đồ án tốt nghiệp hệ thống điện

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xấc lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất côngsuất trong các mạng điện,

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Để chọn được phương án tối ưu cấn tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện cà các phụ tải Trên cơ sở đó xác định công suất phát của cácnguồn cung cấp và dự kiến các sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất

I CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN CUNG CẤP VÀ PHỤ TẢI

1 Hệ thống điện

Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp

110 kV của hệ thống bằng 0,85 Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhàmáy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảocho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành Mặt khác, vì hệthống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất vànút cơ sở về điện áp Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên không cầnphải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện nghĩa là công suất tác dụng và phảnkháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện

2 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy phát Mỗi máy phát có công suất địnhmức Pđm = 100 MW, cosϕ = 0,85, Uđm = 10,5 kV.Như vậy tổng công suất định mứccủa nhà máy nhiệt điện:

Ptổng = 4 50 = 200 MW

Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện là than đá, khí đốt và dầu Hiệu suất của cácnhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30% ÷ 40% ) Công suất tự dùng của NĐthường chiếm khoảng từ 6% ÷ 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện

Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổng định khi phụ tải P ≥70% Pđm; khi phụ tải P < 30% Pđm, các máy phát ngừng làm việc

Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thường bằng (80% ÷ 90%)

Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% Pđm, nghĩa là:

P kt =

80

100 2 100 = 160 MWSV: Hoàng Minh Huấn

Khi sự cố ngừng một máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100% Pđm, nhưvậy:

PF = 2 100 = 200 MW

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thốngđiện

3 Các phụ tải điện

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và

có hệ số cosφ = 0,90 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmin = 5000 h Các phụ tảiđều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức của mạng điện thứcấp của các trạm hạ áp bằng 10 kV Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại

Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cựctiểu cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Các số liệu về phụ tải

Hộ

tiêu

thụ

 ˙Smax = Pmax + jQmax,

MVA MVASmax, ˙Smin = Pmax + jQmax,

MVA  MVA Smin,

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng

từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thế tích trữ điện năng thành số lượng nhậnthấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điệnnăng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xấc lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất côngsuất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suấtphát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhấtđịnh của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đềquan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống

Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đạiđối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

PNĐ + Pht = Ptt = m.Ppt + Pmđ + Ptd + Pdt

Trong đó :

PNĐ – Tổng công suất tác dụng do nhà máy nhiệt điện phát ra

P HT – Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m – Hệ số đồng thời suất hiện các phụ tải cực đại (m = 1)

Ppt – Tổng công suất tác dụng cực đại của các phụ tải

Pmđ – Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến

áp, khi tính sơ bộ có thể lấy Pmđ = 5%.Ppt

Pdt – Tổng công suất tác dụng dự trữ trong hệ thống Pdt thường nằmtrong khoảng 10 – 15% tổng công suất phụ tải và không được nhỏ hơncông suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống Bởi vì mạng điện thiết

kế có một nguồn là hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên côngsuất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

Ptt – Tổng công suất tác dụng tiêu thụ trong mạng điện

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1 bằng:

Pmax = 354 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

∆Pmđ =5%  Pmax = 5% × 354 = 17,7 MW Công suất tác dụng tụ dùng trong nhà máy điện bằng:

Ptd = 10%.Pđm = 10% × 300 = 30 MW

Do đó công suất tiêu thụ tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Ptt = 354 + 17,7 + 30 = 401,7 MW SV: Hoàng Minh Huấn

Trong mục 2 đã xác định được tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh

tế bằng:

PNĐ = Pkt = 240 MWNhư vậy trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho cácphụ tải bằng:

Pht = P tt − PNĐ = 401,7 − 240 = 161,7 MW

II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cânbằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu côngsuất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng

sẽ tăng, ngựơc lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy

để dảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện vàtrong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng: QNĐ + Qht = Qtt= m.Qpt + QL −Qc + Qb +Qtd + Qdt

Trong đó:

QNĐ –Tổng công suất phản kháng phát ra của nhà máy nhiệt điện

QHT – Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện

QL − Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện

Qc − Tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh

ra Khi tính sơ bộ, với mạng điện 110kV lấy Qc=QL

Qb − Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp trong tính

toán sơ bộ lấy: Qb = 15% Qpt

Qtd – Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

Qdt – Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống

Tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:

QNĐ = PNĐ tgf = 240 × 0,62= 148,8 MVArTổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp

Qht= Pht tght = 146,7 × 0,62 = 100,25 MVArTổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định

Qtd = Ptd tgtd

Đối với costd = 0,75 thì tgtd = 0.88 Do đó

Qtd = 30 × 0.88 =26,40 MVArNhư vậy tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện:

Qtt = 171,39 + 25,71 + 26,40 = 223,5 MVArTổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy có thể phát ra bằng:

QNĐ + QHT = 148,1 + 100,25 = 249,05 MVAr

Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồncung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phảnkháng trong mạng điện thiết kế

CHƯƠNG III CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ VỀ

KINH TẾ-KỸ THUẬT 3.1.Dự kiến các phương án

SV: Hoàng Minh Huấn

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồcủa nó Vì vậy các sơ đồ của mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độtin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ,thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhậncác phụ tải mới

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tảicũng như vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến như sau:

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

Sơ đồ mạng điện phương án I

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

Sơ đồ mạng điện Phương án II

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

3

Sơ đồ mạng điện phương án III

SV: Hoàng Minh Huấn

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

7

HT1

S3=30+j14,53 S2=36+j17,44

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22

3

3.2.Tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật các phương án

A.Phương án I

Sơ đồ mạng điện của phương án I cho trên hình 1

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22 63,25 53,85

Hình 1 Sơ đồ mạng điện phương án I

1.Chọn điện áp định mức của mạng 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 phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất củaphụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn điện, vị trí tương đối giữa các phụtải với nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cungcấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của côngsuất trên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệtcủa mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau.Trong khi tính toán, thôngthường trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyềntải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ cần được thực hiện vớimột cấp điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:

U = 4,34 (kV) Trong đó: U – Điện áp vận hành (kV) ;

L − Khoảng cách truyền tải, km ;

P – Công suất truyền tải trên đường dây, MW

SV: Hoàng Minh Huấn

Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ−1 được xác định như sau:

PN1 = Pkt – Ptd – PN − PNTrong đó: Pkt – Tổng công suất phát kinh tế của NĐ

Ptd – Công suất tự dùng trong nhà máy điện

PN – Tổng công suất các phụ tải nối với NĐ

˙SHT1 = ˙S1 − ˙SN1 = 50 + j24,22 − (39,9 + j19,15) = 10,1 + j5,07 MVA

Điện áp tính trên đoạn đường dây NĐ − 1 bằng:

3.1.Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

2.Chọn tiết diện dây dẫn

Sau khi đã đưa ra các phương án nối dây, để chọn phương án tối ưu nhất ta tiếnhành tính toán cụ thể chỉ tiêu kỹ thuật của từng phương án:

- Lựa chọn loại dây dẫn

- Chọn tiết diện dây dẫn

- Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn

- Tính toán tổn thất điện áp ở các chế độ vận hành

Trong đồ án thiết kế này dự kiến dùng dây nhôm lõi thép (AC ) bố trí hai lộ trênkhông với hộ loại I và một lộ trên không với hộ loại III Các dây dẫn được đặt trên bađỉnh của tam giác với khoảng cách hình học giữa các pha là D = 5m Các lộ đườngdây dự kiến sử dụng cột thép Tiết diện của dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế(jkt)

F=

Imax

J kt

Trong đó: F: Tiết diện dây dẫn cần chọn (mm2)

Imax: Dòng điện qua dây dẫn ở chế độ cực đại(A)

Jkt: Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Do thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000 h, tra tài liệu ta có Jkt = 1,1A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theocông thức:

SV: Hoàng Minh Huấn

Smax: Công suất chạy trên dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại, MVA.

n: số mạch đường dây trên một lộ (đường dây một mạch n = 1; đường dây hai mạch n = 2)

Uđm : điện áp định mức của mạng, kV;

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diệntiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơcủa đường dây và phát nóng của dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang dây dẫn cần phải có tiếtdiện F 70 mm2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về vầngquang của dây dẫn, cho nên không cần thiết phải kiểm tra điều kiện này

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cầnphải kiểm tra điều kiện phát nóng:

Iscmax k.IcpTrong đó:

Iscmax – dòng điện lớn nhất trong các trường hợp sự cố, kể cả trường hợp hỏng 1

tổ máy với đường dây liên lạc

Icp – dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn, tra bảng theo tiết diệndây dẫn

a Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ – 1.

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng:

Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

I1 sc = 2 IN1 = 2 × 116,29 = 232,56 A Như vậy:

I1sc < IcpKhi ngừng một tổ máy phát điện thì hai máy còn lại sẽ phát 100% công suất

Do đó tổng công suất phát của NĐ bằng:

PF = 2 × 100 = 200 MWCông suất tự dùng của nhà máy bằng:

Ptd = 0,1 20 = 20 MWCông suất chạy trên đường dây bằng:

PN1 = PF – Ptd – PN – PNTrong mục 1 chương 3 đã tính được

PN1 = 162 MW ; PN = 8,1 MW

Do đó:

PN1 = 200 – 20 – 162 – 8,1 = 9,9 MWNhư vậy trong chế độ sự cố này hệ thống cần không cần cung cấp cho nhà máyđiện

Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau:

QN1 = PN1.tgφf = 9,9 × 0,62 = 6,14 MVAr

Do đó

˙SH-1 = ˙S1 + ˙SN1 = 50 + j24,22 - 9,9 - j6,14 = 40,1 + j18,08Dòng điện chạy trên đường dây NĐ - 1 bằng:

b Tính tiết diện đường dây HT – 1

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng:

FH5 = =

29,69

1,1 = 26,99 mm2Chọn dây AC – 70 có Icp = 265 A

Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị:

SV: Hoàng Minh Huấn

I1sc=2 IH1 = 2 29,69 = 59,38 ANhư vậy: I1sc < Icp

Khi ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây bằng:

c Tính tiết diện của đường dây NĐ – 6

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

FNĐ-6 = =

140,13

1,1 = 127,39 mm2Chọn dây dẫn AC – 120 có Icp = 380 A

Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

Isc = 2 140,13 = 280,26 A Như vậy: Isc < Icp

Sau khi chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị củađường dây là r0, x0, b0 vàtiến hành tính các thông số tập trung R, X, và B/2 trong sơ đồthay thế hình của các đường dây theo công thức sau:

R= r0 .L; X = x0 .L ; B/2 = n b L

Trong đó n là số mạch của đường dây Đối với đường dây có hai mạch thì n = 2.Tính toán đối với các đường dây còn lại tiến hành tương tự như đường dây NĐ-6Kết quả tính các thông số của tất cả đường dây trong mạng điện cho ở bảng3.2

Bảng 3.2 Thông số của các đường dây trong mạng điện

3 Tổn thất điện áp trong mạng điện

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong trạm hạ áp, trong chế độ bìnhthường và trong điều kiện sự cố, độ lệch điện áp cho phép là:

Umax bt % = 10 – 15 %

Umax sc % = 10 – 20 %Đối với mạng điện phức tạp, nếu hộ tiêu thụ ở xa nhất dự kiến dùng MBAđiều áp dưới tải thì vì máy này có phạm vi điều chỉnh rộng hơn nên có thể xéttheo điều kiện sau:

Umax bt % = 15 – 20 %

Umax sc % = 20 – 25 %Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thườngđược xác định theo công thức:

Ui bt % = Trong đó: Pi, Qi – công suất chạy trên đường dây thứ i

Ri, Xi – Điện trở, điện kháng của đường dây thứ i

Khi tính tổn thất điện áp, các thông số trên được lấy trong bảng 3.2

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất trên đườngdây còn lại bằng:

Ui sc % = 2 Ui bt %

* Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ – 1

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

Bảng 3.3 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Để thuận tiện, trong mỗi phương án còn lại chỉ trình bày phương pháp xác địnhcác thông số chế độ đối với những trường hợp đặc biệt có trong sơ đồ mạng điện

B Phương án II

Hình 2 là sơ đồ mạng điện của phương án II

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

S1=50+j24,22 63,25 53,85

Hình 2.Sơ đồ mạng điện phương án II

SV: Hoàng Minh Huấn

1 Chọn diện áp định mức của mạng điện

- Dòng công suất trên lộ NĐ-8 

Bảng 3.4 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Đường dây Công suất truyềntải, MVA Chiều dài đườngdây, km Điện áp tínhtoán U, Kv mức của mạngĐiện áp định

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Kết quả tính các thông số của đường dây trong mạng điện cho ở bảng 3.5

Bảng 3.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện

NĐ - 1 39,9 + j19,15 116,3 105,7 95 330 232,56 41,23 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

NĐ - 6 48 + j23,25 140,1 127,4 120 380 280,26 53,9 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 1,45

NĐ - 7 36 + j17,37 105 95,47 95 330 210,04 63,3 0,33 0,429 2,65 10,4 13,57 1,68

NĐ - 8 78 + j37,77 227,7 207 185 510 455,4 53,9 0,17 0,414 2,84 4,58 11,15 1,53 8-9 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 41,2 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

HT - 1 10,1 + j5,07 29,69 26,99 70 276 59,38 50,99 0,46 0,442 2,58 11,7 11,27 1,32

HT - 2 66 + j31,97 192,7 175,2 185 510 385,36 60,83 0,17 0,414 2,84 5,17 12,59 1,73 2-3 30 + j14,53 87,58 79,62 70 265 175,16 41,2 0,46 0,442 2,58 9,48 9,11 1,06 4-5 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 50,99 0,33 0,429 2,65 8,41 10,94 1,35

HT - 5 76+ j36,81 221,9 201,7 185 510 443,74 60,83 0,17 0,414 2,84 5,17 12,59 1,73

SV: Hoàng Minh Huấn

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-8-9 trong chế độ làm việc bìnhthường

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-8 bằng:

UN-8-9 bt % = UN-8 bt % + U8-9 bt % = 6,43% + 3,66% = 10,09 %

Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố:

Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng,nghĩa là không xét sự cố đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đãcho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cựcđại

Đối với đường dây NĐ-8-9, khi ngừng một mạch trên đoạn NĐ-8 là nguyhiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 8-9 Khi ngừng một mạchtrên đường dây NĐ-8, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

UN-8 sc % = 2 UN-8 bt % = 2×6,43 = 12,86 %Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 8-9 thi:

Bảng 3.6 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế dộ sau sự cố bằng:

Umax sc = UHT-5sc % + U5-4 bt % = 14,16% + 4,53% = 18,69%

SV: Hoàng Minh Huấn

C Phương án III

Sơ đồ mạng điện phương án III cho trên hình 3

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Hình 3 Sơ đồ mạng điện phương án III

Kết quả tính toán của phương án III cho trong các bảng 3.7, 3.8, 3.9

Bảng 3.7 Điện áp tính toán cà điện áp định mức của mạng điện

Bảng 3.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện

NĐ - 1 39,9 + j19,15 116,3 105,7 95 330 232,56 41,23 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

NĐ - 6 84 + j40,62 245,2 222.9 240 610 490,3 53,85 0,13 0,39 2,86 3,5 10,5 1,54 6-7 36 + j17,37 105 95,47 95 330 210,04 41,2 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

NĐ - 8 78 + j37,77 227,7 207 185 510 455,4 53,9 0,17 0,414 2,84 4,58 11,15 1,53 8-9 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 41,2 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

Bảng 3.6 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế dộ sau sự cố bằng:

Umax sc = UNĐ-8sc % + U8-9 bt % = 12,86% + 3,66% = 16,52 %

D Phương án IV

Sơ đồ mạng điện phương án IV cho trên hình 3.10

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Hình 3.10 Sơ đồ mạng điện phương án IV

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây chạy trong mạch vòng

NĐ – 8−9 – NĐ Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn đường dây như ởhình 3.10

Để xác định các dòng công suất ta giả thiết rằng, mạng điện đồng nhất và tất cảcác đoạn đường dây đều có cùng tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trênđoạn NĐ-8 bằng:

Kết quả tính điện áp của phương án này cho ở bảng 3.11

SV: Hoàng Minh Huấn

Bảng 3.11 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ−8−9−NĐ

Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-8 bằng:

IN-8=

S N−8

n.√3.U đm.10

3 =

-Dòng điện chạy trên đoạn 8-9 bằng:

-Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-9 bằng:

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 8-9 sẽ có giá trị lớnnhất khi ngừng đường dây NĐ-8 Như vậy:

IN-8 sc = 455,4 A

Kết quả tiết diện các đoạn đường dây của mạng điện cho trong bảng 3.12

SV: Hoàng Minh Huấn

Bảng 3.12 Thông số của các đường dây trong mạng điện

Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Bởi trong mạch vòng này chỉ có 1 điểm phân chia công suất là nút 9 do đónút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất lớn nhất trongmạch vòng bằng:

U9-8 sc% =

40×19+19,37×18 ,22

= 9,20 %Trong trường hợp ngừng đoạn NĐ-9, tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-8:

UNĐ-1 sc% =

78×7+37,77×21

=11.07 %Tổn thất điện áp trên đoạn 9-8 bằng:

Umax sc% = UNĐ-9 sc% + U9-8 sc% = 15,28% + 9,20 % = 24,48 %Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong chế độ vận hànhbình thường và sau sự cố cho trong bảng 3.13

Bảng 3.13 Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Từ các kết quả ở bảng 1.13 và tính toán nhận thấy rằng, tổn thất điện ápcực đại trong chế độ vận hành bình thường bằng:

Umaxbt = UHT-5 bt % + U5-4 bt % = 7,08 % + 4,53 % = 11,16 %Tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi ngừng đoạn đường dâyNĐ-8 trong mạch vòng:

Umax sc% = UNĐ-1sc + U1-4 sc% = 15,28% + 9,20 % = 24,48 %

E Phương án V

Sơ đồ mạng điện phương án V cho trên hình 5

NÐ

4 5

6 7

HT1

S9=38+18,40 S8=40+j19,37

Hình 5 Sơ đồ mạng điện phương án V

Bảng 3.14 Điện áp tính toán cà điện áp định mức của mạng điện

Đường

dây

Công suấttruyền tải,MVA

Chiều dài đườngdây, km Điện áp tínhtoán, Kv Điện áp định mứccủa mạng U, kV

NĐ - 1 39,9 + j19,15 41,23 113,14

NĐ - 6 48 + j23.25 53,85 124,419

NĐ - 7 36 + j17.37 63,25 109,73

HT - 5 76 + j36,81 60,83 155,08

SV: Hoàng Minh Huấn

Bảng 3.15 Thông số của các đường dây trong mạng điện

NĐ - 1 39,9 + j19,15 116,3 105,7 95 330 232,56 41,23 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

NĐ - 6 48 + j23,25 140,1 127,4 120 380 280,26 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 1,45

NĐ - 7 36 + j17,37 105 95,47 95 330 210,04 63,25 0,33 0,429 2,65 10,4 13,57 1,68

NĐ - 8 78 + j37,77 227,7 207 185 510 455,4 53,85 0,17 0,414 2,84 4,58 11,15 1,53 8-9 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 41,23 0,33 0,429 2,65 6,8 8,84 1,09

HT - 1 10,1 + j5,07 29,69 26,99 70 276 59,38 50,99 0,46 0,442 2,58 11,7 11,27 1,32

HT - 2 66+ j31,97 192,7 175,2 185 510 385,36 41,23 0,17 0,414 2,84 3,5 8,53 1,17 2-3 30+ j14,53 87,58 79,62 70 265 175,16 76,16 0,46 0,442 2,58 17,5 16,83 1,96 5-4 40 + j19,37 116,8 106,2 95 330 233,54 50,99 0,33 0,429 2,65 8,41 10,94 1,35

HT - 5 76 + j36,81 221,9 201,7 185 510 443,74 60,83 0,17 0,414 2,84 5,17 12,59 1,73

Bảng 3.16 Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện

Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,% Đường dây ΔUbt, % ΔUsc,%

Umax sc% = UHT-5 sc + U5-4 sc% = 14,16% + 4,53 % = 18,699 %

Để thuận tiện khi so sánh các phương án về kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phương án được tổng hợp ở bảng 3.17

3.17Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh

3.3 So sánh kinh tế các phương án

Từ các kết quả tính toán ở bảng 3.17, chọn ba phương án I,III,V để tiến hành so sánh kinh tế-kỹ thuật

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó

để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hang năm, được xác định theo công thức

Z = (atc +avhđ).Kđ + A c

Trong đó:

atc – hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư (atc = 0,125);

avhđ – Hệ số phí tổn vận hành đối với các đường dây trong mạng điện

(avhđ = 0,04);

Kđ – tổng vốn đầu tư về đường dây;

A – tổng tổn thất điện năng hàng năm;

c – giá 1kWh điện năng tổn thất ( c = 1500 đ/kWh )

Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột, tổng vốnđầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau:

Kđ = Trong đó:

koi – giá thành 1km đường dây một mạch, đ/km;

- chiều dài đường dây thứ I, km

Tổn thất điện năng trên đường dây xác định theo công thức:

A = Trong đó:

- tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại;

- Thời gian tổn thất công suất cực đại

Tổn thất trên đường dây thứ i có thể tính như sau:

= Trong đó:

Pimax, Qimax – công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đườngdây trong chế độ phụ tải cực đại;

Tmax – thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

Bây giờ tiến hành tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh

3.3.1.Phương án I

1.Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác đinh theo các số liệu

2.Tính tổn thất dầu tư xây dựng mạng điện.

Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cộtthép (cột kim loại) Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây NĐ-1 được xác địnhnhư sau:

K1= 1,6 k01 Trong đó:

- chiều dài đường dây ( = 41,23 km )

k01 – Tra tài liệu với đường dây AC-95 (k01 = 2,52.109 đ/ km )

Như vậy:

K1 = 1,6×2,52.109×41,23 =166,24.109 đKết quả tính vốn đầu tư xây dựng các đường dây cho trong bảng 3.18

Bảng 3.18 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng

Các đường dây của phương án I Đường dây Ký hiệu dây dẫn km L, R, Ω MW P, MVAr Q, MW ΔP, k 0 10 9 ,

đ/km K.10

9 , đ

Tổng 13,3   2368,4

Các kết quả trong bảng 3.18 cho thấy rằng, tổng tổn thất công suất tác dụngtrong mạng điện bằng:

P = 13,3 MW Tổng vốn xây dựng các đường dây có giá trị: Kđ = 2368,4.109 đ

3.Xác định chi phí vận hành hằng năm

Tổng các chi phí vận hành hằng năm được xác định theo công thức:

Y = avhđ Kđ + A cThời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng:

= (0,124 + Tmax 10-4)2×8760 = (0,124 + 5000.10-4)2×8760 = 3411 h

Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:

A = P = 13,3×3411 = 45365 MW.hChi phí vận hành hàng năm bằng:

Y = avhđ×Kđ + A×c = 0,04×2368,4.109 + 45365.103×1500 = 1627,84.109 đ

Chi phí tính toán hàng năm bằng:

Z = atc Kđ + Y = 0,125×2368,4.109 + 1627,84.109 = 4588,3.109 đ

3.3.2 Phương án II

Các kết quả tính tổn thất công suất và vốn đầu tư của phương án này cho ởbảng 3.19

Bảng 3.19 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng

Các đường dây của phương án II

HT - 5 185 60,83 5,17 76 36,81 3,05 3,43 333,84

Như vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây băng:

P = 15,85 MWTổng vốn xây dựng các đường dây có giá trị:

Kđ = 2343,8.109 đTổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:

A = P = 15,85×3411 = 54063,30 MW.hChi phí vận hành hàng năm bằng:

Y = avhđ×Kđ + A×c = 0,04×2343,8.109 + 54063,30.103×1500 = 1748,46.109 đ

Chi phí tính toán hàng năm bằng:

Z = atc Kđ + Y = 0,125×2343,8.109 + 1748,46.109 = 4678,19.109 đ

3.3.3 Phương án III

Các kết quả tính tổn thất công suất và vốn đầu tư của phương án này cho ởbảng 3.20

Bảng 3.20 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng

Các đường dây của phương án III Đường

dây dây dẫn Ký hiệu km L, R, Ω MW P, MVAr Q, MW ΔP,

k

0 10 9 , đ/km

K.10 9 , đ

Kđ = 2334,9.109 đSV: Hoàng Minh Huấn

Tổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:

A = P = 15,36×3411 = 52391,94 MW.hChi phí vận hành hàng năm bằng:

Y = avhđ×Kđ + A×c = 0,04×2334,9.109 + 52391,94.103×1500 = 1719,83.109 đ

Chi phí tính toán hàng năm bằng:

Z = atc Kđ + Y = 0,125×2334,9.109 + 1719,83.109 = 4638,43.109 đ

3.3.4 Phương án V

Các kết quả tính tổn thất công suất và vốn đầu tư của phương án này cho ởbảng 3.21

Bảng 3.2.1 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng

Các đường dây của phương án V Đường

dây Ký hiệu dây dẫn km L, R, Ω MW P, MVAr Q, MW ΔP, k 0 .10

9 , đ/km K.10

9 , đ

NĐ - 1 95 41,23 6,8 39,9 1915 1,1 2,52 166,24

NĐ - 6 120 53,85 7,27 48 23,25 1,71 2,64 227,46

NĐ - 7 95 63,25 10,44 36 17,37 1,38 2,52 255,02

NĐ - 8 95 53,85 8,89 78 37,77 5,52 2,52 217,12 8-9 95 41,23 6,8 40 19,37 1,11 2,52 166,24

HT - 1 70 50,99 11,73 10,1 5,07 0,12 2,44 199,06

HT - 2 185 41,23 3,5 66 31,97 1,56 3,43 226,27 2-3 70 76,16 17,52 30 14,53 1,61 2,44 297,33 5-4 95 50,99 8,41 40 19,37 1,37 2,52 205,59

HT - 5 185 60,83 5,17 76 36,81 3,05 3,43 333,84

Từ bảng 3.20 nhận được:

P = 18,43 MW; Kđ = 2294,2.109 đTổn thất điện năng trong mạng điện có giá trị:

A = P = 18,43 ×3411 = 62863,51 MW.hChi phí vận hành hàng năm bằng:

Y = a ×K + A×c