[Đồ Án Điện Học] Điện Lưới - Thiết Kế Lưới Điện phần 5 ppt

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 37 Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn đường dây như hình 3.7. Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện. Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-3 bằng: MVA 53,2396,37 4,851,3660 4,85)55,2338()4,851,36()59,1830( )( 321 34323 3 j jj SllS S N += = ++ ×+++×+ = ++ ++ = lll l && & Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-4 bằng: MVA 61,1804,30 )53,2396,37()55,233859,1830()( 3434 j jjjSSSS NN += =+−+++=−+= &&&& Công suất chạy trên đoạn 3-4 bằng: 92,496,7)61,1830()53,2396,37( 3343 jjjSSS N +=+−+=−= − &&& MVA Kết quả tính điện áp của phương án này cho trong bảng 3.13. Đờng dây Công suất truyền tải Chiều dài đ- ờng dây l , km Điện áp tính toán U, kV Điện áp định mức của mạng U đm , kV NĐ-1 38 + j18,40 41,23 110,58 110 NĐ-2 30,9 + j19,15 44,72 100,74 2-HT 1,9 + j1,18 63,25 42,00 NĐ-3 37,96 + j23,53 60,00 112,12 NĐ-4 30,04 + j18,61 85,44 103,26 3-4 7,96 + j4,92 36,06 55,48 HT-5 29 + j14,05 50,00 98,39 NĐ-6 36 + j17,44 64,03 109,80 HT-7 66 + j35,75 36,06 143,42 7-8 28 + j17,35 31,62 95,05 HT-9 30 + j14,53 70,71 101,85 Bảng 3.13. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện b. Tính chọn tiết diện các đoạn đường dây Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 38 * Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-3-4: Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-3: 41,23410 1103 53,2396,37 3 22 3 =× × + = N I A Tiết diện dây dẫn bằng: 41,234 1 41,234 4 == N F mm 2 Chọn dây AC-240 có I CP = 605 A. Dòng điện chạy trên đoạn 3-4 bằng: 16,4910 1103 92,496,7 3 22 43 =× × + = − I A Tiết diện dây dẫn bằng: 16,49 1 16,49 43 == − F A Chọn dây AC-70 có I CP = 265 A. Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-5: 47,18510 1103 61,1804,30 3 22 4 =× × + = N I A Tiết diện dây dẫn bằng: 47,185 1 47,185 4 == N F mm 2 Chọn dây AC-185 có I CP = 510 A. Kiểm tra dây dẫn khi sự cố: Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 3-4 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-3. Như vậy: 64,23410 1103 55,2338 3 22 34 =× × + = −SC I A Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-4 bằng: 88,41910 1103 14,4268 3 22 4 =× × + = SCN I A Trường hợp sự cố đoạn NĐ-4, dòng điện chạy trên NĐ-3 là: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 39 88,41910 1103 14,4268 3 22 4 =× × + = SCN I A Kết quả tính tiết diện đường dây cho trong bảng 3.14. B/2 (10 - 4 ),S 1,11 1,17 1,63 0,86 1,21 0,47 1,33 1,70 1,03 0,84 1,87 Bảng 3.14. ố X,Ω 8,65 9,52 13,9 23,4 35,01 15,88 10,75 13,76 7,40 6,79 15,20 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 40 c. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện * Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét - Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-3: %00,7100 110 4,2353,2380,796,37 % 2 3 =× × + × =Δ btN U R,Ω 5,56 7,31 14,54 7,80 14,52 16,61 8,25 10,56 3,07 6,04 11,67 b 0 (10 -6 ). Ω/m 2,69 2,65 2.58 2,86 2,84 2,58 2,65 2,65 2,84 2,65 2,65 x 0 , Ω/k m 0,42 0,43 0,44 0,39 0,41 0,44 0,43 0,43 0,41 0,43 0,43 r 0 , Ω/k m 0,27 0,33 0,46 0,13 0,17 0,46 0,33 0,33 0,17 0,33 0,33 l, km 41,2 44,3 63,2 60,0 85,4 36,1 50,0 64,0 36,1 31,6 70,7 I SC , A 221,60 190,80 13,6 419,88 419,88 234,64 169,14 209,96 397,96 172,89 174,96 I CP , A 380 330 265 605 510 265 330 330 510 330 330 F tc , mm 2 120 95 70 240 185 70 95 95 185 95 95 F tt , mm 2 110,80 95,40 6,80 234,41 185,47 49,16 84,57 104,98 196,98 86,44 87,48 I BT , A 110,80 95,40 6,80 234,41 185,47 49,16 84,57 104,98 196,98 86,44 87,48 S, MVA 38+j18,40 30,9+j19,15 1,9 +j1,18 37,96+j23,53 30.04+j18,61 7,96+j4,92 29+j14,05 36+j17,44 66+j35,75 28+j17,35 30+j14,53 Đường dây NĐ-1 NĐ-2 2-HT NĐ-3 NĐ-4 3-4 HT-5 NĐ-6 HT-7 7-8 HT-9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 41 - Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-4: %99,8100 110 01,3561,1852,1404,30 % 2 4 =× × + × =Δ btN U - Tổn thất điện áp trên đoạn 3-4: %74,1100 110 88,1592,461,1696,7 % 2 43 =× × + × =Δ − bt U - Trường sau sự cố: Khi ngừng đoạn NĐ-3: %35,20100 110 01,3514,4252,1468 % 2 4 =× × + × =Δ scN U %31,8100 110 88,1555,2361,1638 % 2 43 =× × + × =Δ − sc U Khi ngừng đoạn NĐ-4: %53,12100 110 4,2314,4280,768 % 2 3 =× × + × =Δ scN U %56,6100 110 88,1559,1861,1630 % 2 43 =× × + × =Δ − sc U Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, đối với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiểm nhất xảy ra khi ngừng đoạn NĐ-3, trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng: Δ U maxSC % = 20,35% + 8,31% = 28,66% Kết quả tính toán tổn thất điện áp ghi trong bảng 3.15. Đường dây Δ U bt , % Δ U sc , % Đường dây Δ U bt , % Δ U sc , % NĐ-1 3,06 6,12 HT-5 3,23 6,46 NĐ-2 3,37 6,74 NĐ-6 5,13 10,26 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 42 2-HT 0,36 0,72 HT-7 3,86 7,72 NĐ-3 7,00 12,53 7-8 2,37 4 ,74 NĐ-4 8,99 20,35 HT-9 4,72 9,44 3-4 1,74 6,56/8,31 Bảng 3.15. Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện. Từ các kết quả ở bảng 3.15 thì tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình thường là: Δ U maxbt % = Δ U N4bt % = 8,99% Trong chế độ sau sự cố: Δ U maxSC % = Δ U N4SC % + Δ U 3-4SC % = 20,35% + 8,31% = 28,66% Để thuận tiện so sánh các phơng án về mặt kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện áp lớn nhất của từng phơng án đợc tổng hợp ở bảng 3.16. Tổn thất điện áp Các phơng án 1 2 3 4 5 ΔU max bt (%) 7,11 10,15 12,05 12,05 8,99 ΔU max sc (%) 14,22 17,30 20,80 20,80 28,66 Bảng 3.16. Tổng hợp chỉ tiêu kỹ thuật các phơng án Từ các kết quả tính toán trong bảng 3.16, chọn ra bốn phơng án: 1, 2, 3 và 4 để so sánh kinh tế - kỹ thuật. 3.3. So sánh kinh tế các phương án 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 hạ áp. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 43 Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm, được xác định theo công thức: Z = (a tc + a vhđ ).K đ + Δ A.c trong đó: a tc - hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (a tc = 0,125). a vhđ - hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện (a vhđ = 0,04) K đ - tổng các vốn đầu tư về đường dây Δ A- tổng tổn thất điện năng hàng năm. c- giá 1 kWh điện năng tổn thất (c = 600 đ/kWh) Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cung một cột, tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau: K đ = ∑ 6,1 .k 0i . l i trong đó: k 0i - giá thành 1 km đường dây một mạch, đ/km l i - chiều dài đường dây thứ i, km Bảng tổng hợp đầu tư cho 1km đường dây: Loại dây AC70 AC95 AC120 AC150 AC185 AC240 K 0i .10 6 ,đ/km 208 283 354 403 441 500 Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức: ∑ Δ=Δ . max i PA τ trong đó: Δ P imax - tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại τ- thời gian tổn thất công suất cực đại Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể được tính như sau: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 44 i d m ii i R U QP P . 2 2 max 2 max max + =Δ trong đó: P imax , Q imax - công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại. R i - điện trở tác dụng của đường dây thứ i U đm - điện áp định mức của mạng điện Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức: τ = (0,124 + T max .10 -4 ) 2 .8760 trong đó T max = 5500 h là thời gian sử dụng phụ tải cực đại hàng năm. 3.3.1. Phương án 1 a. Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo các số liệu ở bảng 3.2. Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1: 82,056,5. 110 40,1838 2 22 1 = + =ΔP MW Tính tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự. Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.17. b. Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép (cột kim loại). Như vậy vốn dầu tư xây dựng đường dây NĐ-1 được xác định như sau: K 1 = 1,6.k 01 .l 1 trong đó: l 1 - chiều dài đường dây, l 1 = 41,2 km. k 01 - được xác định theo bảng 8.39 – TL1, k 01 = 354.10 6 đ/km Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 45 K 1 = 1,6.354.10 6 .41,23 = 23352,67.10 6 đ Kết quả tính vốn đầu tư xây dựng cho các đường dây ghi trong bảng 3.17. Các kết quả trong bảng 3.2 cho thấy rằng, tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện bằng: Δ P = 9,05 MW Tổng vốn đầu tư xây dựng các đường dây có giá trị: K = 262956,30.10 6 đ Đường dây Ký hiệu dây dẫn l, km R, Ω P, MW Q, MVAr Δ P, MW k0.10 6 đ/km K.10 6 đ NĐ-1 120 41,23 5,56 38,00 18,40 0,819 354 23352,67 NĐ-2 95 44,72 7,31 30,90 19,15 0,798 283 20249,22 2-HT 70 63,25 14,54 1,90 1,18 0,006 208 21049,60 NĐ-3 95 60,00 9,90 30,00 18,59 1,019 283 27168,00 NĐ-4 120 85,44 11,53 38,00 23,55 1,904 354 48393,22 HT-5 95 50,00 8,25 29,00 14,05 0,708 283 22640,00 NĐ-6 95 64,03 10,56 36,00 17,44 1,396 283 28992,78 HT-7 120 36,06 4,87 38,00 18,40 0,717 354 20424,38 HT-8 95 41,23 6,80 28,00 17,35 0,610 283 18668,94 HT-9 95 70,71 11,67 30,00 14,53 1,072 283 32017,49 Tổng 9,050 262956,30 Bảng 3.17. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây trong phương án 1. c. Xác định chi phí vận hành hàng năm Tổng các chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức: Y = a vhđ .K đ + Δ A.c Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng: τ = (0,124 + 5500.10 -4 ) 2 .8760 = 3979 h . j23 ,53 60,00 112,12 N -4 30,04 + j18,61 85, 44 103,26 3-4 7,96 + j4,92 36,06 55 ,48 HT -5 29 + j14, 05 50,00 98,39 N -6 36 + j17,44 64,03 109,80 HT-7 66 + j 35, 75 36,06 143,42 7-8 28 + j17, 35. 283 27168,00 N -4 120 85, 44 11 ,53 38,00 23 ,55 1,904 354 48393,22 HT -5 95 50 ,00 8, 25 29,00 14, 05 0,708 283 22640,00 N -6 95 64,03 10 ,56 36,00 17,44 1,396 283 28992,78 HT-7 120 36,06 4,87. N -2 2-HT N -3 N -4 3-4 HT -5 N -6 HT-7 7-8 HT-9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Khoa Sư phạm kỹ thuật Phan Thành Trung 41 - Tổn thất điện áp trên đoạn N -4 : %99,8100 110 01, 356 1,1 852 ,1404,30 % 2 4 =× × + × =Δ btN U