Đề tài đồ án thiết kế lưới điện khu vực

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Phân tích nguồn

Nguồn cung cấp : Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất định mức của mỗi tổ máy là 70MW

Hệ số công suất : cosφ = 0,85 và điện áp định mức : Uđm = 11kV

Như vậy công suất định mức của nhà máy nhiệt điện là 210 MW

PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI ĐIỆN

Đề xuất phương án nối dây

2.1.1.Ưu nhược điểm của các phương án nối dây

Thiết kế mạng điện cần đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời vẫn phải tiết kiệm chi phí Để đạt được mục tiêu này, cần tìm ra phương án tối ưu nhất trong số các lựa chọn đã được đề xuất, đồng thời đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật cần thiết.

Các yêu cầu kỹ thuật chính của mạng điện bao gồm độ tin cậy và chất lượng cao trong việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Khi thiết kế sơ đồ mạng, cần chú ý đến hai yếu tố này Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần có dự phòng 100% trong mạng điện với khả năng đóng tự động Do đó, việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể thực hiện qua đường dây hai mạch hoặc mạch vòng, trong khi các hộ tiêu thụ loại III sử dụng đường dây một mạch Để chọn sơ đồ tối ưu cho mạng điện, cần đề ra phương án nối dây dựa trên các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, từ đó xác định được phương án tối ưu nhất.

Một phương án nối dây hợp lý phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Thứ nhất, đảm bảo cung cấp điện liên tục.

Thứ hai, đảm bảo chất lượng điện.

Thứ ba, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

Thứ tư, đảm bảo thuận lợi cho thi công, vận hành và phải có tính linh hoạt cao.

Thứ năm, đảm bảo tính kinh tế.

Thứ sáu, đảm bảo tính phát triển của mạng điện trong tương lai

Khi dự kiến các phương án nối dây phải dựa trên các ưu khuyết điểm của một sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng.

Mạng hình tia có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản và giá rẻ, cùng với các thiết bị bảo vệ rơle dễ dàng Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển và cải tạo mạng điện hiện có Khi xảy ra sự cố, mạng hình tia không ảnh hưởng đến các đường dây khác, đồng thời tổn thất trong mạng này cũng nhỏ hơn so với lưới liên thông.

Nhược điểm: Chi phí đầu tư dây cao, khảo sát thiết kế thi công mất nhiều thời gian, lãng phí khả năng tải.

Mạng liên thông: Ưu điểm: Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi vì hoạt động trên cùng một đường dây.

Nhược điểm của hệ thống là cần thêm trạm trung gian và yêu cầu thiết kế bố trí phải được bảo vệ bằng rơle Thiết kế cắt tự động khi gặp sự cố trở nên phức tạp hơn, dẫn đến độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với hình tia.

Mạch điện vòng có ưu điểm nổi bật là độ tin cậy cao trong việc cung cấp điện và khả năng vận hành lưới linh hoạt Tuy nhiên, nhược điểm của nó bao gồm số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, hệ thống bảo vệ rơle phức tạp và tổn thất điện áp lớn trong trường hợp xảy ra sự cố.

Theo thiết kế, có 6 phụ tải cho mạng điện hộ tiêu thụ loại I và loại III Hộ tiêu thụ loại I yêu cầu cung cấp điện qua đường dây 2 mạch hoặc mạng kín, trong khi hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đường dây mạch đơn Do đó, có 4 phương án lựa chọn cho việc cung cấp điện.

Hình 2.1 Sơ đồ nối dây phương án 1

Lựa chọn cấp điện áp truyền tải

Điện áp định mức của mạng điện đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và đặc trưng kỹ thuật của hệ thống điện Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và khoảng cách từ phụ tải đến nguồn điện Để xác định điện áp định mức của mạng sơ bộ, cần xem xét giá trị công suất trên mỗi đường dây và chiều dài từ nguồn điện đến phụ tải.

Có thể tính điện áp định mức của đường dây bằng công thức kinh nghiệm của Still sau đây:

Trong đó : Li: Khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i(Km).

Pi: Công suất truyền tải của đoạn đường dây thứ i(MW).

Ui: Điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i(kV).

Tùy thuộc vào điện áp tính được thì ta chọn điện áp định mức phù hợp.

Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Để chọn tiết diện dây dẫn có các phương án sau:

Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế(lưới cao áp). Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng(lưới hạ áp).

Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép của điện áp(lưới trung áp và hạ áp).

Việc lựa chọn phương pháp tính toán tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào trị số điện áp định mức của mạng điện Khi xác định được trị số điện áp này, chúng ta sẽ chọn phương pháp phù hợp để tính toán hiệu quả.

Sau khi chọn dây dẫn , ta kiểm tra lại bằng các điều kiện kỹ thuật: Điều kiện phát nóng lâu dài(Isc Icp).

13 Điều kiện vầng quang điện(Điện áp 110kV : Fmin = 70mm 2 ). Điều kiện độ bền cơ.

Tiết diện dây thỏa mãn điều kiện vầng quang điện thì sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ.

Xác định tổn thất công suất cực đại

Tính tổn thất điện áp max của mạng điện là tổn thất điện áp tính từ nguồn điện đến điểm có điện áp thất nhất trong mạch.

Chế độ làm việc bình thường:

Pi,Qi: Công suất tác dụng và phản kháng cực đại trên nhánh thứ i

Ri,Xi: Giá trị điện trở điện kháng nhánh thứ i

Udm: Điện áp định mức mạng điện

Xi = (2.4) n: số mạch đường dây

Chế độ làm việc sự cố

Ngừng 1 mạch trên đường dây 2 mạch:

(2.5) Ngừng đường dây 1 mạch ở mạch vòng:

Các phương án đề xuất cần đảm bảo rằng tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cực đại không vượt quá giới hạn cho phép, nhằm duy trì hiệu suất hoạt động của mạng điện 1 cấp điện áp.

Lúc chế độ làm việc bình thường:

Lúc chế độ làm việc sự cố:

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

Phương án 1

3.1.1.Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng

Theo sơ đồ đi dây,phân bố công suất của phương án 1 như sau:

Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng sau:

Bảng 3.1.1 Tính toán điện áp định mức phương án 1

Ta thấy điện áp U nằm trong khoảng (88,31 - 98,1 kV) nên ta chọn điện áp định mức là Udm = 110kV

3.1.2.Lựa chọn tiêt diện dây dẫn

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép (AC), nổi bật với khả năng dẫn điện tốt và độ bền cơ học cao Loại dây này phù hợp cho mọi cấp điện áp và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Do mạng điện thiết kế có Udm = 110kV nên tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt

Chiều dài đường dây(L,Km) Điện áp tính theo công thức (2,1),kV

(3.2) Với: Fi: Tiết diện dây dẫn (mm 2 )

Ilv max i: Dòng điện cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện (A) n: Số mạch đường dây (kV)

Slv max i: Công suất truyền tải cực đại trên lộ đường dây đang xét(MVA)

Jkt: Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm 2 )

Khi lựa chọn dây nhôm lõi thép với Tmax = 4200h, theo bảng 4.1 về mật độ kinh tế dòng điện trong sách "Mạng Lưới Điện" của Nguyễn Văn Đạm, ta xác định được Jkt = 1,1 A/mm².

Ta tính dòng điện cực đại trên đường dây và tiết diện dây dẫn dựa theo công thức 3.1 và 3.2 ta có bảng sau :

Bảng 3.1.2.Tính toán tiết diện đường dây

Dựa vào tiết diện của đường dây đã tính toán, chúng ta có thể tra cứu thông số các dây dẫn trong bảng phụ lục 2, 3, 4 từ trang 258-261 của sách "Thiết kế các mạng và hệ thống điện".

Bảng 3.1.3.Thông số đường dây

Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

Tiết diện dây cần đáp ứng yêu cầu về vầng quang điện cũng đồng thời đảm bảo điều kiện đồ bền cơ học Đối với điện áp 110kV, tiết diện dây tối thiểu là Fmin = 70mm², do đó các đường dây đã được lựa chọn đều thỏa mãn yêu cầu này Ngoài ra, cần lưu ý điều kiện phát nóng khi xảy ra sự cố, khi đó dòng điện sự cố Isc sẽ gấp đôi dòng điện tối đa Imax, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của đường dây Smax.

(MVA) Fi(mm 2 ) Ilv max(A)

NM-6 32,11 76,64 84,3 Đường dây n L(Km) Fi(mm 2 ) Ilv max(A) Loại dây Icp(A) ro

NM-6 2 53,85 76,64 84,3 AC-70 265 0,46 0,44 12,4 11,85 Đường dây n Loại dây

Isc(A) Icp(A) So sánh Isc và Icp

Bảng 3.1.4.Dòng điện sự cố Xác định tổn thất điện áp lớn nhất theo công thức (2.2) và (2.5)

Bảng 3.1.5.Tổn thất điện áp

Ta thấy Ubtmax% = 4,33% < 15% (thỏa mãn) và Uscmax%=8,66% (h)

Hai phương án được coi là tương đương nhau về mặt kinh tế khi: δ Z % = | Z 1 Z − Z 1 2 | 100 % ≤5

Khi đó phương án hợp lý nhất sẽ được chọn theo các cơ sở sau :

Vốn đầu tư nhỏ nhất

Tổn thất điện năng nhỏ nhất

Tổn thất điện áp nhỏ nhất

Bảng 4.1: Suất giá đầu tư cho đường dây trên không cấp điện áp 110 kV

Loại dây dẫn Giá 1 lộ (10 6 đ/km) 2 lộ trên 1 cột (10 6 đ/km)

Áp dụng cho các phương án

Dựa vào thông số công suất, điện trở,chiều dài đường dây của phương án 1 , sử dụng các công thức (4.4) và (4.2) ta lập được bảng sau:

Bảng 4.2.1:thông số chỉ tiêu kinh tế Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm theo công thức (4.1),(4.3),(4.5)

Bảng 4.2.2.Thông số chỉ tiêu kinh tế Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm theo công thức (4.1),(4.3),(4.5)

Bảng 4.2.3.Thông số chỉ tiêu kinh tế

Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm theo công thức (4.1),(4.3),(4.5)

Bảng 4.2.3.Thông số chỉ tiêu kinh tế

Xác định tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm theo công thức (4.1),(4.3),(4.5)

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

Lựa chọn kiểu,số lượng và công suất máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị thiết yếu trong hệ thống điện, đóng vai trò quan trọng và chiếm một phần đáng kể trong vốn đầu tư Khi lựa chọn máy biến áp, cần tuân thủ các nguyên tắc nhất định để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.

Khi lựa chọn máy biến áp, cần xem xét phương thức vận hành và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải để quyết định giữa máy biến áp có đầu phân áp cố định và máy biến áp điều chỉnh dưới tải.

Khi lựa chọn số lượng máy biến áp cho hộ tiêu thụ loại I, II hay III, cần căn cứ vào tính chất của hộ tiêu thụ Đối với mạng điện có 5 phụ tải loại 1, nên lắp đặt 2 máy biến áp để đảm bảo cung cấp điện ổn định Trong trường hợp một máy biến áp gặp sự cố hoặc bảo dưỡng, máy biến áp còn lại có khả năng quá tải cho phép sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải trong thời điểm cực đại Đối với phụ tải loại 3, chỉ cần lắp đặt 1 máy biến áp Việc sử dụng máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây giúp giảm chi phí lắp đặt, vận chuyển và vận hành.

Tất cả các máy biến áp được lựa chọn đều đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Tại Việt Nam, nhiệt độ trung bình môi trường cho việc đặt máy là 25 độ C, với nhiệt độ môi trường cao nhất là 42 độ C Các máy biến áp dưới đây được xem như đã được điều chỉnh phù hợp với điều kiện nhiệt độ tại Việt Nam.

Mạng cao áp 110kV hạ áp 22kV bao gồm 5 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III, do đó, chúng ta lựa chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22kV có khả năng điều chỉnh dưới tải Như đã đề cập trước đó, chúng ta sẽ sử dụng máy biến áp sản xuất tại Việt Nam để không cần xem xét hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ Đối với 5 phụ tải loại I, sẽ có 2 máy biến áp hoạt động song song.

Công suất các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cực đại khi làm việc bình thường

Công thức áp dụng cho trạm có một máy biến áp, tuy nhiên, đối với các máy biến áp hoạt động song song, cần xem xét khả năng quá tải trong trường hợp một máy biến áp ngừng hoạt động do sự cố, sửa chữa hoặc bảo dưỡng Khi đó, máy biến áp còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ công suất cần thiết cho phụ tải nhỏ nhất Điều kiện cho phép quá tải là 40% trong thời gian quá tải cực đại là 5 ngày đêm, mỗi ngày 6 giờ.

(5.2) Trong đó:Smax :Công suất lúc phụ tải cực đại k: Hệ số quả tải k = 1,4 n: Số máy biến áp trong trạm

Tính toán công suất,lựa chọn máy biến áp cho các phụ tải

Phụ tải 1 (loại III) sử dụng 1 máy biến áp :

Công suất của máy biến áp đặt ở phụ tải 1 là:

Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 trang 276 sách thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn 1 máy biến áp có kiểu TPDH-32000/110

Phụ tải 2 (loại I) sử dụng 2 máy biến áp :

Từ kết quả tính toán tra theo bảng 18 trang 276 sách thiết kế các mạng và hệ thống điện chọn máy biến áp có kiểu TPDH-25000/110

Phụ tải 3(loại I) sử dụng 2 máy biến áp :

Số liệu kĩ thuật Số liệu tính toán

Uđm(kv) U n ∆ P n ∆ P 0 I 0 R X ∆ Q 0 cao Hạ % kw kw % Ω Ω kvAr

Bảng 5.2: Thông số của các máy biến áp Kết luận:Vậy cần sử dụng 11 máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:

TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng

Cân bằng công suất trong hệ thống điện là việc kiểm tra khả năng cung cấp và tiêu thụ điện có đồng nhất hay không Quá trình này bao gồm việc xác định phương thức vận hành cho từng nhà máy trong các trạng thái cực đại, cực tiểu và sau sự cố Để đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định, cần thiết phải cân bằng cả công suất tác dụng và công suất phản kháng.

6.1.1.Cân bằng cuông suất tác dụng

Trong đồ án ta giả thiết:

Nguồn điện đủ cung cấp cho nhu cầu công suất tác dụng

Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ trong hệ thống bằng không

Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức: ΣPF = ΣPyc = m.ΣPpt+ΣΔP mđ +∑P td+∑Pdt

Trong đó: ΣPF : Tổng công suất phát ΣPyc : Tổng công suất yêu cầu m: Hệ số đồng thời (trong đồ án môn học lấy m = 1)

∑Ptd : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

∑Pdt:Tổng công suất dự trữ trong hệ thống

(Trong phạm vi đồ án lấy ∑Ptd = 0, ∑Pdt = 0) ΣΔPmđ: Tổng tổn thất công suất trong mạng điện, ΣΔPmđ 5%.ΣPpt ΣPpt :Tổng công suất các nút phụ tải ΣPpt= P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6

= 23,9 + 24,9 + 25,9 + 26,9 + 27,9 + 28,9 = 158,4 (MW) ΣΔPmđ = 5%.ΣPpt= 5% 158,4 = 7,92 (MW) ΣPF =ΣPyc= 158,4 + 7,92 = 166,32 (MW)

6.1.2.Cân bằng cuông suất phản kháng

Để duy trì tần số ổn định trong hệ thống, cần cân bằng công suất tác dụng Đồng thời, việc giữ điện áp ổn định yêu cầu phải có sự cân bằng công suất phản kháng.

Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức: ΣQF = ΣQyc

Trong đó: ΣQF là tổng công suất phản kháng phát ra trên lưới ΣQyc là tổng công suất phản kháng yêu cầu ΣQF = ΣPF.tgϕF cosϕF = 0,85 tg⇒ ϕF = 0,62 ΣQF = 166,32.0,62 = 103,12 (MVAr)

∑Qyc = m.∑Qpt + ∑QL - ∑QC + ∑Qdt + ∑Qtd + ∑Qba Trong đó: ∑QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây

∑QC: Tổng tổn thất công suất do điện dung của các đường dây sinh ra

(Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết ∑QL = ∑QC )

∑Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0)

∑Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0)

∑Qyc = m.∑Qpt + ∑ΔQba ΣQpt là tổng công suất phản kháng của phụ tải ΣQpt = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+Q6

= 11,57 + 12,05 + 12,54 + 13,02 + 13,5 + 13,99 = 76,67 (MVAr) ΣΔQba: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp ΣΔQba = 15%.ΣQpt = 15% 76,67= 11,5 (MVAr) ΣQyc= 11,5 + 76,67 = 88,17 (MVAr)

Ta thấy ΣQyc = 88,17 < ΣQF= 103,12 MVAr, nên ta không phải bù công suất phản kháng.

Tính toán chế độ xác lập

6.2.1.Tổn thất công suất trong máy biến áp

Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 cuộn dây

Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm 2 thành phần, tổn thất sắt trong lõi thép và tổn thất đồng trong cuộn dây máy biến áp:

Tổn thất trong lõi thép máy biến áp :

Trong đó :P0 : Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép máy biến áp và bằng tổn thất không tải trong máy biến áp (MW)

Q0 : Tổn thất công suất từ hóa trong lõi thép máy biến áp (MVAr) n : Số lượng máy biến áp

I0% : Dòng điện không tải phần trăm

SđmB: Công suất định mức của máy biến áp.

Tổn thất đồng trong máy biến áp

Trong đó : S : Công suất phụ tải ( MVA)

ZB :tổng trở máy biến áp

U đ m 2 ZB (MVA) Tổn thất công suất trên đường dây

Sơ đồ thay thế đường dây

Tổn thất công suất chạy trên đường dây được xác định theo công thức:

U đm 2 ( Rd + jXd ) (MVA) Trong đó:S : Công suất toàn phần chạy trên đường dây (MVA)

Rd : Điện trở trên đường dây (Ω)

Xd : Điện kháng trên đường dây (Ω)

6.2.2.Tính chế độ xác lập khi phụ tải cực đại

Với dây AC-70: r0 = 0,46 (Ω/km); x0 = 0,44 (Ω/km) ; b0 = 2,58.10 -6 (S/km)

MBA TPDH-25000/110 có: ΔUN% = 10,5% I0% = 0,8 ΔP0 = 0,029 (MW) Sđm = 25 (MW) ΔPN = 0,12 (MW) UCđm = 115 (kV) UHđm = 22 (kV)

Tổn thất công suất trong lõi thép máy biến áp là :

Tổn thất trong tổng trở máy biến áp là : Δ S ˙ B2 = P 2

110 2 (1,27 + j.27,95) = 0,08+j.1,77 (MVA) Công suất trước tổng trở của máy biến áp:

Tính chế độ xác lập của phụ tải lúc cực đại:

Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây:

Công suất sau tổng trở của đường dây:

Tổn thất công suất trên đường dây:

110 2 ( 7 ,27 + j 6 , 96) ¿ 0 , 4 82+ j 0 , 46( MVA ) Dòng công suất trước tổng trở đường dây:

S ˙ NM −2 đ = ˙ S NM − 2C + ∆ S ˙ NM −2 % , 0 4 + j 13 , 23+0 , 4 82+ j 0 , 46 ¿ 2 5 , 52+ j 1 3 , 69( MVA ) Công suất truyền vào đường dây:

S ˙ NM −2 = ˙ S NM − 2đ − jQ cđ = 2 5 , 52 + j 1 3 , 69 − j 0 , 99 = 2 5 , 52 + j12 , 7 ( MVA )

Các đường dây NM-1, NM-3, NM-4, NM-5 và NM-6 được tính toán tương tự như đường dây NM-2, và kết quả phân bố công suất được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 6.2.1:Kết quả tính toán phân bố công suất trên các đường dây ĐD

6 2.3.Chế độ phụ tải cực tiểu

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, công suất phụ tải cực tiểu đạt 80% công suất phụ tải cực đại, trong khi các thông số của đường dây và trạm biến áp không thay đổi so với chế độ phụ tải cực đại Tương tự, ở chế độ phụ tải cực đại, phân bố công suất trên các đoạn đường dây được thể hiện trong bảng 6.2.

Khi vận hành với phụ tải cực đại, sự cố trong lưới điện thiết kế có thể xảy ra khi một mạch trên các đường dây hai mạch ngừng hoạt động Tính toán công suất phân bố trên các đường dây HT-1, HT-2, HT-3 tương tự như trong chế độ cực đại.

4 như Bảng 6.3 Đường dây HT-5 kết quả như chế độ cực đại.

Hình 6.2: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây HT-2 khi đứt một mạch

TOÁN ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN

Chế độ phụ tải cực đại

Tổn thất trên đường dây NM-2

∆ U NM − 2 = P NM − 2 đ R NM −2 + Q NM −2 đ X NM − 2

121 =2 , 32( kV ) Điện áp tại điểm 2’ cuối đường dây NM-2

U 2 ' =U CS − ∆ U NM − 2 1−2,328,68(kV) Tổn thất điện áp trên tổng trở máy biến áp B2

118 , 68 = 3 , 52( kV ) Điện áp nút 2 sau khi quy đổi về phía cao áp là:

Bảng 7.1: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực đại b) Đường dây HT-1, HT-3, HT-4 và HT-5

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại cho thấy điện áp tại thanh góp hạ áp của các trạm biến áp được quy về cao áp, như thể hiện trong bảng dưới đây.

Chế độ phụ tải cực tiểu và sau sự cố

Tính toán theo chế độ cực đại cho thấy điện áp tại thanh góp hạ áp của các trạm biến áp trong điều kiện phụ tải cực tiểu và sự cố được thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng 7.1.2: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực

Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm

Điện áp là yếu tố quan trọng trong chất lượng điện năng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và kinh tế kỹ thuật của thiết bị tiêu thụ Để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định, việc duy trì điện áp trong phạm vi cho phép là cần thiết Do đó, việc điều chỉnh điện áp trong mạng điện là rất quan trọng để giữ độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ trong giới hạn an toàn.

Một trong những biện pháp hiệu quả nhất để đảm bảo điện áp trên thiết bị tiêu thụ điện là lựa chọn đầu phân áp của máy biến áp trong trạm một cách hợp lý Độ lệch cho phép trên thanh góp hạ áp của trạm được quy định trong chế độ phụ tải cực đại là ± 5%.

Trong chế độ phụ tải cực tiểu : dU% = 0%

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

Công thức tính điện áp yêu cầu là Uyc = Uđm + dU%, trong đó Uđm cho mạng điện được thiết kế là 22kV Dựa vào yêu cầu điều chỉnh của phụ tải, ta xác định được điện áp cần thiết trên thanh góp hạ áp cho các hộ phụ tải.

Uycsc = 22 +(0% ÷ 5%).22 = (22÷ 23,1) kV Hiện nay, các máy biến áp có đầu phân áp cố định thường có 5 đầu ra, trong đó đầu ra chính của cuộn dây điện áp cao là điểm 0, và bốn đầu phụ được sử dụng để điều chỉnh điện áp Mỗi đầu phụ có mức điều chỉnh là 2,5% Ucđm, do đó, phạm vi điều chỉnh của máy biến áp đạt ± 2 x 2,5% Ucđm.

Máy biến áp điều chỉnh dưới tải sở hữu nhiều đầu điều chỉnh điện áp và mức điều chỉnh đa dạng, với phạm vi điều chỉnh rộng Đặc biệt, máy biến áp hai dây quấn có khả năng điều chỉnh trong khoảng ± 9 x 1,78%.

Vì các máy biến áp đều có UN% = 10,5% > 7,5% nên ta có:

Sử dụng máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải giúp thay đổi các đầu điều chỉnh mà không cần ngắt máy Việc chọn đầu điều chỉnh cần dựa trên chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố Để thuận tiện, có thể tính toán trước điện áp tương ứng với từng đầu điều chỉnh của máy biến áp, với kết quả được trình bày trong bảng 7.2.1.

Thứ tự đầu đc Điện áp bổ sung(%) Điện áp bổ sung(kV) Điện áp đầu đc(kV)

Bảng 7.2.1Thông số điều chỉnh của máy biến áp có đầu phân áp cố định

Phương pháp chung chọn đầu phân áp

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tính toán và lựa chọn đầu phân áp cho từng trạm điện Do tính kinh tế của máy biến áp với đầu phân áp cố định, việc kiểm tra khả năng điều chỉnh điện áp của loại máy biến áp này là cần thiết Nếu đầu phân áp cố định được chọn đáp ứng yêu cầu trong cả ba chế độ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố, chúng ta sẽ sử dụng máy biến áp này Ngược lại, nếu không thỏa mãn, chúng ta sẽ tiến hành lựa chọn máy biến áp điều chỉnh dưới tải.

Dựa trên nhận xét rằng khi điện áp trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố của một trạm càng gần nhau, khả năng sử dụng máy biến áp có đầu phân áp cố định sẽ cao hơn, chúng ta áp dụng thuật toán để giảm khối lượng tính toán.

Đầu tiên, chúng ta cần tính toán độ lệch điện áp lớn nhất tại mỗi trạm trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố Dựa trên các kết quả này, chúng ta sẽ lập một bảng tổng hợp giá trị độ lệch điện áp lớn nhất cho tất cả các trạm.

Chúng ta sẽ chọn máy biến áp có đầu phân áp cố định cho từng trạm dựa trên giá trị độ lệch điện áp lớn nhất, theo thứ tự tăng dần Quá trình này sẽ dừng lại khi gặp một trạm mà máy biến áp không đảm bảo chất lượng điện áp, bởi vì nếu trạm có độ lệch điện áp nhỏ mà không sử dụng được đầu phân áp cố định, thì các trạm có độ lệch lớn hơn cũng sẽ không thể sử dụng loại máy biến áp này.

Để chọn đầu phân áp cho máy biến áp, trước tiên cần xác định điện áp trên thanh cái hạ áp của trạm biến áp, quy đổi về phía cao áp, gọi là UiH.

Để xác định điện áp yêu cầu ở phía hạ áp của máy biến áp, cần căn cứ vào độ lệch điện áp cho phép của hộ tiêu thụ trong các chế độ hoạt động khác nhau.

Tính điện áp tại các đầu phân áp ứng với các chế độ phụ tải:

Trong đó:Ukt:Điện áp không tải (vì các máy biến áp đã chọn đều có Un

Sau khi tính toán, cần kiểm tra lại độ lệch điện áp ở các chế độ phụ tải khác nhau và so sánh chúng với các yêu cầu điều chỉnh điện áp trong các tình huống thường và không thường.

Tính điện áp ở hạ áp ứng với các chế độ theo công thức

Xác định độ lệch phần trăm: dUi%= U ℎi U − U dmℎ dmℎ 100 Sau đó so sánh với dUcp% và kết luận.

Chọn sơ bộ các máy biến áp có đầu phân áp cố định

7.3.1.Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp của hộ phụ tải

Chế độ phụ tải cực đại:

Udcmax = U 2 Hmax U U hdm ycmax = 115 23 , 16 , 1 22 = 109,68 kVChọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=-2,khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là

Utc 0,906 (kV) Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng :

U2hmax = U 2Hmax U U hdm tc = 115 1 10,906 , 16.22 = 22,84 kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: dU2max%= U 2ℎmax U −U dmℎ dm ℎ 100 = 22 ,84 22 − 22 100 = 3,81 % Chế độ cực tiểu:

Udcmin = U 2 Hmin U U hdm ycmin = 110 , 22 84 22 = 110,84 kV

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=-2,khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là

U2hmin = U 2H min U U hdm tc = 110 1 10,906 , 84 22 = 21,99 kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: dU2max%= U 2ℎmax −U dmℎ

Chế độ sau sự cố:

Udcsc = U 2 Hsc U U hdm ycsc = 114 23 , 62 22 , 1 = 109,16 kV

Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=-2,khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn là

U2hsc = U 2 H sc U U hdm tc = 114 1 10,906 , 62.22 = 22,74 kV Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp: dU2max%= U 2ℎsc U −U dmℎ dmℎ 100 = 22 ,74 22 − 22 100 = 3,86 %Tính toán tương tự ta có bảng:

Bảng 7.3.1:Chọn đầu phân áp cho chế độ phụ tải cực đại

Trạm YCĐC UiHmi n Uđcmi n Utc nấc Uihmi n dUimin

Bảng 7.3.2:Chọn đầu phân áp cho chế độ phụ tải cực tiểu

Trạm YCĐC UiHma x Uđcma x Utc nấc Uihma x dUimax

Bảng 7.3.3:Chọn đầu phân áp cho chế độ phụ tải sau sự cố

TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN

Vốn đầu tư xây dựng lưới điện

Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức:

Trong đó: Kđ : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây

Trạm YCĐC UiHma x Uđcma x Utc nấc Uihma x dUisc

Kt : Tổng vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp

Kt = ∑ n K Bi Với KBi là giá thành của 1 máy biến áp, n là hệ số trạm biến áp ; n = 1 với trạm có 1 máy biến, n = 1,8 với trạm có 2 máy biến áp.

Vốn đầu tư cho các trạm hạ áp được xác định theo bảng sau:

Trạ m Loại MBA sử dụng n giá thành/1mba (.10^9đ)

Bảng 8 1 Vốn đầu tư cho các trạm hạ áp

Theo chương 4 ta có tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là:

Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện:

Tổn thất công suất tác dụng của lưới điện

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bao gồm tổn thất trên các đường dây và trong các trạm biến áp, được tính toán ở chế độ phụ tải cực đại.

Theo tính toán ở chương 6, ta có tổn thất công suất tác dụng cực đại trên đường dây và trong cuộn dây các máy biến áp như sau:

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp:

Vậy tổn thất công suất toàn mạng là:

∑ ∆ P= ∑ ∆ P d + ∑ ∆ P Cu + ∑ ∆ P 0 =¿ 4,202 +0 , 581+0,325 =5,108( MW ) ¿ Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo(%) bằng:

Tổn thất điện năng trong lưới điện

Tổn thất điện năng trong lưới điện được tính như sau:

Trong đó: ∆ P d : Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây.

Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của máy biến áp (P Bi) và thời gian tổn thất công suất lớn nhất của các phụ tải (τ i) là những yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của hệ thống điện Công thức tính τ i được xác định là τ i = (0,124 + T maxi 10 − 4 ) 2 8760, với kết quả là 2592,4 giờ Thời gian làm việc trong năm của lưới điện được tính là 8760 giờ.

Tổn thất điện năng trong mạng điện là:

Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm là:

Tổn thất điện năng trong mạng điện :

Các loại chi phí và giá thành

8.4.1.Chi phí vận hành hàng năm

Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định như sau:

Hệ số vận hành đường dây (avhd) được xác định là 0,04, trong khi hệ số vận hành các thiết bị tại các trạm biến áp (avht) là 0,1 Giá thành của 1kWh điện năng tổn thất được quy định là 1000đ/kW.h.

Như vậy chi phí vận hành hàng năm cho mạng điện là:

8.4.2.Chi phí tính toán hàng năm

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

Trong đó, atc là hệ số định mức hiệu quả của vốn đầu tư (atc = 0,125).

Do đó chi phí tính toán bằng:

8.4.3.Giá thành vận hành hàng năm

Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức: β¿ Y

6 65280 = 29867,12(đồng/MWh) 8.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại

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

Bảng 8.2: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế

Kết luận: Qua kết quả tính toán, chúng ta đã xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính của lưới điện cần thiết kế, bao gồm yêu cầu về trang thiết bị, xây dựng, vận hành và vốn đầu tư ban đầu cho dự án Đây là bước chuẩn bị cuối cùng trước khi dự án được phê duyệt và triển khai.

STT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

1 Tổng công suất phụ tải khi cực đại ∑ P max MW 158,4

2 Tổng chiều dài đường dây ∑ l km 233,14

3 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện K 10 9 đ 241

4 Tổng vốn đầu tư về đường dây Kd 10 9 đ 70,57

5 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp Kt 10 9 đ 170,5

6 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ A MWh 665280

7 Tổng tổn thất công suất tác dụng ΔP MW 5,108

8 Tổng tổn thất công suất tác dụng phần trăm ΔP% % 3,22

9 Tổng tổn thất điện năng ΔA MWh 15246,45

10 Tổng tổn thất điện năng phần trăm ΔA% % 2,29

11 Chi phí vận hành hàng năm, Y 10 9 đồng 19,87

12 Chi phí tính toán hàng năm Z 10 10 đồng 4,9995

13 Giá thành truyền tải điện năng β đồng/MWh 29867,12

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

Tiêu đề	Đề Tài Đồ Án Thiết Kế Lưới Điện Khu Vực
Tác giả	Nguyễn Tri Linh
Người hướng dẫn	TS. Trần Anh Tùng
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điện, Điện Tử
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	605,77 KB