ĐỒ án THIẾT kế lưới điện KHU vực PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ tải, cân BẰNG CÔNG SUẤT

Phân tích nguồn, phụ tải

Hệ thống công suất vô cùng lớn có hệ số công suất là 0,88.

Trong hệ thống thiết kế có 5 phụ tải Có 4 phụ tải loại III và 1 phụ tải loại I Các phụ tải có hệ số công suất cosφ là 0,88

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất: T max = 4800h Tổng công suất cực đại: ∑P max = 126 (MW) Điện áp danh định thứ cấp là 10 kV

Kết quả tính toán giá trị công suất của phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiều ở bảng

Bảng 1.1: Thông số của các phụ tải

STT Qmax (MVAr) Smax (MVA) Qmin (MVAr) Smin (MVA)

Cân bằng công suất

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

 m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m = 1);

 - tổng công suấtcủa các phụ tải trong chế độ cực đại.

 - tổng tổn thất công suất tác dụng của lưới, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy

 P dt - công suất tác dụng dự trữ (P dt =0 vì nguồn công suất vô cùng lớn)

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại là:

6(MW) Tổng tổn thất công suất tác dụng của lưới là :

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

 m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1).

 - tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại.

 - tổng tổn thất công suất phản kháng của các đường dây trong mạng điện.

 - tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra, khi tính toán sơ bộ có thế lấy

 - tổng tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp, khi tính toán sơ bộ có thể lấy

 Q dt : công suất phản kháng dự trữ.

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại là:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp bằng:

Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,88 => tgφ N = 0,54

Như vậy tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra là:

 Q yc < Q N : không bù công suất phản kháng.

Sơ đồ mặt bằng vị trí nguồn điện và các phụ tải:

Đề suất các phương án nối dây

Thiết kế mạng điện cần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và kinh tế Để đạt được điều này, cần tìm ra các phương án hợp lý nhất trong số những phương án đã được đề xuất, đồng thời đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

 Đảm bảo chất lượng điện năng.

 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.

Để đảm bảo tính kinh tế và khả năng phát triển trong cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, có thể sử dụng hai mạch đường dây Việc xác định các phương án nối dây cần dựa trên ưu điểm và nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng, cùng với yêu cầu về độ tin cậy của các phụ tải.

Phương án hình tia

+ Sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và bảo vệ rơle đơn giản.

+ Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có.

+ Độ tin cậy cung cấp điện thấp.

+ Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém.

Phương án liên thông

+ Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.

+ Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia.

+ Tiết diện dây dẫn lớn+ Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.

Phương án lưới kín

- Ưu điểm: Đa dạng, độ tin cậy cung cấp điện cao.

+ Giá thành xây dựng tăng + Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.

+ Thiết kế, vận hành, bảo vệ role phức tạp hơn.

3.1.2 Chọn điện áp định mức (U đm ) Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.

Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn, khối lượng kim loại nhỏ, tổn thất nhỏ nhưng xà sứ cách điện phải lớn

Nếu điện áp thấp chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn nhưng lợi về cách điện, cột xà nhỏ hơn.

Ta có điện áp tối ưu

- L: là chiều dài đường dây (km)

- P: công suất tác dụng cực đại (MW)

Bảng 3.1: Bảng tính toán điện áp Đường dây Pmax Utt(KV) Udm(KV)

=> Chọn điện áp định mức là 110kv

3.1.3 Chọn dây dẫn (theo mật độ dòng điện kinh tế )

Mạng điện 110kV chủ yếu được xây dựng bằng các đường dây trên không, sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép hoặc đồng Các dây dẫn này thường được lắp đặt trên cột bê tông cốt thép hoặc cột thép, tùy thuộc vào địa hình của tuyến đường dây Khoảng cách trung bình giữa các cột trong mạng điện 110kV là 5m.

Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn ở đây được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Tiết diện kinh tế của đường dây:

Trong hệ thống điện, Imax là dòng điện tối đa chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, được đo bằng Ampe (A) Đồng thời, J kt thể hiện mật độ kinh tế của dòng điện, tính bằng A/mm² Đối với dây AC, khi đạt đến Tmax P00 giờ, giá trị J kt sẽ được xác định.

Dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây:

 U đm : điện áp định mức của mạng điện U đm 0kv

 S max : công suất chạy tên đường dây khi phụ tải cực đại, (MVA)

Khi chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây 110kV, cần tính toán dựa trên công thức và chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất Để tránh hiện tượng vầng quang, dây dẫn nhôm lõi thép phải có tiết diện F ≥ 70 mm² Ngoài ra, để đảm bảo đường dây hoạt động bình thường sau sự cố, điều kiện I scmax ≤ I cp cũng cần được tuân thủ.

 2) Kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang (để giảm tối thiểu tổn thất vầng quang ở lưới điện 110kv thì các dây nhôm lõi thép cần có F min = 70

 3) Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép: I l/vmax ≤ I cp , I sc ≤ I cp

Dòng điện làm việc lớn nhất:Imax = n ∗ S max √ 3∗Uđm N −1 = √ 31.818 3∗110 = 0.167 (kA)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn : F kt = I j max kt = 0.167∗10 3

 Tương tự với các đường dây khác ta có bảng sau

Bảng 3.2: Chọn tiết diện dây dẫn Đường dây số lộ Udm(KV) Tmax(h) Jkt Imax(KA) Isc(KA) Ftt (cm) Ftc(cm) loại dây Icp(kA)

=> Thỏa mãn điều kiện độ bền cơ học và điều kiện xuất hiện vầng quang

Gỉa sử sự cố một mạch của đường dây.

Bảng 3.3 : Dòng sự cố của phương án 1 Đường dây Imax(KA) Isc(KA) loại dây Icp(kA)

=> Thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép

3.1.4 Tính tổn thất điện áp

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được tính:

∆U ibt % = Pi∗Ri Uđm +Qi∗Xi 2 ∗¿ 100

 P i ,Qi: công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i

Điện trở và điện kháng trên đường dây thứ i, ký hiệu là R i và X i, đóng vai trò quan trọng trong chế độ sự cố Khi một trong hai mạch đường dây bị đứt, dây dẫn còn lại sẽ phải gánh chịu công suất gấp đôi, dẫn đến việc tổn thất điện áp ở các mạch cũng tăng lên gấp đôi.

Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố:

∆U isc % = 2.∆U ibt % Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện : o Lúc bình thường : ∆U btmax % ≤ ∆U btcp % = 15% o Lúc sự cố : ∆U scmax % ≤ U sccp % = 20%

Bảng 3.4: Thông số đường dây Đường dây Số lộ loại dây Ro Xo Bo

Các thông số tập trung R,X,B của đường dây được tính như sau:

R = 1 n ∗¿ r 0 *L (Ω); X = 1 n ∗¿ x 0 *L (Ω); B= 1 n ∗¿ b 0 *L (S) Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-1:

 Đường dây N-1 là đường dây AC-150 thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.

 Tương tự ta tính được tổn thất điên áp trên đường dây khác :

Bảng 3.5:Tính tổn thất điện áp Đường dây Pmax Số lộ Udm(KV) R X delta Ubt(%) delta Usc(%)

∆ U %scmax=5.863 %< ∆ U %sccp =¿ các đường dây khác đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

Phương án hình tia và liên thông

3.2.2 Chọn điện áp định mức (U đm )

L: chiều dài đường dây (km) P: công suất tác dụng cực đại (MW)

Bảng 3.6: Bảng tính toán điện áp Đường dây Pmax số lộ (n) Utt(KV) Udm(KV)

Vậy ta chọn điện áp định mức là 110kv

3.2.3 Chọn dây dẫn ( theo mật độ dòng điện kinh tế )

Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn ở đây được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.

Tiết diện kinh tế của đường dây:

Dòng điện Imax chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được đo bằng ampe (A) Mật độ kinh tế của dòng điện, ký hiệu là J kt, được tính bằng ampe trên milimet vuông (A/mm²) Đối với dây AC và T max tại 00 giờ, giá trị của J kt sẽ được xác định.

Dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây:

 3) Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép:Imax ≤ I cp , I sc ≤ I cp

Dòng điện làm việc lớn nhất:Imax = n ∗ S √ max 3∗Uđm 1−3 = √ 31.818 3∗110 = 0.167 (kA)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn : F kt = I max j kt = 0.167∗10 3

 Tương tự với các đường dây khác ta có bảng sau:

Bảng 3.7: Chọn tiết diện dây dẫn Đường dây số lộ (n) Udm(KV) Tmax(h) Jkt Imax(KA) Isc(KA) Ftt (cm) Ftc(cm)

Giả sử sự cố một mạch của đường dây: I sc = 2.I max

Bảng 3.8 Dòng sự cố cho phương án 2 Đường dây Imax(KA) Isc(KA) loại dây Icp(kA) 1-3 0.167 0.167 AC-150 0.445 N-2 0.149 0.149 AC-150 0.445 N-3 0.143 0.286 AC-120 0.38 N-4 0.143 0.143 AC-120 0.38 N-5 0.173 0.173 AC-150 0.445

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được tính:

Khi xảy ra sự cố trên đường dây thứ i, với R i và X i là điện trở và điện kháng, nếu một trong hai mạch bị đứt, mạch còn lại sẽ phải gánh chịu công suất gấp đôi Điều này dẫn đến việc tổn thất điện áp ở các mạch cũng tăng gấp đôi.

Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố:

Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện : o Lúc bình thường : ∆U btmax % ≤ ∆U btcp % = 15% o Lúc sự cố : ∆U scmax % ≤ U sccp % = 20%

Bảng 3.9: Thông số đường dây Đường dây số lộ (n) loại dây Ro Xo Bo

Tính tổn thất điện áp trên đường dây 1-3:

 Đường dây 1-3 là đường dây AC-70 thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp. Áp dụng tương tự đối với đường dây còn lại: N-2,N-3;N-4;N-5

Bảng 3.10: Tính tổn thất điện áp Đường dây Pmax số lộ (n) R X delta Ubt(%) delta Usc(%)

Từ bảng 10 => { ∆ U %btmax =ΔU % btN−2 + ΔU % bt 2−3 =6.117 %< ∆ U %btcp

Các đường dây thảo mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

Giả thiết tất cả các đường dây giống nhau Tính toán bỏ qua tổn thất trên đường dây Xét lưới kín: Gỉa sử chiều như chiều hình vẽ.

Bảng 11: Bảng phân bố công suất

Ta tìm được điểm 1 là điểm phân bố công suất

3.3.2 Chọn điện áp định mức (U đm )

U tính toán = 4,34∗ √ L+16∗P (KV) Trong đó L: chiều dài đường dây (km)

P: công suất tác dụng cực đại (MW)

Bảng 3.11: Bảng tính toán điện áp Đường dây Pmax Utt (KV) Udm (KV)

Vậy ta chọn điện áp định mức là 110 kv

3.3.3 Chọn dây dẫn (theo mật độ dòng điện kinh tế )

Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn ở đây được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.

Tiết diện kinh tế của đường dây:

+)Imax: dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, (A) +) J kt : mật độ kinh tế của dòng điện, (A/mm 2 ) Với dây AC và

T max @00 giờ thì J kt =1,1 A/mm 2 Dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây:

 3) Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép: I l/vmax ≤ I cp , I sc ≤ I cp

Dòng điện làm việc lớn nhất: I max = n∗ S max √ 3∗Uđm N −1 = 1∗ 26.855 √ 3∗110 = 0.141 (kA)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn : F kt = I lvmax j kt = 0.141∗10 3

 Tương tự với các đường dây khác ta có bảng sau:

Bảng 3.12: Chọn tiết diện dây dẫn Đường dây số lộ (n) Udm (KV) Tmax(h) Jkt Imax(KA) Ftt (cm) Ftc(cm) loại dây Icp(kA)

Chế độ bình thường Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được tính:

 R i , X i : điện trở và điện kháng trên đường dây thứ i Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện : o Lúc bình thường : ∆U btmax % ≤ ∆U btcp % = 15% o Lúc sự cố : ∆U scmax % ≤ U sccp % = 20%

Bảng 3.13: Thông số đường dây Đường dây số lộ (n) loại dây Ro Xo Bo

Xét ở lưới kín tổn thất điện áp lớn nhất khi làm việc ở chế độ bình thường là tổnthất từ nguồn đến điểm phân bố công suất là đoạn N-1

Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-1:

 Đường dây N-1 là đường dây AC-120 thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp. Áp dụng tương tự đối với đường dây còn lại: 1-3, N-2;N-3;N-4;N-5

Bảng 3.14 Tính toán tổn thất điện áp Đường dây Pmax Udm (KV) loại dây R X delta Ubt(%)

Từ bảng ta thấy ΔU% btmax =5.676% < ΔU% btcp = 15%

Khi đứt đường dây N-1: ΔU % scN −3 = (P 1+ P 3)∗R N−3 110 +(Q 2 1+Q 3)∗X N −3 ∗¿ 100

110 2 ∗¿ 100 = 9.68 (%) Khi đứt đường dây N-3 ΔU % scN −1 = (P 1+P 3)∗R N−1 110 +(Q 2 1+Q 3 )∗X N−1 ∗¿ 100

110 2 ∗¿ 100 = 6.91 (%) Vậy sự cố nặng nề nhất khi đứt đường dây N-1: ΔU% scmax = ΔU% scN-3 +ΔU% sc1-3 = 9.88+9.68 = 19.56(%) < ΔU sccp % = 20%

Cơ sở lý thuyết

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

Công thức tính toán tổng vốn đầu tư xây dựng lưới điện được biểu diễn bằng Z = (a_tc + a_vh) ∗ K_Σ + ΔA ∗ c, trong đó K_Σ là tổng vốn đầu tư Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư a_tc được tính theo công thức a_tc = T_tc/4 = 0,25, với T_tc là thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, thường là 4 năm Hệ số vận hành lưới điện a_vh được xác định là 0,04 (4%) Tổn thất điện năng trong lưới trong một năm được tính bằng ΔA = ∑ ΔP_maxi ∗ τ, trong đó ΔP_maxi là tổn thất công suất tác dụng lớn nhất trên đường dây thứ i, được tính theo ΔP_maxi = P_maxi^2 + Q_maxi^2.

U đm 2 ∗R i τ : thời gian tổn thất công suất cực đại. τ = (0,124 +T max ∗10 −4 ) 2 ∗8760

T max : thời gian sử dụng công suất lớn nhất. c: giá tiền 1kwh tổn thất điện năng (c = 1000đ/kWh).

Bảng4.1: Tính toán vốn đầu tư Đường dây Số lộ loại dây Vi K (triệu đồng)

(km) Kc' (triệu đồng/km)

2 Tính toán tổn thất công suất.

Xét N-1 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 +T max ∗10 −4 ) 2 ∗8760 = (0,124 +4800∗10 −4 ) 2 ∗8760 195.788 (h)

Tổn thất công suất trên đoạn N-1 : Δ P max 1 =¿ Imax 2 *R N-1 *n7 2 *12.774*1*10 -3 56.272 (KW)

Tổn thất điện năng của đoạn N-1 ΔA N-1 = Δ P maxN−1 ∗¿ τ = 356.25*3195.78838568.562(KWh)

Bảng 4.2: Tính tổn thất điện năng Đường dây Số lộ Tmax(h) Imax(KA) R ΔPmax(KW) Tô(h) Δ A(kwh)

3 Chí phí tính toán hàng năm của đường dây

Phương án liên thông

Bảng 4.3: Tính toán vốn đầu tư Đường dây số lộ (n) Vi K(triệu đồng)

Tổng 50020.8 chiều dài (km) K c (triệu đồng/km)

2 Tính toán tổn thất công suất

Xét N-1 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 +T max ∗10 −4 ) 2 ∗8760

Tổn thất công suất trên đoạn N-3 : Δ P max 1 =¿ Imax 2 *R S-3 *n3 2 *6.75*2*10 -3 '6.62 (KW)

Tổn thất điện năng của đoạn N-3 ΔA N-1 = Δ P maxN−1 ∗¿ τ '6.2*10 -3 *3195.7884020.357(MWh)

Bảng 4.4: Tính tổn thất điện năng Đường dây số lộ (n) Imax(KA) R ΔPmax(KW) tô(h) Δ A(kwh)

3 Chí phí tính toán hàng năm của đường dây:

Bảng 4.5: Tính toán vốn đầu tư Đường dây số lộ (n) Kc'(triệu đồng/km) Vi K(triệu đồng)

2 Tính toán tổn thất công suất

Xét N-1 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 +T max ∗10 −4 ) 2 ∗8760

Tổn thất công suất trên đoạn N-1 : Δ P max 1 =¿ Imax 2 *R S-1 *n1 2 *11.132*1*10 -3 12.79 (KW) Tổn thất điện năng của đoạn N-1 ΔA N-1 = Δ P maxN−1 ∗¿ τ 12.79*10 -3 *3195.7889609.949(KWh)

Bảng 4.6: Tính tổn thất điện năng Đường dây số lộ (n) R ΔPmax(KW) τ (h) Δ A(kwh)

3 Chí phí tính toán hàng năm của đường dây:

Dựa trên số liệu, phương án 1 và phương án 3 có chi phí tính toán hàng năm tương đương, nhưng tổng tổn thất điện năng của phương án 1 thấp hơn so với phương án 3 Do đó, phương án 1 được lựa chọn là phương án tối ưu nhất.

Chọn máy biến áp

1) Số lượng: Trạm điện cấp cho phụ tải loại I chọn 2 máy

2) Công suất: Trạm 2 máy S đmB ≥ S max n

( n−1 ) ∗k qtsc ¿ α%: phần trăm phụ tải loại 3 trong phụ tải loại 1 (α%=0) k qtsc : hệ số quá tải sự cố lấy bằng 1,4

Bảng 5.1: Chọn số lượng và công suất các máy biến áp

Trạm S max k qtsc n S max /n S đmB (MVA)

Sau khi chọn ta tiến hành kiểm tra để cuối cùng lấy được máy biến áp phù hợp nhất

Trạm S max /k qtsc S đmB (MVA)

Vậy ta chọn máy hiến áp có công suất là 40 MVA cho tất cả các trạm

Bảng5.2 :Các thông số máy biến áp

5.2 Chọn sơ đồ nối điện của trạm

1) Nguồn điện Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, sử dụng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp

Nếu là phụ tải loại III ta dùng sơ đồ đơn giản

Nếu là phụ tải loại I ta sử dụng sơ đồ cầu và có sơ đồ cầu trong và sơ đồ cầu ngoài

+) Chọn theo chiều dài đường dây

Các phụ tải dài trên 70 km có nguy cơ sự cố cao, dẫn đến tần suất sửa chữa và bảo trì thường xuyên Do đó, cần sử dụng máy cắt lắp đặt ở phía đường dây theo sơ đồ cầu trong Khi có sự cố xảy ra, chỉ đường dây gặp sự cố sẽ bị mất điện, trong khi các máy biến áp vẫn hoạt động bình thường.

Đối với các phụ tải có chiều dài ngắn hơn 70 km, sơ đồ cầu ngoài được áp dụng theo quy ước rằng mỗi mạch đường dây hoặc thiết bị cần phải có máy cắt Để tiết kiệm chi phí cho máy cắt, việc sử dụng máy cắt cầu là giải pháp hợp lý.

Hình 6.1 Sơ đồ cầu trong và sơ đồ cầu ngoài

Chế độ phụ tải max

Trong chế độ phụ tải cực đại ta chọn U ng = 121kv.

Bảng 6.1 Thông số đường dây Đường dây Số lộ loại dây Ro Xo Bo

Tổn thất công suất không tải của trạm biến áp là: Δ S ˙ 01 =n.(ΔP 0 +jΔQ 0 ) = 1 ∗ ( 42∗10 −3 + j 280 ∗10 −3 ) =0,042+ j 0,28(MVA)

Tổng trở máy biến áp

Tổn thất công suất trên tổng trở Z B Δ S ˙ ZB = P 1 2 q +Q 1q 2

Công suất trước tổng trở máy biến áp

S ˙ 1c = ˙ S 1q + Δ S ˙ ZB (+ j 15.113+0,12+ j 2.78(.12+ j 17.893(MVA ) Công suất điện dung cuối đường dây N-1 jQ ccN1 = j∗B 2 N1 ∗U 1c 2 = j∗1.6∗10 −4

2 ∗110 2 = j 0.97( MVAr ) Công suất sau tổng trở Z N-1

S ˙ N1 = {dot {S}} rsub {1c} + Δ {dot {S}} rsub {01} -j {Q} rsub {CCN-1} =2 12

+ j17.893+0,042 + j0,28− j 0.97 ¿ 28.162+ j 17.203 (MVA) Tổn thất công suất trên tổng trở Z N-1

Công suất trước tổng trở Z N-1

Công suất điện dung đầu đường dây N-1 jQ cđN1 = j∗B 2 N 1 ∗U 2 N = j∗1.6∗10 −4

Tương tự đối đường dây khác ta có bảng sau

Bảng 6.2: Công suất và tổn thất công suất trên các đường dây ở chế độ cực đại Đường dây ZNI Si ∆SBi ∆S0i Sci QccNi SNI'' ∆SNi SNi' QcđNi SN

Qua bảng kết quả ta có công suất tác dụng về hệ thống là :

S yc =P yc +jQ yc Nguồn cần cung cấp công suất tác dụng : P N = P yc = 131.886(MW)

Vì vậy ta cần bù công suất phản kháng bằng cá thiết bị bù

Chế độ cực tiểu(U N =115KV)

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, phụ tải cực tiểu (P min ) bằng 70% phụ tải cực đại (P max ) Các thông số khác không thay đổi trong sơ đồ

Bảng 6.3: Công suất và tổn thất công suất trên các đường dây ở chế độ cực tiểu Đường dây N-1 12,25+j24,26 0,08+j0,43 0,000098+0,002j 0,042+j0,28 0,8+j0,434 j0,967 0,842-j0,252 0,00078+j0,002 0,84-j0,25 j1,056 0,843-j1,307 N-2 10,5+j20,8 0,08+j0,43 0,000098+j0,002 0,042+j0,28 0,8+j0,434 j0,829 0,842-j0,115 0,00063+j0,001 0,84-j0,11 j0,906 0,843-j1,019 N-3 11,25+j11 0,08+j0,43 0,000049+j0,001 0.084+j0,56 0,8+j0,433 j1,561 0,884-j0,568 0,00103+j0,001 0,89-j0,57 j1,706 0,885-j2,273 N-4 13,767+j21,569 0,08+j0,43 0,000098+j0,002 0,042+j0,28 0,8+j0,434 j0,83 0,842-j0,116 0,00082+j0,001 0,84-j0,11 j0,907 0,843-j1,021 N-5 11,309+j22,402 0,08+j0,43 0,000098+j0,002 0,042+j0,28 0,8+j0,434 j0,893 0,842-j0,179 0,00069+j0,001 0,84-j0,18 j0,976 0,843-j1,153

Z NI S i ∆S Bi ∆S 0i S ci Q ccNi S NI '' ∆S Ni S Ni' Q cđNi S N

Qua bảng kết quả ta có công suất tác dụng về hệ thống là : S yc =P yc +jQ yc

Nguồn cần cung cấp công suất tác dụng : P N = P yc =4.256(MW) Công suất phản kháng âm

Vì vậy ta cần sử dụng thiết bị bù công suất.

Chế độ sự cố (U N =121kv)

Khi phân tích sự cố, chúng ta không giả định sự cố xếp chồng, mà chỉ xem xét trường hợp ngừng một mạch trên các đường dây kết nối giữa hệ thống điện và nhà máy điện với các phụ tải khi phụ tải đạt mức tối đa.

Bảng 6.4 Thông số đường dây sau sự cố Đường dây Số lộ loại dây Ro Xo Bo R X B

Bảng 6.5: Công suất và tổn thất công suất trên các đường dây sau sự cố Đường dây ZNI Si ∆SBi ∆S0i Sci QccNi SNI'' ∆SNi SNi' QcđNi SN

N-1 12,25+j24,26 28+j15,113 0,12+j2,912 0,042+j0,28 28,12+j18,024 j0,967 28,162+j17,338 1,11+j2,193 29,27+j19,53 j1,17 29,296+j18,361 N-2 10,5+j20,8 25+j13,494 0,096+j2,321 0,042+j0,28 25,096+j15,815 j0,829 25,138+j15,266 0,75+j1,487 25,89+16,75 j1,003 25,889+j15,75 N-3 22,5+j22 20+j10,79 0,061+j1,486 0,042+j0,28 20,061+j12,28 j0,78 20,103+j11,78 1,01+j0,987 21,11+12,77 j0,853 21,113+j11,914 N-4 13,767+j21,569 24+j12,954 0,089+j2,139 0,042+j0,28 24,089+j15,093 j0,83 24,509+j14,543 0,92+j1,448 25,43+j15,99 j2,004 25,433+j14,987 N-5 11,31+j22,402 29+j15,653 0,129+j3,123 0,042+j0,28 29,129+18,776 j0,893 29,549+j18,163 1,12+j2,227 30,67+j20,39 j1,08 30,674+j19,31 Qua bảng kết quả ta có công suất tác dụng về hệ thống là : S yc =P yc +jQ yc

Nguồn cần cung cấp công suất tác dụng : P N = P yc 2.405(MW)

Vì vậy ta cần sử dụng thiết bị bù công suất

Điều chỉnh điện áp

7.2.1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp Điện áp là một trong những chỉ tiêu quan trọng của chất lượng điện năng Trong thực tế, việc giữ ổn định điện áp cho thiết bị điện của các hộ tiêu thụ là việc cần thiết vì điện áp quyết định chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các thiết bị tiêu thụ điện và độ lệch điện áp cho phép của thiết bị điện tương đối hẹp.

Để đảm bảo điện áp ổn định cho thiết bị tiêu thụ điện, một trong những biện pháp hiệu quả nhất là lựa chọn và điều chỉnh hợp lý các đầu phân áp của máy biến áp trong trạm tăng áp và giảm áp, dựa trên nhiệm vụ thiết kế và kết quả tính toán điện áp nút ở các chế độ vận hành khác nhau.

Có hai hình thức yêu cầu điều chỉnh điện áp là: điều chỉnh điện áp thường và điều chỉnh điện áp khác thường.

Trong mạng thiết kế, các phụ tải được phân loại thành hộ tiêu thụ loại I, với yêu cầu điều chỉnh điện áp đặc biệt cho các phụ tải 1, 2, 4 và 5 Trong khi đó, phụ tải 3 chỉ cần điều chỉnh điện áp thông thường.

1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp thường

+) Độ lệch điện áp trong chế độ phụ tải cực đại dU max %≥ 2,5%

Vậy điện áp yêu cầu trong chế độ cực đại

+) Độ lệch điện áp trong chế độ phụ tải cực tiểu dU min % ≤ 7,5%

Vậy điện áp yêu cầu trong chế độ cực tiểu

+) Độ lệch điện áp trong chế độ sự cố dU sc % ≥ -2,5%

Vậy điện áp trong chế độ sự cố

Điện áp định mức của mạng điện hạ áp được ký hiệu là U đm, với giá trị thiết kế là 10 kV Do đó, điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm cần được điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể.

2 Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

+) Độ lệch điện áp trong chế độ phụ tải cực đại dU max %= 5%

Vậy điện áp yêu cầu trong chế độ cức đại

+) Độ lệch điện áp trong chế độ phụ tải cực tiểu dU min % = 0Vậy điện áp yêu cầu trong chế độ cực tiểu

+) Độ lệch điện áp trong chế độ sự cố dU sc % =(0÷5)%

Vậy điện áp trong chế độ sự cố

Giá trị điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp của trạm theo yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

7.2.2 Các máy biến áp có điều chỉnh điện áp a) Máy biến áp thường (có đầu phân áp cố định)

- Máy biến áp có đầu phân áp cố định gồm 5 nấc điều chỉnh và phạm vi điều chỉnh 115 ± 2 x 2,5%.115 n -2 -1 0 1 2

5 120,75 b) Máy biến áp có điều chỉnh dưới tải

- Máy biến áp có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải gồm 19 nấc điều chỉnh và phạm vi điều chỉnh là 115± 9 x 1,78%.115 n -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1

Máy biến áp có đầu phân áp cố định cần được kiểm tra khả năng điều chỉnh điện áp Nếu chọn được đầu phân áp cố định đảm bảo điện áp đáp ứng yêu cầu cho cả ba chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố, thì có thể sử dụng máy biến áp này Ngược lại, nếu không đáp ứng, chúng ta sẽ lựa chọn máy biến áp điều chỉnh dưới tải.

7.2.3 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp a) Máy biến áp thường Xét trạm 3:

Trạm 3 là trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp thường Chế độ phụ tải cực đại

10.25 =¿ 113.43(kv) Chế độ phụ tải cực tiểu

Ta chọn nấc phân áp gần nhất với giá trị U đctb là n = -2 khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn U tc = 109.25 KV

Kiểm tra: Điện áp thanh cái hạ áp thực trong chế độ cực đại

10 =6.1% Điện áp thanh cái hạ áp thực trong chế độ cực tiểu

10 =5% Điện áp thanh cái hạ áp thực trong chế độ sự cố

Đầu phân áp -2 của máy biến áp được chọn cho trạm 3 nhằm đáp ứng yêu cầu điều chỉnh điện áp hiệu quả Máy biến áp điều chỉnh dưới tải sẽ được xem xét tại trạm 1 để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu suất tối ưu.

Trạm 1 là trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Chế độ phụ tải cực đại

10.5 =¿ 103.11(kv) Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = -6, khi đó điện áp tiêu chuẩn của đầu điều chỉnh U tcmax = 102.718 kV.

Chế độ phụ tải cực tiểu

10 =¿ 114.824 (kv) Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = -1, khi đó điện áp tiêu chuẩn của đầu điều chỉnh U tcmin = 115 kV.

Điện áp tiêu chuẩn của đầu điều chỉnh được xác định là U tcmin = 102.718 kV khi chọn n = -6 Trong chế độ cực đại, điện áp thanh cái hạ áp thực là 10.5 = 103.11 (kV).

10 =5.4% Điện áp thanh cái hạ áp thực trong chế độ cực tiểu

10 =0% Điện áp thanh hạ cái thực trong chế độ sự cố

10 =5.4 % Đối với trạm còn lại ta tính tương tự bảng 7.6

Trạm Uqimax Uqimin Uqísc Udcmax Udcmin Udcsc Utcmax Utcmin dUmin% Utsc

U tcsc U tmax dU max % U tmin dU sc %

Dựa vào số liệu tính toán ta so sánh với dU cp % và kết luận được :

- Trạm 3 đáp ứng yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.

- Trạm 2,4,5 đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

Trạm 1 không đáp ứng yêu cầu điều chỉnh điện áp bất thường, dẫn đến việc không thể chọn đầu phân áp phù hợp Do đó, cần kết hợp với các phương pháp điều chỉnh khác để đảm bảo hiệu quả.

Tính vốn đầu tư

Tổng vốn đầu tư xây dựng của mạng điện V=K d +V t

Trong đó :K d : vốn đầu tư xây dựng đường dây

Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trong hệ thống điện được tính toán trong chương 4, với tổng chi phí cho đường dây là 145.805,8 triệu đồng Hệ thống thiết kế bao gồm 5 trạm biến áp, trong đó trạm 1, 2, 4 và 5 mỗi trạm có 1 máy biến áp (MBA), do đó giá tiền sẽ được nhân với hệ số 1 Riêng trạm 3 có 2 MBA, nên giá tiền sẽ được nhân với 1.8 Tất cả các máy biến áp đều có công suất danh định S đm @(MVA), với tổng chi phí cho mỗi máy biến áp là 40 tỷ đồng.

Như vậy tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp là

Do đó tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện là

Tổng tổn thất công suất tác dụng

Tổn thất trong mạng điện gồm có tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất công suất tác dụng trong các trạm biến áp

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây bằng:

∆ P Di =¿ 1.275 (MW ) ¿ Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp

∆ P 0 i =6 ∗0.042=0.252 (MW )Tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các MBA

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện: ΔP =ΔP d +ΔP 0 +ΔP B =1.275+0.252+0.465 = 1.992(MW) Tổn thất công suất tác dụng theo phần trăm ΔP% = ∑ ∆ P P max ∗¿ 100 = 1.992 126 ∗¿ 100= 1.58%

Tổn thất điện năng trong mạng điện

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện được xác định qua công thức ΔA Σ = ΔA d + ΔA tba = (ΔP d + ΔP B ).τ + ΔP 0 8760, trong đó τ là thời gian tổn thất công suất cực đại, được tính bằng công thức τ = (0.124 + T max * 10^−4)² * 8760 / 195.788 h Thời gian các máy biến áp hoạt động trong năm là t = 8760 h, do các máy biến áp vận hành song song suốt cả năm.

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện: ΔA Σ = (1.275+0.465)*3195.788+0.252*8760 = 7768.19 (MWh) Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm

A=ΣP max T max 6.4800`4800(MWh) Tổn thất điện năng tính theo % điện năng của phụ tải: ΔA% = ∆ A A Σ ∗¿ 100 = 7768.19 604800 ∗¿ 100 = 1.28%

Chi phí vận hành

Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định như sau Y= a vhd K d +a vht V t +ΔA.c

Trong đó: a vhd - hệ số vận hành đường dây, a vhd =0,04 a vht - hệ số vận hành trạm, a vht =0,1 c - giá thành 1kWh, c = 1000đ/kWh

Tiêu đề	Phân Tích Nguồn, Phụ Tải, Cân Bằng Công Suất
Tác giả	Mai Mạnh Dũng
Người hướng dẫn	Trần Anh Tùng
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	708,5 KB