(Tiểu luận) đồ án thiết kế mạng điện 110kv

4

Nội dung

Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng Cân bằng công suất là một trong những bài toán quan trọng nhằm đánh giá khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải, từ đó lập phương án nối dây thích hợp và xác định dung lượng bù hợp lý.

Tại mỗi thời điểm luôn phải đảm bảo cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ Mỗi mức cân bằng công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q để xác định một giá trị tần số và điện áp. Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi và ngược lại Khi thiếu công suất Q thì điện áp bị giảm và ngược lại.

Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suất tác dụng thì trong mạng điện thiếu công suất phản kháng Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp, gây thiệt hại rất lớn, đồng thời làm hạ thấp điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng. cho nên việc bù công suất phản kháng là vô cùng cần thiết.

Sở dĩ bù công suất kháng Q mà không bù công suất tác dụng P là vì khi bù

Q, giá thành kinh tế rẻ hơn, chỉ cần dùng bộ tụ điện để phát ra công suất phản kháng Trong khi thay đổi công suất tác dụng P thì phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nên không được hiệu quả về kinh tế.

1 Cân bằng công suất tác dụng:

Cân bằng công suất tác dụng để giữ tần số ổn định trong hệ thống.và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát:

∑PF = m∑Ppt + ∑∆Pmd +∑Ptd + ∑Pdt

∑P F : Tổng công suất tác dụng phát ra do các nhà máy phát điện của các nhà máy trong hệ thống.

∑P pt : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ.

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn m: Hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8 )

∑∆P md : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.

∑P td : Tổng công suất tự dùng các nhà máy điện.

∑P dt : Tổng công suất dự trữ của hệ thống.

∑P pt = P pt1 + P pt2 + P pt3 + P pt4 + P pt5 + P pt6

Tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áp trong trường hợp mạng cao áp vào khoảng 8÷10%m∑ p pt

Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên tính cân bằng công suất tác dụng theo biểu thức sau:

2 Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường trong hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát:

∑Q F : tổng công suất phát ra của các máy phát điện

∑Q F = ∑P F * tg φ F = 104,72*0.48 = 50.27 (MVAr) m∑Q pt : tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời m∑Q pt = m [(Ppt1* tg φ F1 )+ +( Ppt6* tg φ F6 )]

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 5 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn m∑Q pt = 0.8*[(15*0.75)+(18*0.75)+(22*0.75)+(20*0.75)+(25*0.75)+

∑∆QB : tổng tổn thất công suất phản kháng trong MBA áp có thể ước lượng :

∑∆QL: tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường dây của mạng điện Với mạng điện 110KV trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây bằng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra.

∑Qtd : Tổng công suất tự dùng các nhà máy điện trong hệ thống.

∑Q dt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống.

Trong thiết kế môn học này chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện nên có thể bỏ qua Q td và Q dt

Từ biểu thức (1), ta được : ∑Q F + Q bù ∑ = m∑Q pt + ∑ ∆Q B

Lượng công suất kháng cần bù:

Q bù ∑ = m∑Q pt + ∑ ∆Q B - ∑Q F (MVAr) m ∑Qpt ∑ ∆QB ∑QF Qbù ∑

Do Qbù ∑ > 0 nên hệ thống cần đặt thêm thiết bị bù để cân bằng công suất kháng.

Công suất bù sơ bộ cho phụ tải thứ i được tính như sau :

Q bi = P i ( tgφ i – tgφ i ' ), sao cho ∑Qbi = Qbù ∑ Để dễ tính toán, ta có thể tạm cho một lượng Q bi ở một số phụ tải ở xa và cosφ thấp hay phụ tải có công suất tiêu thụ lớn hơn sao cho ∑Q bi = Q bù∑

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 6 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn

; cosφ’ i Sau đó tính S i ' & cosφ’ sau khi bù với: (S i ') = √ 2 + ( – ) 2

Dựa vào số liệu ban đầu ta lập được số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ (bảng 1.1) Cos φ=0.8 =>tg φ=0.75tg φ=0.75

7

LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN

Cấp điện áp tải điện phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải

Ngoài ra còn phụ thuộc rất nhiều yếu tố khác ngoài P và l, do đó công thức dưới đây chỉ là sơ bộ gần đúng.

Dựa vào công thức Still để tìm điệnb áp tải điện U(kV):

P: Công suất truyền tải (kW) l : Khoảng cách truyền tải (km) Tính cho các phụ tải, ta được:

Phụ tải L (km) P (MW) U pt (kV)

Từ số liệu trên ta chọn cấp điện áp 110(kV) ; Uđm = 110(kV)

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Sơ đồ nối dây mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: số lượng, vị trí phụ tải, mức độ cung cấp điện liên tục của phụ tải, công tác vạch tuyến, sự phát triển của mạch điện.

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải.

Dựa vào sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải gồm nguồn (N) và 6 phụ tải, ta chia sơ đồ theo 3 khu vực sau :

 Khu vực 1 : Phụ tải 1 và 2 yêu cầu cung cấp điện liên tục.

 Khu vực 2 : Phụ tải 3 và 4 yêu cầu cung cấp điện liên tục

 Khu vực 3 : Phụ tải 5 và 6 yêu cầu cung cấp điện không liên tục

 Đối với khu vực 3 (khu vực không cần cung cấp điện liên tục) thì có 1 phương án:

 Hai tải mắc thành tia lộ đơn

Hình 2.2: phương án cấp điện khu vực 3.

 Đối với khu vực 1 (khu vực cần cung cấp điện liên tục) thì có 2 phương án:

 Tải mắc liên thông lộ kép

 Tải mắc thành vòng kín

 phương án cấp điện cho các khu vực như sau: Phương án 1: Hai tải

1 và 2 mắc liên thông lộ kép.

Phương án 2: Tải 1 và 2 mắc thành vòng kín

 Đối với khu vực 2 (khu vực cần cung cấp điện liên tục) thì có 2 phương án:

 Tải mắc thành vòng kín

 Tải mắc thành tia lộ kép

 Các phương án cung cấp điện cho các khu vực như sau: Phương án

1: tải 3 và 4 mắc thành tia lộ kép.

Phương án 2: tải 3 và 4 mắc thành vòng lộ đơn.

Hình 2.4 b) Ở điện áp 110 kV, Tmax = 5000 giờ.

Tra bảng 2.3 ta được dòng kinh tế Jkt = 1.1(A/ mm2 ). Đối với mạng truyền tải cao áp, chọn dây theo mật độ dòng kinh tế Có rất nhiều phương pháp để chọn dây dẫn, chẳng hạn như :

 Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, đồng thời thỏa mãn điều kiện tổn thất công suất thấp nhất;

 Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép;

 Chọn theo điều kiện kinh tế.

Mật độ kinh tế J kt là số ampe lớn nhất chạy trong 1 đơn vị tiết diện kinh tế của dây dẫn Dây dẫn được chọn theo J kt thì mạng điện vận hành kinh tế nhất, tức thỏa mãn kinh tế nhất, thỏa mãn chi phí tính toán hàng năm là thấp nhất.

Mật độ dòng kinh tế không phụ thuộc vào điện áp mạng điện

 Jkt tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu dây dẫn ρ bé thì Jkt lớn

 Jkt tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu ρ càng lớn thì Jkt có giá trị càng nhỏ.

 Quy tắc Kelvin: Khi dây dẫn có tiết diện tối ưu, phần giá cả phụ thuộc tiết diện dây dẫn bằng chi phí hiện thời hóa do tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong thời gian sống của đường dây Điều kiện thỏa hiệp tối ưu : = ;tức là = = = 0

Lấy đạo hàm theo Vt = V + Cp = A + BU + CLf + 3ρ 2 LR / f , ta được điều kiện tối ưu quy tắc Kelvin.

Lúc này chọn dây dẫn thì sẽ thỏa mãn chi phí tính toán hàng năm thấp nhất.

Tải 5 và 6 mắc liên thông lộ đơn (cung cấp điện không liên tục)

Phụ tải L(Km) P (MW) Upt (kV)

Dòng điện trên mỗi dây dẫntrí nguồn và phụ tải của từng đoạn dây

Với T max = 5000 (giờ/năm) và mật độ dòng kinh tế J kt = 1.1(A/mm2)

Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

Chọn tiết diện tiêu chuẩn, với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số

Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố :

Bảng dòng cho phép : tra PL 2.6 và 2.7

Dòng cho phép (I cp ) Đoạn Loại dây (mm 2 ) (A)

Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệu của phương án 1a khu vực 1 như sau :

Tra các phụ lục 2.1; 2.3 và 2.4.

Bảng số liệu : (bảng 2.3) bo*10 - Y=b o l. Đường Số Mã Chiều r 0 x 0 6 R=r o l X=x o l *10 -6 dây lộ dây dài L (Ω/km) (Ω/km) (1/Ωkm) (Ω) (Ω) (1/Ω)

Phương án 1 : Tải 1và 2 mắc liên thông lộ kép

Với T max = 5000 giờ, dây nhôm lõi thép nên ta có j kt = 1,1 A/mm 2

*Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

Chọn tiết diện tiêu chuẩn, với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số

Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố :

Bảng dòng cho phép : tra PL 2.6 và 2.7 Đoạn Loại dây (mm 2 ) Dòng cho phép (Icp)

Khi đứt 1 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải còn gọi là dòng điện cưỡng bức (Icb), lúc này :

Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệu của phương án 1a khu vực 1 như sau :

Bảng số liệu : (bảng 2.3) b o * Đường Số Mã Chiều r 0 x 0 10 -6 R=r o l X=x o l Y=b o l*10 -6 dây lộ dây dài L (Ω/km) (Ω/km) (1/Ωkm) (Ω) (Ω) (1/Ω)

Phương án 2 : tải 1 và 2 mắc thành vòng kín

Phân bố công suất sơ bộ theo chiều dài

Dòng điện chạy trên dây dẫn của từng đoạn dây

Với Tmax = 5000 giờ, dây nhôm lõi thép nên ta có jkt= 1,1 A/mm 2

= 106.7(mm 2 ) =>tg φ=0.75chọn dây AC-120

= 17.23(mm 2 ) =>tg φ=0.75chọn dây AC-70

= 90.1(mm 2 ) =>tg φ=0.75chọn dây AC-95 j 1,1 kt

Chọn tiết diện tiêu chuẩn, với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và to môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh k = 0.81

Tra phụ lục 2.6 và 2.7 Bảng dòng cho phép Đoạn Loại dây Dòng cho phép (I cp )

Trường hợp sự cố nặng nề nhất là đứt đoạn N – 1, mạng trở thành hở và dòng điện cưỡng bức trên các đoạn còn lại là :

Dòng điện cưỡng bức trên đoạn N-2 khi đứt dây đoạn N-1

Dòng điện cưỡng bức trên đoạn 1-2 khi đứt dây đoạn N-1

Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách tương đương 5m, ta lập được bảng số liệu của phương án b khu vực 1 Tra các Phụ lục 2.1; 2.3 và

Bảng số liệu: (bảng 2.4) Đường Số Mã Chiều r 0 x 0 b o R=r o l X=x o l Y=b o l*10 -6 dây lộ dây dài L (Ω/km) (Ω/km) (1/Ωkm) (Ω) (Ω) (1/Ω)

Phương án 1 : tải 3 và 4 mắc thành tia

Phụ tải L (Km) P (MW) U pt (kV)

Dòng điện chạy trên dây dẫn của đoạn N-3:

Dòng điện chạy trên dây dẫn của đoạn N-4:

Chọn tiết diện tiêu chuẩn, với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là

Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố:

Bảng dòng cho phép : tra PL 2.6 và 2.7 Đoạn Dây dẫn Dòng điện cho phép

Dòng điện cưỡng bức chạy trên dây dẫn của đoạn N-3, N-4 khi sự cố đứt 01 mạch:

Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách tương đương 5m ta lập được bảng số liệu của phương án 2 như sau:

Bảng số liệu: (bảng 2.7) Đường Số Mã Chiều r 0 x 0 b o R=r o l X=x o l Y=b o l dây lộ dây dài L (Ω/km) (Ω/km) (1/Ωkm) (Ω) (Ω) (1/Ω)10 6

Phương án 2 : tải 3 và 4 mắc thành vòng kín

Phân bố công suất sơ bộ theo chiều dài

Dòng điện chạy trên dây dẫn của từng đoạn dây

= 106.7(mm 2 ) =>tg φ=0.75chọn dây AC-120

= 17.23(mm 2 ) =>tg φ=0.75chọn dây AC-70

= 90.1(mm 2 ) =>tg φ=0.75chọn dây AC-95

Chọn tiết diện tiêu chuẩn, với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và to môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh k = 0.81

Tra phụ lục 2.6 và 2.7 Bảng dòng cho phép Đoạn Loại dây Dòng cho phép (I cp )

Trường hợp sự cố nặng nề nhất là đứt đoạn N – 4, mạng trở thành hở và dòng điện cưỡng bức trên các đoạn còn lại là :

Dòng điện cưỡng bức trên đoạn N-3 khi đứt dây đoạn N-4

Dòng điện cưỡng bức trên đoạn 3-4 khi đứt dây đoạn N-4

Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách tương đương 5m, ta lập được bảng số liệu của phương án b khu vực 1 Tra các Phụ lục 2.1; 2.3 và 2.4

Y=b o l. Đường Số Mã Chiều r0 x0 bo R=ro.l X=xo.l 10 6 dây lộ dây dài L (Ω/km) (Ω/km) (1/Ωkm) (Ω) (Ω) (1/Ω)

LỰA CHỌN TRỤ ĐIỆN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY

 LỰA CHỌN TRỤ CHO ĐƯỜNG DÂY MẠCH ĐƠN:

Trong phương án này, đoạn N-1, N-2, 2-3, N-3, N-4, N-6chúng ta đi dây lộ đơn nên chọn trụ bêtông cốt thép có mã hiệu DT20(tham khảo tại PL5.5 trang 154 sách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến) như hình vẽ bên dưới:

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 23 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn ÐÐS CD-104

Hình 2.10: Hình trức trụ bê tông cốt thép ĐT-20

1 Tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch đơn:

Dựa vào hình vẽ 2.10 ta tính được các khoảng cách sau:

Khoảng cách trung bình nhân D m được tính như sau:

 Đoạn N-1 sử dụng dây AC-120 :

Tra các bảng trongsách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến ta có được các thông số sau:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 ta biết được dây có 28 sợi nhôm và 7 sợi thép.

- Tra bảng PL2.1 trang 116 ta biết được:

+ Dây có đường kính ngoài d,2 mm, suy ra bán kính ngoài r

+ Dây có điện trở tương đương ở 20 0 c ro = 0,27 /km.

- Tra bảng 2.5 trang 25 ta biết được bán kính trung bình hình học của dây cáp là r' = 0,768 mm (tra theo 37 sợi).

Bán kính tự thân của dây:r' = 0,768×r = 0,768×7,6=5,837 (mm)

Cảm kháng của đường dây: x 0 = 2πf.2×10f.2×10 -4 ln

Dung dẫn của đường dây : b 0 2πf.2×10f

 Các đoạn N-2, N-3, 1-2, N-1, N-5, N-4, 3-4 : tính toán tương tự như cách tính của đoạn N-1.

2 Lựa chọn trụ cho đường dây mạch kép:

Trong phương án này, đoạn N-5 chúng ta đi dây lộ kép nên chọn trụ thép có mã hiệu Y110-2+9 (tham khảo tại PL5.12 trang 161 sách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến) như hình vẽ bên dưới:

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 25 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn a c' b b' c a'

Hình 2.11: Hình thức trụ kim loại Y110-2+9

3 Tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch kép:

Dựa vẽ 2.11 ta tính được các khoảng cách sau:

 Đoạn N-5 sử dụng dây AC-95 :

Tra các bảng trong sách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến ta có được các thông số sau:

- Tra bảng PL2.5 trang 119 ta biết được dây có 6 sợi nhôm và 1 sợi thép.

- Tra bảng PL2.1 trang 116 ta biết được:

+ Dây có đường kính ngoài d,5 mm, suy ra bán kính ngoài r

+ Dây có điện trở ở 20 0 c là 0 = 0,33/km, do đoạn N-5 là mạch kép, nên suy ra điện trở tương đương 0 = 0,33 2 = 0,165/km

- Tra bảng 2.5 trang 25 ta biết được bán kính trung bình hình học của dây cáp là r' = 0,726 mm.

Bán kính tự thân của dây: r' = 0,726×r =0,726×6,75= 4,90 (mm) Các khoảng cách trung bình học:

- Giữa các nhóm dây pha A và nhóm dây pha B:

- Giữa các nhóm dây pha B và nhóm dây pha C:

- Giữa các nhóm dây pha C và nhóm dây pha A:

Khoảng cách trung bình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị:

Các bán kính trung bình học:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha a:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha b:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha c:

Bán kính trung bình học của đường dây lộ kép có hoán vị:

Cảm kháng của đường dây: x 0 = 2πf.2×10f.2×10 -4 ln

Dung dẫn của đường dây :

Tính lại các bán kính trung bình học:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha a:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha b:

- Giữa các nhóm dây thuộc pha c:

Bán kính trung bình học của đường dây lộ kép có hoán vị:

BẢNG SỐ LIỆU TỔNG TRỞ CÁC ĐƯỜNG DÂY (bảng 2.9)

Loại lộ Mã dây dây

TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TỔN HAO

1 Khu vực 3: tải 5 và 6 mắc thành tia lộ đơn Sơ đồ thay thế đoạn N-5

Công suất ở cuối tổng trở R5+jX5 của đường dây N-5:

Tổn thất điện áp của đường dây N-5:

Phần trăm sụt áp của đường dây N-5:

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-5:

Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây N-5:

Công suất ở đầu tổng trở của đường dây N-5: ̇

Công suất ở đầu đường dây N-1:

Sơ đồ thay thế đoạn N-6

Công suất ở cuối tổng trở R6+jX6 của đường dây N-1:

Công suất ở đầu tổng trở của đường dây N-1: ̇

2 Khu vực 1: a Phương án 1: Tải 1 và 2 mắc liên thông lộ kép

Sơ đồ thay thế hình tia liên thông

Công suất ở cuối tổng trở của đường dây 1-2:

Tổn thất điện áp của đường dây 1-2:

Phần trăm sụt áp của đường dây 1-2:

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn 1-2:

Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây 1-2:

Công suất ở đầu tổng trở của đường dây 1-2: ̇

Công suất ở đầu đường dây 1-2:

Công suất ở cuối tổng trở của đường dây N-1:

Công suất ở đầu tổng trở của đường dây N-1:

= 35.882 + 20.526 ( ) b Phương án 2: tải 1 và 2 mắc thành vòng kín lộ đơn

 Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra:

 Công suất tính toán ở các nút 1 và 2: ̇ = + = 15 + 11,25 ( )

* Sơ đồ thay thế với phụ tải tính toán:

 Áp dụng phân bố công suất gần đúng theo tổng trở để tính dòng công suất trên đường dây nối với nguồn: ̇ −1 = −1 + −1 = 13.5 + 21 (Ω) ̇

 Tổn thất công suất trên đoạn N-1:

 Tổn thất công suất trên đoạn 1-2:

 Tổn thất điện áp trên đoạn N-1:

 Tổn thất điện áp trên đoạn 1-2:

 Phần trăm sụt áp trên đoạn N-1:

 Phần trăm sụt áp trên đoạn 1-2:

Vậy ∆ −1 %, ∆ −2 %, ∆ 1−2 % ề ≤ 10% đ  Đạt yêu cầu kỹ thuật.

 Phân bố công suất đoạn N-1-2:

Tính tổn thất công suất ở 2 đoạn: N-2 và 1-2 và N-1

 Công suất ở cuối tổng trở trên đoạn 1-2:

 Tổn thất điện áp trên đoạn 1-2: −2

 Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn 1-2:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn 1-2:

 Công suất ở đầu tổng trở trên đoạn 1-2: đ

 Công suất ở cuối tổng trở trên đoạn N-1: ̇

 Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-1:

 Công suất ở đầu tổng trở trên đoạn N-1: ̇ ′

 Công suất ở đầu đoạn N-1 cũng là công suất của nguồn cung cấp cho đường dây từ N-1-2:

 Sụt áp trên toàn đường dây từ N-1-2:

 Công suất ở đầu tổng trở trên đoạn N-2: đ ̇ ′

3 Khu vực 2: a Phương án 1: Tải 3 và 4 mắc hình tia lộ kép

 Khi v ận hành bình thường: a Sơ đồ thay thế tương đương mạch hình tia lộ kép đoạn N-3:

 Công suất ở cuối tổng trở R 3 + jX 3 của đường dây N-3:

 Tổn thất điện áp của đường dây N-3:

 Phần trăm sụt áp của đường dây N-3:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-3:đ

 Công suất ở đầu tổng trở của đường dây N-3:đ

 Công suất ở đầu đường dây N-3:

= 22.67 + 13.73 ( ) b Sơ đồ thay thế tương đương mạch hình tia lộ kép đoạn N-4:

 Công suất ở cuối tổng trở R4 + jX4 của đường dây N-4:

 Tổn thất điện áp của đường dây N-4:

 Phần trăm sụt áp của đường dây N-4:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-4:đ

 Công suất ở đầu tổng trở của đường dây N-4:

= 21.56 + 12.36 ( ) b Phương án 2: tải 3 và 4 mắc vòng kín

Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra:

 Công suất tính toán ở các nút 3 và 4: ̇ = + = 22 + 16,5 ( )

* Sơ đồ thay thế với phụ tải tính toán:

 Áp dụng phân bố công suất gần đúng theo tổng trở để tính dòng công suất trên đường dây nối với nguồn: ̇

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 44 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn ̇

=>tg φ=0.75 Đổi chiều truyền công suất

 Tổn thất điện áp trên đoạn 3-4:

 Phần trăm sụt áp trên đoạn 3-4:

Vậy ∆ −3 %, ∆ −4 %, ∆ 4−3 % ề ≤ 10% đ  Đạt yêu cầu kỹ thuật.

 Phân bố công suất đoạn N-3-4:

Tính tổn thất công suất ở 2 đoạn: N-4 và 4-3 và N-3

 Công suất ở đầu tổng trở trên đoạn N-4:

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 47 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn ̇ ′

 Công suất ở cuối tổng trở trên đoạn 4-3:

 Tổn thất điện áp trên đoạn 3-4: −3

 Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn 4-3:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn 4-3: đ

 Công suất ở đầu tổng trở trên đoạn 4-3:

 Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-3: đ

 Công suất ở đầu tổng trở trên đoạn N-3: ̇ ′

 Công suất ở đầu đoạn N-3 cũng là công suất của nguồn cung cấp cho đường dây từ N-3-4:

BẢNG CHỌN SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Nội dung Tổn thất công

Khu suất Đường thất vực Loại Mã dây tác dụng (∆P) dây lộ điện áp (∆U%)

CHỌN SỐ BÁT SỨ

Đường dây cao áp trên không dùng chuỗi sứ treo ở các trụ trung gian và chuỗi sứ căng tại các trụ dừng giữa, trụ néo góc và trụ cuối Số bát sứ tùy theo cấp điện áp và dựa theo bảng sau:

U đm (kV) Số bát sứ của chuỗi sứ

230 16 Điện áp phân bố trên các chuỗi sứ không đều do có điện dung phân bố giữa các bát sứ và điện dung giữa các bát sứ với kết cấu xà, trụ điện Điện áp phân bố lớn nhất trên bát sứ gần dây dẫn nhất (bát sứ số 1).

Chuỗi sứ đường dây 110 kV, gồm 8 bát sứ Điện áp trên chuỗi sứ thứ nhất có treo với dây dẫn bằng khoảng 21% Điện áp E giữa dây và đất ( = đ ) hay 1 = 0,21

Trong thiết kế này ta chọn loại bát sứ ΠΦ-6A (có điện áp thử nghiệm ở tần số 50Hz là 32 kV), vì vậy chuỗi 8 bát sứ sẽ chịu được điện áp (điện áp đỉnh):

Trong khi đó điện áp dây của mạng điện là:

Khi so sánh hai điện áp đỉnh ta thấy số bát sứ chọn đã thỏa mãn yêu cầu cách điện của lưới điện 110 kV.

CHỈ TIÊU VỀ CÔNG SUẤT KHÁNG DO ĐIỆN DUNG ĐƯỜNG DÂY

Điện trở đặc tính hay điện trở xung của đường: Rc = √x0 (Ω)

√b0 Điện trở đặc tính khoảng 400Ω đối với đường dây đơn và 200Ω đối với dây lộ kép

Công suất tự nhiên hay phụ tải điện trở xung SIL cho bởi:

- Công suất kháng do điện dung đường dây phát lên trong mỗi

100km chiều dài đường dây: Qc(100) = U 2 đm ×(100 × b o ) (MVAr) Chỉ tiêu thiết kế là Q c100 ≤0,125 × SIL Nếu không thỏa phải chọn lại dây có tiết diện lớn hơn và kiểm tra lại

Tính Q c(100) cho các đoạn đường dây thiết kế b 0 *10 – 6 SIL = =

* Tất cả các đường dây đều thỏa chỉ tiêu thiết kế là Q C 100 ≤ 0,125SIL

TỔN HAO VẦNG QUANG

Vầng quang điện xảy ra khi điện trường quanh bề mặt dây dẫn vượt quá sức bền về điện của không khí khoảng 21kV/cm Ở điện trường này, không khí bị ion hóa mạnh và độ bền về điện của nó ở vùng quanh dây dẫn xem như triệt tiêu, vùng không khí đó coi như dẫn điện, điều này làm cho dây dẫn trở nên có điện trở lớn Điều này làm cho tổn hao đường dây bị tăng lên.

Vầng quang điện xuất hiện thành các vầng sáng xanh quanh dây dẫn, nhất là ở chỗ bề mặt dây dẫn bị xù xì và đồng thời có tiếng ồn và tạo ra khí ozone, nếu không khí ẩm thì phát sinh axit nitơ Chính ozone và axit nitơ ăn mòn kim loại và vật liệu cách điện.

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 53 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang:

Với: m 0 : hệ số dạng của bề mặt dây, với dây dẫn bện m 0 = 0,87 δ: thừa số mật độ không khí, với δ = 3,92 * b

Trong đó: b: áp suất không khí, với b = 76 cmHg t: nhiệt độ bách phân, với t = 35 0 C

D: khoảng cách trung bình giữa các pha, cm r: bán kính dây dẫn, cm Điện áp pha của lưới điện là U fa 110 = 63,51 (kV)

√3 Đường dây AC–70 AC – 120 AC–95 Đường kính d (mm) 11.4 15.2 13.5 Điện áp tới hạn U 0 (kV) 70,42 85,15 81.76

=> Vậy U fa = 110 √3 = 63,51kV < U 0 min p,42kV => không tổn hao vầng quang.

55

MỤC ĐÍCH

- Chọn phương án tối ưu trên cơ sở so sánh về kinh tế kỹ thuật.

- Chỉ chọn những phương án thỏa mãn về kỹ thuật mới giữ lại để so sánh về kinh tế.

- Khi so sánh các phương án sơ đồ nối dây chưa cần đề cập đến các trạm biến áp, coi các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau;

- Để giảm bớt khối lượng tính toán không cần so sánh những phần giống nhau ở các phương án, có thể tính toán 1 lần ở 1 phương án để dùng tính cho các phương án tổng thể;

- Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm là ít nhất.

PHÍ TỔN TÍNH TOÁN HÀNG NĂM CHO MỖI PHƯƠNG ÁN

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm, được xác định theo công thức:

K: Vốn đầu tư mạng điện. a vh : Hệ số vận hành, khấu hao, sửa chữa mạng điện.

+ Đối với đường dây đi trên cột sắt a vh = 7%.

+ Đối với đường dây đi trên cột bê tông cốt thép avh = 4%. a tc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ (chênh lệch giữa các phương án) Trong đó, a tc = 1/T tc với T tc = 5÷8 năm là thời gian thu hồi vốn đầu tư phụ tiêu chuẩn tùy theo chính sách sử dụng vốn của nhà nước Thường atc 0.125÷0.2, ta chọn a tc = 0,2. c: Giá tiền 1 kWh điện năng tổn thất là c = 0,05 ($/kWh) = 50($/MWh) ΔAA: tổn thất điện năng, ΔAA = ΔAP Ʃ ×τ

Với ΔAP Ʃ : tổng tổn thất công suất của phương án đã tính trong chương 2.

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 55 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn τ: thời gian tổn thất công suất cực đại Có thể tính gần đúng theo công thức: τ = (0,124× T max ×10 -4 ) 2 ×8760 giờ/năm với T max = 5000 giờ/ năm => τ = 3411 giờ/ năm

1 Khu vực 3: (tải 5 và tải 6 mắc thành tia lộ đơn) Chi phí đầu tư khu vực 3

- Trong so sánh kinh tế, lấy giá tiền tổng hợp của 1km đường dây.

- Giá tiền đường dây lộ đơn tra Bảng PL3.1 đối với đường dây 1 mạch 110kV.

- Giá tiền đường dây lộ kép đi chung trụ (2 mạch) tra Bảng PL3.2 đối với đường dây 2 mạch 110kV.

Lưu ý : Không nhân với 3 vì trong các phụ lục này đã tính tiền của dây 3 pha, trụ điện, sứ và các phụ kiện khác trọn gói đối với 1km chiều dài đường dây.

Stt Đường Dây Chiều Tiền đầu tư 1km đdây Tiền đầu tư toàn đường dây dẫn dài ($/km)Cột 7 – PL 3.1 dây ($)

Tổng đầu tư đường dây của khu vực 3

Vốn đầu tư mạng điện: K127000

Tổn thất điện năng: ΔAA 1 = ΔAP∑.τ = 0.94 x 3411 = 3206.34 (MWh)

Phí tổn tính toán hàng năm:

Khối lượng kim loại màu của khu vực 3

Tham khảo Bảng Phụ lục 2.1, lưu ý phải nhân với 3 để có khối lượng dây của cả 3 pha đối với đường dây đơn và nhân với 6 đối với đường dây kép.

Stt Đường Dây Chiều Khối lượng (kg/km/pha) Cột 7 Khối lượng 3 dây dẫn dài – PL2.1 pha (kg)

2 Khu vực 1a: (tải 1 và tải 2 mắc liên thông lộ kép)

Chi phí đầu tư khu vực 1a

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 57 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn Σ%13210

Tổng đầu tư đường dây của khu vực 1a

Vốn đầu tư mạng điện: K 1 %13210

Khối lượng kim loại màu của khu vực 1a

3 Khu vực 1b: (tải 1 và tải 2 mắc thành vòng kín)

Chi phí đầu tư khu vực 1b

Tổng đầu tư đường dây của khu vực 1b

Vốn đầu tư mạng điện: K 1 &88502

Khối lượng kim loại màu của khu vực 1b

4 Khu vực 2a: (tải 3 và tải 4 mắc thành tia lộ kép)

Chi phí đầu tư khu vực 2a

Stt Đường Dây Chiều Tiền đầu tư 1km đdây

Tiền đầu tư toàn đường dây dẫn dài ($/km)Cột 7 – PL 3.1 dây ($)

Tổng đầu tư đường dây của khu vực 2a

Vốn đầu tư mạng điện: K1'26730

Khối lượng kim loại màu của khu vực 2a

5 Khu vực 2b: (tải 3 và tải 4 mắc thành vòng kín)

Chi phí đầu tư khu vực 2b

Bảng 3.1 Stt Đường Dây Chiều Tiền đầu tư 1km đdây

Tiền đầu tư toàn đường dây dẫn dài ($/km)Cột 7 – PL 3.1 dây ($)

Tổng đầu tư đường dây của khu vực 2b

Vốn đầu tư mạng điện: K1"06164

Khối lượng kim loại màu của khu vực 2b

Khối lượng (kg/km/pha) Cột 7 – Khối lượng 3 pha Đường dây Dây dẫn Chiều dài

BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ CỦA 3 KHU VỰC

Chi tiêu Đơn vị Có 1 phương án

Tổn thất điện năng (∆A) MWh 4843.62

KL kim loại màu Tấn 183.829

Căn cứ vào số liệu tính toán, ta thấy phương án (1a) và (2b) có phí tổn tính toán bé hơn phương án (1b) và (2a).

Lúc này ta xét đến các chỉ số phụ về kỹ thuật và chọn phương án (1a) và

(2b)(tải 4 và tải 4 mắc hình liên thông lộ kép) là phương án tối ưu nhất với các lý do như sau :

- Phí tổn tính toán thấp hơn

- Tổn thất điện năng, Tổn thất điện áp cao hơn Tuy nhiên điều kiện này ta có thể khắc phục được bằng nhiều biện pháp kỹ thuật như (tăng tiến diện dây dẫn, lắp tụ bù )

- Đơn giản trong việc quản lý và vận hành

- Hệ thống bảo vệ đơn giản

65

NỘI DUNG

- Sơ đồ nối điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho người và thiết bị.

- Chọn sơ đồ nối dây của mạng điện Phía nhà máy chỉ bắt đầu từ thanh góp cao áp của nhà máy.

- Chọn số lượng và công suất MBA của trạm giảm áp.

- Dùng phụ tải đã có bù sơ bộ công suất kháng.

CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MBA TRONG TRẠM GIẢM ÁP

- Yêu cầu cung cấp điện liên tục nên chọn trạm có 2 máy biến áp.

- Công suất máy biến áp: S đ mB2 ≥

- Côngsuất máy biến áp: S đ mB2 ≥

- Công suất máy biến áp: S đ mB2 ≥ S 1,4 sc = S pt2max 1,4 = 1,4 25 = 17.86 (MVA)

- Yêu cầu cung cấp điện không liên tục nên chọn trạm có 01 máy biến áp.

- Công suất máy biến áp:S đ mB1 = S pt1max = 31.25 (MVA)

- Yêu cầu cung cấp điện không liên tục nên chọn trạm có 01 máy biến áp.

- Công suất máy biến áp:S đ mB1 = S pt1max = 23.75 (MVA)

CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VÀ THÔNG SỐ MBA:

Tổn thất công suất kháng trong sắt của 1 máy:  Q Fe = i0% × S m đ (kVAr)

Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép: ∆P Fe = ∆P 0 (kW) 100

Trong đó ΔAP N (kW); U đm (kV); S đm (kVA)

Tổn hao đồng ΔAP cu và ΔAQ cu khi MBA mang tải không định mức tỷ lệ với bình phương công suất của phụtải qua MBA,trong khi tổn thất công suất trong lõi sắt ΔAP Fe và ΔAQ Fe xem như không đổi.

R B trạm hai MBA X B trạm hai MBA ΔAP Fe trạm hai MBA ΔAQ Fe trạm hai MBA

Bảng 4.1: Tổng trở và tổn thất sắt của một máy biến áp trong trạm

PN PFe R B Z B X B Q Fe lượng (kV) biến (kVA) (kW) U N % (kW) I % () () () (kVAr) áp MBA U c U H

Bảng 4.2: Tổng trở tương đương và tổn thất sắt của trạm biến áp

Trạm Số lượng R B X B P Fe  Q Fe biến áp MBA () () (kW) (kVAr)

SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHO THANH CÁI ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Sơ đồ được trình bày trên bản vẽ khổ A3 (đính kèm)

68

YÊU CẦU TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ

Dùng công suất kháng của phụ tải trước khi bù sơ bộ lúc cân bằng sơ bộ công suất kháng.

Không xét đến tổn thất sắt trong MBA và công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra.

Không xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng.

Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và MBA. Đặt công suất Q bù tại phụ tải làm ẩn số và viết biểu thức của phí tổn tính toán

Z của mạng điện do việc đặt thiết bị bù kinh tế.

Giải hệ phương trình bậc nhất tuyến tính ẩn số Q bù

Nếu giải ra được công suất Q bù i = 0 thì phụ tải thứ i không cần bù,bỏ bớt một phương trình đạo hàm riêng thứ i và cho Q bù = 0 trong các phương trình còn lại và giải hệ phương trình n-1 ẩn số Q bù

Chỉ nên bù đến cosφ = 0,95 vì cao hơn việc bù sẽ không hiệu quả kinh tế.

TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ

Chi phí tính toán cho bởi: Z=Z 1 +Z 2 +Z 3

 Phí tổn hàng năm do đầu tư thiết bị bù Q b :

K 0 : giá tiền 1 đơn vị công suất thiết bị bù,với K0 = 5$/kVar 5×10 3 $/MVar a vh : hệ số vận hành của thiết bị bù, với a vh = 0,1 a tc : hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, với a tc = 0,125

 Phí tổn do tổn thất điện năng:

Với : c : giá tiền 1 MWh tổn thất điện năng, với c = 50 $/MWh ΔAP * : tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù,với tụ điện tĩnh lấy bằng ΔAP * =0,005

T: thời gian vận hành tụ điện, nếu vận hành suốt 1 năm thì T= 8760

 (h).Chi phí do tổn thất điện năng,do thành phần công suất kháng tải trên đường dây và MBA sau khi đặt thiết bị bù.

Với: ΔAP : tổn thất trên đường dây và MBA,∆ = ( − ù ) 2

2 τ : thời gian tổn thất công suất cực đại,τ= 3411h

1 Tính toán bù kinh tế khu vực 1:

Hàm chi phí tính toán : Z = Z1 + Z2 +Z3

Z 1 = (a vh + a tc )K 0 ×(Q bù1 + Q bù2 ) = (0,1 + 0,125) × 5×10 3 ×(Q bù1 + Q bù2 )

= U c 2 τ ×[(Q 1 -Q bù1 ) 2 xR B1 +(Q 2 -Q bù2 ) 2 x(R 12 +R B2 )+ (Q 1 +Q 2 -Q bù1 - Q bù2 ) 2 xR N1 ] dm

 Tính đạo hàm riêng và cho nó bằng 0:

Giải hệ phương trình (1) & (2) : 294.2 Q bù1 +232.49 Q bù2 (16.74

Hệ số công suất nút 2 và 1 sau khi bù tgφ′ =

 Phân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở:

0.36 × (19,38 − Q bù4 ) ] 2 x13.5+[0,64 × (15 − Q bù4 ) + 0,29 × (16.5 − Q bù3 )] 2 x16.83+[0.29 × (16.5 − Q bù4 ) − 0,36 × (15 − Q bù5 )] 2 x16.59]

09×[(16.5-Q bù3 ) 2 x1.27+(15-Q bù4 ) 2 x1.27+[0,71 × (15,49 − Q bù3 ) + 0.36 × (19,38 − Q bù4 ) ] 2 x13.5+[0,64 × (15 − Q bù4 ) + 0,29 × (16.5 − Q bù3 )] 2 x16.83+[0.29 ×

Tính đạo hàm riêng và cho nó bằng 0:

315+14.09×[-41.91+2.54Q bù3 -344.57+13.61Q bù3 +6.9Q bù4 -140.42+6.24Q bù4 +2.83Q bù3 +5.92+9.62Q bù3 -3.46Q bù4 ]

(15,49 − Q bù3 ) + 0.36 × (19,38 − Q bù4 )] – 2×0.64×16.83[0,64 × (15 − Q bù4 ) + 0,29 × (16.5 − Q bù3 )] – 2×0.36×16.59[0.29 × (16.5 − Q bù3 ) − 0,36 × (15 − Q bù4 )]]

315+14.09×[-38.1+2.54Q bù4 -174.71+6.9Q bù3 +3.5Q bù4 -295.36+13.14Q bù4 +5.95Q bù3 +7.35+3.46Q bù3 -4.3Q bù4 ]

Giải hệ phương trình (1) & (2) : 402.97Qbù3+136.39Qbù4594.5

Hệ số công suất nút 3 và 4 sau khi bù

Hệ số công suất nút 5 sau khi bù tgφ′5 = Q 5 − Q bù5 = 18.75 − 0.38 = 0.73 ⇒ cosφ′1 = 0.81

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 74

∂Q bù5 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn

Hệ số công suất nút 6 sau khi bù tgφ ′ =

BẢNG KẾT QUẢ BÙ KINH TẾ

Phụ tải P(MW) Q(MVAr) trước khi sau khi

Tổng công suất bù kinh tế: 32.54(MVAr)

76

TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG

Chú ý : Dùng công suất kháng kháng ở phụ tải đã được bù kinh tế.

1 Khu vực 1: tải 1 và 2 mắc liên thông lộ kép

S 1-2 ” S R2 ”2 ΔAP Fe1 +j ΔAQ Fe1 ΔAP Fe2 +j ΔAQ Fe2 j

 Tổn thất công suất trong trạm biến áp B2

 Công suất cuối đường dây N-1:đ

 Công suất kháng do điện dung ở cuối đường dây N-1 sinh ra:

 Công suất ở cuối tổng trở đường dây N-2:

 Tổn thất công suất trên tổng trở của đường dây N-1:

 Công suất ở đầu tổng trở đường dây N-1: ̇ ̇

 Tổn thất công suất trong trạm biến áp B1:

 Công suất ở đầu tổng trở đường dây N-1:đ ̇ ̇

2 Khu vực 2 : Tải 3 và 4 mắc liên thông lộ kép

 Tính toán công suất tại nút 3 :

 Công suất vào trạm biến áp B3:đ

 Cụng suất khỏng do ẵ điện dung của đoạn đường dõy N-2 sinh ra:

 Cụng suất khỏng do ẵ điện dung của đoạn đường dõy 2-3 sinh ra:

 Công suất tính toán tại nút 3 (phía cao áp):

 Công suất vào trạm biến áp B3:

 Phân bố công suất gần đúng theo tổng trở:

 Công suất trên đường dây N-3: ̇

 Kiểm tra lại theo công thức:

 Công suất trên đường dây 2-3:

3 ′ được phân làm hai tải thành phần:

S N3 S 43 S N4 jQ CN3 jQ CN4 jQ CN4

 Ta thấy S ̇ N−3 và S ̇ 4−3 tách ra từ S ̇ 3 ′ đã hàm chứa điện dung đường dây ở hai bên.

 Tổn thất công suất trên đoạn N-3:đ

 Công suất đầu nguồn đoạn N-2-3:

 Công suất đầu nguồn đoạn N-3:

3 Khu vực 3: Tải 5 và 6 mắc hình tia lộ đơn: Đường dây N-5:

 Công suất ở cuối tổng trở đường dây N-5: ̇ ̇

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 83 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn ̇ ̇

Tính toán cân bằng công suất phản kháng

Bảng 6.1: Tổng hợp công suất đầu các đường dây nối đến thanh cái stt Đường đây P(MW) Q(MVAr)

 Tổng công suất yêu cầu phát lên tại thanh cái cao áp: Ta có: SycƩ

 Công suất tác dụng của nguồn phát lên:

 Nguồn phát đủ cung cấp công suất tác dụng cho phụ tải và có khả năng điều chỉnh công suất kháng theo hệ số công suất cosφ F = 0,9.

 Công suất phản kháng do nguồn phát đưa lên thanh cái cao áp:

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 84 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn cosφ F = 0,9  tgφ F = 0,484

 Vậy Q F = 68.16(MVAr)> Q ycƩ = 64.11(MVAr) nên ta không cần bù cưỡng bức công suất kháng cho mạng điện.

 Khi đó nguồn chỉ cần cung cấp công suất kháng :

Kết luận: Không cần bù cưỡng bức cosφ F = 0,91

86

PHẦN TÍNH TOÁN

1 Tính toán tình trạng làm việc của mạng điện lúc tải cực đại Khi phụ tải cực đại: U N = 1,1 × U đm = 1,1 ×110 = 121 (kV) a Khu vực 1: tải 1 và 2 mắc liên thông lộ kép Quá trình tính nghịch Đường dây 2-1

 Công suất cuối đường dây N-1:

S ̇ N−1 = S ̇ ′ 1 − j∆Q C1 = 33.71 + j12.4 − j1,64 = 33.71 + j10.76 (MVA) Quá trình tính thuận

 Tính điện áp tại nút 1:

 Công suất ở đầu tổng trở đường dây N-1(có được từ quá trình tính ngược):

 Tổn thất điện áp trên đường dây N-1:

 Điện áp ở cuối đường dây N-1:

 Công suất ở đầu tổng trở trạm biến áp B1:

 Sụt áp qua trạm biến áp B1:

 Điện áp phụ tải 1 quy đổi về phía cao áp:

 Điện áp phía thứ cấp trạm biến áp T1:

 Công suất ở đầu tổng trở đường dây 1-2(có được từ quá trình tính ngược):

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 89 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn b Khu vực 2: Tải 3 và 4 mắc thành vòng kín

+ Tính điện áp U 3 P phía bên phải:

 Điện áp ở cuối đường dây N-4-3:

= U N − ∆U N−4 − ∆U 4−3 = 121 − 4.47 − 0,24 = 116.29 (kV)(1) + Tính điện áp U 3 T phía bên trái:

+ Từ (1) và (2) ta tính được điện áp tại nút 3 như sau:

22 c Khu vực 3: tải 4 và 5 mắc thành tia lộ kép

KẾT QUẢ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRONG TRƯỜNG HỢP MẠNG ĐIỆN VẬN HÀNH CỰC ĐẠI

Bảng kết quả tính toán tổn thất đường dây (bảng 7.1)

Tổn thất công Tổn thất công kháng do suất phản điện dung Khu vực Đường dây suất tác dụng kháng đường dây

Bảng tổn thất công suất trong trạm biến áp (bảng 7.2)

∆P (MW) ∆Q (MW) ∆P (MW) ∆Q (MVAr) áp

Bảng kết quả điện áp lúc phụ tải cực đại Điện áp phía Điện áp phía Điện áp phía % độ lêch

Nút phụ tải hạ áp quy về điện áp phía cao áp (kV) hạ áp (kV) cao áp (kV) thứ cấp (5)

Bảng công suất đầu đường dây có nối với nguồn khi tải cực đại

Cống suất phản kháng Đường dây đầu đường dây P S

2 Tính toán tình trạng làm việc của mạng điện lúc tải cực tiểu

Không vận hành Thiết bị bù, dùng phụ tải P min , cos theo đề cho

P min @% P max ; Q min =tg.P min

A Quá trình tính nghịch a Khu vực 1: tải 1 và 2 mắc liên thông lộ kép

S 1-2 ” S R2 ”2 ΔAP Fe1 +j ΔAQ Fe1 ΔAP Fe2 +j ΔAQ Fe2 j

R2 = (P2 + jQ2) + (∆PB2 + j∆QB2) + (∆PFe2 + j∆QFe2)

1−2 + (P1 + jQ1) + (∆PB1 + j∆QB1) + (∆PFe1 + j∆QFe1)

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 97 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn b Khu vực 2 : Tải 3 và 4 mắc liên thông lộ kép

 Công suất vào trạm biến áp B3:

T3 = (P3 + jQ3) + (∆PB3 + j∆QB3) + (∆PFe3 + j∆QFe3)

 Công suất vào trạm biến áp B3:đ

T4 = (P4 + jQ4) + (∆PB4 + j∆QB4) + (∆PFe4 + j∆QFe4)

 Phân bố công suất gần đúng theo tổng trở:

 Công suất trên đường dây N-4: ̇ ∗ ̇ ̇ ̇ ∗ ̇

 Kiểm tra lại theo công thức:

Công suất trên đường dây 2-3:

3 ′ được phân làm hai tải thành phần:

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 100

N−4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn

 Ta thấy S ̇ N−3 và S ̇ 4−3 tách ra từ S ̇ 3 ′ đã hàm chứa điện dung đường dây ở hai bên.

 Công suất đầu nguồn đoạn N-2-3:đ

 Công suất đầu nguồn đoạn N-3:

= (7.92 + j6.17) + (0.11 + j0.17) − j0.82 = 8.03 + j5.52 (MVA) c Khu vực 3 : Tải 5 và 6 mắc hình tia lộ đơn: Đường dây N-5:

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 102 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn Đường dây N-6:

B Quá trình tính thuận a Khu vực 1

= 8.18% b Khu vực 2: Tải 3 và 4 mắc thành vòng kín

+ Tính điện áp U 3 P phía bên phải:

 Điện áp ở cuối đường dây N-4-3:

U 3 P = U N − ∆U N−4 − ∆U 4−3 = 115.5 − 2.31 − 0.1 = 113.09 (kV)(1) + Tính điện áp U 3 T phía bên trái:

+ Từ (1) và (2) ta tính được điện áp tại nút 3 như sau:

22 c Khu vực 3: tải 4 và 5 mắc thành tia lộ kép

KẾT QUẢ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRONG TRƯỜNG HỢP MẠNG ĐIỆN VẬN HÀNH CỰC TIỂU

∆P (kW) ∆Q (kW) ∆P (MW) ∆Q (MVAr) áp

Bảng kết quả điện áp lúc phụ tải cực tiểu Điện áp phía Điện áp phía Điện áp phía % độ lêch

Bảng công suất đầu đường dây có nối với nguồn khi tải cực tiểu

3 TRONG TRƯỜNG HỢP MẠNG ĐIỆN VẬN HÀNH SỰ CỐ a Khu vực 1 Đứt 1 dây đoạn N-1

Quá trình tính nghịch Đường dây 2-1

S ̇ N−1 = S ̇ ′ 1 − j∆Q C1 = 35.2 + j14.29 − j1,64 = 35.2 + j12.65 (MVA) Quá trình tính thuận

Sự cố mạch kín Đứt đoạn N-4 là nặng nhất

Quá trình tính nghịch Đường dây 3-4

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 114 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn ̇ ̇

KẾT QUẢ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRONG TRƯỜNG HỢP MẠNG ĐIỆN VẬN HÀNH SỰ CỐ

∆P (kW) ∆Q (kW) ∆P (MW) ∆Q (MVAr) áp

Bảng kết quả điện áp lúc phụ tải cực đại Điện áp phía Điện áp phía Điện áp phía % độ lêch

Bảng công suất đầu đường dây có nối với nguồn khi tải cực đại

118

MỞ ĐẦU

Nhiều biện pháp điều chỉnh điện áp được áp dụng nhằm đảm bảo chất lượng điện áp như thay đổi điện áp vận hành, đặt thiết bị bù, phân bố công suất hợp lý trong mạng điện, thay đổi đầu phân áp của máy biến áp thường và máy biến áp điều áp dưới tải …

Trong phạm vi đồ án này ngoài việc điều chỉnh điện áp thanh cái cao áp của nguồn sẽ tính toán chọn đầu phân áp tại các trạm giảm áp đảm bảo điện áp thanh cái hạ áp trong phạm vi độ lệch điện áp cho phép Việc chọn máy biến áp có đầu phân áp điều chỉnh thường (phải cắt tải khi thay đổi đầu phân áp) hay máy biến áp có đầu phân áp điều áp dưới tải phụ thuộc vào việc tính toán chọn đầu phân áp ứng với các chế độ làm việc khác nhau của mạng điện và vào yêu cầu phải điều chỉnh.

CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP

Ta xét ở đây các máy biến áp 110/22 kV có 17 đầu phân áp phía cao áp :

1 đầu định mức và 18 đầu phân áp 9×(±1.78%) cho phép điều chỉnh điện áp trong phạm vi ±16.02% quanh điện áp định mức. Đầu phân áp % Đầu phân áp U pa cao

U pa cao : điện áp ứng với đầu phân áp. điện áp không tải phía thứ cấp thường cao hơn định mức:

U kt ha = 1,1× U đm ha = 1,1×22 = 24,2 kV

Tỷ số biến áp: k = U pa cao U kt ha Điện áp định mức phía hạ áp là 22 kV. Điện áp định mức phía thứ cấp là 22 kV Độ lệch điện áp cho phép là ±5% so với định mức vậy nên điện áp hạ áp yêu cầu là:

Khu TBA Tình trạng Điện áp phía hạ Điện áp phía % đọ lệch điện vực làm việc quy về cao (kV) hạ (kV) áp phía thứ cấp

CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN

TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN

U kt ha = 1,1× U đm ha = 1,1×22 = 24,2 kV

1 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 1: a Phụ tải cực đại:

- Điện áp hạ áp quy về cao áp:

- Đầu phân áp tính toán:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “5” với điện áp tương ứng119.79 kV

- Kiểm tra lại điện áp hạ áp sau khi chọn đầu phân áp:

- Độ lệch điện áp sau điều chỉnh:

 Thỏa U ha yc b Phụ tải cực tiểu:

- Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn “4” với điện áp tương ứng 117.832 kV

 Thỏa U ha yc c Lúc phụ tải sự cố

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 124 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn b Phụ tải cực tiểu:

 Độ lệch điện áp sau điều chỉnh:

Bảng kết quả chọn đầu phân áp

Uhạ trước Đàu Uha sau % độ lệch điện áp sau

Khu Tình trạng khi chọn khi chọn

TBA phân áp khi điều vực làm việc đầu phân đầu phân chọn chỉnh áp áp

131

TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

1 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện:

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện chia làm 2 phần:

Tổn thất công suất trên đường dây

Tổn thất công suất trong máy biến áp

Tổn thất trong đồng: P cu =0.438 (MW)

Tổn thất trong sắt: P Fe =0.28 (MW)

Tổn thất trong thiết bị bù:

Tổn thất công suất tổng:

P∑ = PFe + Pcu + Pbù + PL =3.616(MW)

Tổng thất công suất tính theo % của toàn bộ phụ tải trong mạng:

2 Tổn thất điện áp hàng năm trong mạng điện: Với T = 8760 giờ

Tổn thất điện năng trong thép của máy biến áp (làm việc suốt năm):

Tổn thất điện năng trên đường dây và trong cuộn dây của máy biến áp:

Tổn thất điện năng trong thiết bị bù (tính gần đúng):

Tổng tổng thất điện năng hàng năm trong mạng điện:

Tổng điện năng cung cấp cho phụ tải:

A∑= P∑×Tmax= 119 × 5000 = 595000 (MWh) Tổng tổn thất điện năng tính theo %:

TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN

Tính phí tổn vận hành hằng năm của mạng điện:

Trong đó: avh(L) : hệ số vận hành (khấu hao, tu sửa, phục vụ) của đường dây, Cột bê tông cốt thép lấy avh(L) = 0.04

● avh(T): hệ số vận hành của trạm biến áp, lấy avh(T) = 0.1

● KL : tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây

● KT : Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp

1 Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây: K L = 6246374 ($)

- Khu vực 1 - Phương án 1a : KL (1) = 2513210 ($)

2 Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp: KT = 605100 (rúp)=

Trạm Điện áp (kV) Công suất Số lượng Giá tiền 1 Tổng

(rúp) biến áp (kVA) (máy) máy (rúp)

Giá thành tải điện của mạng điện cho 1 MWh điện năng đến phụ tải:

Giá xây dựng mạng điện cho 1 MW công suất phụ tải cực đại:

Bảng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

STT Các chi tiêu Đơn vị Trị số Ghi chú

Phụ tải 4 khi cực đại

2 Độ lệch Đ/A lớn nhất lúc sự cố % 4.56

Phụ tải 1 khi sưj cố

3 Tổng độ dài đường dây KM 282.221

4 Tổng c/s các TBA MVA 239

5 Tổng c/s kháng do điện dung sinh ra MVAr 6.66

6 Tổng dung lượng bù MVAr 32.54

7 Vốn đầu tư đường dây USD 6246374

8 Vốn đầu tư TBA USD 14000

9 Tổng phụ tải P max MW 119

10 Điện năng tải hằng năm A Σ MWh 595000

11 Tổng tổn thất công suất ∆P Σ MW 3.616

12 Tổng tổn thất công suất ∆PΣ% % 3.039

13 Tổng tổn thất điện năng ∆A Σ MWh 14090.9

14 Tổng tổn thất điện năng ∆A Σ % % 2.37

15 Giá thành xây dựng mạng điện cho 1 Đồng/MW 1157341058

16 Phí tổn kim loại màu Tấn 494.265

17 Giá thành tải điện β Đồng/kWh 35.34

18 Phí tổn vận hành hằng năm Y USD 955799.96

GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Mạng Điện 110Kv
Tác giả	Đặng Minh Toàn
Người hướng dẫn	Th.S. Hồ Đăng Sang
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Thiết Kế Mạng Điện
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	168
Dung lượng	1,54 MB