Hà Nội, ngày 08 tháng 10 năm 202 Trang 3 LỜI CẢM ƠNEm xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới ThS.KiềuThị Thanh Hoa, giảng viên khoa Kỹ Thuật Điện - trường đại học Đ
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Phân tích nguồn và phụ tải
1.1.1 sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải
( 1 ô = 4km x 4km ) Hình 1.1 sơ đồ phân bố phụ tải 1.1.2 Phân tích nguồn :
Hệ thống điện có công suất lớn, đáp ứng mọi yêu cầu về công suất của phụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp ổn định.
- Hệ số công suất cos φ = 0,85
Bảng 1.1 khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải
Phụ tải Khoảng cách (km)
Bảng 1.2 số liệu các phụ tải
Ycđl điện áp Theo quy định thông tư 39/2015/TT-BCT
Cân bằng công 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: Σ PN= m Σ Pmax + Σ ΔP Trong đó: Σ PF : Tổng công suất phát
Hệ số đồng thời trong đồ án môn học được lấy là m = 1 Tổng tổn thất công suất trong mạng điện được tính bằng công thức Σ ΔP = 5% * Σ Pmax Trong đó, Σ Pmax là tổng công suất các nút phụ tải ở chế độ cực đại, được tính là Σ Pmax = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 50 + 32 + 38 + 49 + 27 = 196 MW Do đó, tổng tổn thất công suất Σ ΔP = 5% * 196 = 9,8 MW.
Cân bằng công suất phán kháng
Để duy trì tần số ổn định trong hệ thống điện, 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.
- Ta có : ΣQbù + ΣQN = m.ΣQmax + ΣΔQba
ΣQN = ΣPN*tgϕF cosϕF = 0,85 ⇒ tgϕF = 0,62
ΣQmax là tổng công suất phản kháng của phụ tải : ΣQmax = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5
ΣΔQba: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp ΣΔQba = 15%*ΣQmax = 15%* 94,9 = 14,235 (MVAr)
⇒ ΣQbù = ( m.ΣQmax + ΣΔQba ) – ΣQN = -18,416 (MVAr)
=> Ta thấy ΣQbù < 0, nên ta không phải bù công suất phản kháng.
Đề xuất phương án nối dây
- Hệ thống điện có 5 phụ tải :
Các hộ phụ tải loại 1 rất quan trọng, do đó cần phải có biện pháp dự phòng chắc chắn Mỗi phụ tải cần được cung cấp điện qua một lộ đường dây kép và hai máy biến áp hoạt động song song để đảm bảo tính liên tục và chất lượng điện năng Việc ngừng cấp điện có thể gây ra thiệt hại lớn cho sản phẩm và thiết bị, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của phụ tải.
1.3.1 Ưu nhược điểm 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 phương án tối ưu trong các lựa chọn đã đề ra, đồng thời phải tuân thủ các chỉ tiêu kỹ thuật.
Các mạng điện cần đảm bảo độ tin cậy và chất lượng cao trong cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Khi thiết kế sơ đồ mạng, hai yêu cầu này là ưu tiên hàng đầu Để đạt được độ tin cậy 100% cho các hộ tiêu thụ loại 1, cần có hệ thống dự phòng tự động Do đó, việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 1 có thể thực hiện qua đường dây hai mạch hoặc mạch vòng, trong khi các hộ tiêu thụ loại 3 chỉ cần đường dây một mạch.
- Một phương án nối dây hợp lí phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Đảm bảo chất lượng điện.
Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Đảm bảo thuận lợi cho thi công ,vận hành và phải có tính linh hoạt cao.
Đảm bảo tính kinh tế
Đảm bảo tính phát triển của mạng điện trong tương lai.
Khi lập kế hoạch cho các phương án nối dây, cần xem xét kỹ lưỡng các ưu điểm và nhược điểm của các sơ đồ mạng điện khác nhau, cũng như phạm vi sử dụng của từng loại sơ đồ.
Ưu điểm của hệ thống này là khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản và giá thành thấp, cùng với các thiết bị bảo vệ role dễ dàng, thuận tiện cho việc phát triển và cải tạo mạng điện hiện có Khi xảy ra sự cố, hệ thống không gây ảnh hưởng đến các đường dây khác, đồng thời tổn thất 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.
Ưu điểm : Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi vì hoạt động trên cùng một đường dây.
Nhược điểm của hệ thống này bao gồm việc cần thiết phải có thêm trạm trung gian, yêu cầu thiết kế bố trí bảo vệ bằng role Hệ thống cũng cần có cơ chế cắt tự động khi gặp sự cố, điều này làm cho thiết kế trở nên phức tạp hơn Đặc biệt, độ tin cậy trong việc cung cấp điện thấp hơn so với lưới hình tia.
Ưu điểm : Độ tin cậy cung cấp điện cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt.
Nhược điểm : Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ role phức tạp hơn, tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.
1.3.2 Ta chia phụ tải thành các nhóm như sau:
Nhóm 1 : Phụ tải 1, 2 thuộc loại phụ tải I và III ( phương án đề xuất : liên thông)
Nhóm 2: Phụ tải 4, 5 thuộc phụ tải loại I ( phương án đề xuất : hình tia, mạch vòng, liên thông )
Nhóm 3 Phụ tải 3 thuộc phụ tải loại I ( phương án đề xuất: hình tia )
1.3.4 đề xuất các phương án
Hình : đề xuất phương án nối dây
Các phương án đi dây :
Tính chọn cấp tải điện
- 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.
Điện áp định mức của mạng điện chịu ảnh hưởng bởi 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.
- Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện.
Điện áp định mức của mạng sơ bộ trong hệ thống điện được xác định dựa trên công suất trên mỗi đường dây và chiều dài từ nguồn đến phụ tải.
- Có thể tính điện áp định mức của đường dây bằng công thức kinh nghiệm của Still sau đây :
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) n=1 : lộ đơn ; n=2 : lộ kép
- Phương án 1a : Điện áp tính toán trên đoạn HT-1 :
Chọn cấp tải điện 220 kV Điện áp tính toán trên đoạn HT-2 :
Chọn cấp tải điện 110 kV
- Phương án 1b : Điện áp tính toán trên đoạn HT-2 :
Chọn cấp tải điện 110 kV Điện áp tính toán trên đoạn 2-1 :
Chọn cấp tải điện 220 kV
- Phương án 2a : Điện áp tính toán trên đoạn HT-4
Chọn cấp tải điện 110 kV Điện áp tính toán trên đoạn HT-5
Chọn cấp tải điện 110 kV
- Phương án 2b : Điện áp tính toán trên đoạn HT-5
Chọn cấp tải điện 110 kV Điện áp tính toán trên đoạn 5-4
Giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các đường dây đều có cùng tiết diện, và chiều dòng công suất như hình vẽ:
Hình 2: Sơ đồ tính điểm phân bố công suất cho mạng kín HT-5-4
Để tính dòng công suất trên các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-5-4-HT, cần giả định rằng mạch điện là đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây có cùng tiết diện Do đó, dòng công suất chạy trên đoạn HT-5 được xác định như sau:
S ˙ HT−5 = S ˙ 5 ( l HT 4 + l 5−4) + ˙ S 4 l HT 4 l HT 5 + l 5−4 + l HT 4 ¿ ( 27+ j 13 , 07 ) ( 46 , 81+16 ) + ( 49+ j 23 , 73 ) 46 , 81
Dòng công suất chạy trên đoạn 5-4 bằng: ˙
Công suất chạy trên đoạn HT-4 bằng:
Do đó, nút 5 là điểm phân công suất chung. Điện áp tính toán trên đoạn HT-4:
U HT−4 = 4 , 34.√ 46,819 + 16 39 , 61 = 113 , 22 ( kV ) Điện áp tính toán trên đoạn HT-5:
S ˙ HT-5 S ˙ 5 S ˙ 5-4 S ˙ 4 S ˙ HT-4 Điện áp tính toán trên đoạn 5-4
U 5−4 = 4 , 34.√ 16 + 16 3 , 22 = 35 , 66 ( kV ) Điện áp trên đoạn HT-3:
Lựa chọn mức điện áp 110 kV cho tất cả hệ thống truyền tải.
TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN
Chọn tiết diện dây theo mật độ dòng kinh tế
Các mạng điện 110 kV chủ yếu được thiết lập bằng các đường dây trên không, sử dụng dây nhôm lõi thép (AC) và thường được lắp đặt trên các cột bê tông ly tâm hoặc cột thép tùy thuộc vào địa hình Khoảng cách trung bình giữa các dây dẫn pha là 5m (Dtb = 5m) Trong các mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn được lựa chọn dựa trên mật độ kinh tế của dòng điện.
F ¿ I J max kt (xx) Trong đó:
▪ Imax - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;
▪ Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 Với dây AC và Tmax = 5350h trong khoảng [5000-8760] giờ thì Jkt = 1,0 A/mm 2
Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:
▪ n - số mạch của đường dây (đường dây một mạch n = 1; đường dây hai mạch n = 2);
▪ Uđm - điện áp định mức của mạng điện, Uđm 0 kV;
▪ Smax - công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA.
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính toán, cần chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện liên quan đến sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ học của đường dây và phát nóng dây dẫn sau sự cố Đối với đường dây 110 kV, để tránh hiện tượng vầng quang, dây nhôm lõi thép cần có tiết diện F ≥ 70 mm² Để đảm bảo đường dây hoạt động bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần tuân thủ điều kiện I ≤ I.
▪ Icb - dòng điện chạy trên đường dây, ở chế độ làm việc bình thường:
I cb = I 1 max v , ở chế độ sự cố: I cb =I sc max ;
▪ Icp - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. Áp dụng cho các nhóm phụ tải : nhóm 1: phương án 1a
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-2 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-2 khi phụ tải cực đại bằng:
I HT 2max = S HT 2max n √ 3 U đm
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-1:
Dòng điện chạy trên đường dây HT-1 khi phụ tải cực đại bằng:
I HT1 max = S HT 1max n √ 3 U đm
( bảng thông số đường dây cho phương án 1a ) Đường dây
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-2:
Dòng điện chạy trên đường dây HT-2 khi phụ tải cực đại bằng:
I HT 2max = S HT 2max n √ 3 U đm
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 2-1:
Dòng điện chạy trên đường dây 2-1 khi phụ tải cực đại bằng:
( bảng thông số đường dây cho phương án 1b ) Đường dây
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-4:
Dòng điện chạy trên đường dây HT-4 khi phụ tải cực đại bằng:
I HT 4max = S HT 4 max n √ 3 U đm
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-5 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-5 khi phụ tải cực đại bằng:
I HT5 max = S HT 5max n √ 3U đm
( bảng thông số đường dây cho phương án 2a) Đường dây
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-5 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-5 khi phụ tải cực đại bằng :
I HT5 max = S HT 5max n √ 3U đm
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 5-4:
Dòng điện chạy trên đường dây 5-4 khi phụ tải cực đại bằng:
( bảng thông số đường dây cho phương án 2b ) Đường dây
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-5 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-5 khi phụ tải cực đại bằng :
I HT5 max = S HT 5max n √ 3U đm
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-4 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-5 khi phụ tải cực đại bằng :
I HT 4max = S HT 4 max n √ 3 U đm
Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 5-4 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-5 khi phụ tải cực đại bằng :
( bảng thông số đường dây cho phương án 2c ) Đường dây
Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây HT-3 :
Dòng điện chạy trên đường dây HT-3 khi phụ tải cực đại bằng :
I HT3 max = S HT 3max n √ 3U đm
( bảng thông số đường dây cho phụ tải 3 ) Đường dây
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng và kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Điện năng cung cấp cho hộ tiêu thụ được đặc trưng bởi tần số dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức Trong thiết kế mạng điện, thường giả định rằng hệ thống có đủ công suất tác dụng để đáp ứng phụ tải, do đó không xem xét vấn đề duy trì tần số Chỉ tiêu chất lượng điện năng chủ yếu là giá trị độ lệch điện áp tại các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức trong mạng điện thứ cấp.
Khi tính toán mức điện áp trong các trạm hạ áp, cần đảm bảo rằng trong chế độ phụ tải cực đại, tổn thất điện áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong điều kiện làm việc bình thường Đối với các chế độ sau sự cố, tổn thất điện áp tối đa không nên vượt quá 15 ÷ 20%.
Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được tính:
▪ Pi, Qi – công suất phản kháng và công suất tác dụng trên đường dây thứ i;
Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i được ký hiệu là Ri và Xi Đối với đường dây có hai mạch, khi một mạch bị ngừng hoạt động, tổn thất điện áp trên đường dây sẽ được xác định dựa trên các thông số này.
Khi đứt 1 đường dây thì dòng điện sự cố lớn nhất đi qua đường dây HT-2 là:
Như vậy : I HT 4 , sc < k1.k2.Icp = 0,88.1.330 )0,4 (A) ( đảm bảo điều kiện phát nóng)
Tổn thất điện áp trên đoạn HT-2 :
Khi làm việc bình thường:
∆ U bt , HT max 2 % = P HT2 R HT 2 +Q HT2 X HT 2
U đm 2 100 % = 2 ,07 < 15 % ( thỏamãn ) Khi sự cố đứt 1 đường dây:
∆ U sc, HT 2 % = 2 ∆ U bt , HT max 2 % = 4 , 14 % < 20% (thỏa mãn )
- Tương tự ta tính cho HT-1:
I HT 1 sc ∆ U bt , HT max 1
( bảng tính toán phương án 1b )
( Bảng tính toán phương án 2a )
( Bảng tính toán phương án 2b )
I sc k1.k2.Icp ∆ U bt max % ∆ U sc %
( Bảng tính toán phương án 2c )
I sc k1.k2.Icp ∆ U bt max % ∆ U sc %
( bảng tính toán cho phụ tải 3 )
I HT 3 sc ∆ U bt , HT max 3
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT
Tính hàm chi phí Z
Dựa trên kết quả tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cho các phương án đi dây trong từng nhóm phụ tải, tất cả các phương án đều đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Do đó, để lựa chọn phương án tối ưu, chúng ta cần xem xét hàm chi phí tính toán hàng năm.
Vì các phương án so sánh của mạng điện đều có cùng điện áp định mức, nên không cần thiết phải tính toán vốn đầu tư vào các trạm hạ áp để đơn giản hóa quá trình đánh giá.
Tiêu chuẩn để đánh giá các phương án kinh tế là chọn phương án có chi phí tính toán hàng năm thấp nhất Hàm chi phí tính toán hàng năm của mỗi phương án được xác định dựa trên hàm chi phí tính toán.
Z = (avh + atc) K + ΔA.c (đồng/năm), trong đó avh là hệ số vận hành bao gồm khấu hao, tu sửa thường kỳ và phục vụ các đường dây của mạng điện Khi tính toán với đường dây bê tông thép, avh được lấy là 0,04 atc là hệ số định mức hiệu quả hay hệ số hiệu quả vốn đầu tư, với giá trị atc là 0,125.
K: vốn đầu tư của từng mạng điện. k0i: giá trị tiền cho 1 km đường dây một mạch thứ i Đối với đường dây lộ kép thì giá trị tiền tăng 1,6 lần so với lộ đơn (đ/km)
Chiều dài đoạn đường dây thứ i được ký hiệu là Li (km), trong khi ΔA đại diện cho tổng tổn thất điện năng trong mạng điện Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn đường dây thứ i được ký hiệu là ΔPi Thời gian tổn thất công suất lớn nhất được ký hiệu là τ.
(h) Đề bài cho Tmax = 5350 h với các phụ tải 1, 2 ,3,4,và 5 Do đó ta có thời gian tổn thất công suất lớn nhất: c: giá 1 kWh điện năng tổn thất: 1000 đồng
Dự kiến các phương án dùng đường dây trên không đi trên cột bê tông cốt thép.
Bảng tổng hợp suất giá đầu tư cho 1 km đường dây trên không cấp điện áp 110 kV
Hai phương án được coi là tương đương nhau về mặt kinh tế khi: δ Z %= | Z 1 − Z 1 Z 2 | 100 % ≤ 5
Loại dây dẫn Giá 1 lộ (10 6 đ/km) 2 lộ trên 1 cột (10 6 đ/km)
AC-240 500 800 Áp dụng cho các nhóm phụ tải :
Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây HT – 2:
Tính tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự.
Kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp ở bảng
Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện:
Vốn đầu tư xây dựng đường dây HT – 2:
HT-2 là đường dây đôi nên x =1,6 chiều dài đoạn đường dây HT-2 là:L2 29,12km
- Đường dây HT-2 là loại AC-95 nên giá thành 1km đường dây là: K02 283x10 6 đ/km
- Vậy ta có vốn đầu tư xây dựng đường dây HT-2 tính như sau:
Kết quả tính vốn đầu tư xây dựng các đường dây cho trong bảng sau
Xác định hàm chi phí tính toán hàng năm:
-Thời gian tổn thất công suất lớn nhất của các đường dây là:
Chi phí tính toán hàng năm:
Z HT−2 = (a tc + a vh) K HT−2 + ∆ A HT−2 C = (0,125 + 0,04) 13185,53 10^6 + 1905,95 1000 10^3 = 4,08.10^9 (VNĐ) Đối với các nhóm khác và phương án của chúng, việc tính toán tương tự như nhóm 1a với HT-2 cho ra bảng kết quả được ghi trên bảng 3.2.
( bảng 3.2 Số liệu tính toán kinh tế )
Nhóm Phương án Đường dây x ∑ K i
So sánh điều kiện kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu
Dựa trên kết quả tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật và hàm chi phí cho từng phương án trong các nhóm phụ tải, chúng tôi đã xác định được phương án tối ưu nhất.
- Nhóm 1: Phương án tối ưu là 1a
- Nhóm 2: Phương án tối ưu là 2b
( Hình 3.1 Sơ đồ nối dây tối ưu )
TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
Tính chọn công suất máy biến áp
Máy biến áp (MBA) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện và chiếm một phần đáng kể trong tổng vốn đầu tư Để lựa chọn máy biến áp phù hợp, cần tuân thủ các nguyên tắc nhất định.
Khi lựa chọn máy biến áp, cần căn cứ vào phương thức vận hành và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải để quyết định sử dụng máy biến áp thường hay máy biến áp điều chỉnh dưới tải.
Để lựa chọn số lượng máy biến áp phù hợp, cần dựa vào tính chất hộ tiêu thụ là hộ loại I và loại III Với thiết kế mạng điện yêu cầu 4 phụ tải loại I, ta sẽ lắp đặt 2 máy biến áp cho phụ tải loại I và 1 máy biến áp cho phụ tải loại III Trong trường hợp một máy biến áp gặp sự cố hoặc đang bảo dưỡng, máy biến áp còn lại với khả năng quá tải cho phép có thể cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải trong thời điểm cực đại Việc sử dụng máy biến áp ba pha với hai dây quấn giúp giảm chi phí lắp đặt, vận chuyển và vận hành.
Tất cả các máy biến áp được chọn đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường tại Việt Nam, với nhiệt độ trung bình là 25°C và nhiệt độ tối đa lên đến 42°C Các máy biến áp dưới đây được coi là đã phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường tại Việt Nam.
Khi lựa chọn công suất cho máy biến áp, cần xem xét khả năng quá tải của máy trong chế độ sau sự cố, với điều kiện quá tải cho phép là 40% trong thời gian phụ tải cực đại Công suất của từng máy biến áp trong trạm có n máy biến áp (n>1) được xác định dựa trên công thức cụ thể.
S dmMBA ≥ S pt max k ( n − 1 ) Trong đó:
+ Spt.max : Phụ tải cực đại của trạm (MVA)
+ k : Hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố, k = 1,4
+ n : Số máy biến áp trong trạm
S dmMBA ≥ S tt max = S pt max
- Các phụ tải loại III: Điều kiện chọn máy biến áp cho phụ tải loại III (sử dụng 1 MBA)
-Công suất của máy biến áp đặt ở phụ tải 1 là :
-Chọn sơ bộ máy biến áp dùng cho tải 1 là: TPDH-63000/220
-Công suất của máy biến áp đặt ở phụ tải 3 là :
- Chọn sơ bộ máy biến áp dùng cho tải 3 là: TPDH-40000/110
( bảng 4.1 Các thông số của máy biến áp hạ áp )
Chọn máy biến áp
Vậy cần sử dụng 9 máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây :
TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP
Tính chế độ xác lập khi phụ tải max
Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế cho tuyến đường dây HT-3:
Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây HT-3
Quy phụ tải về phía cao: Đối với đường dây (theo số liệu chương 3 ta có):
Từ những số liệu của MBA: TPDH-32000/110 ở phụ tải 3 ta có:
MBA TPDH-32000/110 có: ΔUN% = 10,5% I0% = 0,75 ΔP0 = 0,035 (MW) Sđm = 32 (MW) ΔPN = 0,145 (MW) UCđm = 115 (kV) UHđm = 22 (kV)
-Tổn thất công suất trong lõi thép máy biến áp là :
∆ S ˙ 0 =n ( ∆ P 0 + j ∆Q 0 ) =2 ( 35+ j 240 ) 10 −3 =0 , 07+ j 0 , 48 ( MVA ) -Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp:
- 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:
Dòng công suất trước tổng trở đường dây:
Công suất truyền vào đường dây:
S ˙ HT−3 = ˙ S HT −3đ − jQ cđ = 39 ,21 + j 21, 89 + j21 ,89 − j 0 , 9 = 39 , 21 + j 20 ,99 ( MVA )
Các trường hợp khác tính tương tự ta có bảng sau:
( bảng 5.1 thông số các phụ tải ) Đd S ˙ I (MVA) ∆ S ˙ Bi (MVA) S ˙ Bi (MVA) S ˙ C (MVA)
( bảng 5.2 thông số các phụ tải ) Đd Q cci
S ˙ HT-ic (MVA) ∆ S ˙ HT −i (MVA) S ˙ HT-iđ (MVA) S ˙ HT-i (MVA)
Tính chế độ xác lập khi phụ tải min
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, công suất phụ tải cực tiểu đạt 72% công suất phụ tải cực đại, trong khi các thông số khác của đường dây và trạm biến áp không thay đổi Tương tự, trong chế độ phụ tải cực đại, việc phân bố công suất trên các đoạn đường dây được thể hiện trong bảng 5.1 và 5.2, bao gồm các thông số Đd S ˙ I (MVA), ∆ S ˙ Bi (MVA), S ˙ Bi (MVA) và S ˙ C (MVA).
HT-1 1.21 36.512 + j10.24 0.272 + j0.34 36.78 + j10.59 36.78 + j9.38HT-2 0.5 23.058 + j16.39 0.372 + j1.11 23.43 + j17.51 23.43 + j17.01HT-3 0.95 28.485 + j17.40 0.35 + j0.69 28.84+ j18.09 28.84+ j17.14HT-4 1.55 35.075 + j15.39 0.468+ j0.903 35.54 + j16.29 35.54+ j14.74HT-5 1.03 20.247 + j12.08 0.302 + j0.385 20.54 + j12.46 20.54 + j11.43
TÍNH ĐIỆN ÁP NÚT VÀ CHỌN ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
Tính điện áp nút trong chế độ phụ tải max
Trong các chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự cố, chọn điện áp Ucs = 110%.
U đm ; còn trong chế độ phụ tải cực tiểu lấy Ucs = 105% U đm Đường dây HT-3
Tổn thất trên đường dây HT-3
∆ U HT −3 = P ht−3 đ R HT−3 + Q ht−3 đ X HT−3
121 =3,196 ( kV ) Điện áp tại điểm 3’ cuối đường dây HT-3
Tổn thất điện áp trên tổng trở máy biến áp B3
117,804 =3,867 ( kV ) Điện áp nút 2 sau khi quy đổi về phía cao áp là:
U Q3 MAX = U 3 ' − ∆ U B−3 = 117,804 − 3,867 = 113,937 ( kV ) Điện áp trên thanh góp hạ áp trạm B2 quy về cao áp
Với k là hệ số máy biến áp như sau: k = 115 22 = 5,227
Bảng 6.1: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực đại
Tính điện áp nút trong chế độ phụ tải min
6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu và sự cố
Bảng 6.1: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực tiểu
TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ
Vốn đầu tư xây dựng lưới điện
Tổng vốn đầu tư xây dựng của mạng điện:
∑ K d - vốn đầu tư xây dựng đường dây;
∑ K c - vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp.
Theo chương 3 ta có tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là:
Vốn đầu tư cho các trạm hạ áp và tăng áp được xác định theo bảng dưới đây:
Bảng 7.1: Vốn đầu tư cho các trạm tăng áp và hạ áp
Trạm Số MBA Loại MBA Giá thành 10 9 đ ∑K t 10 9 đ
Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp:
∑ K t = 2 26 000 10 6 ( đ ) Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện:
Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện
Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bao gồm tổn thất trên đường dây và trong các máy biến áp ở chế độ phụ tải cực đại.
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 tổng tổn thất công suất tác dụng của mạng điện:
Tổn thất công suất tác dụng của mạng điện tính theo phần trăm:
Tổn thất điện năng trong mạng điện
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện xác định theo công thức:
Công thức tính tổn thất công suất cực đại được biểu diễn bằng ∑ ∆ A = ( ∆ P Cu + ∆ P d ) τ + ∆ P 0 t, trong đó τ là thời gian tổn thất công suất cực đại, được tính bằng τ = t - thời gian các máy biến áp hoạt động trong năm Vì các máy biến áp hoạt động song song suốt cả năm, nên t được xác định là 8760 giờ.
Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện:
Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm:
A= ∑ P max T max 6 535048600 (MWh) Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm:
Các loại chi phí và giá thành
7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm
Các chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện được xác định như sau:
Y = a vhd K d + a vht K t + ∑ ∆ A 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.
7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm
Chi phí tính toán hàng năm được xác định theo công thức:
Z = a tc K + Y trong đó a tc là hệ số định mức hiệu quả của các vốn đầu tư: a tc =0,125
Do đó chi phí tính toán bằng:
7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng
Giá thành truyền tải điện có giá trị là: β = Y
Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại: