Thiết kế mạng lưới điện

Nguồn cung cấp điện

Trong hệ thống điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện.

Hệ thống điện(HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp

110 kV của HT bằng 0,85 Vì vậy, cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thờng trong các chế độ vận hành Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn HT là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra, do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ đợc lấy từ hệ thống điện.

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy phát Mỗi máy phát có công suất định mức Pđm = 100 MW, cos = 0,85; U đm = 10,5 kV Nh vậy tổng công suất định mức của NĐ bằng 3 ¿ 100 = 300 MW.

Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất cảu các nhà máy nhiệt điện tơng đối thấp (khoảng 30-40%) Đồng thời công suất tự dùng của NĐ thờng chiếm khoảng 6 đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện. Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ¿ 70% Pđm ; khi phụ tải P < 30% Pđm , các máy phát ngừng làm việc.

Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ th ờng bằng (80-90%) Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80% Pđm , nghĩa là :

Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát ra của NĐ bằng:

100 ¿ 3 ¿ 100 = 240 MW Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng 1 máy phát để bảo d ỡng, 2 máy phát còn lại sẽ phát 80% Pđm, nghĩa là tổng công suất phát của NĐ bằng:

100 ¿ 2 ¿ 100 = 160 MW Khi có sự cố ngừng 1 máy phát, 2 máy phát còn lại sẽ phát 100%Pđm , nh vËy :

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ đợc cung cấp từ hệ thống điện.

Các phụ tải điện

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và có hệ số cos = 0,90 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5000h Các phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ áp bằng 10 kV Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.

Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu cho trong bảng 1.2.

Bảng 1.2 Thông số của các phụ tải

Hộ tiêu thụ Smax= Pmax + j Qmax

Chơng ii: câN BằNG CÔNG SUấT TRONG Hệ THốNG ĐIệN

Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lợng nhận thấy đợc 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 phải thực hiện đúng sự cân bằng công suất phát và công suất tiêu thụ.

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thờng, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng nh sự phát triển của hệ thống.

Vì vậy, phơng trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng :

PN§ + PHT = Ptt = m.∑Pmax + ∑∆P + Ptd + Pdt (1.1)

PNĐ - tổng công suất do nhà máy điện phát ra

PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống. m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1)

∑Pmax - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại

Từ bảng 1.2 ta có: ∑Pmax = 356 MW

∑∆P - tổng tổn thất trong mạng điện

Khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P = 5%∑Pmax = 0,05 ¿ 356 ,8 MW

Ptd - công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy:

Pdt - công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy Pdt 10%∑Pmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng với công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

Ptt - công suất tiêu thụ trong mạng điện.

Theo công thức (1.1) ta tính đợc công suất tiêu thụ trong mạng điện:

Nh vậy, trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

Nếu trong mạng thiết kế có 2 nhà máy điện, khi đó cần chọn một nhà máy điện làm nhiệm vụ cân bằng công suất trong HT, nhà máy điện còn lại sẽ phát công suất theo dự kiến Trong thực tế thờng chọn các nhà máy điện có công suất lớn và có khả năng điều chỉnh nhanh chóng công suất tác dụng là nút cân bằng công suất, ví dụ các nhà máy thủy điện, các nhà máy nhiệt điện tuabin khí, … Để thuận tiện khi tính, nút cơ sở về điện áp thờng đợc chọn trùng với nút cân bằng công suất.

Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi có 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 cả đối với công suất phản kháng.

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến 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 sẽ tăng, ngợc lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm Vì vậy để đảm bảo chất lợng cần thiết 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.

Phơng trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:

QF + QHT = Qtt = m∑Qmax + ∑∆QL - ∑Qc + ∑∆Qb + Qtd + Qdt (1.2)

QF - tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra.

QHT - công suất phản kháng do HT cung cấp.

Qtt - tổng công suất phản kháng tiêu thụ.

∑∆QL - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đờng dây trong mạng điện.

∑Qc - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đờng dây sinh ra, khi tính toán sơ bộ lấy ∑QL = ∑Qc

∑∆Qb - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy ∑∆Qb = 15%∑Qmax.

Qtd - công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.

Qdt - công suất phản kháng dự trữ trong HT, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng bên phải phơng trình (1.2). Đối với mạng thiết kế, công suất Pdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0.

Nh vậy, tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:

= 240 ¿ 0,62 = 148,8 MVAr Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:

QHT = PHT ¿ tg ϕ HT = 163,8 ¿ 0,62 = 101,56 MVAr

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại đợc xác định theo bảng 1.2 bằng:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA hạ áp bằng:

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện có giá trị bằng:

Qtd = Ptd ¿ tg ϕ td Đối với cos ϕ td = 0,75 thì tg ϕ td = 0,88 Do đó:

Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:

Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.

Chơng Iii: Chọn phơng án cung cấp điện hợp lý nhất

Dự kiến các phơng án

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lợng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tơng lai và tiếp nhận các phụ tải míi.

Trong thiết kế hiện nay, để chọn đợc sơ đồ tối u của mạng điện ngời ta sử dụng phơng pháp nhiều phơng án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phơng án và phơng án tốt nhất sẽ đợc chọn dựa trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phơng án đó Không cần dự kiến quá nhiều phơng án Sau khi phân tích tơng đối cẩn thận có thể dự kiến 4 đến 5 phơng án hợp lý nhất Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản Các sơ đồ phức tạp hơn đợc chọn trong trờng hợp khi các sơ đồ đơn giản ko thỏa mãn những yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật.

Những phơng án đợc lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phơng án thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lợng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế, trớc hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy sẽ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đờng dây hai mạch hay mạch vòng. Đối với hộ tiêu thụ loại II, trong nhiều trờng hợp đợc cung cấp bằng đờng dây hai mạch hoặc bằng hai đờng dây riêng biệt Nhng nói chung cho phép cung cấp điện cho các hộ loại II bằng đờng dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sữa chữa sự cố các đờng dây trên không rất ngắn.

Các hộ tiêu thụ loại III đợc cung cấp điện bằng đờng dây một mạch.

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải, cũng nh vị trí của chúng, có 5 phơng án đợc dự kiến nh ở hình vẽ sau :

PHƯƠNG áN IV Để tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trớc hết cần chọn điện áp định mức của mạng điện, chọn tiết diện các dây dẫn, tính các chỉ tiêu chất lợng của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của các phơng án so sánh. a Phơng án I

Sơ đồ mạng điện của phơng án I cho trên hình vẽ 1.1

1 Chọn điện áp định mức của mạng điện Điện áp định mức của mạng điện ảnh hởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật, cũng nh các đặc trng kỹ thuật của mạng điện.

PHƯƠNG áN I Điện áp định mức của 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 tơng đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế đợc 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 đờng dây trong mạng điện.

Các phơng án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đờng dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Trong khi tính toán, thông thờng, tr- ớc hết chọn điện áp định mức của các đoạn đờng dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đờng dây trong mạng kín, theo thờng lệ, cần đợc thực hiện với một cấp điện áp định mức.

Có thể tính điện áp định mức của đờng dây theo công thức kinh nghiệm sau:

Trong đó: l - khoảng cách truyền tải,km.

P - công suất truyền tải trên đờng dây, MW.

Tính điện áp định mức trên đờng dây NĐ-5-HT.

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đờng dậy NĐ-5 đợc xác định nh sau :

PN5 = Pkt - Ptd – PN - ∆PN (1.4)

Pkt – tổng công suất phát kinh tế của NĐ

Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy điện

PN – tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ

∆PN - tổng tổn thất công suất trên đờng dây do nhiệt điện cung cấp

Theo các kết quả tính toán trong phần 1.1, ta có:

Từ sơ đồ mạng điện ở hình 1.3 ta có:

Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đờng dây NĐ-5 có thể tính gần đúng nh sau:

Dòng công suất truyền trên đờng dây HT-5 bằng:

  Điện áp tính toán trên đoạn đờng dây NĐ-5 bằng:

UN5 = 4,34 41, 23 16 37,8  = 110,31 kV Đối với đờng dây HT-5:

UH5 = 4,34 50,99 16 12, 2  h,10 kV Đối với đờng dây HT-1:

Tính điện áp của các đoạn đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự nh đối với các đờng dây trên.

Kết quả tính điện áp định mức của các đờng dây trong phơng án I cho trong bảng 1.3.

Bảng 1.3 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện §êng d©y

Công suất truyền tải S, MVA

Chiều dài đờng d©y l,km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng

Từ các kết quả nhận đợc trong bảng 1.3, chọn điện áp định mức của mạng điện

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV đợc thực hiện chủ yếu bằng các đờng dây trên không. Các dây dẫn đợc sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thờng đợc đặt trên các cột bêtông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đờng dây chạy qua Đối với các đờng dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m). Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là:

Imax – dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;

Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 Với dây AC và Tmax = 5000h thì Jkt 1,1 A/mm 2

Dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ phụ tải cực đại đợc xác định theo công thức:

Imax S max n √ 3 U dm 10 3 , A (1.6) Trong đó: n – số mạch của đờng dây (đờng dây 1 mạch n = 1, đờng dây 2 mạch n = 2)

Uđm - điện áp định mức của mạng điện, kV.

Smax – công suất chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại, MVA.

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính đợc theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đờng dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sự cố. Đối với đờng dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm 2 Độ bền cơ của đờng dây trên không thờng đợc phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này. Để đảm bảo cho đờng dây vận hành bình thờng trong các chế độ sau sự cố, cần phải có điều kiện sau:

Isc – dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sự cố.

Icp – dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.

Khi tính tiết diện các dây dẫn sử dụng các dòng công suất ở bảng 1.3. a Chọn tiét diện các dây dẫn của đờng dây NĐ-5.

Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại bằng:

J kt 116,72 1,1 = 106,11 mm 2 Để không xuất hiện vầng quang trên đờng dây, cần chọn dây AC có tiết diện F

Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ sau sự cố Đối với đờng dây liên kết NĐ-5-HT, sự cố có thể xảy ra trong 2 trờng hợp sau :

- Ngừng 1 mạch trên đờng dây.

- Ngừng 1 tổ máy phát điện.

Nếu ngừng một mạch của đờng dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng :

Khi ngừng 1 tổ máy phát điện thì 2 máy còn lại sẽ phát 100% công suất Do đó, tổng công suất phát của NĐ bằng :

Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:

Công suất chạy trên đờng dây NĐ-5 bằng:

PN5 = PF - Ptd - PN - ∆PN

Trong mục 1.1 đã tính đợc:

Công suất phản kháng trên đờng dây có thể tính gần đúng nh sau:

Dòng công suất truyền từ hệ thống vào đờng dây HT-5 bằng:

Dòng điện chạy trên đờng dây NĐ-5 bằng:

Các kết quả tính cho thấy rằng:

I2sc < Icp b Tính tiết diện đờng dây HT-5

Dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng :

  10 3 = 32,08 A Tiết diện dây dẫn bằng :

J kt 32,08 1,1 = 29,16 mm 2 Chọn dây AC-70 có Icp = 265 A.

Khi ngừng một mạch đờng dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị :

Trờng hợp ngừng 1 tổ máy phát, dòng điện chạy trên đờng dây bằng:

Có thể nhận thấy rằng I2sc < Icp c Tính tiết diện của đờng dây NĐ-3

Dòng điện chạy trên đờng dây bằng:

  10 3 = 139,96 A Tiết diện dây dẫn bằng :

F1 139,96 1,1 = 127,23 mm 2 Chọn dây AC-150 có Icp = 445 A.

Khi ngừng 1 mạch, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng :

Sau khi chọn các tiết diện dây tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị của đờng dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình π của các đờng dây theo công thức sau:

2 n.b0.l (1.8) trong đó n là số mạch đờng dây Đối với đờng dây 2 mạch thì n=2.

Tính toán đối với các đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự nh đối với đờng d©y N§-1.

Kết quả tính các thông số của các đờng trong mạng điện cho ở bảng 1.4.

Bảng 1.4 Thông số của các đờng dây trong mạng điện §êng d©y

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ đợc đặc trng bằng tần số của dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết kế các mạng điện thờng giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lợng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp.

Khi chọn sơ bộ các phơng án cung cấp điện có thể đánh giá chất lợng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vợt quá 10 ¿ 15% trong chế độ làm việc bình thờng, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vợt quá 15 ¿ 20%, nghĩa là: ∆Umax bt % = 10 ¿ 15%

∆Umax sc % = 15 ¿ 20%. Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áp lớn nhất đến 15 ¿ 20% trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thờng và đến 20 ¿ 25% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:

∆Umax sc % = 20 ¿ 25%. Đối với các tổn thất điện áp nh vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tảI trong các trạm hạ áp.

Tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i nào đó khi vận hành bình thờng đợc xác định theo công thức:

Pi , Qi - công suất chạy trên đờng dây thứ i;

Ri , Xi - điện trở và điện kháng của đờng dây thứ i

Chọn số lợng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp

Tất cả các phụ tải trong hệ thống điện đều là hộ loại I, vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này cần đặt hai máy biến áp trong mỗi trạm.

Khi chọn công suất của máy biến áp cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại ở chế độ 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 trong trạm có n máy biến áp đợc xác định theo công thức:

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:

Công suất của máy biến áp trong trạm và chọn MBA đợc tính trong bảng 1.24

Phụ tải P, MW Smax, MVA S, MVA Loại MBA

TPDH-32000/110 TPDH-32000/110 TPDH-40000/110 TPDH-32000/110 TPDH-40000/110 TPDH-32000/110 TPDH-32000/110 TPDH-25000/110 TPDH-32000/110

Các thông số của các máy biến áp TPDH-25000/110, TPDH-32000/110, TPDH- 40000/110 đợc cho trong bảng 1.24a, b , c.

Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính toán

Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện

Sơ đồ trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện, trạm trung gian 5, các trạm cuối và sơ đồ hệ thống điện thiết kế cho trên hình 1.8 Trong đó các máy cắt điện 110 kV đợc chọn là máy cắt SF6 , còn phía 10 kV sử dụng các máy cắt hợp bộ Các máy phát trong nhà máy nhiệt điện là máy phát điện đồng bộ tuabin hơi kiểu TBΦ100-2.

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống điện thiết kế

Hình 1.7:Sơ đồ thay thế toàn hệ thống

N-6 N-6 N-6 jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ jQ

tính các chế độ vận hành của mạng điện

Chế độ phụ tải cực đại

5.1.1 §êng d©y HT-1 a Sơ đồ nguyên lý đoạn HT-1 b Sơ đồ thay thế của đoạn HT-1

Hình 1.9 Tính chế độ mạng điện

Trong Chơng III và Chơng IV có các thông số của đờng dây:

Tổn thất trong tổng trở MBA có thể tính theo công thức:

Công suất trớc tổng trở MBA bằng:

Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của MBA có giá trị:

Công suất điện dung đầu và cuối đờng dây bằng:

Công suất sau tổng trở đờng dây có giá trị:

Tổn thất công suất trên đờng dây có giá trị:

Dòng công suất trớc tổng trở đờng dây có giá trị:

Công suất từ hệ thống truyền vào đờng dây có giá trị:

5.1.2 Các đờng dây HT-2, HT-8 và HT-9, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-6, NĐ-7

Tính chế độ các đờng dây HT-2, HT-8,HT-9 và NĐ-3,NĐ-4,NĐ-6,NĐ-7 đợc tiến hành tơng tự Để đơn giản có thể biểu diễn các kết quả tính trong bảng.

Thông số của các phần tử trong các sơ đồ thay thế của các đờng dây cho trong bảng 1.25a và 1.25b, còn các dòng công suất và các tổn thất công suất trên các phần tử của mạng điện cho ở bảng 1.26a và 1.26b.

Bảng 1.25a Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế các đờng dây nối với hệ thống §êng d©y

Bảng 1.25b Thông số các phần tử trong sơ đồ thay thế các đờng dây nối với nhà máy nhiệt điện §êng d©y

Bảng 1.26a Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở MBA và trên đờng dây nối với hệ hống §êng d©y

MVA HT-1 37,507 + j 18,579 37,507 + j20,455 1,320 + j 1,717 36,187 + 18,738 1,876 36,117 + j20,134 0,117 + j 2,704 HT-2 39,473 + j20,098 39,473 + j22,082 1,265 + j1,982 38,208 + j20,100 1,984 38,138 + j21,604 0,138 + j3,204 HT-8 31,509 + j14,975 31,509 + j16,874 1,334 + j1,276 30,175 + j15,598 1,899 30,117 + j17,097 0,117 + j2,567 HT-9 39,423 + j20,189 39,423 + j22,088 1,215 + j1,903 38,208 + j20,185 1,899 38,138 + j21,604 0,138 + j3,204

Bảng 1.26b Các dòng công suất và tổn thất công suất trong tổng trở MBA và trên đờng dây nối với nhà máy nhiệt điện §êng d©y

Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của đờng dây cho trên hình 1.10a, b. a, Sơ đồ nguyên lý đoạn NĐ-5-HT b, Sơ đồ thay thế đoạn NĐ-5-HT

Trong Chơng III và IV tính đợc thông số của các phần tử trong mạng điện nh sau:

. s.b z b qcn® j jq cnc jqchc jqch®

10 -4 = 1,32 S a Tính dòng công suất từ NĐ chạy vào ĐD-5.

Trong Chơng Ba đã tính đợc công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện và công suất tự dùng trong nhà máy Nh vậy công suất truyền tải vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà máy bằng:

Tổn thất công suất trong trạm tăng áp bằng:

Công suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng:

Theo bảng 1.26b tính đợc tổng công suất các phụ tải lấy từ thanh góp cao áp của NĐ bằng:

Nh vậy, công suất truyền từ NĐ vào ĐD-5 bằng:

Công suất điện dung ở đầu và cuối ĐD-5 bằng:

Công suất trớc tổng trở đờng dây:

Tổn thất công suất trên đờng dây bằng:

Công suất sau tổng trở đờng dây có giá trị:

Công suất chạy vào nút 5 bằng:

= 37,589 + j 18,842 MVA b Tính dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp trạm 5:

Tổn thất công suất trong tổng trở MBA bằng:

Công suất trớc tổng trở MBA bằng:

Dòng công suất chạy vào cuộn dây cao áp MBA:

= 50,268 + j 29,208 MVA c Tính dòng công suất từ hệ thống chạy vào nút 5: áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 5, ta có:

Công suất điện dung ở đầu và cuối đờng dây HT-5 bằng:

Công suất sau tổng trở đờng dây bằng:

Tổn thất công suất trên tổng trở đờng dây:

Công suất trớc tổng trở đờng dây:

Công suất từ hệ thống chạy vào đờng dây này bằng :

Bảng tổng kết các thông số khi phụ tải cực đại đợc trình bày ở bảng 1.27.

Bảng 1.27 Kết quả tính các thông số chế độ khi phụ tải cực đại §êng d©y

MVA HT-1 37,507 + j 18,579 37,507 + j20,455 1,320 + j 1,717 36,187 + 18,738 1,876 36,117 + j20,134 0,117 + j 2,704 HT-2 39,473 + j20,098 39,473 + j22,082 1,265 + j1,982 38,208 + j20,100 1,984 38,138 + j21,604 0,138 + j3,204 HT-8 31,509 + j14,975 31,509 + j16,874 1,334 + j1,276 30,175 + j15,598 1,899 30,117 + j17,097 0,117 + j2,567 HT-9 39,423 + j20,189 39,423 + j22,088 1,215 + j1,903 38,208 + j20,185 1,899 38,138 + j21,604 0,138 + j3,204

5.1.4 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống

Từ các bảng 1.26a, b và kết quả ở mục 5.1.3 tính đợc tổng công suất yêu cầu trên thanh góp 110 kV của hệ thống và nhà máy điện bằng:

Syc = 363,801 +j185,003 MVA Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, các nguồn điện phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu Vì vậy tổng công suất tác dụng do hệ thống và nhà máy phải cung cấp bằng:

Khi hệ số công suất của các nguồn bằng 0,85 thì tổng công suất phản kháng của hệ thống và nhà máy điện có thể cung cấp bằng:

Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại.

Chế độ phụ tải cực tiểu

Công suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu cho trong bảng 1.28.

Bảng 1.28 Công suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu

Hộ tiêu thụ S min = P min + j Q min

Khi phụ tải cực tiểu sẽ cho một máy phát của nhà máy điện ngừng làm việc để bảo dỡng, đồng thời hai máy phát còn lại sẽ phát 80% công suất định mức Nh vậy tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Công suất chạy vào cuộn dây hạ áp của trạm tăng áp nhà máy điện:

Công suất phát vào thanh góp của trạm tăng áp bằng:

Xét chế độ vận hành kinh tế các trạm hạ áp khi phụ tải cực tiểu.

Trong chế độ phụ tải cực tiểu có thể cắt bớt một máy biến áp trong các trạm, song cần phải thỏa mãn điều kiện sau :

Spt < Sgh = S®m. Đối với trạm có hai máy biến áp thì :

Kết quả tính các giá trị công suất phụ tải Spt và công suất giới hạn Sgh cho trong bảng 1.29.

Bảng 1.29 Giá trị S pt và S gh của các trạm hạ áp

Các kết quả tính ở trên cho thấy rằng, trong chế độ phụ tải cực tiểu tất cả các trạm đều vận hành hai máy biến áp.

Tính chế độ của mạng điện khi phụ tải cực tiểu đợc tiến hành tơng tự nh chế độ cực đại Các kết quả tính toán cho trong bảng 1.30.

Bảng 1.30 Kết quả tính các thông số chế độ khi phụ tải cực tiểu §êng d©y

MVA HT-1 25,959 + j11,155 25,959 + j13,031 0,629 + j 0,818 25,330 + j12,213 1,876 25,260 + j13,609 0,060 + j 1,409 HT-2 27,337 + j11,901 27,337 + j13,885 0,599 + j 0,939 26,738 + j12,946 1,984 26,668 + j14,450 0,068 + j 1,570 HT-8 21,744 + j8,632 21,744 + j10,531 0,629 + j 0,602 21,115 + j9,929 1,899 21,057 + j11,428 0,057 + j 1,258 HT-9 27,313 + j12,034 27,313 + j13,933 0,575 + j 0,902 26,738 + j13,031 1,899 26,668 + j14,450 0,068 + j 1,570

Chế độ sau sự cố

Sự cố trong mạng điện thiết kế có thể xảy ra khi ngừng một máy phát, ngừng một mạch trên đờng dây hai mạch liên kết nhà máy điện với hệ thống, ngừng một mạch trên các đờng dây hai mạch nối từ các nguồn cung cấp đến các phụ tải.

Trong phần này ta sẽ xét đến các sự cố sau:

- Sự cố ngừng 1 máy phát, 2 máy phát còn lại phát 100% công suất định mức,các phụ tải ở chế độ cực đại.

- Sự cố ngừng 1 mạch trên các đờng dây nối với hệ thống điện bao gồm 5 tr- ờng hợp : ngừng 1 mạch trên đoạn HT-1, HT-2, HT-8, HT-9

5.3.1 Sự cố ngừng 1 máy phát, 2 máy phát còn lại phát 100%P F

Tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Công suất chạy vào cuộn dây hạ áp của trạm tăng áp nhà máy điện:

Tổn thất công suất trong trạm tăng áp của nhà máy điện bằng :

Công suất phát vào thanh góp của trạm tăng áp bằng:

5.3.2 Sự cố ngừng 1 mạch trên các đờng dây nối với hệ thống điện

Lần lợt ngừng 1 mạch trên các đoạn đờng dây nối với Hệ thống khi phụ tải cực đại, và tất cả các máy phát của nhà máy điện vận hành bình thờng, phát 80% công suất định mức.

Kết quả tính các thông số trong trờng hợp sau sự cố cho trong các bảng 1.31

Bảng 1.31 Kết quả tính các thông số chế độ sau sự cố §êng d©y

MVA HT-1 39,007 + j24,262 39,007 + j25,200 2,820 + j 3,648 36,187 + j21,552 0,938 36,117 + j20,134 0,117 + j 2,704 HT-2 40,912 + j26,142 40,912 + j27,314 2,704 + j 4,238 38,208 + j23,076 0,992 38,138 + j21,604 0,138 + j3,204 HT-8 33,067 + j20,158 33,067 + j21,108 2,892 + j 2,661 30,175 + j18,447 0,950 30,117 + j17,097 0,117 + j2,567 HT-9 40,797 + j26,141 40,797 + j27,091 2,589 + j 4,057 38,208 + j23,034 0,950 38,138 + j21,604 0,138 + j3,204

TíNH ĐIệN áP CáC NúT Và ĐIềU CHỉNH ĐIệN áP

TíNH ĐIệN áP CáC NúT TRONG MạNG ĐIệN

Trong mạng điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, nhng vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn thanh góp 110 kV của hệ thống là nút điện áp cơ sở.

Trong các chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố, chọn điện áp Ucs 1 kV, còn trong chế độ cực tiểu lấy Ucs = 115 kV.

Bây giờ ta tính điện áp các nút trong mạng điện trong các chế độ đã xét.

6.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (U cs = 121 kV)

1 §êng d©y N§-5-HT Để tính điện áp trên thanh góp cao áp trong trạm tăng áp của nhà máy điện, trớc hết cần tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm trung gian 5. Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 5 bằng:

= 118,92 kV Điện áp trên thanh góp hạ áp trạm 5 qui về cao áp bằng:

= 114,42 kV Điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện bằng:

Trên cơ sở điện áp trên thanh góp cao áp của nhiệt điện vừa tính đ ợc, tiến hành tính điện áp trên đờng dây NĐ-3. Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 3 bằng:

= 115,34 kV Điện áp trên thanh góp hạ áp qui về cao áp bằng: b b b b

3.§êng d©y HT-1 Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 1 có giá trị :

= 115,90 kV Điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm qui về cao áp bằng :

1,83 kV Tính điện áp trên các đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự.

Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã qui về điện áp cao trong chế độ phụ tải cho trong bảng 1.32.

Bảng 1.32 Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp

6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu (U cs = 115 kV)

1 §êng d©y N§-5-HT Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 5 bằng:

= 110,21 kV Điện áp trên thanh góp hạ áp qui về cao áp bằng:

Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã qui về điện áp cao trong chế độ phụ tải cho trong bảng 1.32.

Bảng 1.33 Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp

6.1.3 Chế độ sau sự cố (U cs = 121 kV)

Trong phần này chỉ xét trờng hợp sự cố khi ngừng một máy phát và sự cố ngừng một mạch trên các đờng dây nối từ hệ thống tới các phụ tải 1, 2, 8, 9.

1 §êng d©y N§-5-HT Để tính điện áp trên thanh góp cao áp trong trạm tăng áp của nhà máy điện, trớc hết cần tính điện áp trên thanh góp cao áp của trạm trung gian 5. Điện áp trên thanh góp cao áp trạm 5 bằng:

= 107,63 kV Điện áp trên thanh góp hạ áp qui về cao áp bằng:

Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã qui về điện áp cao trong chế độ sau sự cố cho trong bảng 1.32.

Bảng 1.32a Giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp trờng hợp sau sù cè.

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 thờng Đồng thời các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố khác nhau tơng đối nhiều Do đó để đảm bảo chất lợng điện áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải.

Các trạm dùng 3 loại MBA: TPDH- 25000/110, TPDH- 32000/110, TPDH-

40000/110 đều có phạm vi điều chỉnh 9 1,78%, Ucđm = 115 kV, Uhđm = 11 kV. Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng, độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm qui định nh sau:

 Trong chế độ phụ tải cực đại: dUmax% = +5%

 Trong chế độ phụ tải cực tiểu: dUmin% = 0%

 Trong chế độ sau sự cố : dUsc% = 0 +5% Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm đợc xác định theo công thức sau :

Trong đó Uđm là điện áp định mức của mạng điện hạ áp. Đối với mạng điện thiết kế Uđm = 10 kV Vì vậy điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ cs d d

Khi phụ tải cực tiểu :

Trong chế độ sau sự cố :

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 đại, cực tiểu và sau sự cố cho trong bảng 1.35.

Bảng 1.35 Chế độ điện áp trên các thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp

Sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện điện áp dới 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. Để thuận tiện có thể tính trớc điện áp, tơng ứng với mỗi đầu điều chỉnh của MBA. Kết quả tính đối với MBA đã chọn cho trong bảng 1.36.

Bảng 1.36 Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dới tải

Thứ tự đầu điều chỉnh Điện áp bổ sung,

% Điện áp bổ sung, kV Điện áp đầu điều chỉnh, kV

6.2.1 Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1

1 Chế độ phụ tải cực đại Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp đợc xác định theo công thức:

7,16 kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 9, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 117,05 kV (xem bảng 1.36). Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng:

= 10,50 kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng:

Nh vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp.

1 Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp bằng : max max. yc hdm q

9,39 kV Chọn n = 8, Utcmin = 119,10 kV. Điện áp thực trên thanh góp hạ áp có giá trị:

2 Chế độ sau sự cố

6,50 kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = 9, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 117,05 kV (xem bảng 1.36). Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng:

6.2.2 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 đợc tiến hành tơng tự.

Các kết quả tính toán điều chỉnh điện áp trong mạng điện đợc cho ở bảng 1.37 min min. yc hdm q

Bảng 1.37 Thông số của các đờng dây trong mạng điện

Chơng vii: tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện

Vốn đầu t xây dựng mạng điện

Tổng các vốn đầu t xây dựng mạng điện đợc xác định theo công thức :

Kd – vốn đầu t xây dung đờng dây

Kt – vốn đầu t xây dựng các trạm biến áp.

Trong chơng III đã tính vốn đầu t xây dựng các đờng dây có giá trị:

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 trạm biến áp, mỗi trạm có 2 máy biến áp, do đó vốn đầu t cho các trạm biến áp bằng:

Do đó tổng các vốn đầu t để xây dựng mạng điện bằng:

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện gồm có tổn thất công suất trên đờng dây và tổn thất công suất tác dụng trong các trạm biến áp ở chế độ phụ tải cực đại. Theo kết quả tính toán ở bảng 1.27 trong chơng V, tổng tổn thất công suất tác dụng trên các đờng dây bằng:

Và tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các MBA có giá trị: ∆Pb = 1,292 MW

Tổng tổn thất công suất trong lõi thép của các MBA đợc xác định theo công thức sau:

Nh vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng:

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo phần trăm (%) bằng:

Tổn thất điện năng trong mạng điện

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo công thức sau: ∆A = (∆P + ∆P).τ + ∆P t trong đó: τ - thời gian tổn thất công suất lớn nhất ; t - thời gian các máy biến áp làm việc trong năm.

Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể tính theo công thức sau: τ = (0,124 + Tmax.10 -4 ) 2 ¿ 8760

Do đó tổng tổn thất điện năng trong mạng điện bằng:

Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận đợc trong năm bằng:

Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm (%) bằng:

Tính chi phí và giá thành

7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm

Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện đợc xác định theo công thức:

Y = avhd Kd + avht Kt + ∆A.c trong đó: avhd - hệ số vận hành đờng dây (avhd = 0,04); avht - hệ số vận hành các thiết bị trong các trạm biến áp (avht = 0,1); c - giá thành 1 kW.h điện năng tổn thất.

7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm

Chi phí tính toán hàng năm đợc xác định theo công thức:

Z = atc.K + Y trong đó: atc là hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu t (atc = 0,125)

Do đó chi phí tính toán bằng:

7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng

Giá thành truyền tải điện năng đợc tính theo công thức: β Y

7.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại

Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải đợc xác định theo công thức:

Kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế đ ợc tổng hợp trong bảng 1.38.

Bảng 1.38 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế

Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

1 Tổng công suất khi phụ tải cực đại

2 Tổng chiều dài đờng dây

3 Tổng công suất các MBA hạ áp

4 Tổng vốn đầu t cho mạng điện

5 Tổng vốn đầu t về đờng dây

6 Tổng vốn đầu t về các trạm biến áp

7 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ

10 Tổng tổn thất công suất ∆P

11 Tổng tổn thất công suất ∆P

12 Tổng tổn thất điện năng ∆A

13 Tổng tổn thất điện năng ∆A

14 Chi phí vận hành hàng năm

15 Chi phí tính toán hàng năm

16 Giá thành truyền tải điện năng β

17 Giá thành xây dựng 1 MW công suất khi phụ tải cực đại

Phần iI: Thiết kế đờng dây trung áp 10kv và trạm

Thiết kế đờng dây trung áp 10kv

CáC Số LIệU PHụC Vụ TíNH TOáN

Theo yêu cầu thiết kế là đờng dây trên không điện áp 10KV do vậy đờng dây thuộc đẳng cấp II cung cấp điện cho hộ dùng điện phụ tải loại 3.

2 Hệ số an toàn Đờng dây trên không phải đảm bảo liên tục cung cấp điện và an toàn cho con ngời và đợc biểu thị bằng hệ số an toàn: n= σ gh σ cp

Trong đó: σ gh : ứng suất giới hạn của dây dẫn (hoặc chống sét) N/mm 2 σ cp : ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn N/mm 2

Do thiết kế đờng dây trung áp, loại dây AC-70 (dây nhôm lõi thép) nên n = 2.

Các vùng khí hậu tính toán đợc chia làm 4 loại Mỗi loại vùng khí hậu có các thông số khác nhau về nhiệt độ, tốc độ gió lúc nhiệt độ của không khí thấp nhất, cao nhất và lúc bão Đờng dây trên không thiết kế đi trong vùng đồng bằng nên ta sử dụng thông số vùng khí hậu loại III. Điều kiện tính toán Điều kiện khí hậu Lúc nhiệt độ không khí thấp:

Nhiệt độ θ ( 0 C) Tốc độ gió v (m/s)

5 0 Lúc nhiệt độ không khí cao nhất:

Nhiệt độ θ ( 0 C) Tốc độ gió v (m/s)

4 Phụ tải cơ giới của dây dẫn

Dây dẫn treo trên cột nên trớc hết chịu tác dụng của bản thân sức nặng của nó, sau đó phải kể tới tác dụng của các loại phụ tải khác Giả thiết việc tính toán lực căng của dây phụ tải cơ giới phân bố đều dọc theo dây dẫn Dạng thuận tiện nhất để biểu diễn tải trọng khi tính toán là lý tải (N/m/mm 2 ). a Tỷ tải di trọng lợng bản thân dây dẫn g 1

Phụ thuộc vào nguyên liệu và kết cấu của dây.

- g: Trọng lợng của 1m dây dẫn, g = 0,275 kg/m

- F: Tiết diện thực tế của dây dẫn (mm 2 )

79,3 ⋅9,814,02.10 −3 (N/m.mm 2 ) b Tỷ tải do áp lực gió lên dây g 2

Sức ép của gió lên 1m dây:

- α: hệ số không đều của gió v = 25m/s th× α = 0,7

- Cx: hệ số động lực của không khí

Dây có đờng kính d < 20cm thì Cx = 1,2

Vậy tỉ tải của gió trên dây dẫn là:

1000.16.79,3 I,58.10 −3 (N/m.mm 2 ) c Tỷ tải tổng hợp: g 3 =√ g 1

Căn cứ theo yêu cầu của đề tài, đờng dây trên không có chiều dài 3km loại dây AC-70 đi qua vùng đồng bằng có điều kiện khí hậu loại III Ta chọn khoảng cét 1 = 100m.

Bảng số liệu phục vụ tính toán: g1.10 -3

Khèi l- ợng tÝnh toán kg/km

N/mm 2 σ cp N/mm 2 E N/mm 2 α độ -1

LựA CHọN Và TíNH TOáN CáC PHầN Tử TRÊN ĐƯờng dây

1 Lựa chọn các phần tử a Lựa chọn cột

Tuyến đờng dây 10KV dài 3km với khoảng cột 100m thì số khoảng cột là 30 cột Dự định chọn toàn tuyến dùng cột bê tông ly tâm LT12 Tại các vị trí trung gian đặt 1 cột LT12B, tại vị trí đầu và cuối tuyến dây đặt 2 cột LT12C.

Thông số kỹ thuật của cột:

V (m 3 ) M (kg) Lùc ®Çu cét Pcp

LT12C 190/3-10000 400 0,44 1200 900 b Lựa chọn xà, sứ

Các cột trung gian dùng xà đơn X1.

Các cột đầu cuối dùng xà kép X2.

Xà làm bằng thép góc L73.73.3 dài 2m.

Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60.60.6

Chọn dùng sứ đứng loại VHD10, sứ néo dùng loại A-30 c Chọn móng cột

Dự kiến dùng móng ngắn không cấp.

Mãng cét trung gian cã kÝch thíc 1.1,2.2m

Mãng cét ®Çu, cuèi cã kÝch thíc 1,2.1,4.2m

2 Khoảng vợt và độ võng của dây a Khoảng vợt giới hạn l th √ 24 α ( σ g gtbao bao N ( ) 2 θ − bao ( σ −θ g gt min min min ) ) 2

Tỷ số tiết diện của dây nhôm và thép là: a=F Al

Hệ số giãn nở theo nhiệt độ của dây nhôm lõi thép là: α 0 =α Fe E Fe +aα Al E Al

Hệ số giãn đàn hồi của toàn dây dẫn: β 0 = 1+a

Tiến hành tính toán dây dẫn theo phần nhôm (Khi tác dụng lên dây AC thì nhôm bị phá hoại trớc, trong khi đó thì thép vẫn còn tốt, nên khi tiến hành tính toán dây dẫn thì tính theo các điều kiện cho phép của nhôm).

-ứng suất cho phép của dây nhôm khi hệ số an toàn n = 2 là: σ cp 7

2 x,5(N/mm 2 ) -Để xác định ứng suất giả tởng ggtmvà ggtn, ta xác định ứng suất chênh lệch nhiệt độ phát sinh trong phần nhôm của lõi thép: σ

-ứng suất của phần nhôm của dây dẫn do phụ tải cơ giới gây nên đợc xác định theo công thức: σ

-ứng suất giả tởng cho phép đợc xác định theo công thức: σ gt =σ Al E 0

6,18 10 4 12,358.10 −6 5,858(N/mm 2 ) Thay số vào công thức tính lth đợc khoảng vợt giới hạn của dây dẫn AC-70: l th √24 23 10 −6 (25−5)

Vậy l = 100m < lth = 163,6m thì khoảng cột ta chọn trong giới hạn cho phép của d©y dÉn. b Độ võng lớn nhất của đờng dây (f max )

- Độ võng lớn nhất của đờng dây sẽ xuất hiện khi: θ max @ 0 C và v = 0 (m/s)

- Độ võng dây phức hợp đợc tính theo công thức: f=l 2 g

- Dùng phơng trình trạng thái để xác định σ 1 (khi θ max @ 0 C và v = 0 m/s): σ 1 − l 2 g 1 2

Giả ra ta đợc σ 1 x , 097( N / mm

- Ta có độ võng lớn nhất của khoản vợt là: f=l 2 g

8 78,097 =0,545(m) c Kiểm tra khoảng cách an toàn

- Điều kiện kiểm tra: h 0 =h−f−h'>h cp

Trong đó: h: chiÒu cao cét, h = 12 m f: độ võng khoảng cột, f = 0,545 m h’: độ chôn sâu cột, h’ = 2 m hcp: đối với khu vực dân c lấy hcp = 7 m

Vậy đảm bảo điều kiện an toàn.

3 KiÓm tra cét a KiÓm tra cét trung gian

Cột trung gian khi làm việc chịu lực gió tác động lên thân cột và tác động lên dây AC-70 trong khoảng cột.

- Tải trọng di gió tác động lên cột là:

16 α Cv 2 F(N) Trong đó: α : hệ số biểu thị sự phân bố không đều của gió trong khoảng cột

Với vận tốc gió lúc bão v = 25 m/s thì α = 0,7 C: hệ số động lực của không khí phụ thuộc vào mặt chịu gió.

Với mặt cột tròn d≥ 15 cm thì C = 0,7 F: diện tích bề mặt cột chịu gió.

D2: chiều rộng của phần cột sát đất.

- Tải trọng gió lên một dây:

P d =g 2 F.lI,58 10 −3 70 10046,06(N) Trong đó: F là tiết diện dây dẫn, 70mm 2

Lực gió lên dây đặt vào cột ở các độ cao 10m, 9m, 8m.

- Lực gió đặt ở trọng tâm mặt cột:

- Tổng moomen tác động lên tiết diện cột sát đất là:

∑ M i 47,06.(10+9+8)+765,499 4,55853,64(Nm) n là hệ số quá tải, n = 1,2

- Quy đổi mômen tính toán về lực đầu cột:

Ptt = 172,954 kg

Tiêu đề	Thiết Kế Mạng Lưới Điện
Tác giả	Mẫn Tiến Kỳ
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Đạm
Trường học	Học viện Kỹ thuật Công nghiệp
Chuyên ngành	Hệ Thống Điện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2009
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	1,17 MB