Tính toán lựa chọn dây dẫn mạng Điện 22 kv

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN DẦY DẪN MẠNG ĐIỆN 22 kV Chọn tiết diện dây dẫn là một phân quan trọng trong thiết kế mạng điện 22 kV nhằm đảm bảo cung cấp điện hiệu quả và kinh tế.. Từ đó x

DAI HOC QUOC GIA TP HO CHi MINH

DAI HOC BACH KHOA

ov t OD

BK TP.HCM

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN DẦY DẪN MẠNG ĐIỆN 22 kV Chọn tiết diện dây dẫn là một phân quan trọng trong thiết kế mạng điện 22

kV nhằm đảm bảo cung cấp điện hiệu quả và kinh tế Từ đó xác định được các thông số của đường dây làm cơ sở cho việc tính toán phân bố công suất và tính

toán ngắn mạch ở các chương sau

1.1 Cơ sở lý thuyết

1.1.1 Các phương pháp lựa chọn dây dẫn:

Trong tính toán lựa chọn dây dẫn cho mạng điện 22 kV có 03 phương

pháp lựa chọn dây dẫn:

Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế Jkt;

Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện tôn thất điện áp cho phép AUcp;

Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép l.„

Trung áp Đô thị, công nghiệp Nông thôn -

Ha ap - Nông thôn Do thi, công nghiệp

Bang 1.1 Phạm vi áp dụng các phương pháp lựa chọn dây dẫn

+ Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế

* Inax 1a dong điện lớn nhất chạy trên đường dây (A)

* _ S„„„ là công suất tông trên toàn hệ thống (VA)

*° Udm là điện áp định mức của đường dây, Xác

định tiết diện kinh tế:

® Lựa chọn tiết điện dây dẫn theo điều kiện tôn thất điện áp cho phép

Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện tôn thất điện áp cho phép là so sánh tôn thất điện áp của đường dây AU% với điều kiện tôn thất điện áp cho phép

AU:

AU% < AU,% (1.3)

® Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Lựa chọn tiết

diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép:

Trong đó: kị - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi

trường đặt dây, cáp k› — hệ số hiệu chính phụ thuộc

số dây song song

lcp — dòng điện lâu đài cho phép ứng với tiết điện dây hoặc cáp định lựa chọn

® Lựa chọn trụ, xà,sứ:

Việc thiết kê phát tuyến phân phối phải tuân theo Quyết định số 1299/QĐÐ-

EVN ngày 03/11/2017 của Tập đoàn Điện lực Việt Nam về việc ban hành Quy

định về công tác thiết kế dự án lưới điện phân phối cấp điện áp đến 35kV trong Tập đoàn Điện lực Quốc gia Việt Nam và các tiêu chuẩn Việt Nam

Một đường dây trung áp gồm các phần chính như sau: Trụ, dây dẫn, xà, sứ,

° Phân trụ: Có nhiều loại trụ có chiều cao khác nhau như: 7,5m; 8,5m; 10,5m; 12m; 14m; 16m; Trong dé an nay em lựa chọn trụ BTLT 12m — F720 đề đảm bảo độ cao của đường dây trung áp Những vị trí trụ đỡ thăng em

chọn loại xà cân 2,4m 4 ốp để đỡ dây dẫn trung áp, xà này vẫn đảm bảo được

hành lang an toàn

1.1.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn:

Mạng điện thuộc trường hợp đường dây hình tia có phân nhánh

Bước 1: Tính toán chọn dây cho phát tuyến chính

- Trên đường dây có nhiều nhánh, em cần qui đổi tất cả về cuối đường

dây theo sơ đỏ Hình 1.1 Khi đó:

- Giá sử một giá trị x0 nào đó bắt kỳ từ 0.35 đến 0.4 ( O/km)

- Áp dụng công thức tính đọ sụt ap % :

PR+QX TocosptXosing

AU% = nạo 100% = SL—Gz 59 100% (1.6)

ytas ` YŨ “nh tốn:

ÂUcp%1oUậm —_ ;

Tr 45 , =

voi Á,„% - độ sụt áp cho phép (%);điện áp định mức của mạng dién (kV)

Sia - phụ tải tơng tương đương tập trung ở cuơi đường dây

(kVA); L - chiều đài đường dây (km);

Tiền hành tra chọn dây tiêu chuẩn thỏa:

T0 < F0 “tính tốn (1.8)

- _ Kiểm tra dịng điện cho phép:

Stải

lop 2 lai hay lop = V3Uam (1.9)

Tính giá trị cảm kháng xo tương ứng với dây và cách bồ trí đây

- Tính sụt áp cho phép trên các nhánh

AUcp-nhanh% = AUcp% — AU dau nhanh Yo (1.14)

- Coi vi tri đầu nhánh rẽ như nguồn và thực hiện tính toán chọn dây dẫn tương tự như trên Nếu đường dây có nhiều nhánh, sau khi thực hiện

chọn dây cân thông nhật lại từ một đên hai cỡ dây cho tat ca các nhánh

1.2 Áp dụng lựa chọn dây dẫn cho mạng điện Nguyên tắc chọn dây là thỏa mãn điều kiện sụt áp cho phép:

AU% < AU/% = 5 %

$ Tính toán lựa chọn dây dẫn cho phát tuyến chính 1-5 — 10 — 11

f> Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế

+ Xác định trị số dòng điện lớn nhất chạy trên các đường dây:

=> Dé chon day dan cho duong day 22kV co thé str dung trong 10-20 nam, cung

với việc nâng cấp phụ tải trong tương lai, Chon day nhém 1éi thép 240mm2

có thông số như Bảng 1.4

To Đường kính Dòng phụ tai dai hạn

(Q/km) (mm) Dây nhôm lõi thép 240/32 0,125 224 590

Bảng 1.4 Thông số dây nhôm lõi thép 240/32

- Chọn trụ và tính cảm kháng đường dây:

+ Chọn loại trụ đỡ thang da 2.4 m ba pha bồ trí nằm ngang như trên hình 1.1

(tham khảo Quy định tiêu chuẩn công tác lưới điện phân phối trên không của

=4,5%

Vậy AU% = 4 < AU.y% = 5% : thỏa điều kiện sụt áp cho phép

- Ap dung các công thie (1.11), (1.12) và (1.13) để tính độ sụt áp % và tổn

thất công suất trên đoạn 10-11:

Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại, kết quả thê hiện như Bảng l.5

Bang 1.5 Kết quả tính toán sụt áp và ton that trên trục chính

Tính toán lựa chọn dây cho nhánh

rẽ Sut ap cho phép trên các nhánh:

+ AUe 2-7% = AUS — AU12% = 5 — 0,702 = 4,298 %

+ AUe 3-8% = AUY% — AU13% = 5 — 1,752 = 3,248 % + AU 49% =AU 4% — AU11% = 5 — 2,0625 = 2,9375 % + AU,„ 5—6% =AU,;% — AU¡ 5% = 5 —2,9665 = 2,0335 % Lựa chọn dây dẫn nhánh 2- 7

Coi thanh cái 2 như nguồn, áp dụng công thức (1.5) để tinh Std:

S„= 900+ j435,89 kVA Giả thuyết xo = 0,4 O⁄km, áp dụng công thức (1.7) em tính được:

Tiến hành tra Bảng PL 2.1 và PL 2.6 (sách Thiết kế mạng điện tác giả Hồ Văn Hiến), chọn dây AC - 50 có thông số như Bảng l.6

Dây AC — 35 vẫn thỏa điều kiện (1.8), nhưng do dây dẫn của nhánh rẽ có

tiết điện từ 50mm? trở lên nên em chọn dây AC — 50

x100%=0,46%<4 298%

khảo phụ lục 1 Kết quả được tổng hợp như bảng 1.7

Sau đó em tiếp tục tính toán độ sụt áp %, tôn thất công suất tại các đoạn dây

của nhánh rẽ theo công thức (1.11), (1.12) và (1.13), kết quả có thể tham khảo bảng

L r0 x0 R STT| Truc | Đoạn | Mã hiệu (km) | Œ /km) | (Q/km)| — Q) XQ)

NM ở Chương

4

Với tiết diện dây đã chọn, độ sụt áp trên phát tuyến chính và nhánh rẽ tương đối nhỏ nên vẫn đảm bảo tốt đối với sự tăng lên của phụ tải cũng như nhu cầu mở

rong mang điện trong tương lai

Trong Chương 2, em sẽ nghiên cứu đề lựa chọn công suất MBA cho từng phụ tải

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA PHẦN PHÓI

CHO MẠNG

2.1 Cơ sở lý thuyết

May bién ap (MBA) la thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động theo nguyên lý cảm

ứng điện từ, với mục đích là biến đổi dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi Ở mạng điện

phân phối 22 kV, MBA được sử dụng nhằm biên đổi điện áp 22 kV thành điện áp 0,4 kV cung cấp cho phụ tải Lựa chọn Máy biến Áp:

® - Khi không có đồ thị phụ tải, công suất định mức của MBA được chọn theo điều kiện

Samp 25 pe—max

Với : Sz„; — Công suất định mức của MBA (KVA);

S»-_xœ — Công suất yêu câu lớn nhất của phụ tải (KVA)

e®© - Khi có đồ thị phụ tải, MBA được chọn theo điều kiện quả tải bình thường và quá tải sự cố:

s* Chọn MBA theo điều kiện quá tải bình thường

- _ Vẽ công suất MBA lên đỏ thị phụ tải, xác định vùng quá tải để tinh S,,,hay k,4

Hình 2.1 Xác định vùng quá tải dé tinh S24

- So sanhSra-va 0.9Sinax dé tim Š› (hay k;óvà T;

mủaw 2 Y2? (gos 32 `?” Sum

-_ TínhŠ, (kj)dựa vào hình vẽ chọn 10h trước vùng quá trai da dung dé tinh k,

Hình 2.2 Chọn 10h trước vùng quá tai dé tính k,

Công thức toán

2

10 MBA

- Từ*¡ và T; ta tra bảng tìm Ä;„ từ bảng đường cong khả năng tải MBA có công suất và nhiệt

độ môi trường xung quanh tương ứng

k, K, :

Hinh 2.3 Duong cong kha nang tai cua MBA

s* Chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố

- _ Điều kiện chọn MBA:

5 ptmax Spa TT T—

qSC

- _ Cách xác định các hệ số giống như phần quá tải bình thường để kiểm tra:

+k,< K cise

+k, <0,93

+T,<6h và không quá 5 ngày đêm liên tục

Tính toán thông số và tồn thất Máy biến áp:

¢ Thông số của MBA được tính như sau:

+A Py 1a tôn hao không tải của MBA (kW)

+AP¿ là tốn hao ngắn mạch của MBA (kW)

+S, là công suất cua phy tai MBA (kVA)

“Sam; là công suat dinh mirc cua MBA (kVA)

+i,% là dòng điện không tải % của MBA

+y% là điện áp ngắn mạch % cia MBA

(2.2) (2.3) (2.4)

(2.5)

(2.6)

Hình thức lắp đặt TBA

Theo Quy định về công tác thiết kế dự án lưới điện phân phối cấp điện áp đến

35kV trong Tập đoàn Điện lực Quốc gia Việt Nam và các tiêu chuẩn Việt Nam:

MBA I pha có công suất từ < 3x100 kVA được lắp đặt theo hình thức trạm treo MBA 3 pha có công suất < 560 kVA được lắp theo hình thức trạm ngôi

MBA 3 pha có công suất < 630 kVA được lắp theo hình thức trạm giản

MBA 3 pha có công suat > 750 kVA duoc lap đặt theo hình thức trạm nền

va

Hình 2.4 Hình thức lắp đặt

2.2.Tính toán lựa chọn máy biến áp phân phối:

l/ MÁY BIÉN ÁP 3 PHA TIÊU CHUẢN : 1094/EVN/ĐL2-4

AI ĐIỆN ÁP : 22KV+2x2.5%-15/0.4KV; Tổ đấu dây : Dyn-11

DÒNG ĐIỆN ( A ) THÔNG SÓ KỸ THUẬT > TRỌNG LƯỢNG (kg)

DUNG

LƯỢNG

(KVA)

Khéng mach Dòng điện Điện áp ;

22KV | 15KV | o.4Kv | tai,P, | & 75°C, P, khéng tai, |, | Ngan mach L

Tất cả phụ tải đều là phụ tải loại ba (là phụ tải cho phép mắt điện) nên chỉ cần

đặt một MBA cho từng phụ tải

Áp dụng điều kiện (2.L), tra “Số Tay Lựa Chọn Và Tra Cứu Thiết Bị Điện từ 0,4 —500 kV” và

tra cứu “THÔNG SỐ KỸ THUAT MAY BIEN AP san xuat theo quyết định số 1011 - QD/EVN NPC 7/4/2015 của Tông công ty Diện lực Miền Bắc”, lựa chọn công suất định mức MBA phân phối hai cấp điện áp do Công ty Thiết bị Điện Đông Anh chế tạo, tổ đầu dây YNyn0 kết quả như Bảng 2.2

u tai phụ tải | MBA ae (KV) | Khong | PT” | tai to ặ mạc te %

thức (2.5) và (2.6) dé tính toan ton that trong MBA

I MBA céng suat 1000 kVA str dung cho phy tai 800 KVA

- Thông số của MBA:

I MBA céng suat 1250 kVA str dung cho phy tai 1000 KVA

- Thông số của MBA:

I MBA cong suat 1600 kVA str dung cho phy tai 1500 KVA

- Thông số của MBA:

+ Điện trở; Rạ=1368:22ˆ 19°=2,586 (Q)]

16007 5.227

+ Tổng trở: Z;= 1600 12 15,125(9) =3 ““ 10-

+ Điện kháng: X„= V15,125”—2,586°=14,9 (@)

- Tén that trong MBA:

Công suất Công suất

phụ tải | dinh mic MBA

2.4.Nhận xét chương ÏÏ

Qua chương 2, em đã tìm hiểu được các điều kiện để chọn MBA phân phối phù hợp với từng phụ tải khác nhau Vi không có đỗ thị phụ tải nên MBA

được chọn có công suất lớn hơn công suất lớn nhất của phụ tải Đồng nghĩa MBA

thỏa mãn điều kiện quá tải bình thường cũng như quá tải sự cô

Bên cạnh đó em cũng biết được cách tính toán các thông số của MBA như

điện trở, điện kháng, tổng trở và đồng thời tính toán được tôn thất qua các MBA

nay

Từ số liệu có được ở chương mở dau, chuong 1 và chương 2, em sẽ tién hành xây dựng mô phỏng phát tuyên phân phối đầu đề trên phan mềm Etap theo những đữ liệu đã có Trong chương 3, em sẽ tiến hành mô phỏng bai toan phan

bồ công suất của mạng điện trên

CHUONG III: PHAN BO CONG

SUAT

PBCS nham tính toán được giá trị điện áp tại môi thanh cái, giá trị dòng

điện hay tốn thất công suất trên đường dây nhằm phục vụ cho việc kiểm tra tốn

thất và bảo vệ lưới điện

3.1 Cơ sở lý thuyết

3.1.1 Các loại nút (thanh cái) trong HTD

Trong HTĐ có 3 loại nút hay thanh cái đó là nút cân băng, nút máy phát

và nút phụ tải Môi nút được mô tả như sau:

- Nút cân bằng: là nút cho trước giá trị điện áp U và gốc pha ạ chọn làm chuẩn (thường cho o =0), hai thành phân này có giá trị k đổi

HOHE

U|.ở,

Biết Hình 3.1 Nút cân bằng

- Nut may phat: cho biét trước công suất thực P mà máy phát điện phát

ra (định trước vì lý do năng suất nhà máy) và điện áp U ở thanh cái đó Nút máy

HO=£

pide Uh?

Hinh 3.2, Nut may phat

phát còn gọi là nút P,U

- Nut phụ tải: cho biết trước công suất P và Q của phụ tải yêu cầu,

nút phụ tải còn gọi là nút P, Q Nút phụ tải tiêu thụ công suất

"——E=—=——Ƒ<

Biết ?- Hình 3.3 Nút phụ tải

+ Nếu không có máy phát hay phụ tải ở một nút nào đó thì coi nút

đó như nút phụ tải với P = Q = 0 Dòng công suất ở các thanh cái được qui ước

theo chiều đi vào thanh cái

Hình 3.4 Nút có P = Q=0

3.1.2 Ma trận tông dẫn thanh cái

Ma trận tổng dẫn là ma trận vuông (n x n) với n là số thanh cái của hệ

thống có dạng như sau:

Yi1Y12¥13¥3j ¥in Y21Y22Y2aY2j Y2n Y31¥32¥33Yij-.-Y3n

Yia Yi2 Yi Yii -Yin

Mỗi phân tử Ÿ;(¡= 1, 2, 3, ., n) trên đường chéo chính của ma trận gọi là tổng

dẫn thanh cái đầu vào của thanh cái ¡ và bằng tông đại số tắt cả các tông dẫn của các

nhánh có nối đến thanh cái ¡

Mỗi phân tử Ÿ; với (jZi) ngoài đường chéo chính của ma trận tông dẫn tương hô

(hay tổng dẫn chuyền) giữa thanh cái ¡ và thanh cái j và bằng số âm của tông dẫn nhánh

nối giữa i va j

3.1.3 Ma trận tổng trở thanh cái

Tương tự như ma trận tổng dẫn Ÿ;„s thì ma trận tổng trởZ;us cũng là ma trận vuông, đôi xứng và được biêu diễn trong hệ thông n thanh cái dưới dạng sau:

Một cách đơn giản để xác định ma trận tổng trở Ÿsus đó là ta lấy nghịch đảo ma trận

sẽ rơi vào một trong các trường hợp sau:

- Trường hợp 1: Thêm một nhánh từ thanh cái chuẩn đến thanh cái mới

Ma trận tổng trở sẽ được nới rộng từ cấp nxn lên thành cấp (n+1)x(n+1)

Ví dụ nhánh mới thêm vào đó là nhánh đầu tiên thì ma trận tổng trở có dạng:

Zaus= Zrn (3.4)

- Trường hợp 2: Thêm một nhánh từ thanh cái chuẩn đến thanh cái cũ

Quá trình thêm sẽ tạo ra mạch vòng Cả sử thêm nhánh mới a từ thanh cái

chuẩn đến thanh cái cũ k Đề giải quyết có thể thực hiện theo trình tự như sau: