Thiết kế hệ thống điện có 2 nguồn cung cấp và 9 phụ tải (Kèm File Autocad Full)

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc



NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TÔT NGHIỆP

Họ và tên : Trần Anh Tuấn

1.Đầu đề thiết kế:

Thiết kế hệ thống điện có 2 nguồn cung cấp và 9 phụ tải

2.Các số liệu ban đầu:

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất (cosφ) trên thanh góp 110kV bằng 0,85

- Nhà máy nhiệt điện công suất 3 x 100 MW ; Uđm= 10,5 kV ; cosφ = 0,85

- Các số liệu về phụ tải cho ở phụ lục

3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải

2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện

3 Chọn phương án cung cấp điện hợp lý nhất

4 Chọn số lượng,công suất máy biến áp trong các trạm, chọn sơ đồ các trạm và của mạng điện

5 Phân tích các chế độ vận hành của mạng điện

6 Chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng điện

7 Tính các chỉ tiêu kinh tế,kỹ thuật của mạng điện

4 Cán bộ hướng dẫn: TS.Nguyễn Văn Đạm.

5 Ngày giao thiết kế :

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Giáo viên hướng dẫn thiết kế

NGUYỄN VĂN ĐẠM

PHỤ LỤC

Các số liệu phụ tải:

Sơ đồ mằt bằng của các nguồn điện và các phụ tải cho trên hình 1, các số liệu

về phụ tải cho trong bảng 1

36

Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000 h

Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 500 đồng

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1

Giá 1 kVAr công suất thiết bị bù : 150.103 đồng.

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện và

hộ tiêu thụ Thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng tin cậy, kinh tế và đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải Thiết kế xây dựng mạng điện là những công việc hết sức quan trọng của ngành điện, có ảnh hưởng lớn tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện Giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế nói chung và hệ thống điện nói riêng

Thiết kế lưới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức đã được đào tạo khi học trong nhà trường và học hỏi thêm được nhiều giá trị cần thiết cho công việc sau này

Nhiệm vụ thiết kế: “Thiết kế hệ thống điện có 2 nguồn cung cấp và 9 phụ tải” Gồm 7 nội dung tương ứng với 7 chương:

Chương 1: Phân tích đặc điểm của nguồn và phụ tải

Chương 2: Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Chương 3: Chọn phương án tối ưu cung cấp điện

Chương 4: Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm, sơ đồ

các trạm và sơ đồ hệ thống điện

Chương 5: Tính các chế độ vận hành của mạng điện

Chương 6: Tính điện áp các nút và điều chỉnh điện áp trong mạng điện

Chương 7: Tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện

Bản thiết kế được hoàn thành với sự nổ lực của bản thân cộng với sự hướng dẫn

tận tình của thầy TS Nguyễn Văn Đạm cùng với sự góp ý chân thành của các thầy

cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành thiết kế tốt nghiệp của mình

Em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đạm cùng các thầy cô giáo!

Quy nhơn, ngày 15 tháng 04 năm 2009

Sinh viên thiết kế

Trần Anh Tuấn

Chương 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

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

tế - kỹ thuật cao nhất

I NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN:

Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp đó là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện

1.Hệ thống điện:

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110kV của hệ thống bằng 0,85 Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để trao đổi công suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường khi vận hành Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng sẽ được lấy từ hệ thống điện khi cần

2 Nhà máy nhiệt điện:

Nhà máy nhiệt điện có tất cả 3 tổ máy phát Mỗi máy phát có công suất định mức Pđm =100MW, cosφ = 0,85, Uđm = 10,5kV Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy nhiệt điện bằng 3 x 100 = 300MW

Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt Hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%) Đồng thời công suất tự dùng của nhiệt điện chiếm khoảng 6 ÷ 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện

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

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

W 170 100 2 100

P F = × =

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

II 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

đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ áp bằng 10kV 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 cực tiểu cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Thông số của các phụ tải

Chương 2: 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 điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

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

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan 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 đại đối với hệ thống điện có dạng:

PNĐ + PHT = Ptt = mΣPmax + ΣΔP + Ptd +Pdt (2.1)Trong đó:

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

ΣPmax: Tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại

ΣΔP : Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy:

ΣΔP = 5% ΣPmax Ptd :Công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% công suất đặt của nhà máy

10% ΣPmax , đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn Bởi vì

hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy

ở hệ thống, nghĩa là Pdt = 0

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

ΣPmax = 363 MWTổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

ΣΔP = 5% ΣPmax = 0,05 × 363 = 18,15 MWCông suất tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Ptd = 10% ΣPmax = 0,1 × 363 = 36,3 MW

Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:

Ptt = 363 + 18,15 + 36,3 = 417,45 MWMặt khác tổng công suất do nhiệt điện phát ra theo chế độ kinh tế bằng:

PNĐ = Pkt = 255 MWNhư vậy trong chế độ cực đại hệ thống cần cung cấp công suất các phụ tải bằng:

PHT = Ptt – PNĐ = 417,45 – 255 = 162,45 MWNếu như trong mạng điện thiết kế có 2 nhà máy điện, khi đó cần chọn 1 nhà máy điện làm nhiệm vụ cân bằng công suất trong hệ thống, nhà máy điện còn lại sẽ phát công suất theo dự kiến Trong thực tế thường chọn các nhà máy điện có công suất lớn và có khả năng điều chỉnh nhanh chóng công suất tác dụng là nút cân bằng công suất Ví dụ các nhà máy thuỷ điện, nhà máy nhiệt điện tuabin khí,… Để thuận tiện khi tính, nút cơ sở về điện áp thường được chọn trùng với nút cân bằng công suất

II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi không những với công suất tác dụng, mà cả đối với công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng điện sẽ giảm Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong 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:

QF + QHT = Qtt = mΣQmax + ΣΔQL – ΣQc + ΣΔQb + Qtd + Qdt (2.2)

Trong đó:

ΣΔQL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường

dây trong mạng điện

ΣQc : Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,

khi tính sơ bộ lấy ΣQL = ΣQc ΣΔQb: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong

tính toán sơ bộ lấy ΣΔQb = 15% ΣQmax

Qdt : Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có

thể lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình (2.2)

Đối với mạng điện thiết kế, công suất Pdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0.Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhiệt điện phát ra bằng:

1 , 158 62 , 0 255

ΣΔQb = 0,15 × 175,809 = 26,371 MVArTổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện có giá trị:

Qtd = Ptd.tgφtd Đối với cosφtd = 0,75 thì tgφtd = 0,882 Do đó:

Qtd = 36,3 × 0,882 = 32,017 MVArNhư vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:

Qtt = 175,809 + 26,371 + 32,017 = 234,197 MVArTổng công suất phản kháng do hệ thống và nhiệt điện có thể phát ra bằng:

QF + QHT = 158,1 + 100,719 =258,819 MVAr

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

Chương 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU CUNG CẤP ĐIỆN

I DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN:

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của

nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin 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 nhận các phụ tải mới

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án đó Không cần dự kiến quá nhiều phương án sau khi phân tích tương đối cẩn thận có thể dự kiến 4 ÷ 5 phương án hợp lý nhất Đồng thời chú ý cần chọn các phương án đơn giản Các sơ

đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp các sơ đồ đơn giản không thoả mãn những yêu cầu kinh tế - kỹ thuật

Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh kinh tế chỉ là những phương án đã thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế, trước hết cần chú ý đến 2 yêu cầu kể trên Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây 2 mạch hay mạch vòng

Đối với các hộ tiêu thụ loại II, trong nhiều trường hợp được cung cấp bằng đường dây hai mạch hoặc bằng hai đường dây riêng biệt Nhưng nói chung cho phép cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại II bằng đường dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sữa chữa sự cố các đường dây trên không rất ngắn

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp bằng đường dây một mạch

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải cũng như vị trí của chúng ta có các phương án dự kiến sau:

Phương án I:

Hình 3.1 Phương án II:

Hình 3.2 Phương án III:

Hình 3.3 Phương án IV:

53,85

41,23

S1=38+j18,404

S8=48+j23,247 41,23

44,72

HT NĐ

Hình 3.4 Phương án V:

Hình 3.5

Để tính các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện, trước hết cần chọn điện áp định mức của mạng điện, chọn tiết diện các dây dẫn, tính các chỉ tiêu chất lượng của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của các phương án so sánh

53,85

50,99

50 53,85

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 dặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, sơ đồ cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau

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

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Trong khi tính toán, thông thường trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức

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

P

Trong đó:

Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ - 4 - HT:

Công suất tác dụng từ nhiệt điện truyền vào đường dây NĐ - 4 được xác định

Trong đó:

Ptd : Công suất tự dùng trong nhà máy điện;

Theo các kết quả tính toán trong phần I - chương 2 ta có:

Pkt = 255 MW ; Ptd = 36,3 MW

Từ mạng điện ở hình 3.1, ta có:

PN = P1 + P2 + P3 + P8 = 38 + 40 + 38 + 48 = 164 MWΔPN = 0,05 × 164 = 8,2 MW

PN4 = 255 - 36,3 - 164 - 8,2 = 46,5 MW

Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ - 4 có thể tính gần đúng như sau:

QN4 = PN4.tgφ4 = 46,5 × 0,62 = 28,83 MVArNhư vậy:

SN4 = 46,5 + j 28,83 MVADòng công suất truyền tải trên đường dây HT - 4 bằng:

SH4 = S4 - SN4 = 49 + j 23,732 - 46,5 - j 28,83 = 2,5 - j 0,598 MVA

Điện áp tính toán trên đường dây NĐ - 4 bằng:

369 , 122 5 , 46 16 99 , 50 34 , 4

Từ các kết quả nhận được trong bảng 3.8, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110 kV

2 Chọn tiết diện dây dẫn:

Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua Đối với các đường dây 110kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m)

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là:

kt kt

Jkt : Mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Với dây AC và Tmax = 5000 h

Bảng 3.8 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Đường dây

Công suất truyền tải

S, MVA

Chiều dài đường dây

ℓ, km

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng điện

3 U dm n

S

Trong đó:

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

Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi

Độ bền cơ của đường dây trên không được phối hợp với điều kiện về vầng quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra điều kiện này

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau:

Isc ≤ IcpTrong đó:

Isc : Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố;

Khi tính tiết diện các dây dẫn cần sử dụng các dòng công suất ở bảng 3.8

a Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ - 4:

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

582 , 143 10

110 3 2

83 , 28 5 , 46 10

3

3 2 2

3 4

U n

S

Tiết diện dây dẫn:

529 , 130 1

, 1

582 , 143

4

kt

N N

- Ngừng một mạch trên đường dây;

- Ngừng một tổ máy phát điện

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

I1sc =2.IN4 = 2 × 143,582 = 287,164 A

Khi 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 trong nhà máy bằng:

Ptd = 0,10 × 200 = 20 MWCông suất chạy trên đường dây bằng:

PN4 = PF - Ptd - PN - ΔPNTrong mục 1 đã tính được:

PN = 164 MW ; ΔPN = 8,2 MW

Do đó:

PN4 = 200 - 20 - 164 - 8,2 = 7,8 MWCông suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau:

QN4 = PN4.tgφF = 7,8 × 0,62 = 4,836 MVAr

Do đó:

SN4 = 7,8 + j 4,836 MVA

Như vậy trong chế độ sự cố này hệ thống không cần cung cấp cho nhà máy điện nên dòng điện chạy trên đường dây NĐ - 4 bằng:

085 , 24 10 110 3 2

836 , 4 8 ,

Các kết quả tính cho thấy rằng: I2sc < Icp

b Tính tiết diện đường dây HT - 4:

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

746 , 6 10 110 3 2

598 , 0 5 , 2 10

3

3 2 2

3 4

U n

S

Tiết diện dây dẫn:

133 , 6 1 , 1

746 , 6

4

kt

H H

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

951 , 118 10

110 3 2

896 , 18 2 ,

Có thể nhận thấy rằng: I2sc < Icp

c Tính tiết diện đường dây NĐ - 1:

Dòng điện chạy trên đường dây bằng:

804 , 110 10

110 3 2

404 , 18 38 10

3

3 2 2

3 1

S

Tiết diện dây dẫn:

731 , 100 1

, 1

804 , 110

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



1

0

r n

trong đó n là số mạch của đường dây Đối với đường dây hai mạch thì n = 2.

Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với đường dây NĐ - 1

Kết quả tính các thông số của tất cả các đường trong mạng điện cho ở bảng 3.11

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:

Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết kế các mạng thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có

đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn

đề duy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%, nghĩa là:

2

dm

i i i i ibt

U

X Q R P

=

Trong đó:

Pi , Qi - Công suất chạy trên đường dây thứ i;

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

Khi tính tổn thất điện áp, các thông số trên được lấy trong bảng 3.11

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường bằng:

ΔUi sc % = ΔUi bt %

Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ - 4:

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

% 215 , 5 100 110

784 , 10 83 , 28 884 , 6 5 , 46

2 ,

% 2

784 , 10 836 , 4 884 , 6 8 , 7

2 ,

Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT - 4:

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

% 183 , 0 100 110

11 598 , 0 5 , 11 5 , 2

2 ,

% 2

11 896 , 18 5 , 11 2 , 41

2 ,

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:

% 776 , 3 100 110

592 , 9 404 , 18 379 , 7 38

2 ,

% 2

Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 3.13

Bảng 3.13 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện.

ΔUmax sc % = ΔUN2 bt % = 11,324 %Tính toán đối với các phương án còn lại được tiến hành tương tự như với phương án I.

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

I.2 Phương án II:

Hình 3.2 là sơ đồ mạng điện của phương án II

1 Chọn điện áp định mức của mạng điện:

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT - 5 và HT - 7 có giá trị :

SH - 5 = S5 + S6 = 38 + j 18,404 + 36 + j 17,436 = 74 + j 35,840 MVA

SH - 7 = S7 + S9 = 40 + j 19,373 + 36 + j 17,436 = 76 + j 36,809 MVA

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 5 - 6 và 7 - 9 bằng :

S5 - 6 = S6 = 36 + j 17,436 MVAS7 - 9 = S9 = 36 + j 17,436 MVAKết quả tính điện áp trên các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện cho ở bảng 3.14

2 Chọn tiết diện dây dẫn:

Kết quả tính các thông số của các đường dây trong mạng điện cho ở bảng 3.15

3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện :

Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT - 5 - 6 trong chế độ làm việc bình thường :

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT - 5 bằng:

% 061 , 6 100 110

012 , 11 84 , 35 577 , 4 74 100

H

U

X Q R P U

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5 - 6 có giá trị:

% 298 , 3 100 110

844 , 8 436 , 17 803 , 6 36

% 298 , 3

% 061 , 6

Bảng 3.14 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương ánII

tải S, MVA

Chiều dài đường dây

ℓ, km

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng điện Uđm, kV

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

Đối với đường dây HT - 5 - 6, khi ngừng một mạch trên đoạn HT - 5 sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 5 - 6 Khi ngừng một mạch trên đường dây HT - 5, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:

% 122 , 12

% 061 , 6 2

%

% 298 , 3 2

%

2

, 6

% 298 , 3

% 122 , 12

%

%

, 6

Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT - 7 - 9 trong các chế độ làm việc bình thường và sau sự cố tương tự như trên

Các đường dây còn lại tính cũng tương tự như ở phương án I

Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng 3.16

Bảng3.16.Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện phương án II.

ΔUmax bt % = ΔUH-7 bt % + ΔU7-9 bt % = 6,255 % + 3,298 % = 9,553 %

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

ΔUmax sc % = ΔUH-7 sc % + ΔU7-9 bt % = 12,51 % + 3,298 % = 15,808 %

I.3 phương án III:

Sơ đồ mạng điện của phương án III (hình 3.3)

S3=38+j18,404

S5=38+j18,404

S6=36+j17,436

S4=49+j23,732 41,23

Kết quả tính toán của phương án III cho trong các bảng 3.17 ; 3.18 và 3.19.

Bảng 3.17.Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương ánIII

tải S, MVA

Chiều dài đường dây

ℓ, km

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng

HT - 9 36 + j 17,436 63,25 109,730

Bảng3.19.Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện phương án III

ΔUmax bt % = ΔUN-3 bt % + ΔU3-2 bt % = 6,388 % + 3,665 % = 10,053 %

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

ΔUmax sc % = ΔUN-3 sc % + ΔU3-2 bt % = 12,776 % + 3,665 % = 16,441 %

I.4 phương án IV:

Sơ đồ mạng điện của phương án IV (hình 3.4)

Kết quả tính toán của phương án IV cho trong các bảng 3.20 ; 3.21 và 3.22

Bảng 3.20.Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương ánIV

tải S, MVA

Chiều dài đường dây

Điện áp tính toán U, kV

Điện áp định mức của mạng

53,85

41,23

S1=38+j18,404

S8=48+j23,247 41,23

44,72

HT NĐ

Bảng3.22.Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện phương án IV

ΔUmax bt % = ΔUH-7 bt % + ΔU7-9 bt % = 6,255 % + 3,298 % = 9,553 %

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

ΔUmax sc % = ΔUH-7 sc % + ΔU7-9 bt % = 12,510 % + 3,298 % = 15,808 %

53,85

50,99

50 53,85

Tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng 8-NĐ Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn đường dây như hình trên.

NĐ-1-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 - 1 bằng:

85 , 53 23 , 41 72 , 44

85 , 53 ) 247 , 23 48 ( ) 85 , 53 23 , 41 ( ) 404 , 18 38 ( )

(

3 2 1

3 8 3 2 1

× +

+ +

× +

= +

+

+ +

(

SN8 = S1+S8 −S N1 = + j + + j − + j

MVA

j20 , 18 666

j j

S S

S1−8 = N1− 1 = 44 , 334 + 21 , 471 − 38 − 18 , 404 = 6 , 334 + 3 , 067

Kết quả tính điện áp của phương án này cho ở bảng 3.23

Bảng 3.23 điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện.

Đường

dây

Công suất truyền tải

S, MVA

Chiều dài đường dây

ℓ, km

Điện áp tính toán

U, kV

Điện áp định mức của mạng điện

Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ - 1 - 8 - NĐ.

Dòng điện chạy trên đoạn NĐ - 1 bằng:

546 , 258 10

110

3

471 , 21 334 ,

, 1

546 , 258

067 , 3 334 ,

, 1

937 , 36

110 3

180 , 20 666 ,

, 1

989 , 242

Kiểm tra dây dẫn khi sự cố:

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 1 - 8 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ - 8 Như vậy :

926 , 279 10

110 3

247 , 23

, 8

Ta thấy I1-8,sc > Icp của đoạn này nên ta chọn dây AC - 95 có Icp = 330 A.Dòng điện chạy trên đoạn NĐ - 1 bằng:

535 , 501 10

110 3

651 , 41

Trường hợp sự cố đoạn NĐ - 1, dòng điện chạy trên đoạn NĐ - 8 có giá trị bằng dòng điện chạy trên đoạn NĐ - 1, nghĩa là:

535 , 501

,

8 =

− sc N

% 913 , 5 100 110

002 , 21 709 , 19 001 , 7 666 , 41

002 , 21 651 , 41 154 , 9 86

688 , 17 404 , 18 606 , 13 38

, 1

441 , 17 651 , 41 814 , 5 86

688 , 17 247 , 23 606 , 13 48

, 1

% 963 , 6

% 205 , 12