Chọn Số Lượng Và Công Suất Của Máy Biến Áp Trong Trạm Giảm Áp .Vẽ Sơ Đồ Nối Dây Chi Tiết Của Mạng Điện.pdf

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Phân tích nguồn và phụ tải

Trong đề tài yêu cầu thiết kế từ thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện trở đi, nên cũng không cần phân tích về nguồn cung cấp điện Nguồn điện được giả thiết cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu của phụ tải với một hệ số công suất được quy định Điều này cho thấy nguồn có thể không cung cấp đủ yêu cầu về công suất kháng và việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng có thể ực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất kháng tại các phụ tảth i mà không cần phải tải đi từ nguồn.

Phụ tải điện là số ệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp kinh tế kỹ thuật phức tạp khi li thiết kế mạng điện Xác định phụ tả điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệ ống nhằm mụi th c đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạng điện như máy phát đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Vì thế công tác phân tích phụ tải chiếm một vị trí hết sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo Điện áp vận hành của nguồn điện khi phụ tải cực đại bằng 110%, khi phụ tải cực tiểu bằng 105%, khi sự cố bằng 110% điện áp định mức.

Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện, phụ tải phân ra làm ba loại:

Loại một: bao gồm các phụ tải quan trọng Việc ngừng cung cấp điện cho các phụ tải này có thể nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng

Vì phải đảm bảo liên tục cung cấp điện nên các đường dây phải bố trí sao cho vẫn đảm bảo cung cấp ngay cả khi có sự cố trong mạng điện Chú ý rằng không nhất thiết tất cả các thành phần tiêu thụ điện trong phụ tải yêu cầu phải cung cấp điện liên tục vì vậy có thể cắt bớt một phần nhỏ các thành phần không quan trọng của phụ tải để đảm bảo cung cấp trong các trường hợp sự cố nặng nề trong mạng điện

Loại hai: bao gồm những phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây giảm sút về số lượng sản phẩm Vì vậy mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho các phụ tải này cần đượ cân nhắc mới có thể quyết định được c

Loại ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây ra hậu quả nghiêm trọng Trong trường hợp này không cần phải xét đến các phương tiện dữ ự để đảm bảo cung tr cấp Ở đề tài này chúng ta xét yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải loạ I và III.i

Trong lưới điện thiết kế có 6 phụ tải, các số ệu trong Bảng sauli

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và phụ tải

Các thông số Hộ tiêu thụ

Phụ tải cự đại (MW)c 30 20 19 32 30 30

Mức đảm bảo cung cấp điện I III I I I I

Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT KT KT KT KT

Thời gian sử dụng công suất cực đại (h) 4800 Điện áp định mức của lưới điện hạ áp

Phụ tải cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại

Hệ số công suất yêu cầu trên thanh góp cao áp của nguồn điện: 0,85

Giá biên điện năng tổn thất: 1100 đồng/kW.

- Chế độ cực đại: 𝑃𝑚𝑎𝑥 30MV, = 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 0,9

- Chế độ cực tiểu: 𝑃𝑚𝑖𝑛= 60%𝑃𝑚𝑎𝑥 18 MVA 𝑄𝑚𝑖𝑛= 60%𝑄𝑚𝑎𝑥 8,716 MVAr 𝑆𝑚𝑖𝑛= 𝑃√ min 2 +𝑄 min 2 19,999 MVA Áp dụng tương tự cho các phụ tải còn lại, ta được bảng sau: ụ ả

Cân bằng công suất

Cân bằng công suất trong hệ ống điện nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn phụ tảth i thông qua mạng điện 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 xác định một giá trị tần số và điện áp Quá trình biến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân bằng công suất bị phá hoại, xảy ra rất phức tạp vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ 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 ể là khi nguồn phát th không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi, và ngược lại Khi thiếu công suất Q điện áp bị giảm thấp và ngược lại.

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Việc cân bằng công suất tác dụng trong nhà máy được thực hiện trong nhà máy điện bằng các bộ điều tốc thay đổi tốc độ tuabin Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ ống Cân th bằng công suất tác dụng trong hệ ống được biểu diễn bằngth

• ∑𝑃 F : công suất tác dụng phát ra từ nguồn;

• ∑𝑃 yc : công suất yêu cầu của phụ tải;

∑𝑃yc 𝑚∙∑𝑃 pt + ∆𝑃mđ+ 𝑃td+ 𝑃dt

• ∑𝑃 pt : tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ trong chế độ cực đại;

• m: hệ số đồng thời (đề tải giả thiết m=1);

• ∆𝑃𝑚đ: tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, tính sơ bộ lấy ∑ ∆𝑃 mđ = 5%∑𝑃 pt ;

• ∑𝑃td: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp ∑𝑃td=0;

• ∑𝑃dt: tổng công suất dự ữ tr ∑𝑃dt=0; Áp dụng (0) (1) ta được:

∑ P F =∑𝑃 yc = 𝑚∑𝑃 pt + ∆𝑃 mđ +𝑃 td +𝑃 dt = 161 + 5% * 161+0+0 169,05 MW1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ ống Cân bằng công th suất phản kháng được biểu diễn bằng

• ∑𝑄F: tổng công suất phát ra của các máy phát điện;

• 𝑄bu ∑ : tổng công suất phản kháng cần bù;

• ∑𝑄yc: tổng tổn thất công suất phản kháng yêu cầu phụ tải;

• 𝑚∑𝑄pt: tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời;

• ∑ Δ𝑄 MBA : tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp,

• ∑ ∆𝑄L: tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây của mạng điện;

• QC: tổng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh;

• Qtd, Q : tổng công suất kháng tự dùng và dự ữ của nhà máy điện Q = Qdt tr td dt=0;

• Nếu ∑𝑄 F ≥ ∑𝑄 yc thì không cần phải bù công suất phản kháng; Áp dụng (2) ta được:

∑𝑄 F = ∑𝑃 F ∗ tan𝜑F 169,05 * tan(arccos(0,85)) = 104,767 MVArTa thấy ∑𝑄 F > ∑𝑄 yc nên ta không cần bù công suất phản kháng.

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÍ VỀ KINH TẾ- KĨ THUẬT 10 10 10 10 10

Các phương án dự ến sẽ ực hiện ki th

Việc lựa chọn các phương án cung cấp điện hợp lý phải đảm bảo các yếu tố và một số yêu cầu nhất định trong đó hai yếu tố chiếm phần quan trọng nhất là cũng cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao Tính toán thiết kế ới điện nhằm mục đích đưa ra các phương án và lựa chọn lư phù hợp cân bằng giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật Bước đầu của việc tính toán là đưa ra các sơ đồ cung cấp điện hợp lý đảm bảo các điều kiện chọn theo yêu cầu

Trong các phương án cần chú ý các nguyên tắc như đảm bảo cung cấp điện liên tục và phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Với các phụ tải loạ 1 cần đảm bảo cấp điện liên tục trong mọi tình huống vì đây i là các phụ tải quan trọng điển hình như: bệnh viện, các khu công nghiệp, nhà máy, v.v Vì vậy phương án đi dây cho các phụ tải này phải có các đường dây dự phòng cố định như (2 đường dây độc lập: mạch kép hoặc mạch vòng kín) Ngoài ra phải đảm bảo chất lượng điện năng, các chỉ tiêu về kinh tế như: vốn đầu tư, chi phí vận hành và tổn thất nhỏ và đảm bảo an toàn khi vận hành có khả năng phát triển lưới khi nhu cầu phụ tả tăng, v.v.i

Từ yêu cầu đề bài là các phụ tải loại 1 và 3 ta có một số phương án đi dây dự kiến.

Các phương án đi dây dự kiến

2.3 Tính toán thông số kĩ thuật

2.3.1.1 Tính phân bố công suất trên các nhánh đường dây

Từ đó ta có bảng tổng kết phân bố công suất trên các nhánh đường dây như bảng sau ả ố ất trên các nhánh đườ Đườ ề

2.3.1.2 Tính chọn điện áp định mức

Chọn điện áp định mức theo công thức (0.1)

P: công suất đường dây cần truyền tải (MW);

L: khoảng cách cần truyền tải công suất (km);

U: điện áp định mức của mạng điện (kV);

Nếu 70kV < mọi U < 1 kV thì chọn Ui 87 đm = 110kV.

Công suất trên đường dây: N-1 = 30+j14,528 MVA

Chiều dài đường dây: L rkmN-1 Điện áp định mức tính toán của đường dây:

Tương tự các đường dây khác ta có ảng điện áp đị ức các nhánh đườ Đườ ề

Theo điện áp tính toán đường dây so sánh với điều kiện 70kV < mọi U i < 170kV ta ọn điện áp ch truyền tải là U = 110 kV.đm

2.3.1.3 Tính toán chọn kết cấu đường dây và tiết diện dây dẫn

Tính toán với đoạn N-1 theo công thức: Imax= √P max

→ 𝐼𝑠𝑐 =2 Imax 174,930 A → 𝐹𝑘𝑡 = Imax /1,1 79,513 theo = Error! Reference source not found

Tương tự với các đoạn khác ta có bảng chọn tiết diện cho các dây:

Bảng chọn tiết diện cho các dây

Bảng thông số dây vừa chọn cho các nhánh đường dây Đườ ề r0(Ω/km) x0(Ω/km) R(Ω) X(Ω) ố ộ Đườ

2.3.1.4 Kiểm tra các điều kiện kĩ thuật

• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trong lưới điện Để đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng, điện áp trên lưới điện phải luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị nhất định Để đạt được các giá trị này tổn thất điện áp từ đầu nguồn đến mọi điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong chế độ bình thường và sự cố Độ lệch điện áp lớn nhất tính bằng công thức (0.2)

Chế độ làm việc bình thường

Sự cố ngừng 1 mạch của đường dây N-1

=>Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây N-1 thỏa mãn điều kiện

Tương tự ta có bảng Đườ 𝛥𝑈 𝑏𝑡% 𝛥𝑈 𝑠𝑐% Sự cố Đứ Đứ Đứ Đứ Đứ Đứ

Từ bảng trên ta thấy:

Phương án 1 thỏa mãn điều kiện kĩ thuật

Xét mạch vòng N-3-4, giả sử các đường dây cùng tiết diện ta có:

Ta thấy 𝑁−3 >  nên công suất truyền từ 3 đến 4, từ đó ta có bang tổng kết phân bố công suấ3 t trên đường dây như sau ả ố ất trên các nhánh đườ Đườ ề

2.3.2.2 Tính toán chọn điện áp định mức

P: công ất đường dây cần truyền tải (MW);su

2.3.2.3 Tính toán chọn kế cấu đường dây và tiết diện dây dẫnt

+Chế độ làm việc bình thường

+Chế độ sự cố đứt 1 đường dây

Tương tự với các đường dây mạch thẳng khác

+Chế độ làm việc bình thường dây N-3

+Khi xảy ra sự cố đứt đường dây N-3 Đường dây N-4

110.√3 10 5,840( 3 A) +Khi xảy ra sự cố đường dây N-4 Đường dây N-3

110.√3 10 7,457 3 Không cần xét sự cố ngừng đường dây 3-4 vì sự cố này không nguy hiểm bằng sự cố đã xét Tính toán tương tự cho các đường dây khác ta được bảng tiết diện cho các đường dây Đườ 𝑭𝒕𝒕 ạ ẫ 𝑰𝒄𝒑 ố ộ

Bảng thông số dây vừa chọn cho các nhánh đường dây Đườ ề ạ r0(Ω/km) x0(Ω/km) R(Ω) X(Ω) ố ộ

• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trong lưới điện Để đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng, điện áp trên lưới điện phải luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị nhất định Để đạt được các giá trị này tổn thất điện áp từ đầu nguồn đến mọi điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong chế độ bình thường và sự cố Độ lệch điện áp lớn nhất tính bằng công thức (0.2)

-Chế độ làm việc bình thường dây N-1

Sự cố ngừng 1 mạch củ đường dây N-1a

=>Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây N-1 thỏa mãn điều kiện

-Chế độ làm việc bình thường

Vì 3 là điểm phân bố công suất nên

-Khi sự cố đứt dây N-3 ΔUscN-3 = (𝑃 𝑝𝑡3 +𝑃 𝑝𝑡 4 )𝑅 𝑁−3 +(𝑄 𝑝𝑡 3 +𝑄 𝑝𝑡4 )𝑋 𝑁−3

-Khi sự cố đứt dây N-4 ΔUscN-4 = (𝑃 𝑝𝑡3 +𝑃 𝑝𝑡 4 )𝑅 𝑁−4 +(𝑄 𝑈 𝑝𝑡 3 +𝑄 𝑝𝑡4 )𝑋 𝑁−4 đ𝑚 2 100

Tính toán tương tự với các đường dây khác, tổn thất điện áp của mạng điện trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sau sự cố một phần tử ợc trình bày trong bảngđư Đường

∆𝑼𝐛𝐭 ∆𝑼𝐬𝐜 ự ố Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 Đứt 1 dây

Ta thấy chế độ sau sự cố đứt một dây trên đường dây N-3-4 sẽ cho tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện là 24,793% > 20%.

Phương án 2 không thỏa mãn điều kiện kĩ thuật

Từ đó ta có bảng tổng kết phân bố công suất trên các nhánh đường dây như bảng sau: ả ố ất trên các nhánh đườ Đườ ề

Chọn điện áp định mức theo công thức

Công suất trên đường dây: 3-1 = 30+j14,528 MVA

Chiều dài đường dây: L EkmN-1 Điện áp định mức tính toán của đường dây:

2.3.3.3 Tính toán chọn kết cấu dường dây và tiết diện dây dẫn

Thiết kế ới 110kV: đường dây trên không, dây AClư SR sử dụng cột bê tông cốt thép. Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế, Tính chọn dòng điện chạy trên dây dẫn với chế độ phụ tải cực đại ta có công thức

Trong đó: n: số mạch đường dây, đường dây kép thì n=2 còn đường dây đơn thì n=1;

U đm: điện áp định mức của mạng điện, kV;

P max, Q max: dòng CSTD và CSPK trên đường dây[MW,MVAr];

Từ dòng điện cực đại (I max) ta tính chọn tiết diện dây dẫn theo công thức tính mật độ dòng kinh tế, ta có công thức

Fkt: tiết diện kinh tế của dây dẫn;

Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 ;

J kt : chọn chung cho toàn ới điện theo Tlư max và dây ACSR;

Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ phụ tải cực đại.

Dây ACSR theo TCVN sử dụng cho lưới 110kV trên không bảo gồm là ACSR-70, ACSR-95, ACSR-120, ACSR-150, ACSR-185, ACSR-240, ACSR-300, ACSR-330, ACSR-400 Theo yêu cầu có thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải là T max = 4800 (h), với 3000 < T max < 5000 chọn chung = 1,1.𝐽𝑘𝑡

Tính toán với đoạn 5-2 theo công thức:Imax= √P max

Tương tự với các đoạn khác ta có bảng chọn tiết diện cho các dây: Đườ 𝑭𝒕𝒕 ạ ẫ

• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trong lưới điện Để đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng, điện áp trên lưới điện phải luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị nhất định Để đạt được các giá trị này tổn thất điện áp từ đầu nguồn đến mọi điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong ế độ bình thường và sự cố ch Độ lệch điện áp lớn nhất tính bằng công thức (0.2)

Chế độ làm việc bình thường

Sự cố đứt 1 mạch dây

Tương tự tính toán cho các nhánh đường dây ta có bảng tổng hợp tổn thất điện áp trên lưới điện là: Đường

∆𝑼𝐛𝐭 ∆𝑼𝐬𝐜 ự ố Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây

Phương án 3 ỏa mãn điều kiện kĩ thuậtth

2.3.4.1 Tính toán phân bố công suất trên đường dây

Từ đó ta có bảng tổng kết phân bố công suất trên các nhánh đường dây như bảng sau ả ố ất trên các nhánh đườ Đườ ề

Theo điện áp tính toán đường dây so sánh với điều kiện 70kV < mọi U i < 170kV ta ọn điện áp ch truyền tải là U = 110 đm kV

Thiết kế ới 110kV: đường dây trên không, dây AClư SR sử dụng cột bê tông cốt thép.

Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế, Tính chọn dòng điện chạy trên dây dẫn với chế độ phụ tải cực đại ta có công thức

Trong đó: n: số mạch đường dây, đường dây kép thì n=2 còn đường dây đơn thì n=1;

F kt : tiết diện kinh tế của dây dẫn;

J kt : mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 ;

J kt : chọn chung cho toàn lưới điện theo Tmax và dây ACSR;

Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ phụ tả cực đại i.

Dây ACSR theo TCVN sử dụng cho lưới 110kV trên không bảo gồm là ACSR-70, ACSR-95, ACSR-120, ACSR-150, ACSR-185, ACSR-240, ACSR-300, ACSR-330, ACSR-400 Theo yêu cầu có thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải là T max = 4800 (h), với 3000 < T max < 5000 chọn chung = 1,1.𝐽𝑘𝑡

Tính toán với đoạn N-1 theo công thức:Imax= √P max

Tương tự với các đoạn khác ta có bảng chọn tiết diện cho các dây:

• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trong lưới điện Để đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng, điện áp trên lưới điện phải luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị nhất định Để đạt được các giá trị này tổn thất điện áp từ đầu nguồn đến mọi Đườ

 ọ điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong chế độ bình thường và sự cố Độ lệch điện áp lớn nhất tính bằng công thức (0.2)

Tổn thất điện áp tính bằng công thức

Xét trên đoạn N-1 với chế độ làm việc bình thường

Chế độ đứt 1 dây trên đoạn N-1

Tương tự tính toán cho các nhánh đường dây ta có bảng tổng hợp tổn thất điện áp trên lưới điện là:

Bảng tổn thất điện áp các nhánh đường dây thường và chế độ sau sự cố một phần tử ợc trình bày trong bảngđư Đường

∆𝑼𝐛𝐭 ∆𝑼𝐬𝐜 ự ố Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây

Từ bảng trên ta thấy

Phương án 4 ỏa mãn điều kiện kĩ thuậtth

Từ đó ta có bảng tổng kết phân bố công suất trên các nhánh đường dây như bảng sau: ả ố ất trên các nhánh đườ Đườ ề

Chọn điện áp định mức theo công thức

Công suất trên đường dây: 1-2 = 20+j9,685 MVA

Chiều dài đường dây: L rkm1-2 Điện áp định mức tính toán của đường dây:

Tương tự các đường dây khác ta có

Bảng điện áp định mức các nhánh đường dây Đườ ề

Thiết kế ới 110kV: đường dây trên không, dây AClư SR sử dụng cột bê tông cốt thép.

Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế, Tính chọn dòng điện chạy trên dây dẫn với chế độ phụ tải cực đại ta có công thức

2 +Q max 2 n∗U đm ∗ √3 *10^3 Trong đó: n: số mạch đường dây, đường dây kép thì n=2 còn đường dây đơn thì n=1;

F kt : tiết diện kinh tế của dây dẫn;

J kt : mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 ;

Jkt: chọn chung cho toàn lưới điện theo Tmax và dây ACSR;

Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ phụ tải cực đại.

Dây ACSR theo TCVN sử dụng cho lưới 110kV trên không bảo gồm là ACSR-70, ACSR-95, ACSR-120, ACSR-150, ACSR-185, ACSR-240, ACSR-300, ACSR-330, ACSR-400 Theo yêu cầu có thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải là T max = 4800 (h), với 3000 < T max<

Tính toán với đoạn N-1 theo công thức: Imax= √P max

Tương tự với các đoạn khác ta có bảng chọn tiết diện cho các dây: Đườ 𝑭𝒕𝒕 ạ ẫ 𝑰𝒄𝒑 ố ộ

Bảng thông số các nhánh đường dây Đườ ề ạ r0(Ω/km) x0(Ω/km) R(Ω) X(Ω) ố ộ

• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trong lưới điện Để đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng, điện áp trên lưới điện phải luôn lớn hơn hoặc bằng giá trị nhất định Để đạt được các giá trị này tổn thất điện áp từ đầu nguồn đến mọi điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong chế độ bình thường và sự cố Độ lệch điện áp lớn nhất tính bằng công thức

- Tổn thất điện áp tính bằng công thức

Xét trên đoạn N-1 với chế độ bình thường

Xét đoạn N-1 với chế độ sự cố đứt 1 dây

Tương tự tính toán cho các nhánh đường dây ta có bảng tổng hợp tổn thất điện áp trên lưới điện là: Đường

∆𝑼𝐛𝐭 ∆𝑼𝐬𝐜 ự ố Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây Đứt 1 dây

Phương án 5 không ỏa mãn điều kiện kĩ thuậtth

Tính toán thông số kĩ thuật

Ta có hàm chi phí tính toán hằng năm:

Cột thép 𝑎 𝑣ℎ = 0.007; cột bê tông cốt thép 𝑎 𝑣ℎ = 0 ;04

K: vốn đầu tư của từng mạng điện K =∑𝑘0𝑖∗ 𝐿 𝑖

𝑘0𝑖 : giá trị ền cho 1km đường dây mạch thứ i Đối với đường dây lộ kép thì giá trị ền tăng 1,6 lần so ti ti với lộ đơn (đ/km)

𝐿𝑖: chiều dài đoạn đường dây thứ i (km)

∆𝐴: tổng tổn thất điện năng trong mạng điện ∆𝐴= ∑ ∆𝑃 𝑖 ∗ 𝜏

∆𝑃 𝑖 ∶ tổn thất công suất tác dụng trên đoạn đường dây thứ i.

𝑈 đ𝑚 2 ∗ 𝑅 𝑖 𝜏: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.

Bảng giá đường dây cho như sau: ẫ ề ạ 10 6 đồ𝑛𝑔/

Tính toán kinh tế

Ta có hàm chi phí tính toán hằng năm:

Cột thép 𝑎 𝑣ℎ = 0.007; cột bê tông cốt thép 𝑎 𝑣ℎ = 0 ;04

K: vốn đầu tư của từng mạng điện K =∑𝑘0𝑖∗ 𝐿 𝑖

𝑘0𝑖 : giá trị ền cho 1km đường dây mạch thứ i Đối với đường dây lộ kép thì giá trị ền tăng 1,6 lần so ti ti với lộ đơn (đ/km)

𝐿𝑖: chiều dài đoạn đường dây thứ i (km)

∆𝐴: tổng tổn thất điện năng trong mạng điện ∆𝐴= ∑ ∆𝑃 𝑖 ∗ 𝜏

∆𝑃 𝑖 ∶ tổn thất công suất tác dụng trên đoạn đường dây thứ i.

𝑈 đ𝑚 2 ∗ 𝑅 𝑖 𝜏: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.

Bảng giá đường dây cho như sau: ẫ ề ạ 10 6 đồ𝑛𝑔/

Theo kết quả tính toán điều kiện tổn thất điện áp của phần trên ta chọn được tất cả các phương án để ến ti hành so sánh kinh tế Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng cấp điện áp định mức, do đó để đơn giản, không cần tính vốn đầu tư vào các trạm biến áp.

Xét đoạn N – 1 ta có: Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính thông qua tổn thất công suất tác dụng và thời gian tổn thất công suất lớn nhất trên từng đường dây:

Tính toán tương tự với các nhánh dây còn lại của lưới ta được: Đườ ố ộ

Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng cho mạng điện là K= 10 6 đ)

Vậy hàm chi phí tính toán hằng năm của phương án 1 là:

Chi phí tính toán hằng năm là: 230,531 tỷ VND.

Tương tự Phương án 1, ta có bảng sau: Đườ ố ộ

Chi phí tính toán hằng năm là: 145,885,tỷ VND.

Tương tự Phương án 1, ta có bảng sau: Đườ ố ộ

Chi phí tính toán hằng năm là: 167,389(10 6 VND.

Tổng kết thông số kinh tế-kĩ thuật các phương án

Kết luận

Vậy phương án 3 là phương án có mức chi phí đầu tư là thấp nhất và có mức tổn thất điện áp không quá lớn hơn so với các phương án khác Vậy ta chọn phương án 3 là phương án thiết kế tối ưu nhất.

Chọn sơ đồ nối điện

4.2.1 Tổ nối dây của máy biến áp

• Điện áp định mức của lưới từ 110 kV trở lên, lưới 22 kV, lưới hạ áp 0,38 kV: điểm trung tính của cuộn dây máy biến áp được nối đất trực tiếp (Y0).

• Điện áp định mức của lưới bằng 35 kV, 10 kV: điểm trung tính của cuộn dây cách điện với đất hoặc nối đất qua tổng trở hoặc nối đất qua cuộn Petersen (Y hoặc Δ).

• Nếu tổ đấu dây Y0/Δ thì ở Việt Nam là Y0/Δ-11.

Do toàn bộ phụ tải là phụ tải loại I ừ ụ tải loại 2 nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục ta tr ph sử dụng sơ đồ hai thanh góp làm việc song song để vận hành Ưu điểm cho ệc vận hành với hệ ống 2 vi th thanh góp:

• Có thể sửa chữa từng thanh góp mà vẫn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải.

• Khi sửa chữa dao cách ly thanh góp của một mạch bất kỳ thì chỉ có mạch này bị mất điện.

• Khi bị ắn mạch trên một thanh góp thì có thể khôi phụ nhanh chóng sựng c làm việc của sơ đồ.

• Chỉ mất điện trong thời gian thao tác sơ đồ khi đưa máy cắt của một mạch bất kỳ ra sửa chữa và đưa trở lại làm việc.

4.2.3 Trạm biến áp trung gian

Sử dụng sơ đồ hệ thống thanh góp phân đoạn trung gian.

Toàn bộ các phụ tải là phụ tải loại I ừ phụ tải 2, trạm biến áp có 2 nguồn đến và mỗi trạm có 2 MBA nên tr ta sử dụng sơ đồ cầu nhằm đảm bảo việc cung cấp điện liên tục, tin cậy và giá thành rẻ hơn.

• Sơ đồ cầu trong (Hình 3.1) thường được sử dụng khi hai đường dây làm việc song song và có chiều dài lớn, hay sự cố trên đường dây và ít phải đóng mở các mạch máy biến áp.

• Sơ đồ cầu ngoài (Hình 3.2) được thường sử dụng trong trường hợp các đường dây có chiều dài ngắn, ít sự cố nhưng lại thường xuyên đóng cắt các máy biến áp khi phụ tải lớn và nhỏ, để giảm tổn thất điện năng trong các máy biến áp.

Vì chiều dài các đường dây đều nhỏ hơn 70 km nên sự cố liên quan đến đường dây ít sảy ra hơn, ta ọn ch sơ đồ cầu ngoài.

4.2.5 Sơ đồ toàn lưới điện

TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN 49 49 49 49 49

Chế độ sự cố

Chế độ sự cố là khi đường dây mạch kép bị đứt 1 mạch, khi đó tổng trở của dây dẫn tăng 2 lần và dung dẫn B giảm 2 lần.

Trong chế độ này, ta không xét sự cố xếp chồng, đồng thời chỉ xét trường hợp ngừng một mạch trên các đường dây nối từ nguồn điện đến các phụ tải khi phụ tài cực đại, và tất cả các máy phát điện làm việc bình thường Do đó, chỉ có công suất trên đường dây sự cố thay đổi còn công suất trên các đường dây khác vẫn như cũ.

Tính toán dòng công suất chạy vào đường dây sự cố và đường dây liên lạc tương tự như ở ế độ cực đạch i. Điện áp thanh góp nhà máy điện trong chế độ sự cố được xác định bằng:

Khi đó thông số của đường dây sẽ thay đổi như bảng dưới: Đườ 𝑍 𝑑, (Ω) 𝐵

❖ Tính toán phân bố công suất trên đường dây 3-1: cách tính và kết quả tương tự trong trường hợp phụ tải max.

➢ Sơ đồ đoạn đường dây 3-1:

➢ Ta có thông số ờng dây: đư 𝑍 3−1 = R + jX = 20,7 19,8+j

➢ Công suất phụ tải cực đại: 𝑆 1= 30 +𝑗14,528(MVA)

• Tổn thất sắt trong MBA B1 là:

• Tổn thất đồng trong MBA B1:

• Công suất của cuộn dây:

• Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của MBA có giá trị:

➢ Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây:

➢ Công suất sau tổng trở vào đường dây có giá trị:

➢ Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:

➢ Dòng công suất trước tổng trở đường dây bằng:

➢ Công suất nguồn truyền vào đường dây phụ tải có giá trị:

❖ Tính toán cho nhánh MBA 3 – 1’:

• Công suất phụ tải cực đại: 𝑆 3+ j9,201(MVA)

• Tổn thất sắt trong MBA B3 là:

• Tổn thất đồng trong MBA B3:

• Công suất của cuộn dây:

• Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của MBA có giá trị:

❖ Tính toán tương tự, ta có dòng công suất trên đoạn đường N – 3 như sau:

➢ Sơ đồ ờng dây đoạn N – 3:đư

➢ Sơ đồ thay thế đoạn N – 3:

• Công suất tại thanh cái 3 là:

• Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây N – 3:

• Công suất sau tổng trở của đường dây N – 3:

• Tổn thất trên tổng trở ờng dây N – 3:đư

➢ Công suất đầu tổng trở ờng dây N – 3:đư

➢ Công suất truyền trên nhánh N – 3:

Tính toán tương tự ta có bảng: Đườ ự ố Đườ ả hưở

❖ Cân bằng công suất phản kháng trong lưới điện.

Ta cần xét công suất phản kháng yêu cầu và công suất phản kháng của nguồn trong từng trường hợp sự cố.

➢ Trong trường hợp sự cố trên nhánh N – 2:

Tổng công suất yêu cầu trên thanh cái nguồn:

𝑆 𝑁 T,915+j30,899 +35+j16,95+20+j9,69+30+j14,53+28+j13,56 7,915+85,629 (MVA) Giả thiết nguồn cung cấp đầy đủ công suất tác dụng:

Giả thiết nguồn cung cấp đầy đủ công suất tác dụng:

Tổng công suất phản kháng theo yêu cầu:

Khi hệ số công suất cos =0.9 nên tan =0.484.

Từ kết quả trên thấy:

Do đó, ta cần bù công suất phản kháng Để giảm công suất phản kháng, giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất ta tiến hành bù công suất phản kháng Thiết bị bù là các bộ tụ đặt ở phía thanh góp hạ áp của các trạm

Tính toán tương tự với các trường hợp còn lại ta có bảng:

CHƯƠNG 6 TÍNH ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN

Tính điện áp các nút trong mạng điện

Chọn thanh góp 110kV của hệ ống là nút điện áp cơ sở.th Điện áp trên thanh góp cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110%, khi phụ tải cực tiểu bằng 105%, khi sự cố bằng 110% điện áp định mức.

Nên trong các chế độ ụ tải cực đại và chế độ sau sự cố, chọn điện áp ph 𝑈 𝑐𝑠 = 121𝑘𝑉; còn trong chế độ cực tiểu lấy 𝑈 𝑐𝑠 = 115.5 𝑘𝑉.

❖ Xét đường dây N – 1: Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm 1:

121 = 109,632 (kV) Điện áp trên thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong trạm biến áp:

❖ Tính toán điện áp cho các đường dây còn lại được thực hiện tương tự: ạ ế

❖ Xét đường dây N – 1: Điện áp trên thanh góp cao áp của trạ 1 là:m

115 = 112,974 (𝑘𝑉) Điện áp trên thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong trạm biến áp:

❖ Tính điện áp cho các đường dây còn lạ được thực hiện tương tự:i ạ ế

6.1.3 Chế độ sau sự cố (𝑼 𝒄𝒔 =𝟏𝟐𝟏𝒌𝑽)

Chế độ sự cố có thể xảy ra ở nhiều hình thức khác nhau như ngừng phát một máy phát điện, ngừng một mạch trên đường dây liên kết nhà máy điện với hệ thống, ngừng một mạch trên các đường dây nối từ nguồn cung cấp đến các hộ tiêu thụ Tuy nhiên, trong phần này chỉ xét đến trường hợp sự cố khi một mạch trên các đường dây và không xét sự cố xếp chồng.

❖ Xét đường dây N – 1: Điện áp trên thanh góp cao áp của trạ 1 bằng:m

121 = 116 640, (𝑘𝑉) Điện áp trên thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong trạm biến áp:

❖ Tính điện áp cho các đường dây còn lại được thực hiện tương tự: ự ố ạ ế 𝑈 𝑖 ,𝑘𝑉 𝑈𝑖𝑞,𝑘𝑉

Điều chỉnh điện áp trong mạng điện

Các phụ tả trong mạng thiết kế là hộ tiêu thụ i loại I và có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Đồng thời các giá trị điện áp trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố khác nhau tương đối nhiều Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải.

Các trạm dùng MBA loại 25000/110 và loại 16000/110 có phạm vi điều chỉnh ±9 × 1.78%, 𝑈𝑐đ𝑚 115 𝑘𝑉, 𝑈 ℎđ𝑚 = 11 𝑘𝑉. Điều chỉnh thường.

• 𝑈 𝑦𝑐𝑠𝑐 =𝑈đ𝑚+𝛿𝑈 𝑐𝑝𝑠𝑐 %∗ 𝑈đ𝑚 (𝑈 𝑐𝑝𝑠𝑐 % ≤ −2.5%) Đối với các trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy định như sau:

• Trong chế độ phụ tải cực đại: 𝛿𝑈 𝑚𝑎𝑥 % = +5%

• Trong chế độ phụ tải cực tiểu: 𝛿𝑈 𝑚𝑖𝑛 % = 0%

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

𝑈 𝑦𝑐 : Điện áp yêu cầu trên thanh góp trạm hạ áp.

𝑈đ𝑚: Điện áp định mức trạm hạ áp.

𝛿𝑈%: Độ lệch điện áp cho phép ở ế độ được xét.ch

Lưới hạ áp được thiết kế 𝑈đ𝑚= 11 𝑘𝑉, do đó ta có: Điện áp thanh góp hạ áp trong chế độ phụ tải cực đại:

𝑈 𝑦𝑐𝑚𝑎𝑥 5% 11+ ∗ 55, (𝑘𝑉) Khi phụ tải cực tiểu:

𝑈 𝑦𝑐𝑚𝑖𝑛 0% 11+ ∗ (𝑘𝑉) Ở ế độ sau sự cố:ch

𝑈 𝑦𝑐𝑠𝑐 5% 11+ ∗ 55, (𝑘𝑉) Kết quả tính điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm, quy đổi về phía điện áp cao trong các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố:

*Chú thích: Điện áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ sau sự cố được xét trong trường hợp sự cố xảy ra trên nhánh nối từ nguồn đến phụ tải, do trong trường hợp này, tổn thất điện áp trong lưới điện là lớn nhất.

Sử dụng các MBA điều chỉnh điện áp dưới tải cho phép thay đổi các đầu điều chỉnh không cần cắt các MBA Do đó cần chọn đầu điều chỉnh riêng cho chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau sự cố. Để thuận tiện có thể tính trước điện áp tương ứng với mỗi đầu điều chỉnh của MBA Kết quả đối với MBA đã chọn cho trong bảng sau: Đầu điều chỉnh, n Điện áp bổ sung, % Điện áp bổ sung, kV Điện áp đầu ều chỉnh, đi kV

❖ Chọn các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1.

➢ Chế độ phụ tải cực đại. Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của MBA được xác định theo công thức:

Do 𝑈đ𝑐 𝑚𝑎𝑥= 100 154, 𝑘𝑉 nên chọn đầu điều chỉnh n = -7 có 𝑈 𝑇𝐶𝑚𝑎𝑥 = 100 67, 𝑘𝑉. Điện áp trên thanh góp hạ áp bằng:

100,67 = 11 491, (𝑘𝑉) Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng:

Như vậy đầu điều chỉnh tiêu chuẩn đã chọn là phù hợp.

➢ Chế độ phụ tải cực tiểu. Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của MBA:

Do đó chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=-2, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 𝑈 𝑇𝐶 𝑚𝑖𝑛 110.91 𝑘𝑉. Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng:

110.91 = 11 (𝑘𝑉) Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng:

➢ Chế độ sau sự cố. Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của MBA:

Do đó chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=-4, khi đó điện áp của đầu điều chỉnh tiêu chuẩn 𝑈𝑇𝐶 𝑠𝑐 106,81 𝑘𝑉. Điện áp thực trên thanh góp hạ áp bằng:

106,81 = 11,547(𝑘𝑉) Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp bằng:

❖ Chọn điều chỉnh trong MBA các trạm còn lại.

Chọn các đầu điều chỉnh của các MBA còn lại tiến hành tương tự như phần trên Có thể tự ều chỉnh sao đi cho các giá trị 𝛿𝑈% nằm trong phạm vi cho phép Kết quả tính toán điều chỉnh điện áp trong mạng điện cho ở bảng sau.

➢ Với chế độ cực đại:

➢ Với chế độ cực tiểu:

➢ Với chế độ sau sự cố:

CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TỔNG HỢP 67 67 67 67 67 6.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện

Tổn thất điện năng trong mạng điện

Tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo công thức:

𝜏: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất.

𝜏= (0,124 +𝑇 𝑚𝑎𝑥 10 −4 ) 2 8760= (0,124 4800+ 10 ) −4 2 8760 3979 4578= (ℎ) t: Thời gian MBA làm việc trong năm Vì các MBA vận hành song song cả năm nên t = 8760h. Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện:

Tổng điện năng phụ tải nhận được trong năm:

Tổn thất điện năng tính theo (%) là:

Tính toán chi phí và giá thành điện năng

6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm

Chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức:

𝑎𝑣ℎ𝑑: Hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện, 𝑎𝑣ℎ𝑑= 0.07.

𝑎𝑣ℎ𝑡: Hệ số vận hành thiết bị trong các trạm biến áp, 𝑎𝑣ℎ𝑡= 0.1.

𝐾 𝐷 : Vốn đầu tư đường dây của mạng điện (10 9 đ).

𝐾 𝑡 : Vốn đầu tư trạm biến áp cho mạng điện (10 9 đ).

∆𝐴 𝑖 : Tổn thất điện năng trên đường dây thứ I, ∆𝐴= 𝑃 𝑖 ∗ 𝜏.

𝑐 𝐴 : Giá 1kWh điện năng tổn thất, 𝑐 𝐴 = 1100đ.

Chi phí vận hành hàng năm sẽ là:

6.4.2 Chi phí tính toán hàng năm

Chi phí tính toán hàng năm được tính:

𝑎 𝑡𝑐 : Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ, 𝑎 𝑡𝑐 = 0.125.

Chi phí tính toán hàng năm của mạng điện là:

6.4.3 Giá thành truyền tải điện năng

Giá thành truyền tải điện năng tính theo công thức:

6.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại

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

161 = 2,135 (𝑡ỷ đồ𝑛𝑔/𝑀𝑊) 6.5 Thống kê các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện

Kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ ống điện thiết kế ợc tổng hợp trong bảng:th đư ỉ Đơn vị ị ổ ấ ụ ả ực đạ

𝑃𝑚𝑎𝑥) ổ ều dài đườ ổ ấ ạ ổ ốn đầu tư cho mạng điệ 10 9 đ ổ ốn đầu tư cho đườ 10 9 đ ổ ốn đầu tư về ạ ế 10 9 đ ổng điện năng các phụ ả ụ

∆𝑈𝑚𝑎𝑥𝑠𝑐 ổ ổ ấ ấ ∆𝑃 ổ ổ ấ ấ ∆𝑃% ổ ổ ất điện năng ∆𝐴 ổ ổ ất điện năng ∆𝐴% ận hành hàng năm 10 9 đ

Chi phí tính toán hàng năm 10 9 đ ề ải điện năng đ/kW.h ự ụ ả ực đạ

Tiêu đề	Chọn Số Lượng Và Công Suất Của Máy Biến Áp Trong Trạm Giảm Áp. Vẽ Sơ Đồ Nối Dây Chi Tiết Của Mạng Điện
Tác giả	Phạm Mạnh Tân
Người hướng dẫn	Lê Thị Minh Châu
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Đồ án
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	4,39 MB