CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Phân tích nguồn và phụ tải
Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và có hệ số cos =0.9 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại TmaxP00h Các phù tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.
Kết quả tính toán giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu cho trong bảng sau: bảng 1.1
Hộ tiêu thụ Chiều dài Li
Cân bằng công suất tác dụng
_ Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ được tần số bình thường trong hệ thống điện.
_ Cân bằng công suất tác dụng có tính chất toàn hệ thống và được xác định bằng biểu thức sau:
∑ P F : Tổng công suất tác dụng phát ra do nguồn phát ra
∑ P YC : Tổng công suất tác dụng yêu cầu của các hộ tiêu thụ
: Tổng công suất tác dụng cực đại của các hô tiêu thụ
∑ ΔPP : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp
∑ P TD : Tổng công suất tỏc dụng tự dùng của các nhà máy điện
∑ P DT : Tổng công suất dự trữ m : Hệ số đồng thời
Khi tính toán sơ bộ ta có : ∑ P TD = 0
Theo số liệu bài ra ta có : m=1
Tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ:
Cân bằng công suất phản kháng
- Để giữ cho điện áp bình thường phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng Sự cân bằng công suất phản kháng được xác định bởi biểu thức sau: a.Công suất phản kháng do nguồn phát ra :
∑ Q F : Tổng công suất phản kháng phát ra của nguồn cos ϕ F : Hê số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nhà máy điện khu vực
3,27 MVAr b.Công suất phản kháng của phụ tải yêu cầu :
∑ Q YC : Tổng công suất phản kháng yêu cầu của các hộ tiêu thụ
: Tổng công suất phản kháng cực đại của các hô tiêu thụ
∑ ΔPQ B : Tổng tổn thất công suất phản kháng
∑ Q L , ∑ Q C :Là tổng tổn thất công suất phản kháng do điện cảm và điện dung của đường dây gây ra
: Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện
∑ Q DT : Tổng công suất phản kháng dự trữ m : Hệ số đồng thời
Khi tính toán sơ bộ ta có : ∑ Q TD = 0
Theo số liệu bài ra ta có : m=1
Bù công suất phản kháng cho hệ thống
Do đó ta không cần bù công suất phản kháng cho hệ thống
CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT
Phương án 1
1.1 Sơ đồ nối dây mạng điện:
1.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-2 có giá trị:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 2-1 có giá trị:
S2-1 = S1 = 28 + j13,44 MVA Chiều dài đoạn đường dây 2-1 là:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-4 có giá trị:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 4-5 có giá trị:
L4-5 = 36,06 Km Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp của mạng điện cho ở bảng sau:
Bảng 2.1 Đường dây Công suất truyền tải
Chiều dài (KM) Điện áp tính toán (KV) Điện áp định mức của mạng (KV)
Từ bảng kết quả trên ta thấy 70KV < Ui < 160KV nên ta chọn Uđm 110 KV.
1.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Xét các đường dây NĐ-2, 2-1, NĐ-3, NĐ-4, 4-5, NĐ-6 (với đường dây 2 mạch, do đó n=2) Áp dụng các công thức 2.4 va 2.5 cho các đoạn đường dây:
* Đối với đoạn đường dây NĐ-2:
- Dòng công suất cưc đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
FNĐ-2 168 , 85 1,1 = 153,5 mm 2 Chọn dây AC-150 có Icp = 445 A
* Đối với đoạn đường dây 2-1:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
F2-1 81,51 1,1 = 77,74 mm 2 Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A
* Đối với đoạn đường dây NĐ-3
- Dòng công suất cưc đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
Đối với đoạn đường dây NĐ-4:
- Dòng công suất cực đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
FNĐ-4 157 , 2 1,1 = 142,91 mm 2 Chọn dây dẫn AC-150 có Icp = 445 A
Đối với đoạn đường dây 4-5:
- Dòng công suất cưc đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
F4-5 81,51 1,1 = 77,74 mm 2 Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A
Đối với đoạn đường dây NĐ-6:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
FNĐ-6 87 , 34 1,1 = 79,34 mm 2 Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, ta cần xác định các thông số đơn vị của đường dây là: r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập chung R, X, B/2 trong sơ đồ thay thế hình của các đường dây theo các công thức sau:
2 nb0.l n: số mạch đường dây(n = 2).
Kết quả tính toán trên các đoạn đường dây cho trong bảng sau:
Bảng 2.2 Thông số đường dây trong mạng điện Đường dây
NĐ-2 AC-150 100,5 0,27 10,55 0,416 20,9 2,74 2,75 2-1 AC-70 36,06 0,46 8,29 0,44 7,93 2,58 0,93 NĐ-3 AC-95 70,71 0,33 11,67 0,429 15,17 2,65 1,87 NĐ-4 AC-150 80,62 0,21 8,47 0,416 16,77 2,74 2,21 4-5 AC-70 36,06 0,46 8,29 0,44 7,93 2,58 0,93 NĐ-6 AC-70 60 0,46 13,8 0,44 13,2 2,58 1,55
1.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng:
Ta áp dụng công thức 2.5 để tính tổn thất điện áp: a – Khi vận hành bình thường:
= 5 % b – Khi có sự cố xảy ra:
- Khi tính toán tổn thất trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn đường dây đã cho,chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
- Đối với đường dây có 2 mạch, nếu ngừng 1 mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:
UscNĐ-2 % = 2 9,87 = 19,74 % Usc2-1% = Usc4-5% =2 2,8 = 5,6 % UscNĐ-3 % = 2 5,01 = 10,02 % UscNĐ-4 % = 2 7,37 = 14,47 % UscNĐ-6 % = 2 5 = 10 %
Tổng các kết quả ta có bảng sau:
Bảng 2.3 Đường dây Uibt% Uisc%
Từ các kết quả trong bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng điện trong Phương án I có giá trị:
- Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng:
1.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Sự cố nguy hiểm nhất là lúc đứt 1 trong 2 lộ trên các đoạn đường dây
2 mạch khi đó dòng sự cố tăng lên 2 lần so với lúc chưa bị sự cố, kết quả cho trong bảng sau:
Bảng 2.4 Đường dây Loại dây Isc (A) Icp (A)
Tất cả các Isc < Icp nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.
Phương án 2
2.1 Sơ đồ nối dây mạng điện:
2.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-5 có giá trị:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 5-4 có giá trị:
S5-4 = S4 = 26 + j12,48 MVA Chiều dài đoạn đường dây 5-4 là:
L5-4= 36,06 Km Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp của mạng điện cho ở bảng sau:
Bảng 2.5 Đường dây Công suất truyền tải
Chiều dài (KM) Điện áp tính toán (KV) Điện áp định mức của mạng (KV)
2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Đối với đoạn đường dây NĐ-5:
- Dòng công suất cực đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
FNĐ-5 157 , 2 1,1 = 142,91 mm 2 Chọn dây dẫn AC-150 có Icp = 445 A
Đối với đoạn đường dây 5-4:
- Dòng công suất cưc đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
F4-5 75 , 69 1,1 = 68,8 mm 2 Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A
Kết quả tính toán trên các đoạn đường dây cho trong bảng sau:
Bảng 2.6 Thông số đường dây trong mạng điện Đường dây
2.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng:
Ta áp dụng công thức 2.5 để tính tổn thất điện áp: a – Khi vận hành bình thường:
= 2,6 % b – Khi có sự cố xảy ra:
- Khi tính toán tổn thất trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn đường dây đã cho,chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
- Đối với đường dây có 2 mạch, nếu ngừng 1 mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:
Usc5-4% =2 2,6 = 5,2 % Tổng các kết quả ta có bảng sau:
Bảng 2.7 Đường dây Uibt% Uisc%
Từ các kết quả trong bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng điện trong Phương án
- Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng:
2.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Sự cố nguy hiểm nhất là lúc đứt 1 trong 2 lộ trên các đoạn đường dây
2 mạch khi đó dòng sự cố tăng lên 2 lần so với lúc chưa bị sự cố, kết quả cho trong bảng sau:
Bảng 2.8 Đường dây Loại dây Isc (A) Icp (A) NĐ-2 AC-150 337,7 445
Tất cả các Isc < Icp nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.
Phương án 3
3.1 Sơ đồ nối dây mạng điện:
3.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-5 có giá trị:
- dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 5-4 có giá trị:
S1-2 = S2 = 30 + j14,4 MVA Chiều dài đoạn đường dây 1-2 là:
L1-2= L2-1 = 36,06 Km Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp của mạng điện cho ở bảng sau:
Bảng 2.9 Đường dây Công suất truyền tải
Chiều dài (KM) Điện áp tính toán (KV) Điện áp định mức của mạng (KV)
3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Đối với đoạn đường dây NĐ-1:
- Dòng công suất cực đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
FNĐ-5 168 , 85 1,1 = 153,5 mm 2 Chọn dây dẫn AC-150 có Icp = 445 A
Đối với đoạn đường dây 5-4:
- Dòng công suất cực đại chạy trên đoạn đường dây là:
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây là:
F4-5 87 , 34 1,1 = 68,8 mm 2 Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265 A
Kết quả tính toán trên các đoạn đường dây cho trong bảng sau:
Bảng 2.10 Thông số đường dây trong mạng điện Đường dây
3.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng:
= 3 % b – Khi có sự cố xảy ra:
- Khi tính toán tổn thất trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
- Đối với đường dây có 2 mạch, nếu ngừng 1 mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:
Usc1-2% =2 3 = 6 % Tổng các kết quả ta có bảng sau:
Bảng 2.11 Đường dây Uibt% Uisc%
Từ các kết quả trong bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng điện trong Phương ánIII có giá trị:
- Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng:
3.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Sự cố nguy hiểm nhất là lúc đứt 1 trong 2 lộ trên các đoạn đường dây
2 mạch khi đó dòng sự cố tăng lên 2 lần so với lúc chưa bị sự cố, kết quả cho trong bảng sau:
Bảng 2.12 Đường dây Loại dây Isc (A) Icp (A)
Tất cả các Isc < Icp nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.
Phương án 4
4.1 Sơ đồ nối dây mạng điện:
4.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng:
Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp của mạng điện cho ở bảng sau:
Bảng 2.13 Đường dây Công suất truyền tải
Chiều dài (KM) Điện áp tính toán (KV) Điện áp định mức của mạng (KV)
4.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Ta chọn các dây dẫn như phương án I và phương án III.
Kết quả tính toán trên các đoạn đường dây cho trong bảng sau:
Bảng 2.14 Thông số đường dây trong mạng điện Đường dây
4.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng:
Tính toán tương tự như phương án I và phương án III, ta sẽ có bảng số liệu sau:
Bảng 2.15 Đường dây Uibt% Uisc%
Từ các kết quả trong bảng trên nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng điện trong Phương án
- Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng:
4.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Sự cố nguy hiểm nhất là lúc đứt 1 trong 2 lộ trên các đoạn đường dây
2 mạch khi đó dòng sự cố tăng lên 2 lần so với lúc chưa bị sự cố, kết quả cho trong bảng sau:
Bảng 2.16 Đường dây Loại dây Isc (A) Icp (A)
Tất cả các Isc < Icp nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.
Phương án 5
5.1 Sơ đồ nối dây mạng điện:
5.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng: Đối với mạng mạch vòng NĐ-1-2-NĐ để xác định dòng công suất, ta giả thiết rằng mạch điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Đồng thời ta xác định điểm phân chia công suất:
Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-2 bằng:
_ Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-1 bằng:
_ Công suất chạy trên đoạn 1-2 bằng:
= 4,15 +j1,99 (MVA) do SNĐ1 > S1 điểm 2 là điểm phân chia công suất.
Các dòng công suất chạy trên các đoạn dây còn lại như phương án 3.Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp của mạng điện cho ở bảng sau:
Bảng 2.17 Đường dây Công suất truyền tải (MVA)
Chiều dài đường dây (KM) Điện áp tính toán (KV) Điện áp định mức (KV)
5.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
_ đối với các đường dây NĐ-3, NĐ-5, 5-4,NĐ-6 ta chọn như phương án III.
_ Đối với các đường dây NĐ-1, NĐ-2, 1-2, chỉ có 1 đường dây nên n = 1.
Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-1 bằng:
FNĐ-1 187 , 17 1,1 0,16 (mm 2 ) Chọn dây AC-185 có Icp= 510 (A)
Dòng chạy trên đoạn NĐ-2 bằng:
0,5 (A) Tiết diện dây dẫn bằng:
1,1 = 136,82 (mm 2 ) Chọn dây AC-150 có Icp= 445 (A)
Dòng điện chạy trên đoạn 1-2 bằng:
$,16 (A) Tiết diện chạy trên đoạn 1-2 bằng:
F1-2 24 , 16 1,1 = 21,96 (mm 2 ) Chọn dây AC-70 có Icp= 265 (A)
Kết quả tính toán trên các đoạn đường dây cho trong bảng sau:
Bảng 2.18 Thông số đường dây trong mạng điện Đường dây
NĐ-1 AC-185 76,16 0,17 12,95 0,409 31,15 2,84 1,08 NĐ-2 AC-150 100,5 0,21 21,11 0,416 41,81 2,74 1,38 1-2 AC-70 36,06 0,46 16,59 0,44 15,87 2,58 0,47 NĐ-3 AC-95 70,71 0,33 11,67 0,429 15,17 2,65 1,87
5.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng:
_ Đối với các đoạn đường dây NĐ-3, NĐ-5, 5-4,NĐ-6 như phương án
3 6 a – Khi vận hành bình thường: Đối với mạch vòng:
Bởi trong mạch vòng này chỉ có 1 điểm phân chia công suất là nút 2, do đó nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng bằng:
Umax % = UNĐ-2bt% = 8,8% b – Khi xảy ra sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt đoạn hoặc ngừng cấp 1 trong các lộ sau của mạng kín:
+ Khi ngừng cấp đoạn NĐ-1:
- Dòng điện chạy trên đoạn 1-2 sẽ có giá trị lớn nhất là:
- Dòng chạy trên đoạn NĐ-2 bằng:
- Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-2 bằng:
- Tổn thất điện áp trên đoạn 2-1 bằng:
= 6 % + Khi ngừng cấp đoạn NĐ-2:
- Dòng điện chạy trên đoạn 2-1 sẽ có giá trị lớn nhất là:
- Dòng chạy trên đoạn NĐ-1 bằng:
- Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-1 bằng:
- Tổn thất điện áp trên đoạn 2-1 bằng:
= 5,6 % Kết quả điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng sau:
Bảng 2.19 Đường dây Uibt% Uisc%
Từ các kết quả trên ta nhận thấy rằng, tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình thường bằng:
Tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi ngừng đoạn đường dây NĐ-1 trong mạch vòng, nghĩa là:
5.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Sự cố nguy hiểm nhất là lúc đứt 1 trong 2 lộ trên các đoạn đường dây
2 mạch khi đó dòng sự cố tăng lên 2 lần so với lúc chưa bị sự cố, kết quả
Bảng 2.20 Đường dây Loại dây Isc (A) Icp (A)
Tất cả các Isc < Icp nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.
Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh
Qua các kết quả bảng trên ta chọn ra 3 phương án để tính kinh tế
Ba phương án được chọn là I, III, IV
SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN
Phương án I
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:
A = 9,92.3411 = 33837,12 (MWh) Chi phí vận hành hàng năm bằng:
Chi phí tính toán hàng năm bằng:
Phương án III
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:
A = 8,29.3411 = 29982,69 (MWh) Chi phí vận hành hàng năm bằng:
Chi phí tính toán hàng năm bằng:
Phương án IV
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:
A = 9,15.3411 = 31210,65 (MWh) Chi phí vận hành hàng năm bằng:
Chi phí tính toán hàng năm bằng:
Bảng tổng kết các chỉ tiêu kỹ thuật – kinh tế của các phương án so sánh sau:
Nhìn vào số liệu trên bảng 3.4 ta thấy số vốn đầu tư cho phương ánIII là ít nhất và độ tổn thất điện áp trong mạng điện là bé nhất, ta chọn phương án III là phương án tối ưu.
LỰA CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT
ÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP
1.Xác định số lượng các máy biến áp : Ở đây việc lựa chọn đúng số lượng máy biến áp không những đảm bảo cung cấp điện an toàn mà còn ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của mạng điện
Do các phụ tải đều là phụ tải loại một, yêu cầu cung cấp điện liên tục và chất lượng điện năng được đảm bảo, cho nên ở các trạm biến áp ta sử dụng hai máy biến áp cho mỗi phụ tải
2.Xác định công suất của các máy biến áp :
Khi chọn công suất của các máy biến áp có xét đến khả năng chịu quá tải của các máy biến áp trong chế độ sự cố khi có hai máy biến áp vận hành song song Khi đó công suất của các máy biến áp được xác định theo công thức sau :
S MBAi ≥ S imax k(n−1) (4.1) Trong đó : k: Hệ số quá tải , để máy biến áp vận hành an toàn người ta quy định k = 1,4.Với hệ số đó máy biến áp làm việc trong tình trạng quá tải năm ngày đêm , mỗi ngày đêm không quá sáu giờ liên tục. n : Số máy biến áp trong trạm.
Hay đối với trạm có 2 máy biến áp,công suất mỗi máy biến áp bằng:
31,06 1,4 = 22,19 MVA Suy ra ta chọn máy biến áp : TPDH- 25000/110 ¿ Phụ tải 2:
33,28 1,4 = 23,77 MVA Suy ra ta chọn máy biến áp : TPDH- 32000/110 ¿ Phụ tải 3:
35,5 1,4 = 25,36 MVA Suy ra ta chọn máy biến áp : TPDH- 25000/110 ¿ Phụ tải 4:
28,84 1,4 = 20,6 MVA Suy ra ta chọn máy biến áp : TPDH- 25000/110 ¿ Phụ tải 5:
31,06 1,4 = 22,19 MVA Suy ra ta chọn máy biến áp : TPDH- 25000/110 ¿ Phụ tải 6:
33,28 1,4 = 23,77 MVA Suy ra ta chọn máy biến áp : TPDH- 25000/110
Theo số liệu đã có ta tính và thu được bảng số liệu máy biến áp sau:
Số liệu kĩ thuật Số liệu tính toán
SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT
+ Trạm nguồn: N là sơ đồ hai thanh góp
+ Trạm trung gian: sơ đồ hai thanh góp hoặc một thanh góp phân đoạn
+ Trạm cuối : sơ đồ cầu ( Đối với đường dây có chiều dài ¿
70 km thì ta dùng sơ đồ cầu trong, đối với đường dây có chiều dài < 70 km thì ta dùng sơ đồ cầu ngoài )
TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 45 I CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI
Đường dây NĐ-3
Hình 5.1 Sơ đồ mạng điện N1
Hình 5.2 Sơ đồ thay thế của mạng điện N-1 Đối với MBA: ¿ Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 3 : ΔP S ˙ 0B1 = 2.(P
) ¿ Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp 3 :
110 2 (1,27+j27,95) = 0,132 + j2,91 MVA ¿ Công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 bằng:
Sb3 = S3 + Sb3 = 32 + j15,36+ 0,132 + j2,91 = 32,132 + j18,27 MVA ¿ Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của máy biến áp có giá trị:
5 2 ¿ Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng:
2 U đm 2 = 1,87.10 -4 110 2 = 2,178 MVAr ¿ Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị :
S ” = Sc – jQcc = 32,19 + j18,67 – j2,178 = 32,19 + j16,492 MVA ¿ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:
Sd3 ( P } } right ) rSup { size 8{2} } + left (Q rSup { size 8{
110 2 (11,67+j15,17) =1,26 + j1,64 MVA ¿ Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:
S ’ = S ” + Sd3 = 32,19 + j16,492 + 1,26 + j1,64 = 33,45 + j18,132 MVA ¿ Công suất điện dung ở đầu đường dây bằng:
Qcd = Qcc = 2,178 MVAr ¿ Công suất từ nhà máy truyền vào đường dây có giá trị:
Đường dây NĐ-6
Hình 5.3 Sơ đồ mạng điện NĐ-6
Hình 5.4 Sơ đồ thay thế của mạng điện NĐ-6 Đối với MBA: ¿ Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 3 : ΔP S ˙ 0B6 = 2.(P
) ¿ Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp 3 :
110 2 (1,27+j27,95) =0,12 + j2,56 MVA ¿ Công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 bằng:
Sb6 = S6 + Sb6 = 30 + j14,4+ 0,116 + j2,37 = 30,12 + j16,96 MVA ¿ Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của máy biến áp có giá trị:
Sc = Sb + S0 = 30,12 + j16,96 + 0,058 + j0,4 = 30,17 + j17,36 MVA ¿ Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng:
2 U đm 2 = 1,55.10 -4 110 2 = 1,88 MVAr ¿ Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị :
5 4 ¿ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:
Sd6 ( P } } right ) rSup { size 8{2} } + left (Q rSup { size 8{) 2
110 2 (13,8+j13,2) =1,31 + j1,25 MVA ¿ Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:
S ’ = S ” + Sd6 = 30,17 + j15,48 + 1,31 + j1,25 = 31,49 + j16,73 MVA ¿ Công suất điện dung ở đầu đường dây bằng:
Qcd = Qcc = 1,88 MVAr ¿ Công suất từ nhà máy truyền vào đường dây có giá trị:
Hình 5.5 Sơ đồ mạng điện NĐ-1
Hình 5.6 Sơ đồ thay thế của mạng điện NĐ-1 trong đó Sb = S1 + S2 = 58 + j27,84 Đối với MBA: ¿ Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 1 : ΔP S ˙ 0B1 = 2.(P
) ¿ Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp :
5 6 ¿ Công suất trước tổng trở của máy biến áp bằng:
Sb1 = S1 + Sb1 = 58 + j27,84 + 0,43 + j9,56 = 58,43 + j37,4 MVA ¿ Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của máy biến áp có giá trị:
Sc = Sb + S0 = 58,43 + j37,4 + 0,058 + j0,4 = 58,49 + j37,8 MVA ¿ Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng:
2 U đm 2 = 2,09.10 -4 110 2 = 2,529 MVAr ¿ Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị :
S ” = Sc – jQcc = 58,49 + j37,8 – j2,529 = 58,49 + j35,27 MVA ¿ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:
Sd1 ( P } } right ) rSup { size 8{2} } + left (Q rSup { size 8{) 2
110 2 (8+j15,84) =3,08 + j6,11 MVA ¿ Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:
S ’ = S ” + Sd3 = 58,49 + j35,27 + 3,08 + j6,11 = 61,58 + j41,38 MVA ¿ Công suất điện dung ở đầu đường dây bằng:
Qcd = Qcc = 2,529 MVAr ¿ Công suất từ nhà máy truyền vào đường dây có giá trị:
Hình 5.7 Sơ đồ mạng điện 1-2
Hình 5.8 Sơ đồ thay thế của mạng điện 1-2 Đối với MBA: ¿ Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 2 : ΔP S ˙ 0B2 = 2.(P
) ¿ Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp 3 :
110 2 (1,27+j27,95) =0,12 + j2,56 MVA ¿ Công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 bằng:
Sb2 = S2 + Sb2 = 30 + j14,4+ 0,12 + j2,56 = 30,12 + j16,96 MVA ¿ Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của máy biến áp có giá trị:
Sc = Sb + S0 = 30,12 + j16,96 + 0,058 + j0,4 = 30,17 + j17,36 MVA ¿ Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng:
2 U đm 2 = 0,93.10 -4 110 2 = 1,125 MVAr Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị :
= 30,17+ j16,23 MVA ¿ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:
Sd2 ( P } } right ) rSup { size 8{2} } + left (Q rSup { size 8{) 2
110 2 (8,29+j7,93) =0,8+ j0,77 MVA ¿ Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:
= 30,98 + j17 MVA ¿ Công suất điện dung ở đầu đường dây bằng:
Qcd = Qcc = 1,125 MVAr ¿ Công suất từ nhà máy truyền vào đường dây có giá trị:
Đường dây NĐ-5
Hình 5.9 Sơ đồ mạng điện NĐ-5
Hình 5.10 Sơ đồ thay thế của mạng điện NĐ-5 trong đó Sb = S5 + S4 = 54 + j25,92 Đối với MBA: ¿ Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 5 : ΔP S ˙ 0B5 = 2.(P
) ¿ Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp 3 :
110 2 (1,27+j27,95) =0,38 + j8,29 MVA ¿ Công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 bằng:
Sb5 = S5 + Sb5 = 54+ j25,92+ 0,38 + j8,291 = 54,38+ j34,21 MVA ¿ Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của máy biến áp có giá trị:
Sc = Sb5 + S0 = 54,38 + j34,21 + 0,058 + j0,4 = 54,43 + j34,61 MVA ¿ Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng:
2 U đm 2 = 1,98.10 -4 110 2 = 2,396 MVAr ¿ Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị :
S ” = Sc – jQcc = 54,43+ j34,61 – j2,396 = 54,43 + j32,21 MVA ¿ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:
Sd5 ( P } } right ) rSup { size 8{2} } + left (Q rSup { size 8{) 2
110 2 (7,57+j15) =2,5 + j4,96 MVA ¿ Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:
S ’ = S ” + Sd5 = 54,43 + j32,21 + 2,5 + j4,96 = 56,94 + j37,17 MVA ¿ Công suất điện dung ở đầu đường dây bằng:
Qcd = Qcc = 2,396 MVAr ¿ Công suất từ nhà máy truyền vào đường dây có giá trị:
Đường dây 5-4
Hình 5.11 Sơ đồ mạng điện 5-4
Hình 5.12 Sơ đồ thay thế của mạng điện 5-4 Đối với MBA: ¿ Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 4 : ΔP S ˙ 0B4 = 2.(P
) ¿ Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp 3 :
=0,09 + j1,92 MVA ¿ Công suất trước tổng trở của máy biến áp 4 bằng:
Sc = Sb + S0 = 26,09 + j14,4 + 0,058 + j0,4 = 26,15 + j14,8 MVA ¿ Công suất điện dung ở cuối đường dây bằng:
2 U đm 2 = 0,93.10 -4 110 2 = 1,125 MVAr ¿ Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị :
S ” = Sc – jQcc = 26,15 + j14,8 – j1,125 = 26,15 + j13,68 MVA ¿ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:
Sd4 ( P } } right ) rSup { size 8{2} } + left (Q rSup { size 8{) 2
110 2 (8,29+j7,93) =0,6 + j0,57 MVA ¿ Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:
S ’ = S ” + Sd4 = 26,15 + j13,68 + 0,6 + j0,57 = 26,74 + j14,25 MVA ¿ Công suất điện dung ở đầu đường dây bằng:
Qcd = Qcc = 1,125 MVAr ¿ Công suất từ nhà máy truyền vào đường dây có giá trị:
CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU
Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực tiểu là:
Công suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu cho trong bảng sau:
Xét chế độ vận hành kinh tế của các trạm hạ áp khi phụ tải cực tiểu.
Trong chế độ phụ tảu cục tiểu có thể cắt bớt 1 máy biến áp trong các trạm song phải thoả mãn điều kiện sau:
Spt < Sgh =Sdm √ m ( m−1) ΔPP n ΔPP 0
Spt : Công suất phụ tải trong chế độ cực tiểu m : Số máy biến áp có trong trạm. Đối với trạm có 2 máy biến áp :
Spt < Sgh =Sdm √ 2 ΔPP ΔPP n 0
Kết quả tính toán Spt và Sgh có trong bảng sau:
Từ kết quả bảng 5.3, ta thấy rằng trong chế độ phụ tải cực tiểu tất cả các trạm đều có thể cắt bớt 1 máy biến áp. Áp dụng các công thức tính toán như đối với chế độ phụ tải cực đại :
Kết quả số liệu cho ở bảng 5.4: Đường
CHẾ ĐỘ SAU SỰ CỐ
Sự cố trong mạng chỉ xảy ra khi ngừng một mạch trên đường dây hai mạch liên kết với nhà máy:
Tính toán tương tự như chế độ cực đại ta sẽ thu được kết quả như sau:
TÍNH CHÍNH XÁC ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ ĐIỀUCHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN
TÍNH CHÍNH XÁC ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT
I.CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI : Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại là: Ucs = 110 % Udm = 1,1.110 = 121 kV
Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-3 được xác định như sau:
= 4,3 KV Điện áp tại điểm 3 có giá trị:
U3 = Ucs - UNĐ-3 = 121 – 4,3 = 116,7 KV Tổn thất điện áp trên máy biến áp được xác định như sau:
= 7,58 KV Điện áp phía thanh góp hạ áp đã quy đổi về phía cao áp:
Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-6 được xác định như sau:
= 3,13 KV Điện áp tại điểm 6 có giá trị:
U6 = Ucs - UNĐ-6 = 121 – 3,13 = 117,87 KV Tổn thất điện áp trên máy biến áp được xác định như sau:
= 6,74 KV Điện áp phía thanh góp hạ áp đã quy đổi về phía cao áp:
Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-1 được xác định như sau:
= 10,81 KV Điện áp tại điểm 1 có giá trị:
U1 = Ucs - UNĐ-1 = 121 – 10,81 = 110,19 KV Tổn thất điện áp trên máy biến áp được xác định như sau:
= 15,47 KV Điện áp phía thanh góp hạ áp đã quy đổi về phía cao áp:
Tổn thất điện áp trên đường dây 1-2 được xác định như sau:
= 3,91 KV Điện áp tại điểm 2 có giá trị:
= 6,95 KV Điện áp phía thanh góp hạ áp đã quy đổi về phía cao áp:
Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5 được xác định như sau:
121 = 6,18 KV Điện áp tại điểm 5 có giá trị:
U5 = Ucs - UNĐ-5 = 121 – 6,18 = 114,82 KV Tổn thất điện áp trên máy biến áp được xác định như sau:
= 13,67 KV Điện áp phía thanh góp hạ áp đã quy đổi về phía cao áp:
Tổn thất điện áp trên đường dây 5-4 được xác định như sau:
= 4,48 KV Điện áp tại điểm 4 có giá trị:
U4 = Ucs - U4-5 = 121 – 4,48 = 116,52 KV Tổn thất điện áp trên máy biến áp được xác định như sau:
= 5,98 KV Điện áp phía thanh góp hạ áp đã quy đổi về phía cao áp:
Ta có bảng tổng kết sau:
Bảng giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp
II.CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU :
Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực tiểu là:
Tính toán tương tự như trên ta thu được bảng số liệu sau:
Bảng giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp
III.CHẾ ĐỘ SỰ CỐ NẶNG NỀ :
Tính toán tương tự như trên ta thu được bảng số liệu sau:
Bảng giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp
Tính giá thành tải điện và các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật69 I Vốn đầu tư xây dựng mạng điện
Tổng 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 đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong các trạm biến áp ở chế độ phụ tải cực đại. ΔP Pd = 9,55 MW ΔP Pb = 1,27 MW Tổn thất công suất trong lõi thép của các máy biến áp được xác định theo công thức sau: ΔP Po = ∑ ΔP P i o = 6 × 2 × 0,029 = 0,35 MW ΔP P = ΔP Pd + ΔP Pb + ΔP Po
= 9,55 + 1,27 + 0,35 = 11,17 MW Tổn thất công suất trong mạng điện tính theo phần trăm :
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện được xác định theo công thức: ΔP A = ( ΔP Pd + ΔP Pb) τ + ΔP Po t Trong đó: t: thời gian các MBA vận hành trong năm.
Vì các MBA làm việc quanh năm nên t = 8760 h. τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ = 3411 h. Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện bằng: ΔP A = (9,55 + 1,27).3411 + 0,35.8760 = 39973 MWh
Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm bằng:
A = ∑ P max.T max 4.5000 = 870000 MWh Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo % : ΔP A % ΔPA
Chi phí và giá thành
1 Chi phí vận hành hàng năm
Các chi phí vận hành hang năm trong mạng điện được xá định theo công thức:
Y = avhd Kd + avht Kt + ΔPA c Trong đó: avhd : hệ số vận hành đường dây (avhd = 0,07) avht : hệ số vận hành các thiết bị trong trạm BA(avht =0,1) c : giá thành 1 kWh điện năng tổn thất (c = 500 đ)
2 Chi phí tính toán hàng năm
Chi phí tính toán hằng năm được xác định theo công thức:
Z = atc K + Y Trong đó: atc : hệ số địng mức hiệu quả của vốn đầu tư (atc = 0,125)
3 Giá thành truyền tải điện năng.
Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức: β = Y
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 được xác định theo công thức:
174 = 2,17.10 9 (đ/MW)Kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của hệ thống thiết kế được tổng hợp trong bảng sau: