đồ án tốt nghiệp thiết kế lưới điện

1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Hà Nội, tháng 02 năm 2012 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Trong thiết kế lưới điện khu vực, việc phân tích đặc điểm nguồn cung cấp điện phụ tải quan trọng nhằm định hướng cho việc thiết kế Cần phải xác định vị trí nguồn điện, phụ tải, cơng suất dự kiến xây dựng phát triển tương lai Xác định nhu cầu điện thời gian kế hoạch bao gồm tổng công suất đặt nguồn cung cấp lượng điện tiêu thụ hộ phụ tải Từ dự kiến sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế - kỹ thuật cao 1.1 Vị trí nguồn cung cấp phụ tải NÐ HT 10km Hình 1.1 Sơ đồ mặt hệ thống điện thiết kế ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN 1.2 Nguồn cung cấp điện Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp điện, hệ thống điện có cơng suất vô lớn nhà máy nhiệt điện ngưng Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn, hệ số cơng suất góp 110kV hệ thống cosφHT = 0,85 Vì cần phải có liên hệ hệ thống nhà máy điện để trao đổi công suất hai nguồn cung cấp cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường chế độ vận hành Mặt khác, hệ thống có cơng suất vơ lớn chọn hệ thống nút cân công suất nút sở điện áp Ngoài ra, hệ thống có cơng suất vơ lớn không cần phải dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện, nói cách khác cơng suất tác dụng công suất phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống Nhà máy nhiệt điện ngưng Nhà máy nhiệt điện có bốn tổ máy phát Mỗi tổ máy phát có cơng suất định mức Pđm = 50 (MW), cosφNĐ = 0,85, Uđm = 10,5 (kV) Như tổng công suất định mức nhà máy nhiệt điện ΣPđm = 4.50 = 200 (MW) Nhiên liệu nhà máy nhiệt điện than đá, dầu khí đốt Hiệu suất nhà máy tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%) Đồng thời cơng suất tự dùng nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng ÷ 15% Đối với nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định phụ tải P ≥ 70%Pđm; phụ tải P < 30%Pđm máy phát ngừng làm việc Công suất phát kinh tế máy phát nhiệt điện thường (80 ÷ 90%)P đm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 85%Pđm, nghĩa là: Pkt = 85%.4.50 = 170 (MW) Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng tổ máy phát để bảo dưỡng, ba máy phát lại phát 85%Pđm, nghĩa tổng công suất phát nhà máy nhiệt điện bằng: Pkt = 85%.3.50 = 127,50 (MW) Khi cố ngừng máy phát, ba máy phát lại phát 100%Pđm, vậy: PF = 3.50 = 150 (MW) Phần công suất thiếu chế độ vận hành cung cấp từ hệ thống điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN 1.3 Các phụ tải Trong hệ thống điện thiết kế có phụ tải Gồm có phụ tải hộ loại I, phụ tải hộ loại III tất có hệ số cơng suất cosφ = 0,9 với tổng công suất tác dụng phụ tải lớn ΣPmax = 242 MW Các phụ tải hộ loại I bao gồm: 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, phụ tải hộ loại III bao gồm: Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max = 5000h Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường là: 5, 6, Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường là: 1, 2, 3, 4, 7, Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp 10 kV Theo đánh giá sơ nhà máy nhiệt điện có khả cung cấp điện cho số phụ tải bao gồm: 5, 6, 7, 8, với khoảng cách xa 102,96km gần 44,72km, phụ tải cung cấp điện từ hệ thống bao gồm: 1, 2, với khoảng cách xa 100,50km gần 63,25km Giữa nhà máy nhiệt điện hệ thống liên lạc qua trạm trung gian phụ tải để truyền công suất cho Ta có: P S = ; ; Q = P tgφpt, với cosφpt = 0,9 ⇒ tgφpt = 0,48 S = P + j.Q cos ϕ pt Kết tính giá trị cơng suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu cho bảng1.1, giá trị chiều dài đường dây cho bảng 1.2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Bảng 1.1 Thông số, Số liệu phụ tải Phụ tải Số liệu Pmax, (MW) Pmin, (MW) Cosφpt Smax, (MVA) Smin, (MVA) Qmax, (MVAr) Qmin, (MVAr) Điều chỉnh điện áp Loại hộ 28 25 20 30 30 25 30 22 32 18 0,9 15 0,9 13 0,9 10 0,9 15 0,9 13 0,9 22 0,9 10 0,9 20 0,9 31,11 27,78 22,22 33,33 33,33 31,11 33,33 24,44 35,56 20,00 16,67 14,44 11,11 16,67 14,44 24,44 11,11 22,22 13,56 12,11 9,69 14,53 14,53 12,11 14,53 10,66 15,50 8,72 7,26 6,30 4,84 7,26 6,30 10,66 4,84 9,69 KT KT KT KT T T KT T KT I I III I I I I I I 10 10 10 10 10 10 10 10 10 phụ tải Điện áp thứ cấp, (kV) Tổng công suất max, 242 + j.268,89 (MVA) Bảng 1.2 Số liệu chiều dài đường dây Đường dây HT – HT – HT – HT – Chiều dài, (km) 67,08 63,25 100,50 58,31 Đường dây NĐ – NĐ – NĐ – 1–3 Chiều dài, (km) 78,10 53,85 80,62 56,67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NĐ – NĐ – NĐ – THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN 90,00 102,96 44,72 6–5 6–8 7–9 58,31 41,28 44,72 CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HAI NGUỒN ĐIỆN Đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn điện đến hộ tiêu thụ khơng thể tích trữ điện thành số lượng nhận thấy Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ diện Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN nguồn điện phải cung cấp đủ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q cho hộ tiêu thụ tổn thất công suất phần tử hệ thống thời điểm Nếu Sự cân công suất tác dụng công suất phản kháng phát so với công suất tiêu thụ bị phá vỡ, tiêu chất lượng điện bị giảm đến thiệt hại kinh tế làm tan vỡ hệ thống Vì mục đích cân cơng suất tính tốn xem nguồn phát có đáp ứng đủ công suất P, Q cho phụ tải không Từ đưa phương thức vận hành cho nhà máy, lưới điện nhằm đảm bảo tính liên tục cung cấp điện đảm bảo chất lượng điện 2.1 Sơ xác định chế độ làm việc hai ngun in 1) Khi phụ tải cực đại Nếu cha kể đến dự trữ tổng công suất yêu cầu cđa hƯ thèng lµ: ∑P yc = ∑ Ppt + ∑ ∆Pmd + ∑ Ptd Thay sè vµo ta cã: Pyc = 242+1+34,24 = 376,54 MW Công suất nhà máy lớn công suất nhà máy Để đảm bảo tính kinh tế ta xét nhà máy nhận phụ tải trớc Công suất nhà máy phát lên lới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 80%Pđm1 - 10%(80%Pđm1) = 0,80.300 - 0,1.0,80.300 = 216 MW Nhà máy phải đảm nhận công suất phát lªn líi: Pf2 = ΣPyc - Pf1 = 376,54 - 0,80.300 = 136,54 MW Chiếm 68,27%Pđm2 nằm giới hạn công suất phát kinh tế tổ máy nhiệt điện từ 60 - 80%Pđm nên đảm bảo tính kinh tế Trong lợng tự dùng 10%Pf2 = 13,65 MW 2) Khi phơ t¶i cùc tiĨu NÕu cha kể đến dự trữ tổng công suất yêu cầu cđa hƯ thèng lµ: ∑P yc Thay sè vµo ta cã: = ∑ Ppt + ∑ ∆Pmd + ∑ Ptd ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN ΣPyc = 376,54 : = 188,27 MW Khi phơ t¶i cực tiểu, nhà máy làm việc với nửa số tổ máy có Công suất nhà máy lớn công suất nhà máy Để đảm bảo tính kinh tế ta xét nhà máy nhận phụ tải trớc Công suất nhà máy phát lên lới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 80%Pđm1 - 10%(80%Pđm1) = 0,8.150 - 0,1.0,8.150 = 108 MW Nhà máy phải đảm nhận công suất phát lên líi: Pf2 = ΣPyc - Pf1 = 188,27 - 0,8.150 = 68,27 MW Chiếm 68,27%Pđm2 nằm giới hạn công suất phát kinh tế tổ máy nhiệt điện từ 60 - 80%Pđm nên đảm bảo tính kinh tế Trong lợng tự dùng 10%Pf2 = 6,83 MW 3) Trờng hợp cố Giả sử cố tổ máy lớn Cần tìm phơng án vận hành hợp lý cho hai nhà máy Hai nhà máy có tổ máy có công suất nhau, chọn trờng hợp tổ máy nhà máy ngừng hoạt động Nhà máy 1: 5x50 = 250 MW Nhà máy 2: 4x50 = 200 MW Nhà máy có công suất lớn nên để đảm bảo tính kinh tế ta xét nhà máy nhận phụ tải trớc Công suất nhà máy phát lên lới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 90%P®m1 - 10%(90%)P®m1 = 0,9.250 - 0,1.0,9.250 = 202,5 MW Nhà máy phải đảm nhận công suất phát lên lới: Pf2 = Pyc - Pf1 = 376,54 - 202,5 = 174,04 MW chiếm 87,02%Pđm2 Trong lợng tù dïng lµ 10%Pf2 = 17,4 MW Sau tÝnh toán cho trờng hợp ta lập đợc b¶ng tỉng kÕt sè liƯu sau ĐỒ ÁN TT NGHIP THIT K LI IN Bảng 2.1: Phơng thức vận hành hai nhà máy chế độ ChÕ MAX Pf (MW) Sè tỉ ®é 80%(300) =240 68,27%(200) MIN Pf (MW) Sè tæ Sù Cè Pf (MW) Số tổ máy máy máy làm làm làm việc x 50 80%(150) viÖc x 50 90%(250) viÖc x 50 x 50 =120 68,27%(100) x 50 =225 87,02%(200) x 50 = 136,54 = 68,27 = 174,04 2.1 Cân công suất tác dụng Công suất tác dụng phụ tải liên quan đến tần số dòng điện xoay chiều Tần số hệ thống thay đổi cân công suất tác dụng hệ thống bị phá vỡ Nếu công suất tác dụng nguồn nhỏ yêu cầu phụ tải, tần số giảm ngược lại Khi tần số nằm phạm vi cho phép quy định chất lượng điện có nghĩa đủ cơng suất tác dụng Nếu tần số cao công suất thừa so với phụ tải, ngược lại tần số nhỏ cơng suất nguồn thiếu so với phụ tải Cân cơng suất tác dụng có tính chất tồn hệ thống, tần số nơi hệ thống Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy điện hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất mạng điện, nghĩa cần thực cân công suất phát cơng suất tiêu thụ Ngồi để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành phát triển hệ thống Phương trình cân công suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống thiết kế có dạng: PNĐ + PHT = Ptt = m.ΣPmax + ΣΔP + Ptd + Pdt đó: (2.1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN PNĐ – tổng công suất tác dụng nhà máy nhiệt điện phát ra; PHT – công suất tác dụng lấy từ hệ thống; Ptt – công suất tác dụng tiêu thụ mạng điện; m – hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại, m = 1; ΣPmax – tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ cực đại; ΣΔP – tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện, tính sơ lấy ΣΔP = 5%.ΣPmax; Ptd – công suất tác dụng tự dùng nhà máy nhiệt điện, lấy P td = 10%.ΣPđm nhà máy; Pdt – công suất tác dụng dự trữ hệ thống, cân sơ lấy Pdt = 10%ΣPmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải cân công suất định mức tổ máy phát lớn hệ thống điện không lớn Do hệ thống điện có cơng suất vơ lớn, cơng suất dự trữ lấy hệ thống, nghĩa Pdt = Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại: ΣPmax = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 + P8 + P9 = 28 + 25 + 20 + 30 + 30 + 25 + 30 + 25 + 30 + 22 + 32 = 242 (MW) Tổng tổn thất cơng suất tác dụng mạng điện có giá rị: ΣΔP = 5% ΣPmax = 0,05.242 = 12,10 (MW) Công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện bằng: Ptd = 10%.ΣPđm = 0,1.4.50 = 20 (MW) Công suất tác dụng tiêu thụ mạng điện có giá trị bằng: Ptt = 242 + 12,10 + 20 = 274,10 (MW) Tổng công suất tác dụng nhà máy nhiệt điện phát bằng: PNĐ = Pđm = 200 (MW) Như vậy, chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất tác dụng cho phụ tải bằng: PHT = Ptt - PNĐ = 274,10 – 200 = 74,10 (MW) 2.2 Cân công suất phản kháng Đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết hộ tiêu thụ hệ thống điện khu vực riêng nó, cần có đủ công suất nguồn công suất phản kháng Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng, mà 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN công suất phản kháng Sự cân cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện Nếu công suất phản kháng phát nhỏ yêu cầu phụ tải điện áp mạng điện giảm, cịn cơng suất phản kháng lớn cơng suất phản kháng u cầu phụ tải điện áp mạng điện tăng Vì giai đoạn đầu thiết kế phát triển hệ thống điện hay mạng điện vùng riêng biệt cần phải tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế có dạng: QNĐ + QHT = ΣQtt = m.ΣQmax + ΣΔQL – ΣΔQC + ΣΔQba + Qtd + Qdt (2.2) đó: QNĐ – tổng cơng suất phản kháng nhà máy nhiệt điện phát ra; QHT – công suất phản kháng hệ thống cung cấp; ΣQtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ; ΣQmax – tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại; ΣΔQ L – tổng tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện; ΣΔQ C – tống tổn thất công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra, tính sơ lấy ΣΔQL = ΣΔQC; ΣΔQ ba – tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp, tính tốn sơ lấy ΣΔQb = 15%.ΣQmax; Qtd – công suất phản kháng tự dùng nhà máy nhiệt điện; Qdt – công suất phản kháng dự trữ hệ thống Đối với mạng điện thiết kế, công suất phản kháng dự trữ Qdt lấy hệ thống, nghĩa Qdt = Như vậy, tổng công suất phản kháng nhà máy nhiệt điện phát bằng: QNĐ = PNĐ.tgφNĐ = 200.0,62 = 124 (MVAr) Công suất phản kháng hệ thống cung cấp bằng: QHT = PHT.tgφHT = 74,10.0,62 = 45,94 (MVAr) Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại: ΣQmax = ΣPmax.tgφpt = 242.0,48 =116,16 (MVAr) Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp hạ áp bằng: ΣΔQba = 15%.ΣQmax = 0,15.116,16 = 17,42 (MVAr) 54 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN 3.3.4.4.1e Chọn điện áp định mức mạng điện Theo công thức kinh nghiệm (3.1): U = 4,34 L + 16 P , kV n Xét mạng điện kín: Để xác định dịng cơng suất ta giả thiết rằng, mạng điện đồng tất đoạn đường dây có tiết diện Giả sử chiều dịng cơng suất hình vẽ: NÐ L L = 41,28km NÐ-6 = 44,72km 6-8 SNÐ-6 S6-8 S 6-5 SNÐ-8 S8 L 6-8 = 58,31km S6 NÐ L NÐ-8 = 53,85km S5 Dịng cơng suất chạy đoạn – xác định: S 6−5 = S = 30 + j.14,53( MVA) Công suất nút có giá trị bằng: S ' = S + S = 30 + j.14,53 + 25 + j.12,11 = 55 + j.26,64( MVA) NÐ L L = 41,28km NÐ-6 = 44,72km 6-8 SNÐ-6 S8-6 S6' L NÐ-8 = 53,85km NÐ SNÐ-8 S8 Tính tốn tương tự phương án IV nhóm IV, kết tính điện áp định mức đường dây ghi bảng 3.3.4.1e Bảng 3.2.4.1e Điện áp tính tốn điện áp định mức mạng điện Đường Công suất truyền Chiều dài đường Điên áp tính Điện áp định mức 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dây 6-5 NĐ - 6’ 6-8 NĐ - THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN tải S, (MVA) 30 + j.14,53 45,88 + j.22,23 9,12 + j.4,41 31,12 + j.15,07 dây L, (km) 58,31 44,72 41,28 53,85 toán U, (kV) mạng U, (kV) 74,96 121,12 61,57 101,95 Ta nhận thấy SNĐ-6 < S6’nên điểm điểm phân công suất mạng điện Từ kết nhận bảng 3.3.4.1e, chọn điện áp định mức mạng điện Uđm = 110kV 3.3.4.2e Chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây NĐ - Dòng điện chạy đường dây phụ tải cực đại xác định theo công thức (3.3) bằng: I bt NĐ −8 2 PNĐ −8 + Q NĐ −8 = n 3.U đm 10 = 31,12 +15,07 10 = 181,48( A) 3.110 Tiết diện dây dẫn xác định theo công thức (3.2) bằng: bt FNĐ −8 = bt I NĐ 181,48 −8 = = 164,98( mm ) 1,1 1,1 Chọn dây AC có tiết diện F = 185 mm2 có dịng điện Icp = 510A, tra phụ lục, bảng 2.Đặc tính dây nhơm trần dây nhơm lõi thép (thiết kế mạng hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm) Dòng điện chạy đường dây – bằng: I bt 6−8 = P62−8 + Q62−8 n 3.U đm 10 = 9,12 + 4,412 10 = 53,17( A) 3.110 Tiết diện dây dẫn đường dây - bằng: F6bt−8 = I 6bt−8 53,17 = = 48,34( mm ) 1,1 1,1 Chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm2, có dịng điện cho phép Icp = 265 A Dòng điện chạy đường dây NĐ – bằng: I bt NĐ −6 = 2 PNĐ −6 + Q NĐ −6 n 3.U đm 103 = 45,88 + 22,232 10 = 267,59( A) 3.110 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Tiết diện dây dẫn đường dây NĐ – bằng: bt NĐ −6' F = bt I NĐ −6 ' 1,1 = 267,59 = 243,26( mm ) 1,1 Chọn dây AC có tiết diện F = 240 mm2, có dịng điện cho phép Icp = 605 A Kiểm tra dây dẫn theo điều kiên phát nóng Đối với mạch vịng kín kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng xét hai trường hợp cố nguy hiểm nhất: TH1: cố đường dây NĐ – 6: NÐ L = 41,28km 6-8 S8-6 S6' L NÐ-8 = 53,85km NÐ SNÐ-8 S8 Dòng điện chạy đường dây – có giá trị bằng: I sc 8−6 = P62' + Q62' n 3.U đm 10 = 55 + 26,64 10 = 320,76( A) 3.110 Như vậy: I 8sc−6 = 320,76( A) > I cp K1 K = 265.0,88.1 = 233,2( A) Không thoả mãn điều kiện phát nóng Ta phải chọn lại tiết diện dây dẫn sau: I 8sc−6 ≤ I cp K1.K = I cp 0,88.1 = I cp 0,88 I cp I 8sc−6 320,76 ≥ = = 364,50( A) 0,88 0,88 Vậy chọn tiết diện đường dây – 6, loại dây AC - 120 mm2, có Icp = 380 A Dịng điện chạy đường dây NĐ – có giá trị bằng: I sc NĐ −8 = Như vậy: ( P6' + P8 ) + (Q6' + Q8 ) n 3.U đm 10 = (55 + 22) + (26,64 + 10,66) 3.110 10 = 449,07( A) 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN sc I NĐ −8 = 449,07 ( A) ≤ I cp K1 K = 510.0,88.1 = 448,8( A) Khơng thoả mãn điều kiện phát nóng Ta phải chọn lại tiết diện dây dẫn sau: sc I NĐ −8 ≤ I cp K1 K = I cp 0,88.1 = I cp 0,88 I cp ≥ sc I NĐ 449,07 −8 = = 510,31( A) 0,88 0,88 Vậy chọn tiết diện đường dây NĐ – 8, loại dây AC - 240mm2, có Icp = 605 A TH2: cố đường dây NĐ – 8: NÐ L NÐ-6 = 44,72km SNÐ-6 L 6-8 = 41,28km NÐ S6-8 S6' S8 Dòng điện chạy đường dây – có giá trị bằng: I sc 6−8 = P82 + Q82 n 3.U đm 10 = 22 +10,66 10 = 128,31( A) 3.110 Như vậy: I 6sc−8 = 128,31( A) ≤ I cp K1 K = 380.0,88.1 = 334,40( A) Thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn tiết diện đường dây -86, loại dây AC - 120, có Icp = 120 A Dòng điện chạy đường dây NĐ - có giá trị bằng: I sc NĐ − ( P6' + P8 ) + (Q6' + Q8 ) = n 3.U đm 10 = (55 + 22) + (26,64 + 10,66) 3.110 10 = 449,07( A) Như vậy: sc I NĐ −6 = 449,07 ( A) ≤ I cp K K = 605.0,88.1 = 532, 4( A) Thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn tiết diện đường dây NĐ – 6, loại dây AC – 240, có Icp = 605A Tra phụ lục, bảng 3, bảng 4, bảng (thiết kế mạng hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm) ta thông số sau: r0 = 0,13 Ω/km, x0 = 0,39 Ω/km, b0 = 2,86.10-6 S/km 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Theo cơng thức (3.6) ta tính thông số R, X, B/2 sau: R= 1 r0 l = 0,13.44,72 = 5,81(Ω) n 1 X = x0 l = 0,39.44,72 = 17,44(Ω ) n B 1 = n.x0 l = 1.2,86.10 −6.44,72 = 0,64.10 −4 ( S / km) 2 Tương tự tính tốn chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây lại, kết tính tốn ghi bảng 3.3.4.2e Bảng 3.3.4.2e Bảng kết tính tốn thơng số đường dây mạng điện Đường S Ibt Ftt (A) (mm2) (MVA) 6-5 30 + j.14,53 87,48 79,53 NĐ - 45,88 + j.22,23 267,59 243,26 6-8 9,12 + j.4,41 53,17 48,34 NĐ - 31,12 + j.15,07 181,48 164,98 dây Đường dây S (MVA) 6-5 30 + j.14,53 NĐ - 45,88 + j.22,23 6-8 9,12 + j.4,41 NĐ - 31,12 + j.15,07 r0 Ω km 0,33 0,13 0,27 0,13 ( Icp Isc L (A) (A) (km) 330 605 380 605 174,96 449,07 320,76 449,07 58,31 44,74 41,28 53,85 S ) km R X (Ω) (Ω) B 10-4 2,65 2,86 2,69 2,86 9,62 5,81 11,15 7,00 12,51 17,44 17,46 21,00 Loại dây AC - 95 AC - 240 AC - 120 AC - 240 x0 b0 10-6 Ω ) km ( 0,429 0,39 0,423 0,39 (S) 1,55 0,64 0,55 0,77 3.3.4.3e Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp xác định theo công thức(3.7) bằng: Tính tổn thất điện áp mạch vịng xét: Trong mạch vịng có điểm phân cơng suất nút 6, nút có điện áp thấp mạch vòng, nghĩa tổn thất điện áp lớn mạch vòng bằng: bt ∆U NĐ −6 = PNĐ −6 RNĐ −6 + QNĐ −6 X NĐ −6 45,88.5,81 + 22,23.17,44 = = 5,95(kV ) U đm 110 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Phần trăm tổn thất điện áp đường dây NĐ – 8: ∆U bt NĐ −6 bt ∆U NĐ 5,95 −6 %= 100 = 100 = 5,41% U dm 110 Khi cố đường dây NĐ – 6, tổn thất điện áp đường dây NĐ – bằng: sc ∆U NĐ −8 = sc ∆U NĐ −8 = ( P6' + P8 ).RNĐ −8 + (Q6' + Q8 ) X NĐ −8 U đm (55 + 22).7,00 + (26,64 +10,66).21,00 =12,02(kV ) 110 Phần trăm tổn thất điện áp đường dây NĐ – đường dây NĐ – cố bằng: sc ∆U NĐ −8 % = bt ∆U NĐ 12,02 −8 100 = 100 = 10,93% U dm 110 Tổn thất đường dây – có giá trị bằng: ∆U 8sc−6 % = P6' R6−8 + Q6' X 6−8 U đm = 55.11,15 + 26,64.17,46 = 8,91% 110 Khi cố đường dây NĐ – 8, tổn thất điện áp đường dây NĐ – bằng: sc ∆U NĐ −6 = sc ∆U NĐ −6 = ( P6' + P8 ).RNĐ −6 + (Q6' +Q8 ) X NĐ −6 U đm (55 + 22).5,81 + ( 26,64 +10,66).17,44 = 9,98( kV ) 110 Phần trăm tổn thất điện áp đường dây NĐ – đường dây NĐ – cố bằng: sc ∆U NĐ −6 % = bt ∆U NĐ 9,98 −6 100 = 100 = 9,07% U dm 110 Tổn thất đường dây – có giá trị bằng: ∆U 6sc−8 % = P8 R6−8 + Q8 X 6−8 22.11,15 + 10,66.17,46 = = 3,57% U đm 110 Tương tự tính tốn tổn thất điện áp cho đường dây cịn lại, kết tính tốn ghi bảng 3.3.4.3e Bảng 3.3.4.3e Kết tính tốn tổn thất điê điện áp đường dây mạng điện Đường dây ∆U ibt , kV ∆U ibt ,% ∆U isc ,% 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN NĐ - NĐ - 6-8 NĐ - 4,28 5,95 2,27 5,61 3,89 5,41 2,06 5,10 7,78 9,07 8,91 10,93 Từ kết bảng 3.3.4.3e nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn mạng điện phương án V có giá trị: bt bt ∆U max % = ∆U NĐ −6 % = 5,41% Tổn thất điện áp lớn cố : sc sc ∆U max % = ∆U NĐ −8 % = 10,93% 3.3.5 Nhón V 3.3.5.1a Phương án I Sơ đồ mạng điện phương án I cho hình 3.3.5.1a 80,62 km 78 , 10 km NÐ S7 S9 Hình 3.3.5.1 Sơ đồ mạng điện phương án I 3.3.5.1a Chọn điện áp định mức mạng điện Theo công thức kinh nghiệm (3.1): U = 4,34 L + 16 P , kV n 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Tính tốn tương tự phương án I nhóm IV, kết tính điện áp định mức đường dây phương án I ghi bảng 3.3.5.1a Bảng 3.3.5.1a Điện áp tính tốn điện áp định mức mạng điện Đường Công suất truyền Chiều dài đường Điên áp tính Điện áp định mức dây NĐ - NĐ - tải S, (MVA) 30 + j.14,53 32 + j.15,5 dây L, (km) 78,10 80,62 toán U, (kV) 77,41 79,63 mạng U, (kV) Từ kết nhận bảng 3.3.5.1a, chọn điện áp định mức mạng điện Uđm = 110kV 3.3.5.2a Chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây cho đường dây phụ tải cực đại phương án I xác định theo công thức (3.3), kết tính tốn ghi bảng 3.3.5.2a Bảng 3.3.5.2a Bảng kết tính tốn thơng số đường dây mạng điện Đường dây NĐ - NĐ - S NĐ - NĐ - Ftt Icp Isc L (A) (A) (km) 330 330 174,96 186,62 78,10 80,62 S ) km R X (Ω) (Ω) B 10-4 2,65 2,65 12,89 13,30 16,75 17,29 Loại dây (MVA) 30 + j.14,53 32 + j.15,5 (A) (mm2) 87,48 93,31 79,53 84,83 r0 x0 b0 10-6 Ω ) km ( Đường dây Ibt S (MVA) 30 + j.14,53 32 + j.15,5 Ω km 0,33 0,33 ( 0,429 0,429 AC - 95 AC - 95 (S) 2,07 2,14 3.3.5.3a Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp phương án I xác định theo công thức(3.7), kết tính tốn ghi bảng 3.3.5.3a Bảng 3.3.5.3a Kết tính tốn tổn thất điê điện áp đường dây mạng điện Đường dây ∆U ibt , kV ∆U ibt ,% ∆U isc ,% NĐ - NĐ - 5,72 6,31 5,21 5,74 10,42 11,48 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Từ kết bảng 3.3.5.3a nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn mạng điện phương án I có giá trị: bt bt ∆U max % = ∆U NĐ −9 % = 5,74% Tổn thất điện áp lớn cố : sc sc ∆U max % = ∆U NĐ −9 % = 11, 48% 3.3.5.1b Phương án II Sơ đồ mạng điện phương án II cho hình 3.3.5.1b 78 ,1 km NÐ 44, 72 km S7 S9 Hình 3.3.5.1b Sơ đồ mạng điện phương án II 3.3.5.1b Chọn điện áp định mức mạng điện Theo công thức kinh nghiệm (3.1): U = 4,34 L + 16 P , kV n Tính tốn tương tự phương án I nhóm IV, kết tính điện áp định mức đường dây phương án II ghi bảng 3.3.5.1b Bảng 3.3.5.1b Điện áp tính toán điện áp định mức mạng điện Đường Cơng suất truyền Chiều dài đường Điên áp tính Điện áp định mức 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dây NĐ - 7-9 THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN tải S, (MVA) 62 + j.30,03 32 + j.15,5 dây L, (km) 78,10 44,72 toán U, (kV) 75,26 103,99 mạng U, (kV) Từ kết nhận bảng 3.3.5.1b, chọn điện áp định mức mạng điện Uđm = 110kV 3.3.5.2b Chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây cho đường dây phụ tải cực đại phương án II xác định theo công thức (3.3), kết tính tốn ghi bảng 3.3.5.2b Bảng 3.3.5.2b Bảng kết tính tốn thơng số đường dây mạng điện Đường dây NĐ - 7-9 S (MVA) 62 + j.30,03 32 + j.15,5 NĐ - 7-9 Ftt (A) (mm2) r0 S (MVA) 62 + j.30,03 32 + j.15,5 Icp Isc L (A) (A) (km) 510 330 361,58 186,62 78,10 44,72 S ) km R X (Ω) (Ω) B 10-4 2,84 2,65 6,64 7,38 15,97 9,59 Loại dây 180,79 164,35 AC - 185 93,31 84,83 AC - 95 Đường dây Ibt Ω km 0,17 0,33 ( x0 b0 10-6 Ω ) km ( 0,409 0,429 (S) 2,22 1,19 3.3.5.3b Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp phương án II xác định theo cơng thức(3.7), kết tính tốn ghi bảng 3.3.5.3b Bảng 3.3.4.3b Kết tính toán tổn thất điê điện áp đường dây mạng điện Đường dây ∆U ibt , kV ∆U ibt ,% ∆U isc ,% 7-9 NĐ - 8,10 3,50 7,36 3,18 14,72 6,36 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Từ kết bảng 3.3.5.3b nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn mạng điện phương án II có giá trị: bt ∆U max % = ∆U 7bt−9 % = 7,36% Tổn thất điện áp lớn cố : sc ∆U max % = ∆U 7sc−9 % = 14,72% 3.3.5.1c Phương án IV Sơ đồ mạng điện phương án V cho hình 3.3.5.1c 80,62 km 78 ,1 km NÐ 44, 72 km S7 S9 Hình 3.3.5.1c Sơ đồ mạng điện phương án IV 3.3.5.1c Chọn điện áp định mức mạng điện Theo công thức kinh nghiệm (3.1): U = 4,34 L + 16 P , kV n Xét mạng điện kín hình 3.3.5.1c Để xác định dịng cơng suất ta giả thiết rằng, mạng điện đồng tất đoạn đường dây có tiết diện Giả sử chiều dịng cơng suất hình vẽ: NÐ L NÐ-7 = 78,10km L 7-9 = 44,72km L NÐ-9 = 80,62km S7-9 SNÐ-9 SNÐ-7 S7 S9 NÐ 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Dòng cơng suất đường dây tính tốn điện áp xác định tương tự phương án IV nhóm IV, kết tính điện áp định mức đường dây ghi bảng 3.3.5.1c Bảng 3.2.5.1c Điện áp tính tốn điện áp định mức mạng điện Đường Công suất truyền Chiều dài đường Điên áp tính Điện áp định mức dây NĐ - 7-9 NĐ - tải S, (MVA) 31,16 + j.15,09 1,16 + j.0,56 30,84 + j.14,94 dây L, (km) 78,10 44,72 80,62 toán U, (kV) 104,22 34,52 103,98 mạng U, (kV) 110 Từ kết nhận bảng 3.3.5.1c, chọn điện áp định mức mạng điện Uđm = 110kV 3.3.5.2c Chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây NĐ - Dòng điện chạy đường dây phụ tải cực đại xác định theo công thức (3.3) bằng: I = bt NĐ −7 2 PNĐ −7 + Q NĐ −7 n 3.U đm 10 = 31,16 +15,09 10 = 181,72( A) 3.110 Tiết diện dây dẫn xác định theo công thức (3.2) bằng: bt FNĐ −7 = bt I NĐ 181,72 −7 = = 165,20( mm ) 1,1 1,1 Chọn dây AC có tiết diện F = 185 mm2 có dịng điện Icp = 510A, tra phụ lục, bảng 2.Đặc tính dây nhơm trần dây nhơm lõi thép (thiết kế mạng hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm) Dòng điện chạy đường dây – bằng: I bt −9 = P72−9 + Q72−9 n 3.U đm 103 = 1,16 + 0,56 10 = 6,76( A) 3.110 Tiết diện dây dẫn đường dây - bằng: F7bt−9 = I 7bt−9 6,76 = = 6,15( mm ) 1,1 1,1 Chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm2, có dịng điện cho phép Icp = 265 A 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Dòng điện chạy đường dây NĐ – bằng: bt I NĐ −9 = 2 PNĐ −9 + QNĐ −9 n 3.U đm 10 = 30,84 +14,94 10 = 179,86( A) 3.110 Tiết diện dây dẫn đường dây NĐ – bằng: bt NĐ −9 F bt I NĐ 179,86 −9 = = = 163,51( mm ) 1,1 1,1 Chọn dây AC có tiết diện F = 185 mm2, có dịng điện cho phép Icp = 510 A Kiểm tra dây dẫn theo điều kiên phát nóng Đối với mạch vịng kín kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng xét hai trường hợp sụ cố nguy hiểm nhất: TH1: cố đường dây NĐ – 7: NÐ L 7-9 = 44,72km L NÐ-9 = 80,62km S9-7 S7 NÐ SNÐ-9 S9 Dòng điện chạy đường dây – có giá trị bằng: I sc 9−7 = P72 + Q72 n 3.U đm 10 = 30 +14,532 103 = 174,96( A) 3.110 Như vậy: I 9sc−7 = 174,96( A) ≤ I cp K1 K = 265.0,88.1 = 233,2( A) Thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn tiết diện đường dây 9-7, loại dây AC, có tiết diện 70 mm Dòng điện chạy đường dây NĐ – có giá trị bằng: ( P7 + P9 ) + (Q7 + Q9 ) sc I NĐ −9 = n 3.U đm 10 = (30 + 32) + (14,53 + 15,50) 3.110 10 = 361,58( A) Như vậy: sc I NĐ −9 = 361,58( A) ≤ I cp K1 K = 510.0,88.1 = 448,80( A) Thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn tiết diện đường dây NĐ – 9, loại dây AC - 185mm2, có Icp = 510 A TH2: cố đường dây NĐ – 8: 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NÐ THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN L 7-9 = 44,72km L NÐ-7 = 78,10km SNÐ-7 NÐ S7-9 S7 S9 Dòng điện chạy đường dây - có giá trị bằng: I sc −9 = P92 + Q92 n 3.U đm 10 = 32 +15,50 10 = 186,82( A) 3.110 Như vậy: I 7sc−9 = 186,62( A) ≤ I cp K1 K = 265.0,88.1 = 233,2( A) Thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn tiết diện đường dây – 9, loại dây AC – 70, có Icp = 265 A Dịng điện chạy đường dây NĐ – có giá trị bằng: I sc NĐ −7 ( P7 + P9 ) + (Q7 + Q9 ) = n 3.U đm 10 = (30 + 32) + (14,53 + 15.50) 3.110 10 = 361,58( A) Như vậy: sc I NĐ −7 = 361,58( A) ≤ I cp K K = 510.0,88.1 = 448,80( A) Thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn tiết diện đường dây NĐ – 9, loại dây AC – 150, có Icp = 510 A Tra phụ lục, bảng 3, bảng 4, bảng (thiết kế mạng hệ thống điện, Nguyễn Văn Đạm) ta thông số sau: r0 = 0,21 Ω/km, x0 = 0,416 Ω/km, b0 = 2,74.10-6 S/km Theo cơng thức (3.6) ta tính thông số R, X, B/2 sau: R= 1 r0 l = 0,21.44,72 = 9,39(Ω) n 1 X = x0 l = 0,416.44,72 = 18,60(Ω ) n B 1 = n.x0 l = 1.2,74.10 −6.44,72 = 0,61.10 −4 ( S / km) 2 Tương tự tính tốn chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây lại, kết tính tốn ghi bảng 3.3.4.2d Bảng 3.3.4.2d Bảng kết tính tốn thơng số đường dây mạng điện 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Đường Ibt S Ftt Icp Isc L (A) (A) (km) 510 265 510 361,58 186,62 361,58 78,10 44,72 80,62 S ) km R X (Ω) (Ω) B 10-4 2,84 2,58 2,84 13,28 20,12 13,71 31,94 19,68 32,97 Loại dây (A) (mm2) (MVA) NĐ - 31,16 + j.15,09 181,72 165,20 AC - 185 7-9 1,16 + j.0,56 6,76 6,15 AC - 70 NĐ - 30,84 + j.14,94 179,86 163,51 AC - 185 dây r0 Đường S dây (MVA) NĐ - 31,16 + j.15,09 7-9 1,16 + j.0,56 NĐ - 30,84 + j.14,94 Ω km 0,17 0,45 0,17 ( x0 b0 10-6 Ω ) km ( 0,409 0,44 0,409 (S) 1,11 0,58 1,14 3.3.4.3d Tính tổn thất điện áp Tổn thất điện áp xác định theo cơng thức(3.7) bằng: Tính tổn thất điện áp mạch vòng xét: Trong mạch vịng có điểm phân cơng suất nút 9, nút có điện áp thấp mạch vòng, nghĩa tổn thất điện áp lớn mạch vòng bằng: bt ∆U NĐ −9 = PNĐ −9 RNĐ −9 + QNĐ −9 X NĐ −9 30,84.13,71 + 14,94.32,97 = = 8,32(kV ) U đm 110 Phần trăm tổn thất điện áp đường dây NĐ – 9: ∆U bt NĐ −9 bt ∆U NĐ 8,32 −9 %= 100 = 100 = 7,56% U dm 110 Khi cố đường dây NĐ – 7, tổn thất điện áp đường dây NĐ – bằng: sc ∆U NĐ −9 = ( P7 + P9 ).RNĐ −9 + (Q7 +Q9 ) X NĐ−9 U đm sc ∆U NĐ −9 = (30 + 32).13,71 + (14,53 +15,50).32,97 =16,73(kV ) 110 Phần trăm tổn thất điện áp đường dây NĐ – đường dây NĐ – cố bằng: