT 52% Điện áp định mức phụ tải 18 0.85 KT 44% 18 0.75 T 56% 24 0.85 KT 48% 26 0.85 KT 40% 22kV I Cân công suất tác dụng Sự cân công suất tác dụng biểu diễn theo biểu thức: PHT = Ptt = m.Ppt + Pmđ + Ptd + Pdt Trong đó: PHT : Tổng công suất tác dụng phát HTD A m : Hệ số đồng thời phụ tải Ppt: Tổng phụ tải cực đại hộ tiêu thụ hệ thống Pmđ : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây trạm biến áp mạng điện Tổn thất phụ thuộc vào số lượng máy biến áp chiều dài đường dây hệ thống điện Khi thiết kế sơ ta xem Pmđ không đổi 10% tổng phụ tải cực đại Ptd: Tổng công suất tự dùng nhà máy điện Do nguồn điện hệ thống điện nên ta lấy Ptd Pdt: Tổng cơng suất dự trữ hệ thống hệ thống có cơng suất vơ lớn cơng suất dự trữ lấy từ hệ thống, nghĩa Pdt = SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp Như chế độ phụ tải cực đại hệ thống A cẩn phải cung cấp phụ tải lượng công suất là: Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 = 32 + 30 + 18 + 18 + 24 + 26 = 148 MW Pmđ =10 % Ppt = 10% 148 = 14,8 MW Ptd = 0MW Ptt = 148 + 14,8 + 0= 162,8 MW => PHT = Ptt = 162,8 MW II Cân công suất phản kháng Biểu thức cân cống suất phản kháng: QHT + Qb = Qtt = mQpt + QB + Qdd + Qtd + Qdt - Qc Trong đó: QHT: Cơng suất phản kháng hệ thống A phát QHT = PHT tg = 162,8.0.75 = 122,1 MVAr m: Hệ số đồng thời phụ tải Qpt: Tổng phụ tải phản kháng cực đại mạng điện Qpt = ∑6𝑖=1 𝑃𝑝𝑡𝑖 𝑡𝑔𝜑𝑖 Với cos = 0,8 tg = 0,75 cos = 0,75 tg = 0,882 cos = 0,85 tg = 0,62 Như vậy: Qpt = ∑6𝑖=1 𝑃𝑝𝑡𝑖 𝑡𝑔𝜑𝑖 = (32 + 30).0,75 + 18.0,882 + (18 + 24 +26).0,62 =104,536 MVAr Qb: Tổng công suất phản kháng cần bù sơ QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp hệ thống Lấy QB = (15 20)%.Qpt cấp điện áp Như QB = 20%Qpt = 20%.104,536 = 20,9072 MVAr Qdd: Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp Q : Tổng công suất phản kháng dung dẫn đường dây sinh Một cách gần C ta có: Q - Q = dd C Q : Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện Q =0 Q : Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống Q td td dt dt =0 Từ biểu thức cân cơng suất phản kháng, ta có: Q = m.Q tt PT + Q + Q = 104,536 + 20,9072 + = 125,4432 MVAr B td Q : Tổng công suất phản kháng cần bù sơ b Q =Q –Q b tt HT = 125,4432 – 122,1 = 3,3432 MVAr Như để cân công suât phản kháng, ta cần bù thêm lương công suất phản kháng Q = 3,3432 MVAr b * Nguyên tắc bù công suất phản kháng: Việc bù công suất ưu tiên cho hộ có Cos thấp xa, bù Cos =(0,90,95) Lượng thừa ta bù cho hộ gần có Cos thấp Công suất cần bù sơ cho hộ thứ i tính sau Q = P (tg - tg ') bi i i i Với nguyên tắc trên, ta tiến hành bù sau: Ta bù hết cho hộ số 4: Q = P (tg - tg ') = 18.(0,882 - tg ') = 3,3432 MVAr b4 4 4 ⟹ tg ' = 0,696 ⟹ cos4' = 0,82 Bảng số liệu phụ tải sau bù công suất phản kháng: Phụ tải Ppt(MW) Qpt(MVAr) cosφ Qb(MVAr) Q'(MVAr) S'(MVA) cosφ' 32 30 18 18 24 26 24 22,5 11,16 15,876 14,88 16,12 0,8 0,8 0,85 0,75 0,85 0,85 0 3,3432 0 24 22,5 11,16 12,5328 14,88 16,12 40 37,5 21,18 21,93 28,24 30,59 0,8 0,8 0,85 0,82 0,85 0,85 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN TÍNH TỐN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT Ngun tắc chủ yếu thiết kế mạng cung cấp điện kinh tế đảm bảo ổn định, an toàn Mụch đích thiết kế mạng tìm phương án phù hợp thoả mãn yêu cầu Việc cần làm lựa chọn sơ đồ nối dây mạng dựa yêu cầu sau: - Yêu cầu cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải: Hộ loại I (yêu cầu cấp điện khác thường): Cung cấp điện đường dây kép cung cấp điện từ phía (mạch vịng) Hộ loại III (yêu cầu cấp điện thường): Cung cấp điện đường dây đơn - Chiều dài dây dẫn ngắn Dựa vào khoảng cách từ nguồn đến phụ tải từ phụ tải đến phụ tải - Các đường dây khơng bị chống chéo nhau, dễ vận hành - Có mạch vòng phương án Sau vạch phương án nối dây, để tiến hành so sánh mặt kỹ thuật ta cần phải tính tốn nội dung sau: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho hộ tiêu thụ - Tổn thất điện áp lớn lúc làm việc bình thường - Tổn thất điện áp lớn lúc gặp cố - Đảm bảo điều kiện phát nóng dây dẫn I DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp II XÉT CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT Phương án 1.1 Sơ đồ nối dây chiều dài nhánh ĐD A-1 A-3 3-1 A-2 2-4 A-5 A-6 L(km) 25,495 29,155 20 22,36 25,495 20,616 25 1.2 Tính phân bố cơng suất sơ Khi tính phân bố cơng suất sơ ta bỏ qua tất loại tổn thất đường dây máy biến áp * Mạch cụt A-5: 𝑆̇ 𝐴5 = 𝑃5 + 𝑗𝑄5 = 24 + j14,88 MVA * Mạch cụt A-6: 𝑆̇ 𝐴5 = 𝑃6 + 𝑗𝑄6 = 26 + j16,12 MVA SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp * Mạch liên thông A24 𝑆̇ 𝐴2 =𝑆̇ + 𝑆̇ 24 = 𝑃2 + 𝑗𝑄2 + 𝑃4 + 𝑗𝑄′4 = 30 + j22,5 +18 +j12,5328 = 48 + j35,0328 MVA 𝑆̇ 24 = 𝑆̇ = 𝑃4 + 𝑗𝑄′4 = 18 + j12,5328 MVA * Mạch vòng A13 ̇ = 𝑆𝐴1 𝑆̇ (𝑙13 +𝑙𝐴3 )+ 𝑆̇ 3𝑙Ă3 𝑙𝐴1 +𝑙13 +𝑙𝐴3 = (32 + 𝑗24).(20 + 29,155) + (18 + 𝑗11,16).29,155 = (18 + 𝑗11,6).(20 + 25,495) + (32 + 𝑗24).25,495 25,495+20+29,155 = 28,1 + j20,162 MVA ̇ = 𝑆𝐴3 𝑆̇ (𝑙13 +𝑙𝐴1 )+ 𝑆̇ 1𝑙Ă1 𝑙𝐴1 +𝑙13 +𝑙𝐴3 25,495+20+29,155 = 21,9 + j15 MVA 𝑆̇ 31 = 𝑆̇ 𝐴3 − 𝑆̇ = 21,9 + j15 – 18 – j11,16 = 3,9 + j3,84 MVA Bảng tổng kết công suất chạy đường dây: Nhánh A-1 A-3 3-1 A-2 2-4 A-5 A-6 Pmax(MV) 28,1 21,9 3,9 48 18 24 26 Qmax(MVAr) 20,612 15 3,84 35,0328 12,5328 14,88 16,12 1.3 Lựa chọn điện áp định mức Điện áp định mức hệ thống tính theo cơng thức kinh nghiệm: 𝑈𝑖 = 4,34.√𝑙𝑖 + 16𝑃𝑖 (kV) Trong đó: 𝑙𝑖 : Chiều dài đoạn thứ i (Km) 𝑃𝑖 : Công suất tác dụng đoạn thứ i (MW) Áp dụng cơng thức ta có: 𝑈𝐴1 = 4,34.√25,495 + 16.28,1 = 94,598 (kV) 𝑈𝐴3 = 4,34.√29,155 + 16.21,9 = 84,553 (kV) 𝑈31 = 4,34.√20 + 16.3,9 = 39,396 (kV) 𝑈𝐴2 = 4,34.√22,36 + 16.48 = 122,012 (kV) 𝑈24 = 4,34.√25,495 + 16.18 = 76,843 (kV) 𝑈𝐴5 = 4,34.√20,616 + 16.24 = 87,3 (kV) 𝑈𝐴6 = 4,34.√25 + 16.26 = 91,14 (kV) SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp ⟹ Chọn cấp điện áp 110kV (điện áp định mức 110kV) 1.4 Chọn tiết diện dây dẫn kiểm tra 1.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn - Dự kiến chung dây AC (dây nhôm lõi thép) - Thiết kế mạng khu vực ta chọn dây dẫn phương pháp theo điều kiện mật độ kinh tế dòng điện Tra bảng B.44 giáo trình “Mạng hệ thống điện” ta thấy ứng với dây AC có 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 4400 h mật độ kinh tế dòng điện là: 𝐽𝑘𝑡 = 1,1 (A/𝑚𝑚2 ) Tiết diện dây dẫn chọn theo cơng thức: 𝐹𝑡𝑡 = 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 𝐽𝑘𝑡 (𝑚𝑚2 ) Trong đó: 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 dòng điện lớn chạy dây dẫn 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = √𝑃2 + 𝑄2 𝑛.√3.𝑈𝑑𝑚 103(𝐴) P: Công suất tác dụng đường dây, MW Q: Công suất phản kháng đường dây, MVAr n: Số mạch 𝑈𝑑𝑚 Là điện áp định mức mạng điện * TÍNH TỐN CHI TIẾT CHO TỪNG ĐOẠN * Xét đoạn A-1 √28,12 + 20,1622 103 = 181,52 (A) 𝐴1 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑡𝑡𝐴1 = 181,52 = 165,02 (𝑚𝑚2) 1,1 √3.110 ⟹ Chọn dây AC-150 (dây nhơm lõi thép có tiết diện 150(𝑚𝑚2 ) * Xét đoạn A-3 𝐴3 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = √21,92 + 152 √3.110 103 = 139,32 (A) SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp 𝐹𝑡𝑡𝐴3 = 139,32 = 126,65 (𝑚𝑚2) 1,1 ⟹ Chọn dây AC-120 (dây nhơm lõi thép có tiết diện 120 (𝑚𝑚2 ) * Xét đoạn 3-1 31 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 𝐹𝑡𝑡31 = = √3,92 + 3,842 √3.110 28,72 1,1 103 = 28,72 (A) = 26,1 (𝑚𝑚2) ⟹ Chọn dây AC-70 (dây nhơm lõi thép có tiết diện 70 (𝑚𝑚2 ) * Xét đoạn A-2 √482 + 35,03282 103 = 155,95 (A) 𝐴2 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑡𝑡𝐴2 = 155,95 = 141,77 (𝑚𝑚2) 1,1 2.√3.110 ⟹ Chọn dây AC-150 (dây nhôm lõi thép có tiết diện 150 (𝑚𝑚2 ) * Xét đoạn 2-4 √182 + 12,53282 103 = 115,12 (A) 24 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑡𝑡𝐴24 = 115,12 = 104,65 (𝑚𝑚2 ) 1,1 √3.110 ⟹ Chọn dây AC-95 (dây nhơm lõi thép có tiết diện 95 (𝑚𝑚2 ) * Xét đoạn A-5 √242 + 14,882 103 = 74,11 (A) 𝐴5 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑡𝑡𝐴5 = 74,11 = 67,37 (𝑚𝑚2 ) 1,1 2√3.110 ⟹ Chọn dây AC-70 (dây nhơm lõi thép có tiết diện 70 (𝑚𝑚2 ) * Xét đoạn A-6 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp √262 + 16,122 103 = 80,28 (A) 𝐴6 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑡𝑡𝐴6 = 80,28 = 72,98 (𝑚𝑚2 ) 1,1 2.√3.110 ⟹ Chọn dây AC-70 (dây nhôm lõi thép có tiết diện 70 (𝑚𝑚2 ) 1.4.2 Kiểm tra điều kiện phát nóng Điều kiện làm việc bình thường: 𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑘𝐼𝑐𝑝 Điều kiện làm việc cố 𝐼𝑠𝑐−𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑘𝐼𝑐𝑝 - 𝐼𝑐𝑝 : dòng điện cho phép làm việc dây dẫn (tra bảng) - k: hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc - 𝐼𝑠𝑐−𝑚𝑎𝑥 : dòng điện lớn chạy dây dẫn có cố Dịng điện lớn chạy dây dẫn có cố: Với đường dây kép: ta xét trường hợp đứt mạch đường dây=> dòng điện cố 𝐼𝑠𝑐−𝑚𝑎𝑥 =2𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 Với mạch vòng: ta xét đứt đường dây tính dịng điện chạy đường dây cịn lại, sau ta lấy dòng điện lớn trường hợp cố Chú ý, mạch đường dây mạch vịng bị đứt, mạch vịng trở thành hình tia * Mạch A-2-4 Khi đứt mạch đường dây A2, đường dây A2 trở thành đường dây đơn 𝐴2 𝐴2 𝐼𝑠𝑐−𝑚𝑎𝑥 =2𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 2.155,95 = 311,9 (A) < Icp = 445 (A) tức thoả mãn điều kiện phát nóng * Mạch A-5 Khi đứt mạch đường dây A5, đường dây A5 trở thành đường dây đơn 𝐴5 𝐴5 𝐼𝑠𝑐−𝑚𝑎𝑥 =2𝐼𝑙𝑣−𝑚𝑎𝑥 = 2.74,11 = 148,22 (A) < Icp = 265 (A) tức thoả mãn điều kiện phát nóng * Mạch A-6 SV thực hiện: Nguyễn Cơng Minh – Lớp: 20D2 10 PBL3: Lưới điện cao áp CHƯƠNG 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP A CƠ SỞ LÝ THUYẾT I MỞ ĐẦU Nối đất có nghĩa nối phận kim loại có nguy tiếp xúc với dịng điện hư hỏng cách điện đến hệ thống đất Trong HTD có loại nồi đất khác nhau: - Nối đất an tồn: Nối đất an tồn có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người cách điện thiết bị bị hư hỏng Thực nối đất an toàn cách đem nối đất phần kim loại bình thường khơng mang điện (vỏ máy, thủng máy biến áp, giá đỡ kim loại ) Khi cách điện bị hư hỏng phận xuất | điện nối đất mức điện thể thấp Do đảm bảo an toàn cho người tiếp xúc với chúng - Nổi đất làm việc: Nổi đất làm việc có nhiệm vụ đảm bảo làm việc bình thường thiết bị số phận thiết bị làm việc theo chế độ quy định sẵn Loại nối đất bao gồm: Nối đất điểm trung tính MBA HTD có điểm trung tính đất, nối đất MBA đo lường kháng điện bù ngang đường dây tải điện xa - Nối đất chống sét: Nhiệm vụ nối đất chống sét tần dòng điện sét đất (khi cổ set đánh vào cột thu sét đường dây) để giữ cho diện thể điểm thân cột khơng q lớn cần hạn chế phóng điện ngược cơng trình cần bảo vệ B THIẾT KẾ NỐI ĐẤT KIỂU VÒNG CỌC I Xác định 𝑹𝒚𝒄 - Tận dụng hệ thống nối đất tự nhiên trạm: dcs-cột Tính R tự nhiên: Số cột đường dây: m = Chiều dài đường dây Khoảng vượt = 22360 210 = 106,48 (cột) * m > 20 ⟹ R dcs−c xác định theo công thức: R dcs−c = 𝑅𝑐 𝑅 1 +√ 𝑐 + 𝑅𝑐𝑠 Trong đó: SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 79 PBL3: Lưới điện cao áp - 𝑅𝑐 điện trở nối đất cột điện, theo đề 𝑅𝑐 = 11Ω - 𝑅𝑐𝑠 điện trở dây chống sét khoảng vượt 𝑅𝑐𝑠 = 𝑘 𝑟0 𝑙𝑙𝑣 = 1.2,23.210.10−3 = 0,4683 Ω - Đường dây 110Kv treo dây chống sét nên k =1 - Đường dây sử dụng loại dây 𝜋 ∩C-70 có 𝑟0 = 2,23 Ωkm - Chiều dài trung bình khoảng vượt 𝑙𝑙𝑣 = 210 m ⟹ R dcs−c = ⟹ 𝑅𝑡𝑛 = 11 11 0,5 + √ + 0,25 0,4683 = 2,048 Ω R dcs−c 2,048 = = 2,048 Ω số xuất tuyến Ta có: R tn = 2,048 Ω > 0,5 Ω ⟹{ ⟺ R nt ≤ 1(Ω) R tn // R nt ≤ 0,5(Ω) 2,048 R nt ≤ 0,5 2,048 + R nt ⟺ 1,548 R nt ≤ 1,024 ⟺ R nt ≤ 0,661 𝒚𝒄 ⟹ 𝑹𝒏𝒕 ≤ 𝟎, 𝟔𝟔𝟏 𝛀 II Thiết kế - Khu vực thực nối đất mạch vịng 𝑙1 × 𝑙2 = 59𝑚 × 47𝑚 - Ta chọn loại sắt dẹt có bề rộng 0,04 m, chơn sâu 0,8 m - Ta chọn cọc có chiều dài cọc 𝑙𝑐 = 𝑚, đường kính 𝑑𝑐 = 0,06𝑚 ,khoảng cọc m SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 80 PBL3: Lưới điện cao áp Hình vẽ bố trí hệ thống nối đất mặt trạm III Tính tốn kiểm tra Điện trở 𝜌𝑡𝑡 𝐾𝐿2 𝑅𝑡 = ln ( ) 2𝜋𝐿 𝑡𝑑 Trong đó: - 𝜌𝑡𝑡 điện trở suất tính tốn, 𝜌𝑡𝑡 = 𝜌 𝑘𝑚ù𝑎 + Với 𝜌 điện trở suất đất SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 81 PBL3: Lưới điện cao áp + Đối với nối đất an toàn làm việc, dùng ngang chơn sâu 0,8 mét 𝑘𝑚ù𝑎 = 1,6 ( Tra bảng 2.1, trang 12, sách “Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp” TS Nguyễn Minh Chước ) ⟹ 𝜌𝑡𝑡 = 290.1,6 = 464 (Ωm) - K hệ số phụ thuộc hình dáng Bảng: Hệ số K phụ thuộc vào 𝑙1 /𝑙2 𝑙1 /𝑙2 K 5,53 5,81 6,42 8,17 10,40 Ta có 𝑙1 /𝑙2 = 59/47 = 1,255 Đồ thị hệ số phụ thuộc hình dáng K Từ đồ thị ta xác định K = 5,60 - L: Chiều dài tổng điện cực, L = (59+47).2 = 212 m - t: độ chôn sâu (m) - Ta sử dụng sắt dẹt nên d = b/2 = 0,04 / = 0,02 m ⟹ 𝑅𝑡 = 464 5,60 2122 ln ( ) = 5,775 (Ω) 2.3,14 212 0,8.0,02 Điện trở tản cọc SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 82 PBL3: Lưới điện cao áp Đối với cọc trịn điện trở tản tính theo cơng thức: 𝜌𝑡𝑡𝐶 𝑙 4𝑡 ′ + 𝑙 𝑅𝑐 = ln( + 𝑙𝑛 ′ ) 𝑙 𝜋 𝑑 4𝑡 − 𝑙 Trong đó: - 𝜌𝑡𝑡𝐶 : điện trở suất đất, cọc ta có: 𝜌𝑡𝑡𝐶 = 𝜌 𝐾𝑚𝑐ọ𝑐 Khi dùng cọc chơn sâu 0,8 mét 𝐾𝑚𝑐ọ𝑐 = 1,4 ( Tra bảng bên ) Vậy 𝜌𝑡𝑡 = 290.1,4 = 406 (Ωm) 𝑙 2 - t’: độ chôn sâu cọc, t’ = + t = + 0,8 = 2,3 (m) ⟹ Rc = 406 2.3 4.2,3 + ln ( + 𝑙𝑛 ) = 99,31 Ω 2.3.3,14 0,06 4.2,3 − 3 Số cọc n= 2(𝐿+𝑅) 𝑘ℎ𝑜ả𝑛𝑔 𝑐ọ𝑐 Tỉ số: 𝑎 𝑙 = ( 59 + 47) ≈ 70 (cọc) = =1 Tra bảng phần phụ lục sách “Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp” trang 82 ta 𝜂c = 0,37 Tra bảng phần phụ lục sách “Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp” trang 82 ta 𝜂t = 0,2 Điện trở hệ thống 𝑅ℎ𝑡 = 𝑅𝑡 𝑅𝑐 5,775.99,31 = = 3,38 Ω 𝑅𝑡 𝜂c n + 𝑅𝑐 𝜂t 5,775.0,37.70 + 99,31.0,2 Kiểm tra 𝑦𝑐 Ta có 𝑅ℎ𝑡 = 3,38 Ω > 𝑅𝑛𝑡 = 0,661 Ω nên ta phải thiết kế bổ sung Thiết kế bổ sung - Chọn tia bổ sung dài 21 m, loại sắt dẹt có bề rộng 0,04 m - Số tia bổ sung: 21 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 83 PBL3: Lưới điện cao áp - Bố trí cọc bổ sung dọc theo chiều dài tia tia, cọc 𝑙𝑐 = 𝑚, đường kính 𝑑𝑐 = 0,06𝑚, khoảng cọc 3m - Tương tự tra bảng ta 𝜂c = 0,65, 𝜂t = 0,69 Tia cọc bổ sung bố trí xung quanh mạch vịng 𝑅1𝑡𝑏𝑠 𝑅𝑐𝑏𝑠 𝜌𝑡𝑡 𝐾𝐿𝑏𝑠 464 212 = ln ( )= ln ( ) = 35,972 Ω 2𝜋𝐿𝑏𝑠 𝑡𝑑 2.3,14 21 0,8.0,02 𝜌𝑡𝑡𝐶 𝑙 4𝑡 ′ + 𝑙 406 2.3 4.2,3 + = ln ( + 𝑙𝑛 ′ )= ln ( + 𝑙𝑛 ) = 99,31 Ω 𝑙 𝜋 𝑑 4𝑡 − 𝑙 2.3.3,14 0,06 4.2,3 − ⟹ 𝑅1𝑏𝑠 = 𝑅1𝑡𝑏𝑠 𝑅𝑐𝑏𝑠 35,972.99,31 = = 15,385 Ω 𝑅1𝑡𝑏𝑠 𝜂c n + 𝑅𝑐𝑏𝑠 𝜂t 35,972.0,65.7 + 99,31.0,69 ⟹ 𝑅ℎ𝑡𝑏𝑠 = R1tbs 15,385 = = 0,73 Ω số tia 21 ⟹ 𝑅𝑛𝑡 = 𝑅ℎ𝑡 //𝑅ℎ𝑡𝑏𝑠 = 3,38 × 0,73 𝑦𝑐 = 0,60 Ω < 𝑅𝑛𝑡 = 0,661 Ω 3,38 + 0,73 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 84 PBL3: Lưới điện cao áp Vậy: - Ta sử dụng sơ đồ mạch vịng 59 m × 47𝑚, d = 0,02 m, chơn sâu 0,8 m - Bố trí 70 cọc dọc theo mạch vịng có chiều dài cọc 𝑙𝑐 = 𝑚, đường kính cọc 𝑑𝑐 = 0,06 𝑚, khoảng cọc m - Hệ thống bổ sung bao gồm 21 tia bổ sung, tia dài 21 m, d = 0,02 m Trên tia bố trí thêm cọc có 𝑙𝑐 = 𝑚, đường kính cọc 𝑑𝑐 = 0,06 𝑚, khoảng cọc m * Bản vẽ A4 vịng nối đất, cọc, tia bổ sung đính kèm phía sau SV thực hiện: Nguyễn Cơng Minh – Lớp: 20D2 85 PBL3: Lưới điện cao áp C THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT DẠNG LƯỚI I YÊU CẦU THIẾT KẾ Yêu cầu thiết kế theo tiêu chuẩn IEEC-2000: { 𝐸𝑠 ≤ 𝐸𝑠𝑐𝑝 𝐸𝑡𝑥 ≤ 𝐸𝑡𝑥𝑐𝑝 II THIẾT KẾ - Kích thướt lưới nối đất 54m × 42m - Kích thướt lưới 𝐷𝑥 × 𝐷𝑦 = 4,667m × 4,5m - 42 cọc bố trí dọc theo chu vi lưới, đường kính cọc 𝑑𝑐 = 0,06 - Độ chôn sâu lưới 0,8 m - Loại sắt Donaco có bề rộng 0,04 m - Loại sỏi đá: Đá granite có điện trở suất 8106 Ωm bề dày lớp sỏi đá: 0,05 m Hình vẽ minh họa bố trí lưới nối đất cọc mặt SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 86 PBL3: Lưới điện cao áp III TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA Chiều dài sắt - Số theo phương x (W): 𝑛𝑥 = - Số cọc theo phương y (L): 𝑛𝑦 = 𝑊 𝐷𝑥 𝐿 𝐷𝑦 +1 = +1 = 54 4,5 42 4,667 + = 13 (thanh) + = 10 (thanh) ⟹ 𝐿𝐶 = 𝑛𝑥 × 𝑊 + 𝑛𝑦 × 𝐿 = 13 × 42 + 10 × 54 = 1086 𝑚 Tính điện trở lưới nối đất Điện trở lưới nối đất gồm ngang 𝑅1 : 𝑅1 = 𝜌 2𝐿𝑐 𝑘1 × 𝐿𝑐 [ ln ( ′ ) + − 𝑘2 ] 𝜋𝐿𝐶 𝑎 √𝐴 Trong đó: 𝜌: Điện trở suất đất, 𝜌 = 290 Ωm 𝐿𝑐 : Tổng chiều dài điện cực bao gồm thanh, 𝐿𝑐 = 1086 𝑚 𝑎′ = √𝑎 × 2ℎ với h độ chơn sâu lưới h = 0,8 m, a bán kính dẫn a = 𝑑⁄2 = 0,01m ⟹ a′ = √0,01 × × 0,8 = 0,126 A: diện tích nối đất, A = L × W = 54 × 42 = 2268 (𝑚2 ) 𝑘1 , 𝑘2 : Hệ số phản ánh cấu trúc lưới Nội suy tuyến tính tìm 𝑘1 : - Khi h = 0: 𝑘1 = −0,04 × 𝐿⁄𝑊 + 1,41 = −0,04 × 54⁄42 + 1,41 = 1,359 ⟹ A(0; 1,359) - Khi h =√𝐴⁄10 = √2268⁄10 = 4,762: 𝑘1 = −0,05 × 𝐿⁄𝑊 + 1,2 = −0,05 × 54⁄42 + 1,2 = 1,136 ⟹ B(4,762; 1,136) SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 87 PBL3: Lưới điện cao áp Ta tính 𝑘1 điểm C có h = 0,8 𝑘1 = 𝑘𝐴 − 𝑘𝐵 1,359 − 1,136 (ℎ − ℎ𝐵 ) + 𝑘𝑏 = (0,8 − 4,762) + 1,136 = 1,322 ℎ𝐴 − ℎ𝐵 − 4,762 Vậy 𝑘1 = 1,322 Nội suy tuyến tính tìm 𝑘2 : - Khi h = 0: 𝑘2 = 0,15 × 𝐿⁄𝑊 + 5,50 = 0,15 × 54⁄42 + 5,50 = 5,693 ⟹ A(0; 5,693) - Khi h =√𝐴⁄10 = √2268⁄10 = 4,762: 𝑘2 = 0,10 × 𝐿⁄𝑊 + 4,68 = 0,10 × 54⁄42 + 4,68 = 4,809 ⟹ B(4,762; 4,809) Ta tính 𝑘2 điểm C có h = 0,8 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 88 PBL3: Lưới điện cao áp 𝑘2 = 𝑘𝐴 − 𝑘𝐵 5,693 − 4,809 (ℎ − ℎ𝐵 ) + 𝑘𝑏 = (0,8 − 4,762) + 4,809 = 5,544 ℎ𝐴 − ℎ𝐵 − 4,762 Vậy 𝑘2 = 4,544 ⟹ 𝑅1 = 𝜌 2𝐿𝑐 𝑘1 × 𝐿𝑐 [ ln ( ′ ) + − 𝑘2 ] 𝜋𝐿𝑐 𝑎 √𝐴 = 290 × 1086 1,322 × 1086 ⌊𝑙𝑛 ( )+ − 5,544⌋ = 2,922 Ω 3,14 × 1086 0,126 √2268 Điện trở cọc nối đất 𝑅2 𝜌 4𝐿𝑟 2𝑘1 × 𝐿𝑟 [𝑙𝑛 ( )−1+ (√𝑛𝑐 − 1)2 ] 2𝜋 × 𝑛𝑐 × 𝐿𝑟 𝑏 √𝐴 𝑅2 = Trong đó: 𝐿𝑟 : Chiều dài cọc, 𝐿𝑟 = 3m 𝑛𝑐 : Số cọc, 𝑛𝑐 = 42 𝑑𝑐 = 2𝑏: Đường kính cọc nối đất, 𝑑𝑐 = 0,06 m ⟹ 𝑅2 = 290 4×3 × 1,322 × ⌊𝑙𝑛 ( )−1+ (√42 − 1) ⌋ × 3,14 × 42 × 0,03 √2268 = 3,663 Ω Điện trở tương hỗ có 𝑅𝑚 𝑅𝑚 = 𝜌 2𝐿𝑐 𝑘1 × 𝐿 𝑐 [𝑙𝑛 ( )+ − 𝑘2 + 1] 𝜋 × 𝐿𝑐 𝐿𝑟 √𝐴 = 290 × 1086 1,322 × 1086 [𝑙𝑛 ( )+ − 5,544 + 1] 3,14 × 1086 √2286 = 2,727 Ω 𝑅1 × 𝑅2 − 𝑅2𝑚 ⟹ Điện trở nối đất hệ thống: 𝑅𝑔 = 𝑅1 + 𝑅2 − × 𝑅𝑚 = 2,922 × 3,663 − 2,7272 2,922 + 3,663 − × 2,727 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 = 2,888 Ω 89 PBL3: Lưới điện cao áp Tính điện áp bước điện áp tiếp xúc Điện áp bước điện áp tiếp xúc cho phép: 𝐸𝑡𝑥 = (1000 + 1,5 × 𝐶𝑠 × 𝜌𝑠 ) × 𝐸𝑠 = (1000 + × 𝐶𝑠 × 𝜌𝑠 ) × 0,116 √𝑡𝑠 0,116 √𝑡𝑠 Trong đó: 1−𝜌 𝐶𝑠 : Hệ số ảnh hưởng lớp sỏi đá, 𝐶𝑠 = 0,09×( 𝜌 ) 𝑠 0,09+2ℎ𝑠 1−290 =1 0,09×( 8106 ) 0,09 +2×0,05 = 1,017 𝜌𝑠 : Điện trở suất lớp sỏi đá, 𝜌𝑠 = 8106 Ωm 𝑡𝑠 : Thời gian trì cố, lấy 𝑡𝑠 = 0,5 𝑠 ℎ𝑠 : Bề dày lớp sỏi đá, ℎ𝑠 = 0,05 m ⟹ 𝐸𝑡𝑥𝑐𝑝 = (1000 + 1,5 × 1,017 × 8106) × ⟹ 𝐸𝑠𝑐𝑝 = (1000 + × 1,017 × 8106) × 0,116 √0,5 0,116 √0,5 = 2192 (𝑉) = 8278 (𝑉) Kiểm tra Tính độ dâng (Điện lớn lưới nối đất): GPR = 𝐼𝐺 × 𝑅𝑔 Trong đó: 𝐼𝐺 : Dịng điện cố hệ thống nối đất, 𝐼𝐺 = 𝐷𝑓 × 𝑆𝑓 × 𝐼𝑁 𝐷𝑓 : Hệ số suy giảm thành phần chiều, 𝐷𝑓 = 0,5 𝑆𝑓 : Hệ số phân dồng điện tản vào đất thông qua dây chống sét dây trung tính nối đất, 𝑆𝑓 = 0,7 𝐼𝑁: Là trị số dòng điện ngắn mạch pha, 𝐼𝑁 = 13,8 × 103 (A) ⟹ GPR = 𝐷𝑓 × 𝑆𝑓 × 𝐼𝑁 × 𝑅𝑔 = 0,5 × 0,7 × 13,8 × 103 × 2,932 = 14161 SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 90 PBL3: Lưới điện cao áp * Nhận xét: GPR > 𝐸𝑡𝑥𝑐𝑝 GPR > 𝐸𝑠𝑐𝑝 không thỏa mãn nên ta tiếp tục tính: ĐIỆN ÁP Ơ LƯỚI ( ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC LỚN NHẤT TRONG Ô LƯỚI ) : 𝐸𝑚 = 𝜌 × 𝐾𝑚 × 𝐾𝑖 × 𝐼𝐺 𝐿𝑀 Trong đó: 𝐿𝑀 : Tổng chiều dài điện cực chôn đất: 𝐿𝑟 𝐿𝑀 = 𝐿𝑐 + 1,55 + 1,22 × × 𝐿𝑅 √𝐿𝑥 + 𝐿𝑦 [ ] = 1086 + [1,55 + 1,22 × √422 + 542 ] × 42 × = 1096,449 𝑚 𝐾𝑖 : Hệ số hiệu chỉnh, 𝐾𝑖 = 0,644 + 0,148𝑛 = 0,644 + 0,148 × 3,376 = 1,144 n: Ảnh hưởng số dẫn song song lưới, n = 𝑛𝑎 𝑛𝑏 𝑛𝑐 𝑛𝑑 = 3,363 × 1,004 = 3,376 × 𝐿𝑐 × 1086 𝑛𝑎 = √ =√ = 3,363 𝐿𝑝 (54 + 42) × 𝐿𝑝 (54 + 42) × 𝑛𝑏 = √ =√ = 1,004 4√𝐴 × √2268 𝑛𝑐 = 𝑛𝑑 = ( 𝐿ướ𝑖 𝑐ℎữ 𝑛ℎậ𝑡 ) 𝐾𝑚 : Hệ số hình học 𝐾𝑚 = 𝐷2 (𝐷 + 2ℎ)2 ℎ 𝐾𝑖𝑖 [𝑙𝑛 [ + − ]+ 𝑙𝑛 [ ]] 2𝜋 16ℎ𝑑 8𝐷𝑑 4𝑑 𝐾ℎ 𝜋(2𝜋 − 1) D: khoảng cách ô lưới, D = 𝐷𝑥 +𝐷𝑦 = 4,667+4,5 = 4,584 m d: đường kính dẫn, d = 0,02m h: độ chơn sâu, h = 0,8 m SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 91 PBL3: Lưới điện cao áp 𝐾𝑖𝑖 = cọc chôn dọc theo chu vi 𝐾ℎ = √1 + ℎ ℎ0 = √1 + ⟹ 𝐾𝑚 = = 1,342 (4,584 + × 0,8)2 4,5842 0,8 [𝑙𝑛 [ + − ] 2𝜋 16 × 0,8 × 0,02 × 4,584 × 0,02 × 0,02 + ⟹ 𝐸𝑚 = 0,8 𝑙𝑛 [ ]] = 0,681 1,342 𝜋(2𝜋 − 1) 𝜌 × 𝐾𝑚 × 𝐾𝑖 × 𝐼𝐺 290 × 0,681 × 1,144 × 4830 = = 995,245 (𝑉) 𝐿𝑀 1096,449 ĐIỆN ÁP BƯỚC: 𝐸𝑠 = 𝜌𝐾𝑠 𝐾𝑖 𝐼𝐺 𝐿𝑠 Trong đó: 𝐿𝑠 : Tổng chiều dài điện cực 𝐿𝑠 = 0,75𝐿𝐶 + 0,85𝐿𝑅 = 0,75 × 1086 + 0,85 × 42 × = 921,6 𝑚 𝐾𝑠 : Hệ số hình học, 𝐾𝑠 = 1 1 [ + + (1 − 0,5𝑛−2 )] 𝑛 2ℎ 𝐷 + ℎ 𝐷 1 1 = [ + + (1 − 0,53,376−2)] = 0,28 3,376 × 0,8 4,584 + 0,8 4,584 𝐾𝑖 : Hệ số hiệu chỉnh, 𝐾𝑖 = 0,644 + 0,148𝑛 = 0,644 + 0,148 × 3,376 = 1,144 ⟹ 𝐸𝑠 = { 𝜌𝐾𝑠 𝐾𝑖 𝐼𝐺 290 × 0,28 × 1,144 × 4830 = 𝐸𝑠 = = 486,841 (𝑉) 𝐿𝑠 921,6 Kiểm tra lại điều kiện: 𝐸𝑚 = 995,245 𝑉 < 𝐸𝑡𝑥𝑐𝑝 = 2192 𝑉 𝐸𝑠 = 486,841 𝑉 < 𝐸𝑠𝑐𝑝 = 8278 𝑉 ⟹ Hệ thống nối đất dạng lưới đạt yêu cầu SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 92 PBL3: Lưới điện cao áp KẾT LUẬN Thông qua đồ án môn học "Lưới Điện Cao Áp" thực tế tính tốn thiết kế em rút nhiều kết sau: 1- Biết cách tính tốn thiết kế mạng điện cụ thể 2- Đây dịp cho em rèn luyện kỹ tính tốn vốn cịn hạn chế ngày tốt Trong trình học tập làm đồ án có nhiều cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót dù lớn hay nhỏ Nhưng bù lại chúng em nhận giúp đỡ bảo thầy cô môn Hệ Thống Điện, đặc biệt thầy giáo Phan Đình Chung tận tình bảo cho chúng em vướng mắc thường gặp phải học tập sống Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy, tận tình giúp đỡ em hồn thành cơng việc mình! Đà Nẵng, ngày 02 tháng 12 năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Công Minh SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 93 .. .PBL3: Lưới điện cao áp CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ SƠ BỘ Cân công suất... vơ lớn công suất dự trữ lấy từ hệ thống, nghĩa Pdt = SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp Như chế độ phụ tải cực đại hệ thống A cẩn phải cung cấp phụ tải lượng công... Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện SV thực hiện: Nguyễn Công Minh – Lớp: 20D2 PBL3: Lưới điện cao áp Q : Tổng công suất phản kháng dung dẫn đường dây sinh Một cách gần C