Đồ Án Ii Đề Tài Thiết Kế Lưới Điện Khu Vực.pdf

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Phân tích nguồn và phụ t i 5 ả 2 Cân bằng công su t 7ấ a Cân bằng công su t tác dấ ụng

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 d ng theo nhu c u c a ph t i với m t h s công suụ ầ ủ ụ ả ộ ệ ố ất 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 thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất kháng tại các phụ tải mà không c n ph i tầ ả ải đi từ ngu n ồ

Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điệ Xác địn nh phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, l a ch n và ki m tra các ph n t c a mự ọ ể ầ ử ủ ạng điện như máy phát đường dây, máy biến áp và các ch tiêu kinh tỉ ế kỹ thuật Vì thế công tác phân tích ph tụ ải chiếm một v trí hị ết sức quan tr ng cọ ần được th c hi n mự ệ ột cách chu đáo

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

Loại m t: bao g m các ph t i quan tr ng Viộ ồ ụ ả ọ ệc ngưng cung cấp điện cho các phụ ả t i này có thể nguy hi m cho tính mể ạng con người, thi t hệ ại đến s n xu t, ả ấ ảnh hưởng đến an ninh qu c phòng ố

Vì phải đảm b o liên t c cung cả ụ ấp điện nên các đường dây ph i b trí sao cho vả ố ẫn đảm b o cung ả cấp ngay cả khi có s c trong mự ố ạng điện Chú ý rằng không nhất thiết tất cả các thành phần tiêu thụ điện trong ph t i yêu c u ph i cung cụ ả ầ ả ấp điện liên t c vì v y có th c t b t m t ph n nhụ ậ ể ắ ớ ộ ầ ỏ các thành ph n không quan tr ng c a ph tầ ọ ủ ụ ải để đảm b o cung cả ấp trong các trường h p s c n ng ợ ự ố ặ nề trong mạng điện

Loại hai: bao g m nh ng ph t i tuy quan trồ ữ ụ ả ọng nhưng việc mất điện ch gây gi m sút v s ỉ ả ề ố lượng sản ph m Vì v y mẩ ậ ức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên t c cho các ph t i này cụ ụ ả ần được cân nh c m i có th quyắ ớ ể ết định được

Loại ba: bao g m các phồ ụ ả t i không quan tr ng, vi c mọ ệ ất điện không gây rah u qu nghiêm tr ng ậ ả ọ Trong trường hợp này không cần phải xét đến các phương tiện dữ trự để đảm bảo cung cấp Ở đề tài này chúng ta xét yêu c u cung cầ ấp điện cho phụ ả t i lo i m t ạ ộ

Sơ đồ mặt bằng nguồn theo đề bài thiết kế

Các thông s ố Các h tiêu th ộ ụ

Mức đảm bảo cung cấp điện I I I I I I

Yêu cầu điều chỉnh điện áp 𝛿𝑈 𝑚𝑎𝑥= 5%, 𝛿𝑈 𝑚𝑖𝑛= 0%,𝛿𝑈 𝑠𝑐= 5% Thời gian s d ng công su t cử ụ ấ ực đại 5100 Điện áp định mức lưới hạ áp 22

Phụ ả ự t i c c ti u b ng 60% ph t i cể ằ ụ ả ực đại.

Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nguồn điện bằng 0,85

Hệ số đồng th i m = 1 ờ Điện áp v n hành trên thanh góp cao áp c a nguậ ủ ồn điện khi phụ ả t i cực đại bằng 110%, khi phụ tải c c ti u b ng 105%, khi s c bự ể ằ ự ố ằng 110% điện áp định mức

 𝑆𝑚𝑖𝑛= √𝑃𝑚𝑖𝑛 2+ 𝑄𝑚𝑖𝑛 2 = 13 333 𝑀𝑉𝐴 Áp dụng tương tự cho các ph t i còn lụ ả ại, ta được b ng sau ả

Cân b ng công su t trong h ằ ấ ệthống điện nh m xét kh ằ ả năng cung cấp của các nguồn phụ tải thông qua mạng điện T i m i thạ ỗ ời điểm, luôn phải đảm b o cân b ng giả ằ ữa lượng điện năng sản xu t và ấ tiêu th M i m c cân b ng công su t tác d ng P và công su t ph n ụ ỗ ứ ằ ấ ụ ấ ả kháng Q xác định m t giá tr ộ ị tần số và điện áp Quá trình biến đổi công su t và các ch tiêu chấ ỉ ất lượng điện năng khi cân bằng công su t b phá ho i, x y ra rấ ị ạ ả ất ph c t p vì gi a chúng có quan h ứ ạ ữ ệ tương hỗ Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công su t tác d ng P ấ ụ ảnh hưởng ch yủ ếu đế ần t n s , còn s cân b ng công suố ự ằ ất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp C ụthể là khi nguồn phát không đủ công su t P cho ấ phụ tải thì tần số b giị ảm đi, và ngượ ại Khi thiếu công suc l ất Q điện áp b giị ảm thấp và ngược lại a Cân bằng công suất tác dụng

Việc cân b ng công su t tác dằ ấ ụng trong nhà máy được thực hiện trong nhà máy điện bằng các bộ điều tốc thay đổ ốc đội t tuabin Cân bằng công su t c n thiấ ầ ết để giữ ầ t n s trong h th ng Cân ố ệ ố bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức sau:

Với ∑ 𝑃𝐹: Công su t tác d ng phát ra t ngu n ấ ụ ừ ồ

∑ 𝑃𝑦𝑐: Công su t tác d ng yêu c u c a ph t ấ ụ ầ ủ ụ ải

• ∑𝑃𝑝𝑡 : T ng ph t i t d ng cổ ụ ả ác ụ ực đạ ủi c a các h tiêu th trong ch cộ ụ ế độ ực đại

• m: h s ng thệ ố đồ ời (đề ả t i gi thi t m=1) ả ế

• ∆𝑃𝑚đ: T ng t n th t công su t tác d ng trong mổ ổ ấ ấ ụ ạng điện, tính sơ bộ lấy ∑∆𝑃𝑚đ=5%∑ 𝑃𝑝𝑡

• ∑𝑃𝑡𝑑: T ng t n th t công su t tác dổ ổ ấ ấ ụng trên đường dây và máy bi n áp ế ∑𝑃𝑡𝑑= 0

• ∑𝑃𝑑𝑡 : T ng công su t d ổ ấ ựtrữ ∑𝑃𝑑𝑡=0 Áp d ng công thụ ức trên ta được:

∑ 𝑃𝐹=∑ 𝑃𝑦𝑐= 𝑚 𝑃∑ 𝑝𝑡+ ∆𝑃𝑚đ+ 𝑃𝑡𝑑+ 𝑃𝑑𝑡= 165+5%.1653,25(MW) b Cân b ng công su t ph n kháng ằ ấ ả

Cân b ng công su t ph n kháng nh m gi ằ ấ ả ằ ữ điện áp bình thường trong h ệthống Cân b ng công suằ ất phản kháng được biểu diễn bằng công thức sau:

∑QF + Qbu∑ =∑ 𝑄𝑦𝑐= m∑Qpt+ ∑ΔQB+ ∑ΔQL - Q + Q + QC td dt

• ∑QF: t ng công su t phát ra cổ ấ ủa các máy phát điện

• Qbu∑: tổng công suất phản kháng cần bù

• ∑ 𝑄𝑦𝑐: t ng t n th t công su t ph n kháng yêu c u ph t i ổ ổ ấ ấ ả ầ ụ ả

• m∑Qpt: t ng ph tổ ụ ải phản kháng của mạng điện có xét đến h s ng ệ ố đồ thời

• ∑ΔQMBA: t ng t n th t công su t ph n kháng trong máy bi n ápổ ổ ấ ấ ả ế , ∑ΔQMBA%∑ΔQmax

• ∑ΔQL: t ng t n th t công su t phổ ổ ấ ấ ản kháng trên các đường dây c a mủ ạng điện

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

• Qtd, Q : t ng công su t kháng t dùng và d dt ổ ấ ự ựtrữ ủ nhà máy điệ c a n Q = Qtd dt=0

• Nếu ∑QF ≥∑ 𝑄𝑦𝑐 thì không c n ph i bù công su t ph n kháng ầ ả ấ ả Áp d ng công thụ ức trên ta được:

∑ 𝑄𝑦𝑐= m∑Qpt+ ∑ΔQ + ∑ΔQB L - Q + Q + QC td dt = 1.79,913+15%.79,913,9(MVAr)

Ta th y ấ ∑QF > ∑ 𝑄𝑦𝑐 nên ta không c n bù công su t ph n kháng ầ ấ ả

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT

2.1 Các phương án dự kiến sẽ thực hiện

Việc lựa chọn các phương án cung cấp điện hợp lý phải đảm bảo các y u t và m t s yêu c u ế ố ộ ố ầ nhất định trong đó hai yếu tố chiếm phần quan tr ng nhọ ất là cũng cấp điện kinh t v i chế ớ ất lượng và độ tin cậy cao Tính toán thiết kế lưới điện nhằm mục đích đưa ra các phương án và lựa chọn phù h p cân b ng gi a y u t kinh t ợ ằ ữ ế ố ế và kĩ thuật Bước đầu của việc tính toán là đưa ra các sơ đồ cung cấp điện hợp lý đảm bảo các điều ki n ch n theo yêu c u ệ ọ ầ

Trong các phương án cần chú ý các nguyên tắc như đảm b o cung cả ấp điện liên t c và phụ ụ thuộc vào h tiêu th V i các ph t i lo i I cộ ụ ớ ụ ả ạ ần đảm b o cả ấp điện liên t c trong m i tình huụ ọ ống vì đây là các ph t i quan trụ ả ọng điển hình như: bệnh vi n, các khu công nghiệ ệp, nhà máy … Vì vậy phương án đi dây cho các phụ tải này ph i có ả các đường dây d phòng c ự ố định như (2 đường dây độ ậc l p: m ch kép hoặc m ch vòng kín) Ngoài ra phạ ạ ải đảm bảo chất lượng điện năng, các chỉ tiêu v kinh t ề ế như: vốn đầu tư, chi phí vận hành và t n th t nh ổ ấ ỏ và đảm b o an toàn khi v n hành ả ậ có khả năng phát triển lưới khi nhu c u ph tầ ụ ải tăng… Từ yêu cầu đề bài là các ph t i lo i 1 ta ụ ả ạ có các phương án: a Phương án 1:

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 10 b Phương án 2: c Phương án 3: d Phương án 4:

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 11 e Phương án 5:

2.2.1 Phương án 1: a Tính phân b công suố ất trên các nhánh đường dây

Từ đó ta có bảng tổng k t phân bế ố công suất trên từng nhánh trên đường dây như sau:

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 12 Đường dây

S (MVA) 22.222 27.778 33.333 31.111 33.333 35.555 b Tính chọn điện áp định m c ứ

Chọn điện áp định mức theo công thức: Ui= 4.34∗ √𝐿𝑖 + 𝑃16

P: công suất đường dây c n truy n t i (MW) ầ ề ả

L: kho ng cách c n truy n t i công su t (km) ả ầ ế ả ấ nh m c c a m n (kV)

U: điện áp đị ứ ủ ạng điệ Áp dụng cho đường dây có L < 220 km và P ≤ 60 MW Nếu 70 kV < m i Ui < 187 kV thì ch n ọ ọ

Với đường dây N-1: 𝑈𝑡𝑡𝑁𝐷1= 4.34∗ √ ,41 231 16 20+ ∗ = 82 486 𝑉 Tương t vự ới các đường dây khác ta có b ng: ả Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Theo điện áp tính toán đường dây so sánh với điều kiện L < 220 km và P ≤ 60 MW, 70 kV < mọi

Ui < 187 chọn điện áp truyền tải là 𝑈𝑑𝑚= 110 𝐾𝑉 c Tính toán ch n k t cọ ế ấu đường dây và ti t di n dây d n ế ệ ẫ

Thiết kế lưới 110kV: đường dây trên không, dây AC sử dụng cột bê tông cốt thép

Chọn ti t di n dây d n theo mế ệ ẫ ật độ dòng kinh tế, Tính chọn dòng điện chạy trên dây d n với chế ẫ độ ph t i cụ ả ực đại ta có công thức tính:

𝑛 ∗ 𝑈𝑑𝑚∗ √3 Trong đó: n: s mố ạch đường dây, đường dây kép thì n = 2 còn đường dây đơn thì n=1

𝑈𝑑𝑚: điện áp định m c c a mứ ủ ạng điện, kV

𝑃𝑚𝑎𝑥, 𝑄𝑚𝑎𝑥: dòng CSTD và CSPK trên đường dây, [MW, MVAr]

Từ dòng điện cực đại( 𝐼𝑚𝑎𝑥) ta tính ch n ti t di n dây d n theo công th c tính mọ ế ệ ẫ ứ ật độ dòng kinh tế:

𝐽𝑘𝑡 : mật độ kinh t cế ủa dòng điện, A/mm2

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

𝐼𝑚𝑎𝑥: dòng điện chạy trên đường dây cho ch ph t i cế độ ụ ả ực đại

Dây tiêu chu n sẩ ử dụng cho lưới 110kV trên không b o g m là ả ồ AC-70, AC-95, AC-120, AC-150, AC-185, AC-240

Theo yêu c u có th i gian s d ng công su t l n nh t c a ph t i là ầ ờ ử ụ ấ ớ ấ ủ ụ ả 𝑇𝑚𝑎𝑥= 5100 (h), với 𝑇𝑚𝑎𝑥>

Tương tự ới các đoạ v n khác ta có bảng chọn tiết diện cho các dây như sau: Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Chọn dây AC-70 AC-70 AC-95 AC-70 AC-95 AC-95

Bảng các thông s ố đường dây cho các phương án vừa chọn được Đường dây

N-6 50 AC-95 0.34 0.429 2.65 8.5 10.725 132.5 d Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

• Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây

Khi có dòng điện đi qua, dây dẫn và cách điện sẽ bị nóng lên do hiệu ứng J -lenso Khi nhiun ệt độ tăng cao quá và tồn tại lâu sẽ làm giảm độ ền cơ họ b c của dây d n hoặc làm già hóa cách điện Để ẫ làm đảm bảo cho dây dẫn làm việc lâu dài mà không bị hư hại, nhiệt độ của dây dẫn trong chế độ làm việc không được vượt quá nhiệt độ dòng điện cho phép c a dây ủ

Phát nóng dây dẫn do dòng điện s cự ố: 𝐼𝑠𝑐≤ 𝐼𝑐𝑝 (𝐼𝑠𝑐= 2 ∗ 𝐼𝑏𝑡)

Icp xác định theo điều ki n tiêu chu n và cho trong các cataloge ệ ẩ

Theo b ng ch n tiả ọ ết diện dây đã tính: Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6

Chọn dây AC-70 AC-70 AC-95 AC-70 AC-95 AC-95

So sánh giá tr dòng s c trong b ng và giá trị ự ố ả ị dòng điện cho phép sau khi ch n dây th a mãn ọ ỏ điều điện phát nóng của dây

• Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang và độ ền cơ họ b c

Chọn ti t diện dây cho đường dây đã xét đến việc loại bỏ tổn thất vầng quang bằng cách chọn tiết ế diện dây F 70 ≥ 𝑚𝑚 2

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 15 Đường dây trên không bao g m dãy các cồ ột điện, trên đó có các xà và dây dẫn được treo vào các xà qua các xứ cách điện Cột điện được chôn xuống đấ ằt b ng các móng v ng chữ ắc, làm nhi m v ệ ụ ỡ dây ở trên cao so v i mặớ t đất, do đó gọi là đường dây trên không Trên cột còn có th treo dây ể chống sét để sét không đánh trực tiếp vào dây dẫn

Dây dẫn được làm b ng nhôm lõi thép (AC), dây v n xoằ ặ ắn nhôm lõi thép, để tăng độ bền người ta làm lõi thép trong, các s i nhôm bên ngoài ở ợ ở

• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp lớn nhất cho phép trong lưới điện Để đả m b o cung cấp điệả n và chất lượng điện năng, điện áp trên lưới điện ph i luôn lả ớn hơn hoặc bằng giá tr nhị ất định Để đạt được các giá tr này t n thị ổ ất điện áp t ừ đầu ngu n ồ đến mọi điểm trên lưới điện phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép trong chế độ bình thường và sự cố

Công th c tính t n thứ ổ ất điện áp trên đoạn N-1:

110 2 ∗ 100= 2.294 % Tương tự tính toán cho các mạch đường dây ta có b ng t ng h p t n thả ổ ợ ổ ất điện áp trên lưới điện là: Đường dây

Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp trên đường dây N-3 là l n nhớ ất, ∆𝑈N−3𝑏𝑡=∆𝑈𝑚𝑎𝑥𝑏𝑡3.841 % ≤10%

 Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lớn nhất

Trong chế độ ự ố chỉ xét đến đườ s c ng dây bị đứt m t m ch và s cộ ạ ự ố chỉ ả x y ra trên từng đoạn không có s c x p ch ng: ự ố ế ồ

Tương tự với các mạch đường dây còn lại ta có bảng: Đường dây

Từ bảng trên ta thấy t n thổ ất điện áp trên đường dây N-3 là l n nhớ ất, ∆𝑈N−3𝑠𝑐=∆𝑈𝑚𝑎𝑥𝑠𝑐 7.682 % ≤ 20%

 Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lớn nhất

2.2.2 Phương án 2: a Tính phân b công suố ất trên các nhánh đường dây

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 37 Đường dây Chiều dài

3-6 41.231 AC-70 0.46 0.44 2.58 18.966 18.142 106.376 N-4 28.284 AC-185 0.17 0.409 2.78 2.404 5.784 78.63 4-5 36.056 AC-95 0.34 0.429 2.65 6.1295 7.734 95.548 d Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

• Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây

CHỌ N MÁY BIẾN ÁP TRONG TR ẠM VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY 46 3.1 Chọn MBA (ch n công su t MBA h áp) 46ọấạ

Thanh góp

Do các các ph t i lo i là ph t i lo i I nụ ả ạ ụ ả ạ ên để đả m bảo độ tin c y cung cậ ấp điện, ta sử dụng sơ đồ hai thanh góp v n hành song song Khi có s c m t thanh góp, v n còn 1 thanh góp còn l i cậ ự ố ộ ẫ ạ ấp điện cho các ph tụải, đặc biệt là các ph t i có yêu c u v tính liên tục cung cấp điện cao như các ụ ả ầ ề phụ tải loại I

Trong chế độ ận hành bình thườ v ng: MCn và dao cách ly liên quan đến MCn đều đóng, công suất được chia đều cho các phụ tải, vận hành kinh tế

- Sơ đồ có 1 máy cắt/1 mạch nên có thể tiết kiệm chi phí

- Cấu trúc đơn giản, vận hành không quá phức tạp

- Có thể sửa chữa từng thanh góp mà không b mị ất điện

- Công suất nguồn phân bố đều cho các phụ tải, vận hành kinh tế hơn

- Khi có ngắn m ch ho c sạ ặ ự cố ngắn mạch hoặc sự cố trên thanh góp thì nh ng phữ ụ tải nối với thanh góp đó vẫn bị mất điện tạm thời

- Dùng nhiều dao cách ly

- Khi sửa chữa máy cắt của 1 mạch nào đó, mạch đó vẫn b mị ất điệ ạm thn t ời cho đến khi sửa chữa xong và đưa trở ạ ận hành bình thườ l i v ng

Sơ đồ trạm biến áp hạ áp

Các sơ đồ hệ thống một thanh góp và sơ đồ hệ thống hai thanh góp có độ tin cậy cao và khá thuận tiện trong v n hành s a ch a Tuy nhiên ậ ử ữ nhược điểm là giá thành khá cao nên được dùng trong các thi t b phân ph i có nhi u mế ị ố ề ạch, điện áp cao, công su t l n và quan tr ng Trong khi các trấ ớ ọ ạm biến áp h áp có ít mạ ạch, người ta hay dùng sơ đồ cầu là các sơ đồ đơn giản, giá thành v a phừ ải và có độ tin cậy cung cấp điện gần như các sơ đồ một thanh góp

Các sơ đồ ầu đượ c c giới thiệu bên dưới là các sơ đồ ầu đơn Các sơ đồ này đượ c c dùng khi có 4 mạch, nhưng chỉ dùng ba máy cắt Sơ đồ hình 4.2 chỉ đặt máy c t vắ ề phía đường dây, phía máy biến áp chỉ đặt dao cách ly, được gọi là sơ đồ ầu trong Sơ đồ c hình 4.3 chỉ đặt máy cắt về phía máy biến áp, phía đường dây ch ỉ đặt dao cách ly, được gọi là sơ đồ ầ c u ngoài

- Khi ngắn mạch trên đường dây, chỉ có đường dây đó mất điện, các máy biến áp làm việc bình thường

- Khi s a ch a hay s c 1 máy bi n áp, mử ữ ự ố ế ột đường dây t m th i mạ ờ ất điện Sau đó, dùng dao cách ly máy biến áp để tách rời MBA, sau đó khôi phục s làm viự ệc bình thường của đường dây

- Sơ đồ c u trong thích h p cho tr m bi n áp ít phầ ợ ạ ế ải đóng cắt máy bi n áp và chiế ều dài đường dây l n ớ

- Khi sửa ch a hay sữ ự cố MBA, đường dây v n làm viẫ ệc bình thường

- Khi sửa ch a hay sữ ự cố 1 đường dây, 1 MBA t m th i mạ ờ ất điện, sau đó có thể dùng dao cách ly đường dây để tách rời đường dây để tách rời đường dây s cự ố và khôi ph c s làm ụ ự việc bình thường của MBA

- Sơ đồ cầu ngoài thích hợp cho trạm biến áp phải thường xuyên đóng cắt máy biến áp và chiều dài đường dây ngắn.

Sơ đồ toàn hệ thống

TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA M ẠNG ĐIỆ N

Các phương án dự kiến

4.1.1 Chế độ phụ ả ực đại t i c Ở ch ph t i cế độ ụ ả ực đại: phụ ả t i hoạt động với công suất, đường dây 2 mạch, tr m bi n áp có 2 máy ạ ế biến áp hoạt động, điện áp vận hành trên thanh góp cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đạ ằng i b 110% điện áp định mức Trong chế độ phụ tải cực đại thông số của lưới điện như sau: Đường dây 1-3 N-1 N-2 N-4 N-5 N-6

S(MVA) 33.333 55.556 27.778 31.111 33.333 35.555 Đường dây Chiều dài

Số liệu kĩ thuật Số liệu tính toán

Từ sơ đồ trên, ta có sơ đồ thay thế như sau

Tính toán v i gi thiớ ả ết điện áp đầu đường dây ởchế độ ực đạ c i là 121 kV và công suất phụ tải đã cho tính theo 2 bước a) Bước 1: Tính công su t t ph t i xa nh t v ngu n ấ ừ ụ ả ấ ề ồ

Tổn thất cuộn dây trong máy biến áp B3 là:

100) = 0.107 + 𝑗2,333 𝑀𝑉𝐴 Tổn thất không tải trong máy biến áp B3 là:

∆𝑆󰇗𝑏30= 2 ∗ ∆𝑃( 0+ ∆𝑄0) = 2 ∗ (29 + j200) ∗ 10 −3 = 0.058 + j0.4 MVA Dòng công suất trướ ổc t ng tr máy bi n áp B3 là: ở ế

= 30 + j14,53 + 0,107 + 𝑗2,333 + 0,058 + j0,4 = 30 165, + j17,263 MVA Công suất điện dung ởcuối đường dây 1-3:

Công su t sau t ng tr ấ ổ ở đường dây 1-3 là:

= 𝑆󰇗𝑏3− j𝑄𝑏3= 30 157, + j17,263 − j0,962 30 165= , + j16,301 MVA Tổn thất công suất trên đường dây 1-3 là

= 0,495 + 𝑗0,625MVA Công suất trước tổng trở đường dây 1-3 là:

= 30,661 + j16,926 MVA Công suất điện dung đầu đường dây 1-3 là

𝑄𝑏3′ = 𝑄𝑏3′′ = j0,962 Mvar Công suất đầu đường dây 1-3 là:

= 30,661+j15,964MVA Tổn thất đồng trong máy biến áp B1 là:

100) = 0.082+ 𝑗1 𝑀𝑉𝐴62 Tổn thất không tải trong máy biến áp B1 là:

∆𝑆󰇗𝑏10= 2 ∗ ∆𝑃( 0+ ∆𝑄0) = 2 ∗ (21 + j136) ∗ 10 −3 = 0.042+ j0.272 MVA Dòng công suất trướ ổc t ng tr máy bi n áp B1 là: ở ế

Công suất điện dung ởcuối đường dây N-1:

Công su t sau t ng tr ấ ổ ở đường dây N-1 là:

Tổn thất công suất trên đường dây N-1 là

Công suất trước tổng trở đường dây N-1 là:

Công suất điện dung đầu đường dây N-1 là

𝑄𝑏1′ = 𝑄𝑏1′′ = j1,367 Mvar Công suất đầu đường dây N-1 là:

𝑆󰇗𝑁−1= 𝑆󰇗𝑁−1 ′− 𝑗𝑄𝑏1 ′ Q.954 j27.116 MVA + b) Bước 2: Tính điện áp t ngu n t i các nút t i ừ ồ ớ ả

Tính phân b lố ại điện áp, coi điện áp đầu đường dây khi ph t i cụ ả ực đại là 121kV:

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

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 55 Điện áp trên nút 1 là:

𝑈𝑇1= 𝑈𝑁− ∆𝑈𝑁−1= 121− 3,873 117 127= 𝑘𝑉 Tổn thất điện áp qua cuộn dây máy biến áp T1 là:

2 ∗ 117,127 = 2.28 𝑘𝑉 Điện áp sau máy biến áp T1 quy về phía cao là:

 Điện áp cấp cho phụ tải 1: 𝑈1= 𝑈𝑇1 ′ ∗ 23.1 115 = 23 069, 𝑘𝑉

Tổn thất điện áp trên đường dây 1-3 là:

117,127 = 2,265 𝑘𝑉 Điện áp sau máy biến áp T3 quy về phía cao là:

𝑈𝑇3= 𝑈𝑇1− ∆𝑈1−3= 117 127 − 2,265 114 862= , 𝑘𝑉 Tổn thất điện áp qua cuộn dây máy biến áp T3 là:

2 ∗ 114,862 = 2.218 𝑘𝑉 Điện áp sau máy biến áp T3 quy về phía cao là:

 Điện áp cấp cho phụ tải 3: 𝑈3= 𝑈𝑇3 ′ ∗ 23.1 115 = 22 627 𝑘𝑉

Tính toán tương tự cho các nhánh còn lại của phương án ta được:

Nhánh U đầu (kV) Tổn thất điện áp (kV) U cuối (kV) U quy đổi (kV)

• Cân b ng l i công su t phằ ạ ấ ản khán trên lưới trong ch ph t i max ế độ ụ ả

Dòng công su t tấ ại đầu các nhánh là:

𝑆󰇗 𝑁−1 = 51 953 + j27.116MVA; 𝑆󰇗 𝑁−2 = 25.882+j11.724 MVA; 𝑆󰇗𝑁−4= 28.7+j14.753 MVA; 𝑆󰇗𝑁−5 30.976+ j15.081 MVA; 𝑆󰇗𝑁−6= 33.077+ j16.003 MVA

Tổng công suất yêu cầu tại thanh cái nguồn là:

𝑆󰇗𝑁= 51 953 + j27.116 25 882+ + j11.724 28+ 7 + j14.753 30 976+ + j15.081 33 077+ + j16.003 170,588+ j84,677 MVA Tổng công suất phản kháng yêu cầu tại nguồn là:

Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra là:

Ta th y ấ 𝑄𝑌𝑐< 𝑄𝑁𝐷=> không phải bù kĩ thuật cho mạng điện ở chế độ phụ tải max

4.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Trong chế độ ph t i c c tiụ ả ự ểu điện áp trên thanh góp cao áp của nhà máy điện bằng 105% điện áp danh định 𝑈𝑡𝑡𝑠𝑐= 105% 110 115∗ = 5 𝐾𝑉

Thông số phụ tải trong chế độ cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại:

Xét ch ph t i c c tiế độ ụ ả ự ểu: Có th c t bớt một MBA trong các tr m, c n phể ắ ạ ầ ải tho ả mãn điều ki n ệ 𝑆𝑝𝑡 không phải bù kĩ thuật cho mạng điện ở chế độ phụ tải min

4.1.3 Chế độ đường dây sau sự cố

Xét ph t trong ch s c n ng n nh t trên các mụ ải ế độ ự ố ặ ề ấ ạch đường dây tức là khi đứt một đường dây điện mạch kép khi hệ thống v n hành ậ ở chế độ ph t i cụ ả ực đạ ở chế độ này điện áp trên thanh cái nguồn là i, 110%: 𝑈𝑠𝑐= 110% 110 121∗ = 𝐾𝑉

Khi đó điện trở và điện kháng đường dây còn lại sẽ tăng lên 2 lần còn điện ẫn phản khd áng đường dây giảm 2 lần Xét trên đường dây liên thông, ta chỉ xét sự cố nặng nề nhất là sự cố đứt đường dây ở gần nguồn

Thông s ố đường dây trên các đường dây s c b ự ố ị thay đổi

NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 61 Đường dây s c ự ố

Tính toán tương tự chế độ đường dây sau sự cố tương tự với chế độ cực đại với thông số đường dây đã thay đổi như trên, ta được bảng sau:

Nhánh U đầu (kV) Tổn thất điện áp (kV) U cuối (kV) U quy đổi (kV)

Tổng công suất yêu cầu tại thanh cái nguồn là:

Tổng công suất phản kháng yêu cầu tại nguồn là:

Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra là:

Ta th y ấ 𝑄𝑌𝑐< 𝑄𝑁𝐷=> không phải bù kĩ thuật cho mạng điện ở chế độ đường dây sau sự cố

ĐIỀ U CH ỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆ N

L a ch ự ọn đầ u phân áp cho MBA

𝑈𝑞𝑚𝑎𝑥( 𝑘𝑉) 117.127 117.332 114.862 118.653 117.345 117.116 Với trạm biến áp 1: Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh phía cao áp c a MBA: ủ

Vì 𝑈𝑑𝑐𝑚𝑎𝑥= 111 55 kV chọn đầu phân áp điều ch nh là ỉ 𝑈𝑡𝑐𝑚𝑎𝑥2.953 kV tương ứng vói n c phân ấ áp -1

Tính điện áp thực trên thanh góp hạ : áp

112.953 = 22 813 𝑘𝑉 Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp:

 Thỏa mãn điều kiện chọn điều chỉnh đầu phân áp chế độ max

 Tương tự với các trạm biến áp khác ta có bảng:

Với trạm biến áp 1: Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh phía cao áp c a MBA: ủ

Vì 𝑈𝑑𝑐𝑚𝑖𝑛= 113 286 kV chọn đầu phân áp điều ch nh là ỉ 𝑈𝑡𝑐𝑚𝑖𝑛2.95 kV tương ứng vói n c phân ấ áp -1

Tính điện áp thực trên thanh góp hạ áp

 Thỏa mãn điều kiện chọn điều chỉnh đầu phân áp chế độ min

5.1.3 Ch ế độ đường dây sau s c ự ố

Với trạm biến áp 1: Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh phía cao áp c a MBA: ủ

Vì 𝑈𝑑𝑐𝑠𝑐= 107 37 kV chọn đầu phân áp điều ch nh là ỉ 𝑈𝑡𝑐𝑠𝑐8.859 kV tương ứng vói n c phân áp -ấ

Tính điện áp thực trên thanh góp hạ : áp

 Thỏa mãn điều kiện chọn điều chỉnh đầu phân áp chế độ sự cố

CHƯƠNG 6: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TỔNG HỢP

V ốn đầu tư xây dự ng cho m ạng điện

𝐾𝑑− Vốn đầu tư xây dựng đường dây

𝐾𝑡− Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp

Vốn đầu tư xây dựng đường dây là:

𝐾𝑑= ∑ k0i∗ Li= 834 061 10 ( 9 ng) đồ Trong lưới điện thiết kế có 6 trạm biến áp hạ áp, cả 6 trạm đều có 2 MBA cấp điện cho phụ tải loại I Trong đó có 1 trạm biến áp đặt 2 máy 16000 kVA, 4 trạm biến áp đặt 2 máy 25000 kVA và trạm biến áp còn lại đặt 2 máy 32000 kVA

Bảng giá máy bi n áp ế

Công su t 1 MBA trong trấ ạm

(MVA) Giá ti n (ề 10 9 ng) đồ

Giá tiền đúng cho các trạm bi n áp 110kV có 1 máy bi n áp N u trong trế ế ế ạm có 2 máy bi n áp thì l y ế ấ giá ti n b ng trên nhân v i h s 1.8 V y về ở ả ớ ệ ố ậ ốn đầu tư xây dựng tr m bi n áp là: ạ ế

Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện là:

6.2 T n th t công su t tác d ng trong mổ ấ ấ ụ ạng điện

Tổn thất công suất trong mạng điện bao gồm tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và t n thổ ất công su t tác d ng trong máy bi n áp ấ ụ ế ởchế độ ph t i cụ ả ực đại:

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

Tổng tổn thất không tải của các máy biến áp là:

Tổng tốn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của các máy biến áp:

∆𝑃𝑑𝐵𝐴= 0.107+ 0.082+ 0.074+ 0.093+ 0.107+ 0 = 0.09 553 𝑀𝑊 Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo phần trăm là:

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện tính theo phần trăm là:

6.3 T n thổ ất điện năng trong mạng điện

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công th c: ứ

∆𝐴 = (∆𝑃𝑑𝐵𝐴+ ∆𝑃𝑑)*𝜏 + ∆𝑃0𝐵𝐴∗ 𝑡 Trong đó: 𝜏 − Là thời gian tổn thất công suất lớn nhất là th i gian các máy bi n áp làm vi c t

Vì các máy bi n áp làm vi c song song trong su t n m cho nên ta l y t60h Th i gian t n th t công ế ệ ố ắ ấ ờ ổ ấ suất lớn nhất được xác định theo công thức:

Tổng tổn thất điện năng trong mạ g điện là: n

∆𝐴 = ( 4.691 + 0.553)*3521 135 + 0.344 8760∗ = 21478.272 MWh Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ trong một năm là:

Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm là:

6.4 Chi phí hàng năm và giá thành xây dựng:

6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm:

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

𝑎𝑣ℎ𝑑𝑑: H s vệ ố ận hành đường dây v i ớ𝑎𝑣ℎ𝑑𝑑= 0.07

𝑎𝑣ℎ𝑡𝑏𝑎: H s v n hành các thi t b trong tr m bi n áp vệ ố ậ ế ị ạ ế ới 𝑎𝑣ℎ𝑡𝑏𝑎= 0.1

𝐶: Giá thành 1KWh t n thổ ất điện năng ớ v i 𝐶 00 đồng

Vậy ta có chi phí vận hành hàng năm trong mạng điện là:

𝑌 = 0.07 834 061 10∗ ∗ 9 + 0.1 ∗237.6 ∗10 9 +1000 21478 272 10∗ ∗ 3 3 623 10 ( 9 ng) đồ Chi phí tính toán hàng năm cho mạng điện đã tính với 𝑎𝑡𝑐= 0.125 là:

6.4.2 Giá thành truy n tề ải điện năng:

6.4.3 Giá thành xây d ng 1MW công su t ph tự ấ ụ ải ởchế độ ực đạ c i:

 K ế t qu tính toán các ch ỉ tiêu kinh t - kĩ thuậ t c a thi t k ả ế ủ ế ế đượ ổ c t ng h ợ p trong b ng: ả

STT Các ch tiêu ỉ Đơn vị Giá tr ị

1 Tổng công suất phụ tải cực đại MW 165

2 Tổng chiều dài đường dây km 249.515

3 Tổng công suất các MBA hạ áp MVA 148

4 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 10 9 đồ𝑛𝑔 1071.661

5 Tổng vốn đầu tư về đường dây 10 9 đồ𝑛𝑔 834.061

6 Tổng vốn đầu tư về các trạm biến áp 10 9 đồ𝑛𝑔 237.6

7 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ MWh 841500

10 Tổng tổn thất công suất P MW 5.588

11 Tổng tổn thất công suất  P % % 3.276

12 Tổng tổn thất điện năng A MWh 21478.272

13 Tổng tổn thất điện năng  A % % 2.552

14 Chi phí vận hành hàng năm 10 9 đồ𝑛𝑔 103.623

15 Giá thành truy n tề ải điện năng  Đồng/kWh 123.14

16 Giá thành xây d ng 1 MW công suự ất phụ tải khi cực đại 10 9 (đồ𝑛𝑔

Bảng 1: Thông số đường dây trên không của một số dây nhôm lõi thép (AC) đối với đường dây 110Kv

Tiết diện (mm 2 ) R0 (Ω/km) X0 (Ω/km) B0 (10 -6 /Ω.km)

Bảng 2: Dòng điện cho phép của một số dây nhôm lõi thép (AC) để trần

Mã hiệu dây dẫn Dòng điện cho phép khi đặt ngoài trời (A)

Bảng 3: Bảng giá đầu tư cho đường dây trên không cấp điện áp 110kV

Loại dây dẫn Giá lộ đơn (10 6 đ/km) Giá lộ kép (10 6 đ/km)

Bảng 4: Bảng giá máy biến áp cho các trạm biến áp 110 kV

Công suất 1 MBA trong trạm (MVA) Giá tiền 1 MBA

Bảng 5: Thông số các máy biến áp hai cuộn dây ba pha 110kV

T n th ổ ất điện năng trong mạng điệ n